EP2150687A1 - Dosiersystem und verfahren zum betreiben eines dosiersystems - Google Patents

Dosiersystem und verfahren zum betreiben eines dosiersystems

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EP2150687A1
EP2150687A1 EP07846946A EP07846946A EP2150687A1 EP 2150687 A1 EP2150687 A1 EP 2150687A1 EP 07846946 A EP07846946 A EP 07846946A EP 07846946 A EP07846946 A EP 07846946A EP 2150687 A1 EP2150687 A1 EP 2150687A1
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EP
European Patent Office
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liquid
metering
mode
dosing
line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07846946A
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French (fr)
Inventor
Frank Noack
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Eberspaecher Unna GmbH and Co KG
Original Assignee
Eberspaecher Unna GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Eberspaecher Unna GmbH and Co KG filed Critical Eberspaecher Unna GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a metering system for metering a liquid in an exhaust pipe, which is connected to an internal combustion engine of a motor vehicle and a method for operating a metering system according to the preambles of the independent claims.
  • a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of motor vehicles as a reducing agent, a liquid containing ammonia via a metering system in the exhaust stream, which converts the nitrogen oxides into harmless components.
  • the reducing agent is present, for example, as an aqueous urea solution and releases ammonia only for the catalytic conversion of the nitrogen oxides on contact with the hot exhaust gas flow.
  • the aqueous urea solution can be easily stored in the vehicle.
  • the aqueous urea solution freezes and the metering system is damaged by the freezing volume of the reducing agent with its significant volume increase compared to the liquid state.
  • DE 101 50 518 C1 discloses reducing agents via a reducing agent line into a mixing chamber of the metering system, forming a mixture of reducing agent and air, which is supplied to the exhaust gas via a mixture line and a metering valve. After switching off the internal combustion engine, air is further introduced into the mixing chamber and a bypass line bypassing the reducing agent pump is opened, so that the mixing chambers, the mixture line, the metering valve and the reducing agent line are filled with air.
  • a device in which the lines of the metering system are filled after stopping the engine with pressurized ambient air.
  • a for this purpose, a brushesspulventil is provided, with which the reducing agent can be rewound into a storage tank or can be spooled out of the metering valve.
  • DE 102 54 981 A1 also discloses replacing the reducing agent with air after switching off the internal combustion engine from the lines of the metering system.
  • the air is optionally introduced either towards the mixing chamber or in the direction of a storage tank.
  • the object of the invention is to provide a metering system and a method for operating a metering system with which its antifreeze protection is improved and which can also be used in so-called airless metering systems.
  • the inventive dosing system for dosing a liquid has a storage tank, a Flusstechnikspumpe with Verdrangersystem, a metering valve and a supply line, via which the liquid from the storage tank to the metering valve can be required on. Furthermore, a switchable ventilation valve connected to the supply line is provided, with which it is possible to switch from a metering mode of the metering system into a ventilation mode. In metering mode, the venting valve establishes a flow connection between the fluid pump and the metering valve. In the aeration mode, the breather valve allows for aeration of the supply line, causing a displacement of ambient liquid in the supply line due to actuation of the liquid pump.
  • the metering mode is thus the normal operating mode in which a metering of the liquid is provided or the metering system is in metering readiness.
  • the aeration mode is an operating mode in which it is preferable to switch over after the dosing mode has ended so as to at least partially aerate the dosing system.
  • the aeration mode is set before stopping the dosing system.
  • aeration means an at least partial, but preferably at least approximately complete, replacement of the ammonia-containing liquid by a gaseous displacement medium, preferably ambient air.
  • a gaseous displacement medium preferably ambient air.
  • aeration means an at least partial, but preferably at least approximately complete, replacement of the ammonia-containing liquid by a gaseous displacement medium, preferably ambient air.
  • the metering system according to the invention has the advantage that for the ventilation of the supply line no separate Forderü for the aeration medium is needed, since the ventilation is effected by the already existing Flusstechnikspumpe.
  • the ventilation medium is ambient air. This eliminates the provision of a compressed air reservoir to displace the liquid during venting.
  • the metering system according to the invention is therefore particularly suitable for so-called air-free metering systems, in which the liquid to be metered is injected into the exhaust gas while dispensing with atomization assisted by compressed air. However, it can also be used in so-called air-assisted dosing systems.
  • the metering system according to the invention is particularly suitable for metering aqueous urea solution as a selective nitrogen oxide reducing agent, but it can also be used for metering other liquids, in particular aqueous, ammonia containing liquids in free or bound form.
  • the Verdrangersystem the Flusstechnikspumpe remains filled in the aeration mode with the liquid substantially.
  • the metering system is preferably designed such that frost damage can not occur in the liquid pump. This is preferably ensured by a frost-proof execution of the liquid pump.
