DE4310837C1

DE4310837C1 - Fuel system for engine exhaust burner with nozzle - has suction pipe with control valve connected to engine intake and leading to vacuum tank

Info

Publication number: DE4310837C1
Application number: DE4310837A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Zielinski; Christian Huber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2013-04-03

Abstract

The system supplies fuel to a burner (4) with nozzle in an engine exhaust system (2). It has a suction pipe (12) with control valve (13) connected to the intake system (3) of the engine (1). The pipe can lead to a vacuum tank (15), and can pass through an active-carbon filter (14). USE/ADVANTAGE - Speeds up heating of exhaust catalytic unit to working temperature while no fuel remains in system after turning the burner off.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffversorgungssystem eines in einer Brennkraftmaschinen-Abgasanlage vorgese henen Brenners mit einer Brennstoffdüse.The invention relates to a fuel supply system one vorese in an internal combustion engine exhaust system hen burner with a fuel nozzle.

In Brennkraftmaschinen-Abgasanlagen, insbesondere in sol chen mit Abgaskatalysatoren können Brenner vorgesehen werden, um eine Nachverbrennung der Brennkraftmaschinen- Abgase zu erzielen oder insbesondere auch um anschließend an einen Kaltstart der Brennkraftmaschine den dem Brenner nachgeschalteten Abgaskatalysator schneller auf seine Be triebstemperatur zu bringen. Mit diesen Maßnahmen können die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine herabge setzt werden; beschrieben ist ein Brenner als sog. Kata lysator-Startheizungs-System beispielsweise in der motor technischen Zeitschrift MTZ 54 (1993) 1, Seiten 22, 23; ein weiteres Brennstoffversorgungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der DE 21 58 119 A1 gezeigt.In internal combustion engine exhaust systems, especially in sol Burners can be provided with catalytic converters to post-combustion of the internal combustion engine To achieve exhaust gases or in particular to subsequently to a cold start of the internal combustion engine or the burner downstream catalytic converter faster on its loading bring operating temperature. With these measures you can reduce the pollutant emissions of the internal combustion engine be put; A burner is described as a so-called kata Lysator start heating system, for example in the engine technical journal MTZ 54 (1993) 1, pages 22, 23; a further fuel supply system according to the preamble of the claim 1 is shown in DE 21 58 119 A1.

Der Brenner, dem über eine eigene Brennstoffdüse übli cherweise der Brennkraftmaschinen-Kraftstoff und daneben üblicherweise über eine Einblaseleitung Brennerluft zuge führt wird, wird lediglich über eine geringe Zeitspanne betrieben. Hat nämlich der Abgaskatalysator in der Brenn kraftmaschinen-Abgasanlage seine Betriebstemperatur er reicht, so kann der Brenner abgeschaltet werden. Dann wird dem Brenner über die Brennstoffdüse kein weiterer Brennstoff zugeführt, ein der Brennstoffdüse vorgeschal tetes Schaltventil wird dann geschlossen. Nach Schließen des Schaltventiles befindet sich jedoch noch eine gewisse Restmenge von Brennstoff in der Brennstoffdüse bzw. in der zur Brennstoffdüse führenden Versorgungsleitung stromab des Schaltventiles. Aufgrund der relativ hohen Temperaturen in der Brennkraftmaschinen-Abgasanlage und somit auch im Brenner kann dieser Rest-Brennstoff verko ken und hierdurch eine Verstopfung der Brennerdüse hervorrufen, so daß der gesamte Brenner funktionsunfähig wird. Hiergegen eine wirksame Abhilfemaßnahme aufzuzei gen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.The burner, which has its own fuel nozzle engine fuel and next to it Usually supplied through a blow line burner air is only carried out over a short period of time operated. Namely, has the catalytic converter in the combustion engine exhaust system its operating temperature is sufficient, the burner can be switched off. Then the burner does not get any more through the fuel nozzle Fuel supplied, upstream of the fuel nozzle The switched valve is then closed. After closing the switching valve is still a certain one Remaining amount of fuel in the fuel nozzle or in the supply line leading to the fuel nozzle downstream of the switching valve. Because of the relatively high Temperatures in the internal combustion engine exhaust system and This means that this residual fuel can also get burnt in the burner cause the burner nozzle to become blocked cause so that the entire burner is inoperable becomes. To counter this an effective remedial action gene is the object of the present invention.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist im Brennstoffversorgungs system des Brenners eine mit dem Ansaugsystem der Brenn kraftmaschine verbundene, ein Steuerventil aufweisende Absaugleitung vorgesehen. Vorteilhafte Aus- und Weiter bildungen sind Inhalt der Unteransprüche.To solve this problem is in the fuel supply system of the burner with the intake system of the burner engine connected, having a control valve Suction line provided. Advantageous expansion and further education is the content of the subclaims.

