DE102016214136A1 - Reducing agent pump - Google Patents
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Abstract
Eine Reduktionsmittelförderpumpe (10) hat einen Zulauf (14), der zur Fluidverbindung mit einem Reduktionsmitteltank (16) ausgebildet ist; einen Ablauf (12), der zur Fluidverbindung mit einem Dosiermodul (18) ausgebildet ist; ein Zulauf-Ein-Wege-Ventil (3a), das ausgebildet ist, einen Fluidfluss durch den Zulauf (14) zu kontrollieren; und ein Ablauf-Ein-Wege-Ventil (3b), das ausgebildet ist, einen Fluidfluss durch den Ablauf (12) zu kontrollieren. Die Öffnungsrichtung des Zulauf-Ein-Wege-Ventils (3a) und die Öffnungsrichtung des Zulauf-Ein-Wege-Ventils (3b) sind jeweils umschaltbar zwischen einem Förderzustand, in dem die Reduktionsmittelförderpumpe (10) eingerichtet ist, Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank (16) in das Dosiermodul (18) zu fördern, und einem Rückförderzustand, in dem die Reduktionsmittelförderpumpe (10) eingerichtet ist, Reduktionsmittel aus dem Dosiermodul (18) in den Reduktionsmitteltank (16) zu fördern.A reductant delivery pump (10) has an inlet (14) configured for fluid communication with a reductant tank (16); a drain (12) adapted for fluid communication with a metering module (18); an inlet one-way valve (3a) configured to control fluid flow through the inlet (14); and a drain one-way valve (3b) configured to control fluid flow through the drain (12). The opening direction of the inlet one-way valve (3a) and the opening direction of the inlet one-way valve (3b) are each switchable between a delivery state, in which the reducing agent supply pump (10) is arranged, reducing agent from the reducing agent tank (16 ) into the metering module (18), and a recirculation mode in which the reducing agent feed pump (10) is arranged to deliver reducing agent from the metering module (18) into the reducing agent tank (16).
Description
Die Erfindung betrifft eine Reduktionsmittelförderpumpe, insbesondere eine Reduktionsmittelförderpumpe für ein Reduktionsmittelversorgungssystem zur Abgasnachbehandlung.The invention relates to a reducing agent pump, in particular a reducing agent pump for a reducing agent supply system for exhaust aftertreatment.
Stand der TechnikState of the art
Die SCR-Technik („selective catalytic reduction“) hat sich zur Entstickung der Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Dieselmotoren, bewährt. Dazu wurden Systeme entwickelt, welche die Einhaltung der geforderten Abgasgrenzwerte durch eine definierte Zugabe einer wässrigen Harnstofflösung („AdBlue“) als Reduktionsmittel in den Abgasstrang des Verbrennungsmotors und die Reduktion der Stickoxide in einem anschließenden SCR-Katalysator ermöglichen. Diese Systeme umfassen im Wesentlichen einen Tank für die Harnstofflösung, ein Fördermodul mit einer Filter- und Pumpeneinheit, ein Dosiermodul und ein elektronisches Steuergerät.The SCR technique ("selective catalytic reduction") has been proven for the denitrification of the exhaust gases of internal combustion engines, especially diesel engines. For this purpose, systems have been developed which enable compliance with the required exhaust emission limits by a defined addition of an aqueous urea solution ("AdBlue") as a reducing agent in the exhaust system of the internal combustion engine and the reduction of nitrogen oxides in a subsequent SCR catalyst. These systems essentially comprise a tank for the urea solution, a delivery module with a filter and pump unit, a dosing module and an electronic control unit.
