WO2006040086A1 - Einrichtung zur dosierten einspritzung eines reduktionsmittels in den abgastrakt einer brennkraftmaschine - Google Patents

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the reducing agent an aqueous urea solution
  • a pump which supplies the reducing agent to a nozzle which discharges into the exhaust gas tract.
  • a metering device for reducing agent which uses a Hubkol ⁇ benpumpe.
  • the pump has a suction port connected to a reducing agent reservoir and a pressure port communicating with a nebulizer.
  • the atomizer device opens in the region of a Denox catalyst into the exhaust gas tract of a combustion engine.
  • the frequency or the pulse width is varied.
  • a Steuer ⁇ device which varies depending on the engine operation, the drive current of the pump in a suitable manner.
  • the design of the nozzle is not shown in detail. However, it is assumed that the nozzle has one or more constantly open openings in the usual way. With such a nozzle a uniform atomization over the entire Hä ⁇ range at varying flow rate can not be achieved.
  • a reciprocating pump is used for metering aqueous urea solution whose piston can be actuated via a piezoelement.
  • the piezo element can with a frequency of 0 to several 100 Hertz stepless ange ⁇ be controlled.
  • the nozzle used for injecting the reducing agent into the exhaust gas tract of an internal combustion engine is designed to be openable with a diaphragm-like constriction which is constantly open. A uniform atomization over the entire working range with changing flow rate can not be achieved with such a nozzle.
  • a pump serves to deliver the reducing agent.
  • a control device controls the amount of reducing agent to be delivered via an electrical control of the pump drive.
  • the control unit also controls the function of a metering valve integrated in a metering device.
  • a simple pump in conjunction with a pressure regulating valve for quantity control.
  • the metering of the amount to be injected into the waste tract evidently takes place through a metering valve.
  • the device appears expensive, since conveying and dosing of different components is perceived, which are sepa ⁇ rat to control.
  • DE 22 49 291 shows a method for airless Farbsprit ⁇ zen, but this is irrelevant when considering the inventive level of the present invention, since it is not located in a neighboring area.
  • a powder-conveying diaphragm pump which supplies the conveyed medium to a spray nozzle, which is designed as a shut-off valve in the manner of a pressure relief valve.
  • the shut-off valve opens and closes automatically periodically, in such a way that the medium supply is interrupted in each case in the region of low pressure during a printing period. so that the atomization takes place exclusively in the area of high pressure.
  • only the pressure peaks are used for atomization, which proportionally bring about the finest atomization.
  • the invention specified in claim 1 is based on the prob lem vorzu ⁇ take the injection of a reducing agent in the exhaust gas of an internal combustion engine, regardless of the flow rate with consistently high Zerstäubungs 1957 using a simple and inexpensive Ap ⁇ .
  • This problem is solved by the features listed in claim 1, characterized in that the nozzle has a flow connection periodically in time with the delivery pulse of the pump automatically opening and closing Ventilele ⁇ element that allows the injection of reducing agent only in areas of high pressure.
  • the apparatus is simple and inexpensive, because metering and promotion of Redukti ⁇ onsstoffs onsffens done solely by the pump, while in the delivery cycle opening and closing valve element of the nozzle has the sole function of optimally ges ⁇ the atomization ges ⁇ .
  • valve element of the nozzle is displaceably guided in a housing, spring-loaded towards a sealing seat in the direction of its blocking position and open in the counter-direction by the applied pressure on pressurized surfaces.
  • the atomization quality is also improved by virtue of the fact that the high-pressure line, which is connected to the high-pressure outlet of the pump, is connected to the pump working chamber via a pressure relief line containing a pressure relief device.
  • a sudden reduction in pressure can take place when the pressure in the pump beitsraum falls below a predetermined value, in particular under the pressure in the high pressure line.
  • Abruptly means that the pressure curve in the sloping branch drops steeper than without pressure relief device. This has the advantage that the region of the unstable equilibrium of forces on the valve element is rapidly traversed during closing, as a result of which undesirable dripping of reducing agent is largely suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the components of a device according to the invention for urea dosing
  • FIG. 2 shows a diagram of the pressure curve of the reducing agent conveyed by a pump in a high-pressure line leading from the pump to the nozzle;
  • Fig. 3 is a reciprocating pump in the cross-sectional view
  • 4 shows a diaphragm pump in the cross-sectional view
  • 5 shows a nozzle in the cross-sectional view
  • Fig. 6 is a cross-sectional view of a
  • Fig. 7 designed as a check valve
  • FIG. 8 is formed with a membrane
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device for metered injection of a reducing agent.
