DE102019206291A1

DE102019206291A1 - Fluidfördervorrichtung

Info

Publication number: DE102019206291A1
Application number: DE102019206291.1A
Authority: DE
Inventors: Guenter Keusen; Stefan Wenzel; Jan Semet
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2020-11-05

Abstract

Eine Fluidfördervorrichtung (24), insbesondere zum Fördern eines Fluids (23), insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels, das vorgesehen ist, in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors (18) eingespritzt zu werden, umfasst eine Pumpvorrichtung (30), die wahlweise in einem Förderbetrieb und in einem Rücksaugbetrieb betreibbar ist; ein Hauptfilter (46), das ausgebildet ist, von der Pumpvorrichtung (30) im Förderbetrieb gefördertes Fluid (23) zu filtern; und ein Rücklauffilter (44), das zwischen der Pumpvorrichtung (30) und dem Hauptfilter (46) angeordnet ist. Das Rücklauffilter (44) umfasst ein Rücklauffilterelement (61), das ausgebildet ist, im Rücksaugbetrieb von dem Hauptfilter (46) zur Pumpvorrichtung (30) zurückgesaugtes Fluid (23) zu filtern, und eine Umgehung (42c), die ausgebildet ist, im Förderbetrieb von der Pumpvorrichtung (30) zum Hauptfilter (46) gefördertes Fluid (23) an dem Rücklauffilterelement (61) vorbeizuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluidfördervorrichtung zum Fördern eines fluiden Reduktionsmittels, das vorgesehen ist, in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors eingespritzt zu werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Einspritzsystem zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors und Verfahren des Betreibens einer erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung und eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems.
Stand der Technik
Um die Luftverschmutzung, die durch die von Verbrennungsmotoren im Betrieb ausgestoßenen Abgase entsteht, möglichst gering zu halten und die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen, ist eine Nachbehandlung der Abgase erforderlich. Zur Nachbehandlung der Abgase eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, in einem Kraftfahrzeug, haben sich unter anderem sogenannte SCR-Systeme (SCR = „Selective Catalytic Reduction“) bewährt, mit denen die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide (NOx) reduziert werden.
SCR-Systeme injizieren stromaufwärts eines SCR-Katalysator mithilfe eines sogenannten Dosierventils ein fluides Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoffwasserlösung, in den Abgasstrang des Verbrennungsmotors. Das Reduktionsmittel wird von einer Fördervorrichtung aus einem Tank zum Dosierventil gefördert. In dem SCR-Katalysator laufen chemische Prozesse ab, in denen der in der Harnstoffwasserlösung enthaltene Harnstoff mit den Stickoxiden (NOx) in den Abgasen reagiert und diese zu Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) reduziert.
Da Harnstoffwasserlösung gefrieren und dadurch Eisdruckschäden verursachen kann, ist es erforderlich, die Harnstoffwasserlösung nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors in einem Rücksaugbetrieb aus dem Dosiermodul und der c heraus und zurück in einen Tank zu fördern.
Beim Zurückfördern der Harnstoffwasserlösung besteht die Gefahr, dass Schmutzstoffe, die sich in einem Filter, das zwischen der Fördervorrichtung und dem Dosierventil angeordnet ist, angesammelt haben, gelöst werden und zusammen mit der zurückgeförderten Harnstoffwasserlösung in der Fördervorrichtung landen, wo sie Funktionseinschränkungen und/oder Beschädigungen zur Folge haben können.
