DE3740907C2

DE3740907C2 -

Info

Publication number: DE3740907C2
Application number: DE3740907A
Authority: DE
Inventors: Fritz 7122 Besigheim De Zundel
Original assignee: Filterwerk Mann & Hummel 7140 Ludwigsburg De GmbH
Current assignee: Filterwerk Mann & Hummel 7140 Ludwigsburg De GmbH
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1990-05-23
Also published as: GB2213077A; GB8828150D0; IT1224569B; GB2213077B; IT8848566A0; US4842623A; FR2624201A1; SE8803117D0; BR8805483A; SE466893B; SE8803117L; DE3740907A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rußabscheider für Dieselbrennkraftmaschinen mit einem Filtermittel und einer Flüssigkeitsdosiervorrichtung zum Zuführen einer vorgegebenen Menge eines Rußentfernungsmittels auf das Filtermittel, wobei die Flüssigkeitsdosiervorrichtung einen Vorratsbehälter und ein Dosiergefäß sowie eine Zufuhrleitung von einer Überdruckversorgungseinrichtung zu dem Dosiergefäß und eine sich im Dosiergefäß bis in den Bereich des Dosiergefäßbodens erstreckende Abfuhrleitung zu dem Rußabscheider aufweist, und mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung in dem Dosiergefäß, die mittels eines Ventils verschließbar ist.

Um Rußabscheider insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen von dem auf dem Filtermittel abgelagerten Ruß zu befreien, sind verschiedene Verfahren im Einsatz. Bei einem dieser Verfahren wird ein Rußentfernungsmittel auf das Filtermittel gebracht, um dadurch die Zündtemperaturen zu erniedrigen und infolgedessen eine Verbrennung des Rußes bei üblicherweise im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine erreichbaren Temperaturen durchzuführen.

Bei einem derartigen, aus der DE-OS 32 30 608 bekanntgewordenen Rußabscheider wird das Rußentfernungsmittel der angesaugten Luft vor den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführt. Das birgt die Gefahr in sich, daß das Rußentfernungsmittel in den Brennräumen und die Verbrennung des Dieselkraftstoff-Luft-Gemisches wie auch die Zusammensetzung der Abgase unerwünscht beeinflußt werden. Außerdem wird bei der bekannten Vorrichtung das Rußentfernungsmittel über mehrere zu steuernde Ventile zugeführt, die die Vorrichtung entsprechend verteuern. Schließlich ist bei der bekannten Vorrichtung keinerlei Vorkehrung getroffen, um die Abfuhrleitung, durch die das Rußentfernungsmittel dem Rußabscheider zugeführt wird, freizuspülen.

Aus der DE-PS 31 11 228 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beseitigen von Ruß aus den Abgasen einer Brennkraftmaschine bekannt. Die in dieser Patentschrift angegebene Vorrichtung bezieht sich im wesentlichen auf die Zudosierung eines pulverförmigen Rußentfernungsmittels. Dabei werden insbesondere die Steuermittel zur gezielten und periodischen Zugabe des Rußentfernungsmittels genannt. Dieser Schrift ist jedoch nicht entnehmbar, wie die Abmessung der für die Dosierung erforderlichen Menge eines flüssigen Rußentfernungsmittels erfolgen kann.