  • a pump 1 takes from a reservoir 8 reducing agent and promotes this via a high pressure line 4 and a nozzle 5 in the exhaust gas flowed through by 3 exhaust tract 2 of an internal combustion engine, not shown.
  • the pump 1 is designed as a piston pump 18, as shown in FIG. 3 or as a diaphragm pump 29, as shown in FIG.
  • the pump 1 is at the same time conveying and dosing unit.
  • the nozzle 5, which is shown in more detail in Figure 5, has no metering function, but rather serves to determine the pressure level at which ei ⁇ ne injection takes place.
  • the pump 1 is actuated by a control unit 6 which, depending on exhaust gas values and / or engine operating parameters, changes the operating frequency of the pump 1 and thus the delivered quantity at constant stroke.
  • a coil 19 cooperating with a magnet armature 28 is subjected to corresponding current pulses.
  • a temperature sensor 7 With a temperature sensor 7, the temperature of the Redukti ⁇ onsffens is taken into account in the control unit 6.
  • FIG. 2 shows the course of pressure 9 with three pressure pulses, as occurs in front of the nozzle 5 in the high-pressure line 4.
  • the pumping process of the pump 1 begins, that is, the piston 27 or the membrane 30 of the pump 1 begins to move and the pressure in the high-pressure line 4 increases.
  • the valve element 33 opens the nozzle 5 and the injection process begins.
  • the valve element of the nozzle 5 closes.
  • the suction valve of the pump 1 closes in the abfal ⁇ lenden branch of the pressure curve 9 acts a pressure relief system, which is shown in more detail with the figures 6 to 8.
  • the dia ⁇ gram is hereinafter referred to by the reference numeral 14, the Düsenöff ⁇ tion period and reference numeral 15, the duration of the piston or diaphragm movement.
  • the dash-dotted line 16 shows the pressure level at which the nozzle 5 opens and closes.
  • the dashed line 17 indicates the pressure level at which the suction valve (23) of the pump (1) closes, or the pressure valve (25) opens. Injection takes place at pressures which are above the dot-dashed line, while no injection takes place at pressures below this pressure level. This ensures that the atomization takes place at high pressure and is optimum and fine, which is a prerequisite for optimum chemical conversion of the nitrogen oxides.
  • FIGS. 3 and 4 show a piston pump 18 or a membrane pump 29 of conventional design.
  • the pumps are electrically driven and for this purpose have an armature 28 and a current-carrying winding 19.
  • a return spring
  • a housing 22 serves to guide and form the necessary pressure chambers. On the representation of the operation in detail is omitted, since such pumps are well known.
  • a nozzle 5 which can be used in the metering system according to the invention is shown in FIG. It consists of a guided in a housing 32 valve element 33.
  • the valve element 33 is formed with a plate-shaped edge, which forms a sealing seat 34 together with the housing 32.
  • a closing 35 which is supported on the housing 32 and on the valve element 33, holds the valve element 33 in the closed position.
  • the valve element 33 lifts off from the sealing seat 34 and an injection of reducing agent into the exhaust tract 2 of the internal combustion engine takes place.
  • the nozzle 5 is adjusted with respect to the surfaces acted upon by the pressure and the closing spring 35 so that an injection takes place only above a given minimum pressure.
  • the dosing pump operates in term. Due to this design, the same atomization conditions are ensured both for small and large quantities.
  • FIG. 6 shows a pressure relief device 42, which is arranged in a pressure relief line 41.
  • the pressure relief line 41 is connected to the high pressure line 4 and the pump working space 26.
  • the pressure relief device 42 can, as shown in FIG. 7, be designed as a check valve 44 or, as shown in FIG. 8, as a membrane 45, which can assume two oppositely curved positions while displacing one body.
  • the check valve 44 has a valve member, which shifts towards the release of a flow in the direction of the pump working chamber 26.