  • the Liquid pump is a trouble-free re-commissioning of the dosing system allows, as immediately the full suction of the liquid pump is available.
  • the displacer system of the fluid pump is preferably formed from a diaphragm chamber or from cylinders into which it is sucked in as a result of a pump actuation or from which it is pressed out.
  • a return line is provided, via which the liquid can flow back from the metering valve to the storage tank in the metering mode, wherein the return line can be ventilated in the aeration mode.
  • frost protection is ensured even for the return line.
  • a partial ventilation of the return line may be sufficient.
  • return line under their ventilation to understand that one or more sections are vented.
  • a suction line is provided, via which the liquid can be sucked out of the storage tank in the metering mode, wherein in the ventilation mode, the suction line remains substantially filled with the liquid.
  • the intake pipe is preferably designed frost-proof. This can be achieved by a flexible or stretchable execution or by volume compensation elements. On aeration of the intake can therefore be omitted in this embodiment.
  • a drain line is provided, via which a liquid volume displaced in the aeration mode can flow back to the storage tank.
  • the drain line is preferably one separate line, which is used exclusively in ventilation mode. It can therefore be cost-effective, for example in the form of a plastic line.
  • the supply line and / or the return line are designed to be at least partially hydraulically rigid.
  • the line sections are hydraulically rigid, which can be filled with a standing under an increased dosing liquid pressure. This execution enables a high dosing accuracy of the liquid preferably present in the dosing mode under an overpressure in the supply line and / or the return line.
  • the ventilation of the unyielding or hydraulically rigid line (s) prevents their damage by frost effect.
  • the inventive method for operating a metering system for metering a liquid is characterized in that the ventilation of a liquid keitsbowenden in metering line is effected by the operation of a Flusstechniks- pump, which required the liquid from a storage tank to a metering valve during metering mode of the metering becomes.
  • the ventilation takes place by displacement of the liquid, preferably by ambient air. This is achieved by empty suction of the line to be ventilated, wherein access of ambient air to the line to be ventilated is made possible by actuation of a ventilation valve.
  • a flow connection of the other end of the line is established with a suction inlet of the fluid pump. Aeration by impressions of Ambient air in the relevant line by operating the Flusstechnikspumpe is of course also possible.
  • a Verdrangersystem the Flusstechnikspumpe remains filled with the liquid in the aeration mode substantially. This procedure is particularly advantageous in the case of empty suction of the line to be ventilated, since a high suction effect can be achieved as a result of the fluid-filled liquid pump.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an advantageous
  • Embodiment of the metering system according to the invention in the aeration mode Embodiment of the metering system according to the invention in the aeration mode.
  • the dosing system 1 shown in the dosing mode in FIG. 1 comprises a pump unit 2 for requesting a liquid stored in a storage tank 3 to a metering valve 4, from which it can be injected into a not shown exhaust pipe of an internal combustion engine of a motor vehicle waiving a Druckensteinunterstut- tion ,
  • the Liquid contains ammonia in free or bound form and is used for selective nitrogen oxide reduction on a catalyst arranged in the exhaust gas line.
  • it is an aqueous urea solution, hereinafter referred to simply as HWL.
  • HWL aqueous urea solution
  • the components arranged within the dashed line are combined to form a compact dosing module D.
  • a changeover valve 6 establishes a flow connection from the suction line 5 to a suction-side connection 7 of the pump unit 2.
  • a filter 9 arranged in a first connecting line 8 between change-over valve 6 and pump unit 2
  • a fluid pump 10 provides aspirated HWL at an increased pressure at a pressure port 11 of the pump unit 2.
  • the liquid pump 10 is preferably designed as a variable in its Forderrate adjustable electrical metering pump in reciprocating or diaphragm pump design.
  • HWL can be required by the pump unit 2 to the metering valve 4.
  • a ventilation valve 13 connected to the supply line 12 provides a flow connection between the pressure connection in the metering mode for this purpose
  • the metering valve 4 required, but not metered into the exhaust HWL can flow back into the storage tank 3 via a return line with a first section 14 and a second section 14 'and further via the switching valve 6 and a second connecting line 15 connected thereto.
  • the metering valve 4 is present preferably formed as a spring-loaded nozzle with an outwardly opening nozzle needle. To deliver HWL into the exhaust gas, a dosing pressure exceeding the corresponding spring force is necessary, which is applied by the fluid pump 10.
  • the dispensing pressure is preferably set so high that no bubble formation by boiling in the supply line 12 also occurs at a 100 0 C heated HWL. A metering pressure in the range of 4 bar to 10 bar is preferred.