Offenbarung der Erfindung:
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Fluidfördervorrichtung zum Fördern eines Fluids, insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels bereitzustellen, die zuverlässig in einem Rücksaugbetrieb betrieben werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Fluidfördervorrichtung durch im Rücksaugbetrieb zurückfließende Schmutzstoffe beeinträchtigt oder beschädigt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst eine Fluidfördervorrichtung zum Fördern eines Fluids, insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels, das vorgesehen ist, in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors eingespritzt zu werden, eine Pumpvorrichtung, die eine von einem Motor angetriebene Pumpe und ein Umschaltventil umfasst und durch Umschalten des Umschaltventils wahlweise in einem Förderbetrieb und in einem Rücksaugbetrieb betreibbar ist; ein Hauptfilter, das ausgebildet ist, von der Pumpvorrichtung im Förderbetrieb gefördertes Fluid zu filtern; und ein Rücklauffilter, das zwischen der Pumpvorrichtung und dem Hauptfilter angeordnet ist. Das Rücklauffilter umfasst ein Rücklauffilterelement, das ausgebildet ist, im Rücksaugbetrieb von dem Hauptfilter zur Pumpvorrichtung zurückgefördertes Fluid zu filtern, und eine Umgehung („Bypass“), die ausgebildet ist, im Förderbetrieb von der Pumpvorrichtung zum Hauptfilter gefördertes Fluid an dem Rücklauffilterelement vorbeizuführen, so dass es nicht von dem Rücklauffilterelement gefiltert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen auch ein Einspritzsystem zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors mit einem Tank, der zum Speichern des Fluids ausgebildet ist; einem an dem Abgasstrang anbringbaren Dosiermodul, das ausgebildet, das Fluids in den Abgasstrang einzuspritzen; und einer Fluidfördervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die dazu ausgebildet ist, das Fluid aus dem Tank zu dem Dosiermodul zu fördern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen darüber hinaus Verfahren des Betreibens einer erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung und/oder eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems, wobei das Verfahren umfasst: die Pumpvorrichtung zunächst in einem Förderbetrieb zu betreiben, um Fluid aus dem Tank zu dem Dosiermodul zu fördern; und die Pumpvorrichtung nach Abschluss des Förderbetriebs in einem Rücksaugbetrieb zu betreiben, um in dem Dosiermodul verbliebenes Fluid in den Tank zurück zu saugen; oder die Pumpvorrichtung nach Abschluss des Förderbetriebs in einem Wartungsmodus zu betreiben und den Druck am Hauptfilter auf den Umgebungsdruck abzusenken.
Ein erfindungsgemäßes Rücklauffilter verhindert zuverlässig, dass Schmutzstoffe, die sich im Förderbetrieb am oder im Hauptfilter und/oder stromaufwärts des Hauptfilters angesammelt haben, im Rücksaugbetrieb in die Pumpvorrichtung gefördert werden, wo sie zu Funktionseinschränkungen und/oder Beschädigungen führen können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen es daher, die Fluidfördervorrichtung und das Einspritzsystem in einem Rücksaugbetrieb zu betreiben, um Schäden durch gefrierendes Fluid zu verhindern, ohne dass die Gefahr besteht, dass Komponenten der Fluidfördervorrichtung durch aus einem Filter ausgeschwemmte Schmutzstoffe beeinträchtigt und/oder beschädigt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist unabhängig von der Ausbildung des Hauptfilters, d.h. eine erfindungsgemäße Fluidfördervorrichtung kann in Kombination mit einem beliebigen, frei wählbaren Hauptfilter eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform ist in der Umgehung ein Ein-Wege-Ventil mit Rückschlagfunktion vorgesehen. Das Ein-Wege-Ventil umfasst ein Verschlusselement, das zwischen einer Verschlussposition, in der es die Umgehung verschließt, und einer geöffneten Position, in der es die Umgehung freigibt, bewegbar ist. Auf diese Weise kann die Umgehung zuverlässig im Förderbetrieb geöffnet und im Rücksaugbetrieb geschlossen werden, so dass das im Rücksaugbetrieb vom Hauptfilter zurückströmende Fluid zuverlässig durch das Rücklauffilterelement gefiltert wird.
In einer Ausführungsform umfasst die Fluidfördervorrichtung ein elastisches Element, insbesondere ein Federelement, auf, das ausgebildet ist, das Verschlusselement in die Verschlussposition zu drücken. Auf diese Weise wird die Umgehung im Rücksaugbetrieb zuverlässig durch das Verschlusselement verschlossen.
In einer Ausführungsform ist das Rücklauffilterelement in dem Verschlusselement angeordnet. Eine solche Ausführungsform ermöglicht einen besonders kompakten und platzsparenden Aufbau des Rücklauffilters.