Aus dem JP-Abstract 61-2 37 812 ist ein Rußabscheider für Dieselbrennkraftmaschinen mit einem Filtermittel und einer Flüssigkeitsdosiervorrichtung zum Zuführen einer vorgegebenen Menge eines Rußentfernungsmittels auf das Filtermittel bekannt, bei dem die Flüssigkeitsdosiervorrichtung aus einer durch eine Vakuumpumpe über eine Membran betriebenen Kolbenpumpe gebildet wird. Eine aus dem Vorratsbehälter für das Rußentfernungsmittel ausmündende Leitung ist über ein Ventil an die von der Kolbenpumpe zum Rußabscheider führende Verbindungsleitung angeschlossen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den eingangs aufgeführten Rußabscheider eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung vorzuschlagen, die eine genaue, zuverlässige Dosierung des Rußentfernungsmittels garantiert, wartungsfrei funktioniert und sich einfach und kostengünstig herstellen läßt.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Druckluft steht als Druckmittel durchweg und so insbesondere auch bei Nutzkraftfahrzeugen, die mit einer Druckluftbremse ausgerüstet sind, ohne weiteres zur Verfügung. Die Zuführung des Rußentfernungsmittels direkt auf das Filtermittel gewährleistet, daß eine störende Veränderung des Rußentfernungsmittels beim Transport vom Vorratsbehälter bis zum Filtermittel nicht stattfindet, wie auch eine unerwünschte Beeinflussung der Verbrennung des Dieselkraftstoff-Luft-Gemisches und dementsprechend der Zusammensetzung der Abgase nicht erfolgt. Die ständig offene Bypassleitung ermöglicht ein ausreichendes Freispülen der vom Dosiergefäß zum Rußfilter führenden Abfuhrleitung. Außerdem hat sich überraschenderweise gezeigt, daß ohne eine derartige Bypassleitung das Rußentfernungsmittel nicht wie erwünscht fein verteilt, sondern als geballte Ladung aus der Verbindungsleitung zum Rußabscheider austritt. Die Ausbildung der Bypassleitung mit wesentlich geringerem Querschnitt als der Zufuhrleitung und der Abfuhrleitung ermöglicht den Betrieb ohne ein dort vorgesehenes besonderes Ventil. Durch die Anordnung des Dosiergefäßes innerhalb des Vorratsbehälters im Bereich des Behälterbodens wird bewirkt, daß der Vorratsbehälter betrieben werden kann, bis er fast leer ist, also keine große Restmenge im Vorratsbehälter zurückbleibt. Das Verschließen des Ventils an der Flüssigkeitseintrittsöffnung durch Druckluft ergibt eine sichere Funktion bei einfachster Ausgestaltung des Ventils.

Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Rußabscheiders der Erfindung.

Danach ist die Flüssigkeitseintrittsöffnung mittels eines Kugelventils verschließbar, das eine mit im Inneren beweglicher Ventilkugel versehene, sich als Tauchrohr von der Flüssigkeitseintrittsöffnung ausgehend in das Dosiergefäß erstreckende Hülse aufweist. Durch diese Anordnung wird zuverlässig sichergestellt, daß bei nicht anliegender Druckluft Rußentfernungsmittel in das Innere des Dosiergefäßes gelangen kann, während bei anliegender Druckluft die Ventilkugel die Flüssigkeitseintrittsöffnung sicher verschließt.

Vorteilhaft wird der Aufbau des Kugelventils dadurch vereinfacht, daß die Hülse an ihrem der Flüssigkeitseintrittsöffnung abgekehrten Ende Aussparungen aufweist und derart verschlossen ist, daß die Ventilkugel nicht entweichen kann. Es muß also in einfacher Weise lediglich sichergestellt werden, daß die Ventilkugel den Flüssigkeitseintritt verhindert. Dementsprechend kann sich die Hülse bis zum Boden des Vorratsgefäßes erstrecken, um mit geringstem Aufwand ein gutes Ergebnis erzielen zu können.

Zweckmäßig ragt die Hülse in einen im Dosiergefäß angeordneten Becher hinein. Hierdurch werden zuverlässig pulsierende Leckströme durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung bei anliegender Druckluft vermieden.

Eine weitere konstruktive Vereinfachung besteht darin, daß das Dosiergefäß im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und die Flüssigkeitseintrittsöffnung und die Öffnungen zur Zufuhrleitung und zur Abfuhrleitung im Zylindermantel angeordnet sind.

Um einen einfachen Ein- und Ausbau der wesentlichen Teile der Dosiervorrichtung zu gestalten, beispielsweise zum Befüllen des Vorratsgefäßes, und um eine möglicherweise gelegentlich notwendig werdende Reinigung zu erleichtern, sind die Zufuhrleitung und die Abfuhrleitung innerhalb des Vorratsgefäßes als Rohre ausgestaltet und durch die Bypassleitung und das Dosiergefäß starr verbunden und bilden zusammen eine austauschbare Einheit.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der begleitenden Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Rußabscheiders mit Flüssigkeitsdosiervorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Flüssigkeitsdosieranlage,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Hülse des Kugelventils.