  • a switchable, in particular clocked, operable proportional valve 16 is used in the return line, which can be controlled in connection with the liquid pump 10 so that the provided HWL metering can be discharged into the exhaust.
  • sensors are provided in particular for the pump unit 2, which provide information about the relevant pressure and Temperaturverhaltnisse.
  • a pressure sensor 17 for the pump output-side HWL pressure and temperature sensors 18, 19 for the pump-inlet-side HWL temperature or the temperature of the drive motor of the fluid pump 10 are shown. With these sensors can be detected and taken into account on the metering accuracy influencing pressure and temperature conditions of the pump unit 2. If required, additional sensors can be provided to detect additional variables influencing the metering accuracy.
  • supply line 12 and / or the return line at least partially hydraulically rigid execute.
  • a hydraulically rigid execution is less least provided for both the supply line 12 and the first portion 14 of the return line, as in these parts of the line in dosing an increased dosing occurs.
  • a pressure which detrimentally affects the metering accuracy is avoided in the case of pressure changes in these line parts.
  • damage may occur due to freezing, particularly with these line parts, if they are filled with HWL.
  • the ventilation valve 13 is actuated in such a way that, on the one hand, the supply line is connected on the output side to an air inlet 21 of the ventilation valve 13.
  • the pressure port 11 of the pump unit 2 is connected to a discharge pipe 20 led to the storage tank 3.
  • the switching valve 6 is operated such that the return passage 14 is now brought into flow communication with the suction-side port 7 of the pump unit 2.
  • the suction pipe 5 is stromungsintuitig separated from the suction-side terminal 7 of the pump unit 2.
  • the aeration mode is preferably maintained until at least the supply line 12 is vented. This is the case when the previously existing HWL is almost completely empty from it, ie. was displaced by ambient air.
  • a ventilation of at least the first portion 14 of the return line is provided.
  • the decanter system of the fluid pump 10 relevant for the HWL requirement remains substantially filled with HWL in the aeration mode. This improves the suction effect and a refilling of the emptied lines at a restart. Likewise, the suction line 5 remains substantially filled with HWL.
  • the liquid pump 10 is switched off.
  • a ventilation that has taken place can also be detected by sensors that may be present and the termination of the ventilation mode can be triggered by them.
  • the metering system 1 is restarted, it is switched to the metering mode shown in FIG. This is done first exne venting or Wiederbefullung the previously vented lines and components. In order to ensure this, in the case of a clocked proportional valve 16, this initially remains switched to zero-current until the refilling is completed. Subsequently, the actual dosing operation can be resumed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem zur Dosierung einer Flüssigkeit in eine Abgasleitung, die an eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist und ein Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems. Es wird ein Dosiersystem (1) vorgeschlagen, welches einen Vorratstank (3) für die Flüssigkeit, ein Dosierventil (4), für die Flüssigkeit, eine Flussigkeitspumpe (10) und eine Zufuhrleitung (12) zur Zufuhr der Flüssigkeit zum Dosierventil (4) umfasst, vorgeschlagen. Das Dosiersystem (1) weist ferner ein an der Zufuhrleitung (12) angeschlossenes schaltbares Beluf tungsventil (13) auf, mit welchem von einem Dosiermodus in einen Beluf tungsmodus umgeschaltet werden kann, wobei das Beluf tungsventil (13) eine Belüftung der Zufuhrleitung (12) ermöglicht. Erfindungsgemäß wird in dem Belüftungsmodus infolge einer Betätigung der Flüssigkeitspumpe (10) eine Verdrängung von in der Zuführleitung (12) vorhandener Flüssigkeit durch Umgebungsluft bewirkt.

Description

Dosiersystem und Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems
Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem zur Dosierung einer Flüssigkeit in eine Abgasleitung, die an eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist und ein Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Es ist bekannt, zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Kraftfahrzeugen als Reduktionsmittel eine Ammoniak enthaltende Flüssigkeit über ein Dosiersystem in den Abgasstrom einzuführen, welches die Stickoxide in unschädliche Komponenten umwandelt. Das Reduktionsmittel liegt beispielsweise als wassrige Harnstofflosung vor und setzt Ammoniak erst zur katalytischen Umsetzung der Stickoxide bei Kontakt mit dem heißen Abgasstrom frei. Im Gegensatz zu Ammoniak lasst sich die wassrige Harnstofflosung auf einfache Weise im Fahrzeug bevorraten. Allerdings besteht bei tiefen Temperaturen das Problem, dass die wassrige Harnstofflosung gefriert und das Dosiersystem durch das Frostvolumen des Reduktionsmittels mit seiner im Vergleich mit dem flussigen Zustand erheblichen Volumenzunahme beschädigt wird.