In einer Ausführungsform ist das Verschlusselement selbst als Rücklauffilterelement ausgebildet, d.h., das Verschlusselement ist wenigstens teilweise aus eine Filtermaterial ausgebildet. Eine solche Ausführungsform ermöglicht einen besonders kompakten und platzsparenden Aufbau des Rücklauffilters.
In einer Ausführungsform ist das Verschlusselement in oder an dem Rücklauffilterelement ausgebildet. Dies ermöglich einen besonders einfachen mechanischen Aufbau des Rücklauffilters.
In einer Ausführungsform ist das Ein-Wege-Ventil als Scharnierventil, Klappenventil, Flatterventil, Schirmventil oder als Kugel-/Federventil ausgebildet.
Als Filtermaterial des Rücklauffilterelements kann Siebgewebe und/oder Tiefenfiltrationsmaterial verwendet werden. Das Rücklauffilterelement kann auch als Taschenfilter ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform ist wenigstens eines von dem Verschlusselement und dem Rücklauffilterelement beheizbar, insbesondere elektrisch beheizbar, um das Einfrieren von Fluid im Rücklauffilter zu verhindern und/oder ein schnelles Auftauen gefrorenen Fluids im Rücklauffilter zu ermöglichen. Dazu kann das Verschlusselement insbesondere wenigstens einem elektrisch leitenden Kunststoff umfassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in allen Anwendungen einsetzbar, bei denen ein Filter auf der Ausgangsseite (Druckseite) einer Pumpe eingesetzt wird und ein Rücksaugbetrieb die Pumpe mit aus dem Filter ausgeschwemmten Partikeln belasten würde.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgasstrangs eines Verbrennungsmotors mit einem Einspritzsystem zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Fördermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 3 bis 5 zeigen Schnittansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rücklauffilters.
Die 6 und 7 zeigen Schnittansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rücklauffilters.
Die 8 und 9 zeigen Schnittansichten eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rücklauffilters.
Die 10 und 11 zeigen Schnittansichten eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rücklauffilters.

Figurenbeschreibung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abgasstrang 17 eines Verbrennungsmotors 18 mit einem Einspritzsystem 1 zum Einspritzen eines fluiden Reduktionsmittels (Fluids) 23 in den Abgasstrang 17.
Der Abgasstrang 17 umfasst einen Abgaskanal 19, in dem in einer Abgasströmungsrichtung 20 dem Verbrennungsmotor 18 nachgeschaltet ein SCR-Katalysator 6 angeordnet ist. Zwischen dem Verbrennungsmotor 18 und dem SCR-Katalysator 6 ist ein Dosiermodul 2 an dem Abgasstrang 17 angebracht. Das Dosiermodul 2 weist wenigstens ein Dosierventil 21 auf, das von einem Steuergerät 22 elektrisch angesteuert wird, um eine gewünschte Menge an Reduktionsmittel-Fluid 23 in den Abgaskanal 19 des Abgasstrangs 17 einzuspritzen.
Am Abgasstrang 17 können Sensoren 10, 11, insbesondere Temperatursensoren 10 und/oder NO_x-Sensoren 11 vorgesehen sein, die ausgebildet sind, ihre Messwerte an das Steuergerät 22 zu liefern.
Das einzuspritzende Fluid 23 wird von dem Fördermodul 24 aus einem Vorratstank 25 entnommen und dem Dosiermodul 2 zugeführt. Das Dosiermodul 2 spritzt die gewünschte Menge an Fluid 23 in den Abgaskanal 19 des Abgasstrangs 17 ein. Im Abgaskanal 19 vermischt sich das eingespritzte Fluid 23 mit den in der Abgasströmungsrichtung 20 durch den Abgaskanal 19 strömenden Abgasen des Verbrennungsmotors 18 und reagiert in dem stromabwärts des Dosiermoduls 2 angeordneten SCR-Katalysator 6 mit den in den Abgasen enthaltenen Stickoxiden (NOx), wobei diese zu N₂ und H₂O reduziert werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Fördermoduls 24 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Fördermodul 24 umfasst eine Pumpvorrichtung 30 mit einer von einem Motor 34 angetriebenen Pumpe 32 und einem Umschaltventil 36. Das Umschaltventil 36 ermöglicht es, die Förderrichtung der Pumpvorrichtung 30 umzukehren, ohne die Laufrichtung der Pumpe 32 zu verändern.