  • An automatic displacement of a volume from the high-pressure line 4 in the direction of the pump working chamber 26 is made possible by the pressure-relief device 42 and thus a sudden pressure reduction in the high-pressure line 4 is achieved after the nozzle 5 has been closed.
  • the pressure reduction takes place when the pressure in the pump working chamber 26 falls below the pressure in the Hochbuchlei ⁇ device 4. This is the case when the pumping movement of the pump 1 ends and the suction movement begins. Then, the pressure prevails in the high-pressure line 4 with respect to the pressure in Pump working chamber 26 and the check valve 44 Opens or the membrane 45 assumes a position opposite to the illustrated curvature. The pressure in the high-pressure line 4 then drops to a residual pressure at which, in the case of the check valve 44, the spring force outweighs the resultant pressure force, thereby closing the valve.
  • the residual pressure depends on the design of the pressurized surfaces and the spring stiffness.
  • the pressure relief device 42 causes after the end of the pumping movement a steeply decreasing pressure curve and thereby a sudden relief of the high-pressure line 4 with the advantage that the valve element 33 of the nozzle 5 quickly closed due to the shortened compared to a system without pressure relief passage through the force equilibrium phase stable Assumes state, so that a Nachrop fen of reducing agents in the exhaust gas tract 2 is largely avoided ver ⁇ . In particular, however, at least the formation of large drops is avoided. Overall, a fine atomization is thus achieved over the entire working range regardless of the delivery rate, because with regard to the quality of atomization, unfavorable pressure ranges are excluded during injection or at least passed through quickly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur dosierten Einspritzung eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt (2) einer Brennkraftmaschine. Die Einspritzung erfolgt mit durchgängig hoher und gleichmäßiger Zerstäubungsqualität unabhängig von der Fördermenge. Hierzu wird eine Pumpe (1), insbesondere eine Kolbenpumpe (18) oder eine Membranpumpe (29), verwendet, die eine pulsierende Förderung des Reduktionsmittels zu einer in den Abgastrakt (2) mündenden Düse (5) vornimmt. Die Düse (5) ist mit einem im Takt des Förderpulses der Pumpe (1) eine Durchflussverbindung selbsttätig öffnenden und schließenden Ventilelement (33) ausgebildet, das die Einspritzung von Reduktionsmittel in Bereichen niedrigen Drucks nicht zulässt, so dass die Zerstäubung ausschließlich in Bereichen hohen Drucks erfolgt.

Description

Einrichtung zur dosierten Einspritzung eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine
Es ist bekannt, die Stickoxide im Abgas von Brennkraftmaschi¬ nen, insbesondere im Abgas von Dieselbrennkraftmaschinen, durch selektive katalytische Reduktion zu vermindern. Zu die¬ sem Zweck wird das Reduktionsmittel, eine wässrige Harnstoff- lösung, fein zerstäubt in dosierter Menge in den Abgastrakt eingespritzt. Zur Förderung des Reduktionsmittels wird übli¬ cherweise eine Pumpe verwendet, die das Reduktionsmittel ei¬ ner Düse zuführt, die in den Abgastrakt mündet.
Aus der US 2004/0093856 Al geht eine Dosiereinrichtung für Reduktionsmittel als bekannt hervor, die sich einer Hubkol¬ benpumpe bedient. Die Pumpe besitzt einen Sauganschluss, der mit einem Vorratsbehälter für Reduktionsmittel verbunden ist und einen Druckanschluss, der mit einer Zerstäubereinrichtung in Verbindung steht. Die Zerstäubereinrichtung mündet im Be¬ reich eines Denoxkatalysators in den Abgastrakt einer Brenn¬ kraftmaschine. Zur Steuerung der Fördermenge wird die Fre¬ quenz oder die Pulsweite variiert. Hierzu dient eine Steuer¬ einrichtung, die abhängig vom Motorbetrieb den Antriebsstrom der Pumpe in geeigneter Weise variiert. Die Ausbildung der Düse ist nicht näher dargestellt. Es wird aber davon ausge¬ gangen, dass die Düse in üblicher Weise eine oder mehrere ständig geöffnete Öffnungen besitzt. Mit einer solchen Düse ist eine gleichmäßige Zerstäubung über den gesamten Arbeits¬ bereich bei wechselnder Fördermenge nicht erreichbar.