Die in Fig. 1 dargestellte Prinzipskizze zeigt das Rußabscheidergehäuse 33 mit einem Filtermittel 34 sowie eine Druckluftsteuereinrichtung 35, die aufgrund der über die Meßleitung 37 übertragenen Informationen, wie z. B. Druck und Temperatur, die über die Druckluftleitung 36 ankommende Druckluft steuert. Die Druckluftsteuereinrichtung 35 ist über die Dosiereinrichtung 11 mit Vorratsbehälter 10 und Zu- und Abfuhrleitungen 12, 13 für die Förderung des flüssigen Rußentfernungsmittels mit dem Rußabscheidergehäuse verbunden.

Die in Fig. 2 näher dargestellte Dosiervorrichtung weist einen Vorratsbehälter 10 auf, in den eine Zufuhrleitung 12 für die Druckluft und eine Abfuhrleitung 13 für die von der Druckluft mitgerissene Flüssigkeit hineinragen, die über eine Bypassleitung 24 und ein Dosiergefäß 14 starr miteinander verbunden sind. Diese austauschbare Einheit weist außerhalb des Vorratsbehälters 10 Anschlüsse 26 auf, über die eine Verbindung zu einer Druckluftversorgungseinrichtung bzw. dem Rußabscheider herstellbar ist. Die Durchtrittsöffnung 25 der Bypassleitung 24 ist deutlich kleiner als der Durchtrittsquerschnitt der Rohre 12 und 13.

Das Dosiergefäß 14 an den unteren Enden der Rohre 12, 13 weist eine zwischen den Einmündungen 22 bzw. 23 der Rohre 12, 13 in das Dosiergefäß 14 eine Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 auf. Die Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 ist durch ein Kugelventil 18 verschließbar. Das Kugelventil 18 besteht aus einer Hülse 17, in deren Inneren die Ventilkugel 30 (Fig. 3) bewegbar gelagert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Innere der Hülse 17 gemäß Fig. 3 derart ausgestaltet, daß ein Mittelbereich 28 der Hülse 17 einen geringeren Durchmesser aufweist als die beiden äußeren Bereiche 27 und 29. An dem der Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 abgekehrten Ende der Hülse 17 ist die Ventilkugel 30 gelagert. In diesem Bereich weist die Wand der Hülse Aussparungen 19 auf, um bei geöffnetem Ventil einen Flüssigkeitsdurchtritt zu ermöglichen. Die Hülse 17 wird von einem Becher 20 umgeben, auf dessen Becherboden 21 sich die Hülse abstützt. Der Becher 20 erstreckt sich mit seinem offenen Ende bis in den oberen Bereich des Dosiergefäßes, ohne jedoch den Austritt der Flüssigkeit aus dem Becher 20 zu behindern. In das Innere des Dosiergefäßes 14 ragt bis in den Bereich des Gefäßbodens 15 das Ende des Ableitungsrohres 13.

In Fig. 3 ist die die Ventilkugel 30 aufnehmende Hülse 17 vergrößert im Querschnitt dargestellt. Sie zeigt den Mittelbereich 28 mit geringerem Durchmesser als die beiden äußeren Bereiche 27 und 29. Der Bereich 27 weist die Aussparungen 19 sowie die Ventilkugel 30, in diesem Fall in der Schließstellung, auf.