Die Pumpvorrichtung 30 ist ausgebildet, in einem Förderbetrieb Fluid 23 durch eine Fluid-Förderleitung 38 aus dem Tank 25 zu entnehmen, und in eine Druckleitung 42 auszugeben. Das Dosiermodul 2 ist mit der Druckleitung 42 verbunden, um das von der Pumpvorrichtung 30 bereitgestellte Fluid 23 entgegenzunehmen.
In der Fluid-Förderleitung 38 können ein oder mehrere Fluidfilter 40 vorgesehen sein, um die Aufnahme von Schmutzstoffen (Schmutzpartikeln) 45 aus dem Tank 25 zu verhindern.
Zwischen dem Ausgang des Umschaltventils 36 und dem Dosiermodul 2 ist in der Druckleitung 42 ein Hauptfilter 46 vorgesehen, das ausgebildet ist, das von der Pumpvorrichtung 30 ausgegebene Fluid 23 zu filtern. Das Hauptfilter 46 kann mit einem Druckdämpfer 47 ausgebildet sein, um Druckspitzen zu dämpfen.
Zwischen dem Hauptfilter 46 und dem Dosiermodul 2 zweigt eine Rücklaufleitung 48, die über ein Rücklauffilter 52 und eine Drossel 50 zurück in den Tank 25 führt, von der Druckleitung 42 ab. Durch die Rücklaufleitung 48 und die Drossel 50 kann überschüssiges, von der Pumpvorrichtung 30 gefördertes Fluid 23, das vom Dosiermodul 2 nicht benötigt wird, in den Tank 25 zurückgeführt werden. Der Druck des Fluids 23 am Dosiermodul 2 ist durch die Ausbildung der Drossel 50 einstellbar.
An der Rücklaufleitung 48 kann ein Drucksensor 54 vorgesehen sein, der es ermöglicht, den Druck am Dosiermodul 2 zu überwachen.
Nach Beendigung des Förderbetriebs durch Abschalten der Pumpvorrichtung 30 verbleibt Fluid 23 im Dosiermodul 2, der Druckleitung 42 und dem Hauptfilter 46.
Bei niedrigen Umgebungstemperaturen besteht die Gefahr, dass das in den Komponenten 2, 42, 46 verbliebene Fluid 23 gefriert und die Ausdehnung des gefrierenden Fluids 23 die Komponenten 2, 42, 46 beschädigt oder zerstört.
Daher wird die Förderrichtung der Pumpvorrichtung 30 nach der Beendigung des Förderbetriebs durch Umschalten des Umschaltventils 36 umgeschaltet, und die Pumpvorrichtung 30 wird mit durch das Umschaltventil 36 umgekehrter Förderrichtung, d.h. in einem Rücksaugbetrieb, weiter betrieben, um das im Dosiermodul 2, der Druckleitung 42 und dem Hauptfilter 46 verbliebene Fluid in den Tank 25 zurück zu fördern.
Durch die umgekehrte Strömungsrichtung des Fluids 23 in der Druckleitung 42, die nun als Eingangsleitung für die Pumpvorrichtung 30 dient, besteht die Gefahr, das Schmutzpartikel 45, die sich auf der Seite des Hauptfilters 46 angesammelt haben, die der Pumpvorrichtung 30 zugewandt ist, in das Umschaltventil 36 und/oder die Pumpvorrichtung 30 gefördert werden, wo sie das Umschaltventil 36 und/oder die Pumpe 32 verstopfen und/oder beschädigen können.