Erfindungsgemäß kann nach Abschalten des Brenners, d. h. nach Unterbrechen der Brennstoffversorgung des Brenners die noch im Brennstoffversorgungssystem des Brenners ver bliebene Brennstoff-Restmenge abgesaugt werden. Ein Ver koken ist somit sicher ausgeschlossen. Das Absaugen er folgt erfindungsgemäß unter Zuhilfenahme des zumindest zeitweise im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine herr schenden Unterdruckes. Soll somit nach Stillsetzen des Brenners dessen Brennstoffversorgungssystem leergesaugt werden, so wird die speziell hierfür vorgesehene Absaug leitung mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine ver bunden, d. h. ein entsprechendes in der Absaugleitung vorgesehenes Steuerventil wird geöffnet. Sollte jedoch zu diesem Zeitpunkt kein Unterdruck im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine vorliegen, so kann dennoch ein Absau gen erfolgen, wenn die Absaugleitung in einem Unterdruck- Reservoir mündet. Versorgt wird dieses Unterdruck-Reser voir dabei abermals vom Ansaugsystem der Brennkraftma schine, wozu zwischen dem Ansaugsystem sowie dem Reser voir ein Rückschlagventil vorgesehen sein kann.According to the invention after switching off the burner, i.e. H. after interrupting the fuel supply to the burner the ver still in the fuel supply system of the burner remaining fuel remaining can be extracted. A ver koken is therefore definitely excluded. Sucking it off follows at least with the help of the invention at times in the intake system of the internal combustion engine negative pressure. Thus, after stopping the Brenner sucked the fuel supply system empty the specially designed suction line with the intake system of the internal combustion engine bound, d. H. a corresponding one in the suction line The intended control valve is opened. Should, however, too no vacuum in the intake system at this time Internal combustion engine are present, a suction can nevertheless if the suction line is in a vacuum Reservoir opens. This vacuum reser is supplied voir again from the intake system of the internal combustion engine what between the intake system and the reser voir a check valve can be provided.

Zwar ist es aus der DE 36 34 345 A1 bekannt, an einem Öl brenner zur Vermeidung der Verkokung der Düse eine Absaugleitung über ein Steuerventil mit der Rücklauflei tung der Ölpumpe zu verbinden, jedoch unterscheidet sich die Erfindung hiervon dadurch, daß die Absaugleitung mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist, wodurch eine besonders günstige Förderquelle zum Absaugen vorliegt. It is known from DE 36 34 345 A1 on an oil to avoid coking the nozzle Suction line via a control valve with the return line connection of the oil pump, however, differs the invention thereof in that the suction line with is connected to the intake system of the internal combustion engine, making a particularly favorable source of extraction is present.

Soll das Absaugen einer im Brennstoffversorgungssystem des Brenners verbliebenen Brennstoff-Restmenge gleich di rekt im Anschluß an das Abstellen des Brenners erfolgen, ist jedoch andererseits zu diesem Zeitpunkt die damit verbundene zusätzliche Brennstoffzufuhr in das Ansaug system der Brennkraftmaschine noch unerwünscht, so kann die Absaugleitung auch über ein Aktivkohlefilter geführt werden. Derartige Aktivkohlefilter sind aus den sog. Tankentlüftungssystemen von Kraftfahrzeugen mit Brenn kraftmaschinen bekannt, dabei werden in diesem Aktivkoh lefilter die Kohlenwasserstoffe des Brennstoffes zwi schengelagert. Selbstverständlich ist für dieses Absaugen über ein Aktivkohlefilter abermals ein Unterdruck-Reser voir erforderlich. Zu einem späteren Zeitpunkt kann das Aktivkohlefilter dann gespült werden, hierzu wird das Ak tivkohlefilter wieder - wie bekannt - mit dem Ansaug system der Brennkraftmaschine verbunden.Should the suction one in the fuel supply system of the burner remaining fuel quantity equal to di right after turning off the burner, however, on the other hand, it is at this point connected additional fuel supply in the intake system of the internal combustion engine is still undesirable, so the suction line is also routed through an activated carbon filter become. Such activated carbon filters are from the so-called. Tank ventilation systems of motor vehicles with combustion engines are known, in this activated carbon filter the hydrocarbons of fuel between caged. Of course, for this suction again a vacuum reser via an activated carbon filter voir required. At a later time, this can Activated carbon filters are then rinsed, this is the Ak Active carbon filter again - as is known - with the intake System of the internal combustion engine connected.