Es sind Systeme bekannt, bei denen eine Beheizung des Dosiersystems erfolgt, um eine Eisbildung zu vermeiden. Weiterhin sind Systeme bekannt, bei denen beim Abstellen des Verbren- nungsmotors die Leitungen des Dosiersystems mit Umgebungsluft gefüllt werden.
So offenbart die DE 101 50 518 Cl, Reduktionsmittel über eine Reduktionsmittelleitung in eine Mischkammer des Dosiersystems einzudusen, wobei sich ein Gemisch aus Reduktionsmittel und Luft bildet, welches dem Abgas über eine Gemischleitung und ein Dosierventil zugeführt wird. Nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors wird weiterhin Luft in die Mischkammer eingebracht und eine die Reduktionsmittelpumpe umgehende Bypass- leitung geöffnet, so dass die Misehkämmer, die Gemischleitung, das Dosierventil und die Reduktionsmittelleitung mit Luft befullt werden.
Aus der DE 44 32 577 Al ist eine Einrichtung bekannt, bei der die Leitungen des Dosiersystems nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors mit unter Druck stehender Umgebungsluft befullt werden. Dazu ist ein Ruckspulventil vorgesehen, mit dem das Reduktionsmittel in einen Vorratstank zurückgespult bzw. aus dem Dosierventil herausgespult werden kann.
Auch die DE 102 54 981 Al offenbart, das Reduktionsmittel nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors aus den Leitungen des Dosiersystems durch Luft zu ersetzen. Die Luft wird wahlweise entweder in Richtung Mischkammer oder in Richtung eines Vorratstanks eingebracht.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Dosiersystems und eines Verfahrens zum Betreiben eines Dosiersystems, mit dem dessen Frostschutz verbessert wird und das auch bei so genannten luftlosen Dosiersystemen eingesetzt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelost. Günstige Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Das erfindungsgemaße Dosiersystem zur Dosierung einer Flüssigkeit weist einen Vorratstank, eine Flussigkeitspumpe mit Verdrangersystem, ein Dosierventil sowie eine Zufuhrleitung, über welche die Flüssigkeit vom Vorratstank zum Dosierventil gefordert werden kann, auf. Ferner ist ein an die Zufuhrleitung angeschlossenes schaltbares Beluftungs- ventil vorgesehen, mit welchem von einem Dosiermodus des Dosiersystems in einen Beluftungsmodus umgeschaltet werden kann. Im Dosiermodus stellt das Beluftungsventil eine Stromungsverbindung zwischen der Flussigkeitspumpe und dem Dosierventil her. Im Beluftungsmodus ermöglicht das Beluf- tungsventil eine Belüftung der Zufuhrleitung, wobei infolge einer Betätigung der Flussigkeitspumpe eine Verdrängung von in der Zufuhrleitung vorhandener Flüssigkeit durch Umgebungsluft bewirkt wird. Der Dosiermodus ist somit der normale Betriebsmodus, in welchem eine Dosierung der Flüssigkeit vorgesehen ist bzw. das Dosiersystem sich in Dosierbereitschaft befindet. Bei dem Beluftungsmodus handelt es sich hingegen um einen Betriebsmodus, in welchen vorzugsweise nach Beendigung des Dosiermodus umgeschaltet wird, um das Dosiersystem wenigstens teilweise zu belüften. Vorzugsweise wird der Beluftungsmodus vor einem Stillsetzen des Dosiersystems eingestellt .
Unter Belüftung wird im Sinn der Erfindung ein wenigstens teilweiser, vorzugsweise jedoch zumindest annähernd voll- standiger Ersatz der Ammoniak enthaltenden Flüssigkeit durch ein gasformiges Verdrangungsmedium, vorzugsweise Umgebungsluft verstanden. Vorzugsweise wird in einem Vorgang zur Stillsetzung des Dosiersystems ausgehend vom normalen Betrieb im Dosiermodus, in welchem die Flüssigkeit dosiert wird, bzw. zumindest eine Dosierbereitschaft gegeben ist, in den Beluftungsmodus umgeschaltet und zumindest die Zufuhrleitung belüftet. Dadurch wird eine Beschädigung der Zufuhrleitung vermieden, welche durch Volumenausdehnung beim Einfrieren der Flüssigkeit insbesondere bei stillgesetztem Dosiersystem eintreten konnte.