Um solch ein unerwünschtes Zurückfördern von Schmutzpartikeln 45 von dem Hauptfilter 46 in die Pumpvorrichtung 30 zu verhindern, ist in der Druckleitung 42 zwischen dem Umschaltventil 36 und dem Hauptfilter 46 ein Rücklauffilter 44 vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, im Rücksaugbetrieb das Zurückströmen von Schmutzpartikeln 45 aus dem Hauptfilter 46 in die Pumpvorrichtung 30 zu verhindern.
Ausführungsbeispiele eines solchen Rücklauffilters 44 werden im Folgenden beschrieben.
Die 3 bis 5 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rücklauffilters 44.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Schnittansicht des Rücklauffilters in einer Ebene parallel zur Strömungsrichtung 56, 58 des Fluids 23 in der Druckleitung 42.
3 zeigt das Rücklauffilter 44 im Förderbetrieb, und 4 zeigt das Rücklauffilter 44 im Rücksaugbetrieb.
Die Druckleitung 42 ist im Rücklauffilter 44 als ein mit dem Umschaltventil 36 verbundener, in den 3 und 4 links dargestellter, erster Kanal 42a und als ein mit dem Hauptfilter 46 verbundener, in den 3 und 4 rechts dargestellter, zweiter Kanal 42b ausgebildet.
In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel hat der zweite Kanal 42b einen größeren Durchmesser D als der erste Kanal 42a.
In dem zweiten Kanal 42b ist ein Abstützelement 65 vorgesehen, das quer zur Strömungsrichtung 56, 58 ausgerichtet und z. B. als Sicherungsscheibe 65 ausgebildet ist. Auf der dem ersten Kanal 42a zugewandten Seite des Abstützelements 65 ist ein elastisches Element 64, beispielsweise eine Spiralfeder 64, abgestützt. Auf der von dem Abstützelement 65 abgewandten Seite des elastischen Elements 64 befindet sich ein Verschlusselement 63, das durch das elastische Element 64 derart elastisch abgestützt ist, dass es in dem zweiten Kanal 42b parallel zur Strömungsrichtung 56, 58 beweglich ist.
Auf der von dem ersten Kanal 42a zugewandten Seite des Verschlusselements 63 ist ein Dichtungselement 62, z.B. ein O-Ring 62, angebracht.
Durch das Dichtungselement 62 erstreckt sich parallel zur Strömungsrichtung 56, 58 ein zylinderförmig ausgebildetes Rücklauffilterelement 61. Das Rücklauffilterelement 61 erstreckt sich wenigstens teilweise aus dem zweiten Kanal 42b in den ersten Kanal 42a hinein.
In dem Rücklauffilterelement 61 und in dem Verschlusselement 63 ist eine zentrale Bohrung 66 ausgebildet, die sich parallel zur Strömungsrichtung 56, 58 des Fluids 23 erstreckt. Im Bereich des Rücklauffilterelements 61 ist die Bohrung 66 von einem Filtermaterial 67 umgeben.
Im Förderbetrieb (siehe 3) wird das Verschlusselement 63 von dem Strömungsdruck des durch die Druckleitung 42 strömende Fluids 23 gegen die Kraft des elastischen Elements 64 in Richtung des Abstützelements 65 gedrückt. Dadurch wird zwischen dem Dichtungselement 62 und der äußeren Begrenzung des zweiten Kanals 42b eine Umgehung („Bypass“) 42c geöffnet, durch die Fluid 23 aus dem ersten Kanal 42a unter Umgehung des Rücklauffilterelements 61 in den zweiten Kanal 42b und von dort weiter zum Hauptfilter 46 (siehe 2) strömen kann. So wird das im Förderbetrieb durch das Rücklauffilter 44 strömende Fluid 23 nicht gefiltert, da es durch die Umgehung („Bypass“) 42c an dem Rücklauffilterelement 61 vorbeiströmt, wie in der 3 gezeigt.