Die im folgenden erläuterte Prinzipskizze zeigt ein be vorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.The schematic diagram explained below shows a be preferred embodiment of the invention.

Mit der Bezugsziffer 1 ist eine Brennkraftmaschine be zeichnet, die eine Abgasanlage 2 sowie ein Ansaugsystem 3 aufweist. Im einzelnen besteht die Abgasanlage 2 aus einem Abgassammelrohr 2a, einem sich daran anschließenden Abgasrohr 2b, das über einen Brenner 4 in einem Katalysa tor 5 mündet, sowie einem Endrohr 2c, über welches die Abgase der Brennkraftmaschine gemäß Pfeil in die Umgebung gelangen. Auch im Ansaugsystem 3 ist der Weg des der Brennkraftmaschine zugeführten Luftstromes durch einen Pfeil dargestellt, dabei wird der Luftstrom zunächst über eine Drosselklappe 3a geführt, an die sich ein Ansaugrohr 3b anschließt, das in einem Ansaugverteiler 3c mündet. In das Ansaugrohr 3b oder auch in die nicht gezeigten zylin derindividuellen Saugrohre des Ansaugverteilers 3c der mehrzylindrigen Brennkraftmaschine wird über ein Kraft stoffeinspritzventil 6 Kraftstoff zugeführt, der von einem nicht näher dargestellten Kraftstoffversorgungs system 7 bereitgestellt wird.With the reference numeral 1 , an internal combustion engine is characterized, which has an exhaust system 2 and an intake system 3 . Specifically, the exhaust system 2 consists of an exhaust manifold 2 a, an adjoining exhaust pipe 2 b, which opens into a catalyst 5 via a burner 4 , and an end pipe 2 c, through which the exhaust gases of the internal combustion engine reach the surroundings according to the arrow . Also in the intake system 3 , the path of the air flow supplied to the internal combustion engine is represented by an arrow, the air flow being initially guided via a throttle valve 3 a, to which an intake pipe 3 b connects, which opens into an intake manifold 3 c. In the intake pipe 3 b or in the cylin derindividual intake manifolds of the intake manifold 3 c of the multi-cylinder internal combustion engine fuel is supplied via a fuel injection valve 6 , which is provided by a fuel supply system 7 , not shown.

Der dem Katalysator 5 vorgelagerte Brenner 4 wird betrie ben, wenn anschließend an einen Kaltstart der Brennkraft maschine 1 der Katalysator 5 schnell auf seine Be triebstemperatur gebracht werden soll. Hierzu wird in den Brenner 4 separat eingebrachter Brennstoff unter Luftzu fuhr verbrannt. Die Brennluft wird über eine Einblaselei tung 8 gemäß Pfeilrichtung auf nicht gezeigte Weise in den Brenner 4 gefördert, der Brennstoff wird über eine Brennstoffdüse 9 zugeführt. Versorgt wird die Brennstoff düse 9 über eine Versorgungsleitung 10, die über ein Schaltventil 11 an das Kraftstoffversorgungssystem 7 der Brennkraftmaschine 1 angeschlossen ist. Die Brennstoff düse 9, die Versorgungsleitung 10 sowie das Schaltventil 11 bilden somit das Brennstoffversorgungssystem des Bren ners 4.The burner 4 upstream of the catalytic converter 5 is operated when, after a cold start of the internal combustion engine 1, the catalytic converter 5 is to be brought quickly to its operating temperature. For this purpose, separately introduced fuel is burned under Luftzu drove in the burner 4 . The combustion air is conveyed via a blow-in device 8 in the direction of the arrow in a manner not shown in the burner 4 , the fuel is supplied via a fuel nozzle 9 . The fuel nozzle 9 is supplied via a supply line 10 , which is connected via a switching valve 11 to the fuel supply system 7 of the internal combustion engine 1 . The fuel nozzle 9 , the supply line 10 and the switching valve 11 thus form the fuel supply system of the burner 4th

In der Brennstoffdüse 9 mündet desweiteren eine Absaug leitung 12, die über ein Steuerventil 13 sowie ein Aktiv kohlefilter 14 in einem Unterdruck-Reservoir 15 mündet. Über die sich fortsetzende Absaugleitung 12 ist das Unterdruck-Reservoir 15 unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles 16 sowie eines Sperrventiles 17 schließlich mit dem Ansaugsystem 3 bzw. mit dem Ansaug rohr 3b der Brennkraftmaschine 1 verbunden.In the fuel nozzle 9 also opens a suction line 12 , which opens via a control valve 13 and an active carbon filter 14 in a vacuum reservoir 15 . Via the continuing suction line 12 , the vacuum reservoir 15 is finally connected to the intake system 3 and the intake pipe 3 b of the internal combustion engine 1 with the interposition of a check valve 16 and a check valve 17 .