Im normalen Betriebszustand ist die Dosiervorrichtung 11 drucklos. Wenn nun ein Abbrennvorgang eingeleitet werden soll, gelangt durch die Druckluftsteuereinrichtung 35 beeinflußt Druckluft über die Zufuhrleitung 12 zu der Dosiervorrichtung 11. Ein Teil der Druckluft geht über die Bypassleitung 24 und die Abfuhrleitung 13 direkt zu dem Rußabscheider. Der andere Teil wird über das Dosiergefäß 14 und die Abfuhrleitung 13 zu dem Rußabscheider geführt. Nach einer gewissen von der Druckluftsteuerung vorgegebenen Zeit schaltet diese die Druckluft wieder ab, so daß sich das Dosiergefäß 14 erneut über die Flüssigkeitseintrittsöffnung 16 mit Rußentfernungsmittel füllen kann. Die Druckluft über die Bypassleitung 24 bewirkt einerseits eine Vorreinigung und andererseits eine feine Zerstäubung des Rußentfernungsmittels im Rußabscheider. Der Aufbau im Inneren des Dosiergefäßes 14 sorgt für eine zuverlässige Füllung des Gefäßes und verhindert Leckströme durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung aufgrund des das Kugelventil 18 umgebenden Bechers 20.

Bezugszeichenliste:

10 Vorratsbehälter
11 Dosiervorrichtung
12 Zufuhrleitung
13 Abfuhrleitung
14 Dosiergefäß
15 Gefäßboden
16 Flüssigkeitseintrittsöffnung
17 Hülse
18 Kugelventil
19 Aussparung
20 Becher
21 Becherboden
22 Öffnung
23 Öffnung
24 Bypass
25 Bypass-Öffnung
26 Anschlüsse
27 Hülsenbereich mit Aussparung
28 Hülsenbereich mit geringem ⌀
29 Hülsenbereich mit weitem ⌀
30 Ventilkugel
31 Hülsenende
32 Zylindermantel
33 Rußabscheidergehäuse
34 Filtermittel
35 Druckluftsteuerung
36 Druckluftversorgungsleitung
37 Meßleitung

Claims

1. Rußabscheider für Dieselbrennkraftmaschinen mit einem Filtermittel und einer Flüssigkeitsdosiervorrichtung zum Zuführen einer vorgegebenen Menge eines Rußentfernungsmittels auf das Filtermittel, wobei die Flüssigkeitsdosiervorrichtung einen Vorratsbehälter und ein Dosiergefäß sowie eine Zufuhrleitung von einer Überdruckversorgungseinrichtung zu dem Dosiergefäß und eine sich im Dosiergefäß bis in den Bereich des Dosiergefäßbodens erstreckende Abfuhrleitung zu dem Rußabscheider aufweist, und mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung in dem Dosiergefäß, die mittels eines Ventils verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel Druckluft vorgesehen ist, die das Rußentfernungsmittel direkt auf das Filtermittel (34) zuführt, daß eine ständig offene Bypassleitung (24) unter Umgehung des Dosiergefäßes (14) die Zufuhrleitung (12) und die Abfuhrleitung (13) miteinander verbindet und einen geringeren Querschnitt als diese hat, daß das Dosiergefäß (14) innerhalb des Vorratsbehälters (10) im Bereich des Behälterbodens angeordnet ist und daß das Ventil (18) durch Druckluft, die durch die Zufuhrleitung (12) in das Dosiergefäß (14) gelangt, verschließbar ist.

2. Rußabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) mittels eines Kugelventils (18) verschließbar ist, das eine mit im Inneren beweglicher Ventilkugel (30) versehene, sich als Tauchrohr von der Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) ausgehend in das Dosiergefäß (14) erstreckende Hülse (17) aufweist.

3. Rußabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) an ihrem der Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) abgekehrten Ende (31) Aussparungen (19) aufweist und derart verschlossen ist, daß die Ventilkugel (30) nicht entweichen kann.

4. Rußabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) in einen im Dosiergefäß (14) angeordneten Becher (20) hineinragt.

5. Rußabscheider nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiergefäß (14) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und die Flüssigkeitseintrittsöffnung (16) und die Öffnungen (22, 23) zur Zufuhrleitung (12) und zur Abfuhrleitung (13) im Zylindermantel (32) angeordnet sind.

6. Rußabscheider nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (12) und die Abfuhrleitung (13) innerhalb des Vorratsgefäßes (10) als Rohre ausgestaltet und durch die Bypassleitung (24) und das Dosiergefäß (14) starr verbunden sind und zusammen eine austauschbare Einheit bilden.