Das erfindungsgemaße Dosiersystem hat den Vorteil, dass zur Belüftung der Zufuhrleitung keine separate Fordereinheit für das Beluftungsmedium benotigt wird, da die Belüftung durch die ohnehin vorhandene Flussigkeitspumpe bewirkt wird. Als Beluftungsmedium dient Umgebungsluft. Dadurch erübrigt sich die Bereitstellung eines Druckluftspeichers zur Verdrängung der Flüssigkeit beim Belüften. Das erfindungsgemaße Dosiersystem ist daher insbesondere für so genannte luftfreie Dosiersysteme geeignet, bei welchen die zu dosierende Flüssigkeit unter Verzicht auf eine durch Druckluft unterstutzte Vernebelung ins Abgas eingedust wird. Es kann jedoch auch bei so genannten luftunterstutzten Dosiersystemen eingesetzt werden. Das erfindungsgemaße Dosiersystem ist insbesondere zur Dosierung von wassriger Harnstofflosung als selektivem Stickoxid-Reduktionsmittel geeignet, es kann jedoch auch zur Dosierung anderer Flüssigkeiten, insbesondere wassriger, Ammoniak in freier oder gebundener Form enthaltender Flüssigkeiten eingesetzt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung bleibt im Beluftungsmodus das Verdrangersystem der Flussigkeitspumpe mit der Flüssigkeit im Wesentlichen gefüllt. Das Dosiersystem ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass Frostschaden bei der Flussigkeitspumpe nicht auftreten können. Vorzugsweise ist dies durch eine frostsichere Ausfuhrung der Flussigkeitspumpe gewahrleistet. Infolge des auch nach dem Beluftungsvorgang des Dosiersystems flussigkeitsgefullten Verdrangersystems der Flussigkeitspumpe ist eine problemlose Wiederinbetriebnahme des Dosiersystems ermöglicht, da sofort die volle Saugleistung der Flussigkeitspumpe zur Verfugung steht. Das Verdran- gersystem der Flussigkeitspumpe ist vorzugsweise aus einer Membrankammer oder aus Zylindern gebildet, in welche es infolge einer Pumpenbetatigung angesaugt bzw. aus welchen es herausgedruckt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Rucklaufleitung vorgesehen, über welche im Dosiermodus die Flüssigkeit vom Dosierventil zum Vorratstank zurückströmen kann, wobei im Beluftungsmodus die Rucklaufleitung belüftet werden kann. Auf diese Weise ist ein Frostschutz auch für die Rucklaufleitung sichergestellt. Dabei kann eine abschnittsweise Belüftung der Rucklaufleitung ausreichend sein. Insbesondere ist im Falle einer in Abschnitte unterteilten Rucklaufleitung unter deren Belüftung zu verstehen, dass ein oder mehrere Abschnitte belüftet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ansaugleitung vorgesehen, über welche im Dosiermodus die Flüssigkeit aus dem Vorratstank angesaugt werden kann, wobei im Beluf- tungsmodus die Ansaugleitung im Wesentlichen mit der Flüssigkeit gefüllt bleibt. Zur Vermeidung von Frostschaden ist die Ansaugleitung vorzugsweise frostsicher ausgeführt. Dies kann durch eine flexible bzw. dehnbare Ausfuhrung oder mittels Volumenausgleichselementen erreicht werden. Auf eine Belüftung der Ansaugleitung kann bei dieser Ausfuhrungsform daher verzichtet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ablassleitung vorgesehen, über welche ein im Beluftungsmodus verdrängtes Flussigkeitsvolumen zum Vorratstank zurückströmen kann. Bei der Ablassleitung handelt es sich vorzugsweise um eine separate Leitung, welche ausschließlich im Beluftungsmodus verwendet wird. Sie kann daher kostengünstig, beispielsweise in Form einer Kunststoffleitung ausgeführt sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Zufuhrlei- tung und/oder die Rucklaufleitung wenigstens abschnittsweise hydraulisch starr ausgeführt. Insbesondere kann im Falle von in Abschnitte unterteilten Leitungen vorgesehen sein, eine oder mehrere der Abschnitte hydraulisch starr auszufuhren. Bevorzugt werden die Leitungsabschnitte hydraulisch starr ausgeführt, die mit einer unter einem erhöhten Dosierdruck stehenden Flüssigkeit gefüllt sein können. Diese Ausfuhrung ermöglicht eine hohe Dosiergenauigkeit der vorzugsweise im Dosiermodus unter einem Überdruck in der Zufuhrleitung und/oder der Rucklaufleitung vorhandenen Flüssigkeit. Andererseits wird durch die Belüftung der unnachgiebig bzw. hydraulisch starr ausgeführten Leitung (en) deren Beschädigung durch Frosteinwirkung vermieden.