Im Rücksaugbetrieb (siehe 4) kehrt sich die Strömungsrichtung 58 des Fluids 23 um. Durch die umgekehrte Strömungsrichtung 58 des Fluids 23 wird das Verschlusselement 63 von dem durch das Rücklauffilter 44 strömende Fluid 23 gegen die Stirnseite des zweiten Kanals 42b gedrückt. Dadurch wird die Umgehung („Bypass“) 42c durch das Dichtungselement 62 geschlossen und abgedichtet. Das Fluid 23 kann daher im Rücksaugbetrieb nicht durch die Umgehung 42c an dem Rücklauffilterelement 61 vorbeiströmen.
Das Fluid 23 strömt daher im Rücksaugbetrieb durch die in dem Verschlusselement 63 und in dem Rücklauffilterelement 61 ausgebildete zentrale Bohrung 66 und durch das um die zentrale Bohrung 66 angeordnete Filtermaterial 67 des Rücklauffilterelements 61 aus dem zweiten Kanal 42b in den ersten Kanal 42a und von dort weiter zur Pumpvorrichtung 30 (siehe 2).
Auf diese Weise wird das durch das Rücklauffilter 44 strömende Fluid 23 im Rücksaugbetrieb durch das Filtermaterial 67 des Rücklauffilterelements 61 gefiltert. Dadurch werden Schmutzpartikel 45, die sich im Förderbetrieb vor dem Hauptfilter 46 angesammelt haben, aus dem Fluid 23 gefiltert, und es wird zuverlässig verhindert, dass die Schmutzpartikel 45 zurück in die Pumpvorrichtung 30 gefördert werden.
5 zeigt eine Draufsicht auf das Rücklauffilterelement 61, das Dichtungselement 62 und das Verschlusselement 63 im zweiten Kanal 42b aus Richtung des ersten Kanals 42a (siehe 3).
Die 6 und 7 zeigen ein Rücklauffilter 44 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Auch in dem in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind innerhalb des Rücklauffilters 44 ein erster Kanal 42a und ein zweiter Kanal 42b ausgebildet, die einen Abschnitt der Druckleitung 42 bilden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel hat der zweite Kanal 42b einen größeren Durchmesser D als der erste Kanal 42a.
In dem zweiten Kanal 42b ist ein Abstützelement 65 angeordnet, die das Rücklauffilterelement 61 abstützt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Rücklauffilterelement 61 als zylindrischer Körper ausgebildet, der sich in den ersten Kanal 42a hinein erstreckt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rücklauffilterelement 61 nicht elastisch, sondern ortsfest auf dem Abstützelement 65 abgestützt.
Durch das Rücklauffilterelement 61 und das Abstützelement 65 erstreckt sich parallel zur Strömungsrichtung 56, 58 des Fluids 23 eine zentrale Bohrung 66, die es dem Fluid 23 ermöglicht, durch das Rücklauffilterelement 61 von dem ersten Kanal 42a in den zweiten Kanal 42b (siehe 6) und in die entgegengesetzte Richtung (siehe 7) zu strömen.
Auf der von dem Abstützelement 65 abgewandten (in der 6 und 7 links dargestellten) Seite des Rücklauffilterelements 61 ist ein Tellerventil 70 mit einem Verschlusselement 63 vorgesehen. Das Tellerventil 70 ist so ausgebildet, dass es sich öffnet und das Verschlusselement 63 eine in der Stirnseite des Rücklauffilterelements 61 ausgebildete Umgehung 42c freigibt, wenn Fluid 23 im Förderbetrieb aus dem ersten Kanal 42a in den zweiten Kanal 42b strömt. Im Förderbetrieb strömt das Fluid 23 daher nicht durch das Filtermaterial 67 des Rücklauffilterelements 61 und wird nicht gefiltert (siehe 6).
Im Rücksaugbetrieb (siehe 7) wird das Tellerventil 70 durch das in entgegengesetzter Richtung 58 strömende Fluid 23 geschlossen, so dass das Verschlusselement 63 die in der Stirnseite des Rücklauffilterelements 61 ausgebildete Umgehung 42c verschließt. Das Fluid 23 kann daher nur durch das Filtermaterial 67 des Rücklauffilterelements 61 von dem zweiten Kanal 42b in den ersten Kanal 42a und weiter zur Pumpvorrichtung 30 strömen, wobei es durch das Filtermaterial 67 des Rücklauffilterelements 61 gefiltert wird.