Wässrige Harnstofflösung gefriert bei Temperaturen unterhalb von –11 °C. Der Gefrierpunkt kann nicht weiter gesenkt werden, ohne die Funktionsfähigkeit als Reduktionsmittel zu beeinträchtigen. Um bei einem Einfrieren des Reduktionsmittels nicht durch den dabei entstehenden Eisdruck beschädigt zu werden, muss das Dosiermodul eines solches System im abgestellten Zustand vollständig entleert werden. Dies wird üblicherweise mit Hilfe einer Rücksaugpumpe realisiert, die nach dem Abschalten des Motors aktiviert wird, um das Reduktionsmittel aus dem Dosiermodul abzusaugen. Alternativ können zusätzliche Ventile vorgesehen sein, die es ermöglichen, die Reduktionsmittelförderpumpe als Rücksaugpumpe zu betreiben, um das Reduktionsmittel aus dem Dosiermodul zurück in den Tank zu fördern.Aqueous urea solution freezes at temperatures below -11 ° C. The freezing point can not be lowered further without impairing the functionality as a reducing agent. In order not to be damaged by the resulting ice pressure in a freezing of the reducing agent, the dosing of such a system must be completely emptied when parked. This is usually realized by means of a suction pump, which is activated after switching off the engine to suck the reducing agent from the metering module. Alternatively, additional valves can be provided, which make it possible to operate the reducing agent feed pump as Rücksaugpumpe to promote the reducing agent from the dosing back into the tank.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Rücksaugen des Reduktionsmittels aus dem Dosiermodul zu optimieren.It is an object of the invention to optimize the sucking back of the reducing agent from the metering module.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Eine Reduktionsmittelförderpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat einen Zulauf, der zur Fluidverbindung mit einem Reduktionsmitteltank ausgebildet ist; einen Ablauf, der zur Fluidverbindung mit einem an einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors angebrachten Dosiermodul (Einspritzvorrichtung) ausgebildet ist; ein Zulauf-Ein-Wege-Ventil, das ausgebildet ist, einen Fluidfluss durch den Zulauf zu kontrollieren; und ein Ablauf-Ein-Wege-Ventil, das ausgebildet ist, einen Fluidfluss durch den Ablauf zu kontrollieren. Die Öffnungsrichtung des Zulauf-Ein-Wege-Ventils und die Öffnungsrichtung des Ablauf-Ein-Wege-Ventils sind jeweils umschaltbar zwischen einem Förderzustand, in dem die Reduktionsmittelförderpumpe eingerichtet ist, Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank in das Dosiermodul zu fördern; und einem Rückförderzustand, in dem die Reduktionsmittelförderpumpe eingerichtet ist, Reduktionsmittel aus dem Dosiermodul in den Reduktionsmitteltank zu fördern.A reductant delivery pump according to an embodiment of the invention has an inlet configured for fluid communication with a reductant tank; a drain adapted for fluid communication with a metering module (injector) mounted on an exhaust line of an internal combustion engine; an inlet one-way valve configured to control fluid flow through the inlet; and a drain one-way valve configured to control fluid flow through the drain. The opening direction of the inlet one-way valve and the opening direction of the drain one-way valve are each switchable between a delivery state in which the reducing agent supply pump is arranged to promote reducing agent from the reducing agent tank into the dosing module; and a recirculation state in which the reductant delivery pump is configured to deliver reductant from the metering module into the reductant tank.
Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen auch ein Einspritzsystem zum Einspritzen eines fluiden Reduktionsmittels in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors mit wenigstens einem an einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors anordbaren Dosiermodul, einem Reduktionsmitteltank zum Speichern des einzuspritzenden Reduktionsmittels und einer Reduktionsmittelförderpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist der Zulauf der Reduktionsmittelförderpumpe mit dem Reduktionsmitteltank verbunden, und der Ablauf der Reduktionsmittelförderpumpe ist mit dem Dosiermodul verbunden.Embodiments of the invention also include an injection system for injecting a fluid reducing agent into the exhaust line of an internal combustion engine with at least one dosing module which can be arranged on an exhaust line of an internal combustion engine, a reducing agent tank for storing the reducing agent to be injected and a reducing agent delivery pump according to an embodiment of the invention. In this case, the inlet of the reducing agent feed pump is connected to the reducing agent tank, and the outlet of the reducing agent feed pump is connected to the metering module.
Ein Verfahren zum Umkehren der Förderrichtung einer Reduktionsmittelförderpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst, die Polung einer Versorgungsspannung der Reduktionsmittelförderpumpe umzukehren.A method for reversing the delivery direction of a reducing agent delivery pump according to an embodiment of the invention comprises reversing the polarity of a supply voltage of the reducing agent delivery pump.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen es, das Reduktionsmittel auf einfache Weise aus dem Dosiermodul zurück in den Reduktionsmitteltank zu fördern, ohne dass dafür zusätzliche Ventile oder eine zusätzliche Pumpe (Rücksaugpumpe) erforderlich sind.Embodiments of the invention make it possible to easily convey the reducing agent from the dosing module back into the reducing agent tank, without the need for additional valves or an additional pump (Rücksaugpumpe) are required.
In einer Ausführungsform weisen die Ein-Wege-Ventile jeweils wenigstens ein Verschlusselement, auf das gegen eine elastische Kraft bewegbar ist, um das jeweilige Ein-Wege-Ventil zu öffnen. Auf diese Weise lassen sich zuverlässige und kostengünstige Ein-Wege-Ventile realisieren.In one embodiment, the one-way valves each have at least one closure element on which is movable against an elastic force to open the respective one-way valve. In this way, reliable and inexpensive one-way valves can be realized.
In einer Ausführungsform ist jedes der Verschlusselemente wahlweise in einer Förderposition oder in einer Rückförderposition anordbar, um das jeweilige Ein-Wege-Ventil in den Förderzustand bzw. in den Rückförderzustand zu bringen. Auf diese Weise kann die Öffnungsrichtung der Ein-Wege-Ventile durch unterschiedliches Anordnen der Verschlusselemente einfach und zuverlässig umgekehrt werden.In one embodiment, each of the closure elements is selectively locatable in a delivery position or in a return position to bring the respective one-way valve in the delivery state or in the return state. In this way, the opening direction of the one-way valves can be easily and reliably reversed by arranging the shutter members differently.