Das erfindungsgemaße Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems zur Dosierung einer Flüssigkeit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftung einer im Dosiermodus flussig- keitsfuhrenden Leitung durch den Betrieb einer Flussigkeits- pumpe bewirkt wird, durch welche beim Dosiermodus des Dosiersystems die Flüssigkeit von einem Vorratstank zu einem Dosierventil gefordert wird. Die Belüftung erfolgt durch Verdrängung der Flüssigkeit vorzugsweise durch Umgebungsluft. Dies wird durch Leersaugen der zu belüftenden Leitung erreicht, wobei durch Betätigung eines Beluftungsventils ein Zutritt von Umgebungsluft zu der zu belüftende Leitung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird eine Stromungsverbindung des anderen Leitungsendes mit einem Saugeingang der Flussig- keitspumpe hergestellt. Eine Belüftung durch Eindrucken von Umgebungsluft in die betreffende Leitung durch Betätigung der Flussigkeitspumpe ist naturlich ebenfalls möglich.
In Ausgestaltung des Verfahrens bleibt im Beluftungsmodus ein Verdrangersystem der Flussigkeitspumpe mit der Flüssigkeit im Wesentlichen gefüllt. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei einem Leersaugen der zu belüftenden Leitung vorteilhaft, da infolge der flussigkeitsgefullten Flussigkeitspumpe eine hohe Saugwirkung erzielt werden kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer vorteilhaften
Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Dosiersystems im Dosiermodus und
Fig.2 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften
Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Dosiersystems im Beluftungsmodus .
Das in Fig. 1 im Dosiermodus dargestellte Dosiersystem 1 umfasst eine Pumpeneinheit 2 zur Forderung einer in einem Vorratstank 3 bevorrateten Flüssigkeit zu einem Dosierventil 4, von welchem es unter Verzicht auf eine Druckluftunterstut- zung in eine nicht dargestellte Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingedust werden kann. Die Flüssigkeit enthalt Ammoniak in freier oder gebundener Form und wird zur selektiven Stickoxidreduktion an einem in der Abgasleitung angeordneten Katalysator eingesetzt. Vorzugsweise handelt es sich um eine wassrige Harnstofflosung, nachfolgend vereinfachend als HWL bezeichnet. Vorzugsweise sind die innerhalb der gestrichelt gekennzeichneten Umrahmung angeordneten, nachfolgend naher erläuterten Bauteile zu einem kompakten Dosiermodul D zusammengefasst .
In dem in Fig. 1 dargestellten Dosiermodus des Dosiersystems
I saugt die Pumpeneinheit 2 HWL aus dem Vorratstank 3 über eine Ansaugleitung 5 an. Ein Umschaltventil 6 stellt hierfür eine Stromungsverbindung von der Ansaugleitung 5 zu einem ansaugseitigen Anschluss 7 der Pumpeneinheit 2 her. Dabei erfolgt mittels eines in einer ersten Verbindungsleitung 8 zwischen Umschaltventil 6 und Pumpeneinheit 2 angeordneten Filters 9 eine Entfernung gegebenenfalls vorhandener, insbesondere partikelformiger Verunreinigungen.
Ein Flussigkeitspumpe 10 stellt angesaugte HWL mit einem erhöhten Druck an einem Druckanschluss 11 der Pumpeneinheit 2 bereit. Dabei ist die Flussigkeitspumpe 10 vorzugsweise als eine in ihrer Forderrate regelbar ausgeführte elektrische Dosierpumpe in Hubkolben- oder Membranpumpenbauart ausgelegt. Über eine Zufuhrleitung 12 kann HWL von der Pumpeneinheit 2 zum Dosierventil 4 gefordert werden. Ein an die Zufuhrleitung 12 angeschlossenes Beluftungsventil 13 stellt im Dosiermodus hierfür eine Stromungsverbindung zwischen dem Druckanschluss
II und dem Dosierventil 4 her. Zum Dosierventil 4 geforderte, jedoch nicht ins Abgas dosierte HWL kann über eine Rucklaufleitung mit einem ersten Abschnitt 14 und einem zweiten Abschnitt 14' und weiter über das Umschaltventil 6 und eine daran angeschlossene zweite Verbindungsleitung 15 zurück in den Vorratstank 3 strömen. Dabei ist das Dosierventil 4 vor- zugsweise als eine federbelastete Düse mit einer nach außen öffnenden Dusennadel ausgebildet. Zur Abgabe von HWL ins Abgas ist ein die entsprechenden Federkraft übersteigender Dosierdruck notwendig, der von der Flussigkeitspumpe 10 aufgebracht wird. Der Dosierdruck wird vorzugsweise so hoch eingestellt, dass auch bei einer über 100 0C erhitzten HWL keine Blasenbildung durch Sieden in der Zufuhrleitung 12 auftritt. Ein Dosierdruck im Bereich von 4 bar bis 10 bar ist bevorzugt .