Die 8 und 9 zeigen eine Variante des in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiels.
In dem in den 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Rücklauffilterelement 61 scheibenförmig ausgebildet und innerhalb des Abstützelements 65 angeordnet, welches das Rücklauffilterelement 61 ringförmig umschließt.
Im Rücklauffilterelement 61, insbesondere im Zentrum des Rücklauffilterelements 61, ist eine Umgehung („Bypass“) 42c ausgebildet, die durch ein Ventil 70, insbesondere ein Tellerventil 70, das mit einem Verschlusselement 63 ausgestattet ist, verschließbar ist.
Die Funktionsweise des Rücklauffilterelements 61 und des Ventils 70 entspricht dem in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel, sodass das durch das Rücklauffilter 44 strömende Fluid im Rücksaugbetrieb (siehe 9), nicht aber im Förderbetrieb (siehe 8), durch das Filtermaterial 67 des Rücklauffilterelements 61 gefiltert wird.
Die 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rücklauffilters 44.
In dem in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Übergangsbereich zwischen dem ersten Kanal 42a und dem zweiten Kanal 42b als konischer Bereich 42d ausgebildet.
In dem zweiten Kanal 42b ist ein Abstützelement 65 vorgesehen, das sich quer zur Strömungsrichtung 56, 58 des Fluids erstreckt und an dem ein elastisches Element 64 abgestützt ist. In dem in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiel stützt das elastische Element 64 eine Kugel 72 ab, die wenigstens teilweise aus einem porösen Filtermaterial gefertigt ist. Die Kugel 72 vereint die Funktionen des Verschlusselements 63, des Dichtungselements 62 und des Rücklauffilterelements 61 der in den 3 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiele.
Im Förderbetrieb (siehe 10) wird die Kugel 72 von dem einströmenden Fluid 23 gegen die Kraft des elastischen Elements 64 aus einem von dem konischen Bereich 42d ausgebildeten Ventilsitz gedrückt. Dadurch wird eine Umgehung („Bypass“) 42c geöffnet, die es dem Fluid 23 ermöglicht, ungefiltert an der Kugel 72 vorbei aus dem ersten Kanal 42a in den zweiten Kanal 42b zu strömen.
Im Rücksaugbetrieb (siehe 11) wird die Kugel 72 von dem elastischen Element 64 und dem Strömungsdruck des aus dem Hauptfilter 46 in den zweiten Kanal 42b einströmendem Fluids 23 gegen den von dem konischen Bereich 42d ausgebildeten Ventilsitz gedrückt, wodurch die Umgehung („Bypass“) 42c fluiddicht verschlossen wird.
Das Fluid 23 kann daher nicht ungefiltert aus dem zweiten Kanal 42b in den ersten Kanal 42a strömen. Das Fluid 23 strömt vielmehr durch die wenigstens teilweise aus einem porösen Filtermaterial ausgebildete Kugel 72, wobei es gefiltert wird.
Ein Rücklauffilter 44 gemäß dem in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiel kann besonders kompakt ausgebildet sein, da die Funktionen des Verschlusselements 63, des Dichtungselements 62 und des Rücklauffilterelements 61 in einem einzigen Element, der Kugel 72, vereint sind.
Ein Rücklauffilter 44 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verhindert zuverlässig, dass Schmutzpartikel 45, die sich im Förderbetrieb am oder im Hauptfilter 46 angesammelt haben, im Rücksaugbetrieb zusammen mit dem zurückfließenden Fluid 23 in die Vorrichtung 30 zurückgesaugt werden, wo sie die Pumpvorrichtung 30 verstopfen oder beschädigen können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen es daher, eine Fluidfördervorrichtung 24 zum Fördern eines Fluids 23, insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels, bereitzustellen, die in einem Rücksaugbetrieb betrieben werden kann, um das Fluid 23 aus den Komponenten 2, 42, 46 der Fluidfördervorrichtung 24 zu entfernen, so das Schäden durch gefrierendes Fluid 23 verhindert werden können.