Üblicherweise sind das Steuerventil 13 sowie das Schalt ventil 11 geschlossen, das Sperrventil 17 hingegen ist geöffnet, so daß sich bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Unterdruck-Reservoir 15 ein ausreichender Unterdruck aufbauen kann, der aufgrund des Rückschlagventiles 16 auch nicht abgebaut wird. Der Unterdruck erreicht im An saugsystem 3 bzw. im Ansaugrohr 3b der Brennkraftmaschine 1 besonders hohe Werte, wenn die Drosselklappe 3a nahezu geschlossen ist.Usually, the control valve 13 and the switching valve 11 are closed, the check valve 17, however, is open, so that a sufficient vacuum can build up during operation of the internal combustion engine 1 in the vacuum reservoir 15 , which is not reduced due to the check valve 16 . The negative pressure in the intake system 3 or in the intake pipe 3 b of the internal combustion engine 1 reaches particularly high values when the throttle valve 3 a is almost closed.

Anschließend an einen Kaltstart der Brennkraftmaschine, wenn der Katalysator 5 noch nicht seine Betriebstempera tur erreicht hat und daher nicht in der Lage ist, schäd liche Abgasbestandteile erfolgreich zu konvertieren, wird der Brenner 4 in Betrieb genommen. Die Abwärme bzw. die heißen Abgase des Brenners 4 bringen den Katalysator 5 schneller auf seine Betriebstemperatur. Hierzu gelangt über die Einblaseleitung 8 ein Luftstrom in den Brenner 4, gleichzeitig wird über die Brennstoffdüse 9 Brennstoff eingespritzt. Versorgt wird - wie bereits erläutert - die Brennstoffdüse 9 vom Kraftstoffversorgungssystem 7 der Brennkraftmaschine; hier muß also das Schaltventil 11 ge öffnet sein.Subsequent to a cold start of the internal combustion engine when the catalytic converter 5 has not yet reached its operating temperature and is therefore unable to convert harmful exhaust gas components successfully, the burner 4 is started up. The waste heat or the hot exhaust gases from the burner 4 bring the catalytic converter 5 to its operating temperature more quickly. For this purpose, an air flow enters the burner 4 via the injection line 8 , and fuel is injected simultaneously via the fuel nozzle 9 . As already explained, the fuel nozzle 9 is supplied by the fuel supply system 7 of the internal combustion engine; here the switching valve 11 must be open.

Nachdem der Katalysator 5 seine Betriebstemperatur er reicht hat, wird der Brenner 4 abgestellt. Hierzu wird das Schaltventil 11 geschlossen. Die nunmehr in der Ver sorgungsleitung 10 sowie in der Brennstoffdüse 9 befind liche Brennstoff-Restmenge neigt jedoch aufgrund der ho hen Temperaturen in der Abgasanlage 2 zum Verkoken, wo durch letztendlich die Brennstoffdüse 9 verstopft werden könnte, so daß der Brenner 4 nicht mehr in Betrieb genom men werden kann. Um diese Gefahr zu vermeiden, wird nach Abstellen des Brenners 4 durch Schließen des Schaltventi les 11 das Steuerventil 13 geöffnet. Unter Wirkung des im Unterdruck-Reservoir 15 herrschenden Unterdruckes wird nun die im Brennstoffversorgungssystem des Brenners 4 be findliche Brennstoff-Restmenge aus diesem Brennstoffver sorgungssystem, d. h. aus der Brennstoffdüse 9 sowie der Versorgungsleitung 10 abgesaugt. Ein Verkoken der Brenn stoffdüse 9 wird somit sicher verhindert.After the catalyst 5 has reached its operating temperature, the burner 4 is turned off. For this purpose, the switching valve 11 is closed. The now in the United supply line 10 and in the fuel nozzle 9 Liche residual fuel quantity, however, tends to coke due to the high temperatures in the exhaust system 2 , where the fuel nozzle 9 could ultimately become blocked, so that the burner 4 is no longer in operation can be taken. In order to avoid this danger, the control valve 13 is opened after the burner 4 has been switched off by closing the switching valve 11 . Under the action of the negative pressure prevailing in the negative pressure reservoir 15 , the remaining fuel quantity in the fuel supply system of the burner 4 will now be extracted from this fuel supply system, ie extracted from the fuel nozzle 9 and the supply line 10 . Coking of the fuel nozzle 9 is thus reliably prevented.