In die Rucklaufleitung ist ein deren Abschnitte 14, 14' verbindendes schaltbares, insbesondere getaktet betreibbares Proportionalventil 16 eingesetzt, welches im Zusammenhang mit der Flussigkeitspumpe 10 so angesteuert werden kann, dass die vorgesehene HWL-Dosiermenge ins Abgas abgegeben werden kann. Zur Erzielung einer größtmöglichen Dosiergenauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit sind Sensoren insbesondere für die Pumpeneinheit 2 vorgesehen, welche Informationen über die relevanten Druck- und Temperaturverhaltnisse bereitstellen. Exemplarisch sind ein Drucksensor 17 für den pumpenausgangsseitigen HWL-Druck sowie Temperatursensoren 18, 19 für die pumpenein- gangsseitige HWL-Temperatur bzw. die Temperatur des Antriebsmotors der Flussigkeitspumpe 10 eingezeichnet. Mit diesen Sensoren können auf die Dosiergenauigkeit Einfluss nehmenden Druck- und Temperaturverhaltnisse der Pumpeneinheit 2 erfasst und berücksichtigt werden. Nach Bedarf können weitere Sensoren vorgesehen sein, um zusatzliche, die Dosiergenauigkeit beeinflussende Großen zu erfassen.
Um eine Verminderung der Dosiergenauigkeit infolge von druckbedingten Volumenanderungen zu vermeiden, ist es vorgesehen, insbesondere Zufuhrleitung 12 und/oder die Rucklaufleitung wenigstens abschnittsweise hydraulisch starr auszufuhren. Vorzugsweise ist eine hydraulisch starre Ausfuhrung wenigs- tens sowohl für die Zufuhrleitung 12 als auch für den ersten Abschnitt 14 der Rucklaufleitung vorgesehen, da in diese Leitungsteilen im Dosiermodus ein erhöhter Dosierdruck auftritt. Infolge der hydraulisch starren Ausfuhrung wird ein die Dosiergenauigkeit ungunstig beeinflussendes „Atmen" bei Druckanderungen in diesen Leitungsteilen vermieden. Bei niedrigen Temperaturen kann es jedoch infolge eines Einfrierens zu Beschädigungen insbesondere bei diesen Leitungsteilen kommen, wenn diese mit HWL gefüllt sind. Erfindungsgemaß ist daher vorgesehen, zumindest die Zufuhrleitung 12, vorzugsweise jedoch auch den ersten Abschnitt 14 der Rucklaufleitung 14 zu belüften, wenn der Dosiermodus beendet und das Dosiersystem 1 stillgesetzt wird. Es kann vorgesehen sein, auch weitere Leitungsteile, wie beispielsweise den zweiten Abschnitt 14' der Rucklaufleitung zu belüften. Es ist somit vorgesehen, vor einer Stillsetzung des Dosiersystems 1 in einen nachfolgend anhand der Fig. 2 erläuterten Beluftungs- modus umzuschalten.
Zur Umschaltung in den Beluftungsmodus wird das Beluftungs- ventil 13 derart betätigt, dass einerseits die Zufuhrleitung emgangsseitig mit einem Lufteinlass 21 des Beluftungsventils 13 verbunden wird. Andererseits wird der Druckanschluss 11 der Pumpeneinheit 2 mit einer zum Vorratstank 3 geführten Ablassleitung 20 verbunden. Ferner wird im Falle eines getakteten Proportionalventils 16 dieses stromlos und somit auf Durchgang geschaltet. Weiterhin wird das Umschaltventil 6 derart betätigt, dass die Rucklaufleitung 14 nunmehr in Stromungsverbindung mit dem ansaugseitigen Anschluss 7 der Pumpeneinheit 2 gebracht wird. Gleichzeitig wird die Ansaugleitung 5 stromungsmaßig vom ansaugseitigen Anschluss 7 der Pumpeneinheit 2 getrennt. Infolge dieser Umschaltungen bewirkt eine Betätigung der Flussigkeitspumpe 10, dass Umgebungsluft in die Zufuhrleitung 12 gesaugt wird. Auf diese Weise wird die Zufuhrleitung 12 belüftet, d.h. in ihr vorhandene HWL wird durch die angesaugte Umgebungsluft verdrangt. Das verdrängte HWL-Volumen kann infolge der durch Umschaltung über die Ablassleitung 20 hergestellten Stromungsverbindung zwischen Druckanschluss 11 und Vorratstank 3 in letzteren zurückströmen.
Der Beluftungsmodus wird vorzugsweise solange aufrechterhalten, bis zumindest die Zufuhrleitung 12 belüftet ist. Dies ist dann der Fall, wenn aus dieser die vorher vorhandene HWL annähernd vollständig leergesaugt, d.h. durch Umgebungsluft verdrangt wurde. Vorzugsweise ist auch eine Belüftung zumindest des ersten Abschnitts 14 der Rucklaufleitung vorgesehen. Obschon nicht zwingend notwendig, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das für die HWL-Forderung maßgebliche Verdranger- system der Flussigkeitspumpe 10 im Beluftungsmodus im Wesentlichen mit HWL gefüllt bleibt. Dies verbessert die Saugwirkung und ein Wiederbefullen der leergesaugten Leitungen bei einer Wiederinbetriebnahme. Ebenso bleibt die Ansaugleitung 5 im Wesentlichen mit HWL gefüllt.