In einer Ausführungsform sind die Verschlusselemente der beiden Ein-Wege-Ventile so gekoppelt sind, dass sie nur gemeinsam bzw. synchron zwischen der Förderposition und der Rückförderposition bewegbar sind. Auf diese Weise kann eine Fehlstellung der Ein-Wege-Ventile, in der beide Ein-Wege-Ventile gleichzeitig öffnen oder schließen, zuverlässig verhindert werden. In one embodiment, the closure elements of the two one-way valves are coupled so that they are movable only together or synchronously between the conveying position and the return position. In this way, a misalignment of the one-way valves, in which both one-way valves open or close simultaneously, can be reliably prevented.
In einer Ausführungsform sind die Verschlusselemente als Kugeln ausgebildet, die mit einem geeignet ausgebildeten Kugelsitz zusammenwirken. Kugeln, die mit einem geeignet ausgebildeten Kugelsitz zusammenwirken, haben sich als zuverlässige und kostengünstige Verschlusselemente bewährt.In one embodiment, the closure elements are formed as balls, which cooperate with a suitably formed ball seat. Balls that interact with a suitably formed ball seat have proven to be reliable and cost effective closure elements.
In einer Ausführungsform weist die Reduktionsmittelförderpumpe wenigstens ein elastisches Element, insbesondere eine Feder, auf. Das elastische Element ist ausgebildet, die Verschlusselemente in eine Verschlussposition zu drücken, um die Ein-Wege-Ventile sicher zu verschließen.In one embodiment, the reducing agent delivery pump has at least one elastic element, in particular a spring. The elastic member is configured to urge the closure members into a closed position to securely close the one-way valves.
In einer Ausführungsform weist die Reduktionsmittelförderpumpe einen Aktuator auf, der ausgebildet ist, die Verschlusselemente zwischen der Förderposition und der Rückförderposition zu bewegen. Auf diese Weise kann die Förderrichtung der Reduktionsmittelförderpumpe auf einfache Weise zuverlässig zwischen der Förderposition und der Rückförderposition umgeschaltet werden.In one embodiment, the reductant delivery pump has an actuator configured to move the closure elements between the delivery position and the return delivery position. In this way, the conveying direction of the reducing agent pump can be easily switched between the conveying position and the return position in a simple manner.
In einer Ausführungsform ist der Aktuator insbesondere so ausgebildet, dass die Verschlusselemente bei nicht aktiviertem Aktuator, d.h. im Ruhezustand, in der Förderposition angeordnet sind. Auf diese Weise wird im in der Regel länger andauernden Förderbetrieb keine Energie zum Aktivieren des Aktuators benötigt. Da im Rückförderbetrieb kein Druck erzeugt werden muss, kann die Reduktionsmittelförderpumpe im Rückförderbetrieb mit weniger Energie betrieben werden. Die eingesparte Energie kann zum Betreiben des Aktuators genutzt werden.In one embodiment, the actuator is designed in particular such that the closure elements with actuator not activated, i. in the idle state, are arranged in the conveying position. In this way, no energy is required to activate the actuator in the usually longer-lasting production operation. Since no pressure has to be generated in the return feed operation, the reducing agent feed pump can be operated with less energy in the return feed operation. The energy saved can be used to operate the actuator.
In einer Ausführungsform ist der Aktuator durch Umpolen der Versorgungsspannung der Reduktionsmittelförderpumpe aktivierbar. Auf diese Weise kann die Förderrichtung der Reduktionsmittelförderpumpe auf einfache Weise umgekehrt werden, ohne dass dafür zusätzliche Schalter und/oder Steuerleitungen erforderlich sind.In one embodiment, the actuator can be activated by reversing the supply voltage of the reducing agent delivery pump. In this way, the conveying direction of the reducing agent pump can be reversed in a simple manner, without the need for additional switches and / or control lines are required.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Die Reduktionsmittelpumpe
Ein Zulauf
Auf einer dem Elektromotor
Dazu weist der Ventilkopf
Eine erfindungsgemäße Reduktionsmittelpumpe
Der Aktuator
Durch Aktivieren (Bestromen) der Magnetspule
Die Ventilsitze sind so konstruiert, dass sich die Förderrichtung der Reduktionsmittelpumpe
Die Magnetspule
Die
Die Ein-Wege-Ventile
In der in der
Beim Förderhub des Kolbens
Das Verschlusselement
Im Rückförderbetrieb verschließt das Verschlusselement
Im folgenden Förderhub (Bewegung des Kolbens
Da im Rückförderbetrieb kein Druck erzeugt werden muss, kann der Elektromotor
Aufgrund der Diode
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109882270A (en) * | 2019-02-25 | 2019-06-14 | 重庆大学 | The internal combustion engine discharged nitrous oxides closed-loop control system of ionic current and urea injection in a kind of cylinder |
-
2016
- 2016-08-01 DE DE102016214136.8A patent/DE102016214136A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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CN109882270A (en) * | 2019-02-25 | 2019-06-14 | 重庆大学 | The internal combustion engine discharged nitrous oxides closed-loop control system of ionic current and urea injection in a kind of cylinder |
CN109882270B (en) * | 2019-02-25 | 2020-07-21 | 重庆大学 | Internal combustion engine nitrogen oxide emission closed-loop control system for in-cylinder ionic current and urea injection |
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