Claims

Fluidfördervorrichtung (24) zum Fördern eines Fluids (23), insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels, das vorgesehen ist, in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors (18) eingespritzt zu werden, wobei die Fluidfördervorrichtung (24) umfasst: eine Pumpvorrichtung (30), die wahlweise in einem Förderbetrieb und in einem Rücksaugbetrieb betreibbar ist; ein Hauptfilter (46), das ausgebildet ist, von der Pumpvorrichtung (30) im Förderbetrieb gefördertes Fluid (23) zu filtern; und ein Rücklauffilter (44), das zwischen der Pumpvorrichtung (30) und dem Hauptfilter (46) angeordnet ist und aufweist: ein Rücklauffilterelement (61), das ausgebildet ist, im Rücksaugbetrieb von dem Hauptfilter (46) zur Pumpvorrichtung (30) zurückgesaugtes Fluid (23) zu filtern; und eine Umgehung (42c), die ausgebildet ist, im Förderbetrieb von der Pumpvorrichtung (30) zum Hauptfilter (46) gefördertes Fluid (23) an dem Rücklauffilterelement (61) vorbeizuführen.
Fluidfördervorrichtung (24) nach Anspruch 1, wobei in der Umgehung (42c) ein Ein-Wege-Ventil (70) mit Rückschlagfunktion vorgesehen ist, wobei das Ein-Wege-Ventil (70) insbesondere ein Verschlusselement (63) umfasst, das zwischen einer Verschlussposition, in der es die Umgehung (42c) verschließt, und einer geöffneten Position, in der es die Umgehung (42c) freigibt, bewegbar ist.
Fluidfördervorrichtung (24) nach Anspruch 2, mit einem elastischen Element (64), das ausgebildet ist, das Verschlusselement (63) in die Verschlussposition zu drücken.
Fluidfördervorrichtung (24) nach Anspruch 3, wobei das Rücklauffilterelement (61) in oder an dem Verschlusselement (63) angeordnet oder mit diesem verbunden ist.
Fluidfördervorrichtung (24) nach Anspruch 3, wobei das Verschlusselement (63, 72) als Rücklauffilterelement (61, 72) ausgebildet ist.
Fluidfördervorrichtung (24) nach Anspruch 3, wobei das Verschlusselement (63) in oder an dem Rücklauffilterelement (61) ausgebildet ist.
Fluidfördervorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Ein-Wege-Ventil (70) als Scharnierventil, Klappenventil, Flatterventil, Schirmventil oder als Kugel/Federventil ausgebildet ist.
Fluidfördervorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei wenigstens eines von dem Verschlusselement (63) und dem Rücklauffilterelement (61) beheizbar ist.
Einspritzsystem (1) zum Einspritzen eines Fluids (23), insbesondere eines fluiden Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang (17) eines Verbrennungsmotors (18) mit: einem Tank (25), der zum Speichern des Fluids (23) ausgebildet ist; einem an dem Abgasstrang (17) anbringbaren Dosiermodul (2), das ausgebildet, das Fluid (23) in den Abgasstrang (17) einzuspritzen; und einer Fluidfördervorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die dazu ausgebildet ist, Fluid (23) aus dem Tank (25) zu dem Dosiermodul (2) zu fördern.
Verfahren des Betreibens einer Fluidfördervorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines Einspritzsystems (1) nach Anspruch 9, wobei das Verfahren umfasst: die Pumpvorrichtung (30) in einem Förderbetrieb zu betreiben, um Fluid (23) aus dem Tank (25) zu dem Dosiermodul (2) zu fördern; und die Pumpvorrichtung (30) nach Abschluss des Förderbetriebs in einem Rücksaugbetrieb zu betreiben, um in dem Dosiermodul (2) verbliebenes Fluid (23) in den Tank (25) zurückzufördern; oder die Pumpvorrichtung (30) nach Abschluss des Förderbetriebs in einem Wartungsmodus zu betreiben, der umfasst, den Druck am Hauptfilter (46) auf den Umgebungsdruck abzusenken.