Obschon nicht bevorzugt, kann auch eine Belüftung von weiteren, im Dosiermodus flussigkeitsgefullten Leitungsteilen bzw. Bauteilen, wie beispielsweise der Verbindungsleitung 8 und dem Filter 9 vorgesehen sein.
Sind die für eine Belüftung vorgesehenen Leitungen bzw. Bauteile nach einer vorbestimmten Betriebsdauer im Beluftungs- modus belüftet, so wird die Flussigkeitspumpe 10 abgestellt. Eine erfolgte Belüftung kann auch durch gegebenenfalls vorhandene Sensoren festgestellt und die Beendigung des Beluf- tungsmodus durch diese getriggert werden. Bei einer Wiederinbetriebnahme des Dosiersystems 1 wird dieses in den in Fig. 1 dargestellten Dosiermodus geschaltet. Dabei erfolgt zunächst exne Entlüftung bzw. Wiederbefullung der zuvor belüfteten Leitungen und Bauteile. Um dies zu gewahrleisten, bleibt im Falle eines getakteten Proportionalventils 16 dieses zunächst stromlos auf Durchgang geschaltet, bis die Wiederbefullung abgeschlossen ist. Anschließend kann der eigentliche Dosierbetrieb wiederaufgenommen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Dosiersystem zur Dosierung einer Flüssigkeit in eine Abgasleitung, die an eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, mit einem Vorratstank (3) für die Flüssigkeit, einem Dosierventil (4), mit welchem die Flüssigkeit in die Abgasleitung abgegeben werden kann, einer Flussigkeitspumpe (10) mit einem Verdranger- system, durch welches die Flüssigkeit vom Vorratstank (3) zum Dosierventil (4) gefordert werden kann, einer Zufuhrleitung (12), über welche die Flüssigkeit dem Dosierventil (4) zugeführt kann, und einem an der Zufuhrleitung (4) angeschlossenen schaltbaren Beluftungsventil (13), mit welchem von einem Dosiermodus des Dosiersystems (1) in einen Beluftungs- modus umgeschaltet werden kann, wobei das Beluftungsventil (13) in dem Dosiermodus eine Stromungsverbindung zwischen der Flussigkeitspumpe (10) und dem Dosierventil (4) herstellt und in dem Beluftungs- modus eine Belüftung der Zufuhrleitung (12) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Beluftungsmodus infolge einer Betätigung der Flussigkeitspumpe (10) eine Verdrängung von in der Zufuhrleitung (12) vorhandener Flüssigkeit durch Umgebungsluft bewirkt wird.
2. Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Belüftungsmodus das Verdrängersystem der Flüssigkeitspumpe (10) mit der Flüssigkeit im Wesentlichen gefüllt bleibt.
3. Dosiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung (14, 14 ') vorgesehen ist, über welche im Dosiermodus die Flüssigkeit vom Dosierventil (4) zum Vorratstank (3) zurückströmen kann, wobei im Belüftungsmodus die Rücklaufleitung (14, 14') belüftet werden kann.
4. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansaugleitung (5) vorgesehen ist, über welche im Dosiermodus die Flüssigkeit aus dem Vorratstank (3) angesaugt werden kann, wobei im Belüftungsmodus die Ansaugleitung (5) im Wesentlichen mit der Flüssigkeit gefüllt bleibt.
5. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablassleitung (20) vorgesehen ist, über welche ein im Belüftungsmodus verdrängtes Flüssigkeitsvolumen zum Vorratstank (3) zurückströmen kann.
6. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (12) und/oder die Rücklaufleitung (14, 14') wenigstens abschnittsweise hydraulisch starr ausgeführt sind.
7. Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems zur Dosierung einer Flüssigkeit in eine Abgasleitung, die an eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem eine in einem Dosiermodus für das Dosiersystem
(1) flussigkeitsfuhrende Leitung belüftet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftung der Leitung durch den Betrieb einer
Flussigkeitspumpe (10) bewirkt wird, durch welche beim
Dosiermodus des Dosiersystems (1) die Flüssigkeit von einem Vorratstank (3) zu einem Dosierventil (4) gefordert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Beluftungsmodus ein Verdrangersystem der Flussigkeitspumpe (10) mit der Flüssigkeit im Wesentlichen gefüllt bleibt.
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