Der aus dem Brennstoffversorgungssystem des Brenners 4 abgesaugte Brennstoff bzw. die abgesaugten Kohlenwasser stoffpartikel können dabei im Aktivkohlefilter 14 zwischengelagert werden. Wird hingegen das Sperrventil 17 geöffnet, so wird das Aktivkohlefilter 14 mit dem An saugsystem 3 der Brennkraftmaschine verbunden. Nun kann somit das Aktivkohlefilter 14 gespült werden, die darin gespeicherten Kohlenwasserstoffe gelangen nun in das An saugsystem 3 der Brennkraftmaschine und werden letztend lich in der Brennkraftmaschine 1 verbrannt. Wird schließ lich das Steuerventil 13 geschlossen, so kann sich im Un terdruck-Reservoir 15 beispielsweise für den nächsten Absaugvorgang wieder ein ausreichendes Unterdruckniveau aufbauen. Das Spülen des Aktivkohlefilters 14 kann aber auch abhängig von dessen Beladungszustand sowie unter Be rücksichtigung des Brennkraftmaschinen-Betriebspunktes erfolgen.The extracted from the fuel supply system of the burner 4 fuel or the extracted hydrocarbon particles can be temporarily stored in the activated carbon filter 14 . If, on the other hand, the check valve 17 is opened, the activated carbon filter 14 is connected to the suction system 3 of the internal combustion engine. Now the activated carbon filter 14 can be rinsed, the hydrocarbons stored in it now enter the intake system 3 of the internal combustion engine and are ultimately burned in the internal combustion engine 1 . If the control valve 13 is finally closed, a sufficient vacuum level can build up again in the vacuum reservoir 15 , for example for the next suction process. The flushing of the activated carbon filter 14 can also take place depending on its loading condition and taking into account the internal combustion engine operating point.

Selbstverständlich sind eine Vielzahl von Abwandlungen vom gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, die weiterhin unter den Inhalt der Patentansprüche fallen. So kann bei spielsweise die Absaugleitung 12 jenseits des Steuerven tiles 13 direkt mit dem Ansaugsystem 3 der Brennkraftma schine verbunden sein, d. h. es ist für die Funktion we der das Aktivkohlefilter 14 noch das Unterdruck-Reservoir 15 inklusive Rückschlagventil 16 und Sperrventil 17 unbe dingt erforderlich. Auch ist es möglich, jenseits des Steuerventiles 13 entweder nur das Aktivkohlefilter 14 oder nur das Unterdruck-Reservoir 15 vorzusehen; stets ist es damit möglich, nach Abschalten des Brennstoffver sorgungssystemes des Brenners 4 die im Versorgungssystem verbliebene Brennstoff-Restmenge unter Zuhilfenahme des Unterdrucks im Brennkraftmaschinen-Ansaugsystem 3 abzu saugen, um ein Verkoken dieses Restbrennstoffes insbeson dere in der Brennstoffdüse 9 zu verhindern.Of course, a large number of modifications of the exemplary embodiment shown are possible, which also fall under the content of the claims. For example, the suction line 12 can be connected directly to the intake system 3 of the internal combustion engine beyond the control tiles 13 , ie it is essential for the function of the activated carbon filter 14 that the vacuum reservoir 15 including check valve 16 and check valve 17 is absolutely necessary. It is also possible to provide only the activated carbon filter 14 or only the vacuum reservoir 15 beyond the control valve 13 ; It is always possible, after switching off the fuel supply system of the burner 4 , to suck off the remaining fuel remaining in the supply system with the aid of the negative pressure in the internal combustion engine intake system 3 , in order to prevent coking of this residual fuel, in particular in the fuel nozzle 9 .

Claims

1. Fuel supply system of a burner ( 4 ) provided in an internal combustion engine exhaust system ( 2 ) with a fuel nozzle ( 9 ), characterized by a control valve ( 13 ) having a suction line ( 1 ) connected to the intake system ( 3 ) of the internal combustion engine ( 1 ) ( 12 ).

2. Fuel supply system according to claim 1, characterized in that the suction line ( 12 ) opens into a vacuum reservoir ( 15 ).

3. Fuel supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the suction line ( 12 ) via an activated carbon filter ( 14 ).