In der EP 1 380 733 A2 wird eine Hubkolbenpumpe zur Dosierung von wässriger Harnstofflösung verwendet, deren Kolben über ein Piezoelement betätigbar ist. Das Piezoelement kann mit einer Frequenz von 0 bis mehreren 100 Hertz stufenlos ange¬ steuert werden. Die zur Einspritzung des Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine dienende Düse ist of¬ fenbar mit einer blendenartigen Verengung ausgebildet, die ständig offen ist. Eine gleichmäßige Zerstäubung über den ge¬ samten Arbeitsbereich bei wechselnder Fördermenge kann mit einer solchen Düse nicht erreicht werden.
Eine weitere Einrichtung zur Dosierung von Reduktionsmittel in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine geht aus der DE 101 39 139 Al als bekannt hervor. Eine Pumpe dient zur Förderung des Reduktionsmittels. Ein Steuergerät regelt die zu fördernde Reduktionsmittelmenge über eine elektrische An¬ steuerung des Pumpenantriebs. Das Steuergerät steuert auch die Funktion eines in einer Zumesseinrichtung integrierten Dosierventils. Weiter ist angegeben, dass an Stelle einer Do¬ sierpumpe auch eine einfache Pumpe in Verbindung mit einem Druckregelventil zur Mengenregelung verwendet werden kann. Auch bei dieser Variante erfolgt die Dosierung der in den Ab¬ gastrakt einzudüsenden Menge offenbar durch ein Dosierventil. Die Einrichtung erscheint aufwendig, da Fördern und Dosieren von unterschiedlichen Bauteilen wahrgenommen wird, die sepa¬ rat anzusteuern sind.
Die DE 22 49 291 zeigt ein Verfahren zum luftlosen Farbsprit¬ zen, das jedoch bei der Betrachtung der Erfindungshöhe der vorliegenden Erfindung ohne Belang ist, da es nicht auf einem Nachbargebiet liegt. Bei diesem Verfahren wird von einer pul¬ sierend fördernden Membranpumpe Gebrauch gemacht, die das ge¬ förderte Medium einer Zerstäuberdüse zuführt, die nach Art eines Überdruckventils als Absperrventil ausgebildet ist. Das Absperrventil öffnet und schließt periodisch selbsttätig, und zwar derart, dass während einer Druckperiode die Mediumzufüh¬ rung jeweils im Bereich niedrigen Drucks unterbrochen wird, so dass die Zerstäubung ausschließlich im Bereich hohen Drucks erfolgt. Damit werden zur Zerstäubung nur die Druck¬ spitzen benutzt, die anteilig die feinste Zerstäubung brin¬ gen.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Prob¬ lem zu Grunde, die Einspritzung eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine unabhängig von der Fördermenge mit durchgängig hoher Zerstäubungsqualität vorzu¬ nehmen unter Einsatz einer einfachen und kostengünstigen Ap¬ paratur. Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale dadurch gelöst, dass die Düse ein eine Durchflussverbindung periodisch im Takt des Förderimpulses der Pumpe selbsttätig öffnendes und schließendes Ventilele¬ ment besitzt, das die Einspritzung von Reduktionsmittel nur in Bereichen hohen Drucks zulässt. Die Apparatur ist einfach und kostengünstig, weil Dosierung und Förderung des Redukti¬ onsmittels allein durch die Pumpe erfolgt, während das im Fördertakt öffnende und schließende Ventilelement der Düse die alleinige Funktion hat, die Zerstäubung optimal zu ges¬ talten.
Zweckmäßigerweise ist das Ventilelement der Düse in einem Ge¬ häuse verschiebbar geführt, in Richtung auf seine Sperrlage zu einem Dichtsitz dichtend federbelastet und in der Gegen¬ richtung durch den anstehenden Druck an druckbeaufschlagten Flächen zu öffnen.
Im Weiteren wird die Zerstäubungsqualität auch dadurch ver¬ bessert, dass die Hochdruckleitung, die mit dem Hochdruckaus- lass der Pumpe verbunden ist, über eine eine Druckentlas¬ tungseinrichtung enthaltende Druckentlastungsleitung mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden ist. Dadurch kann eine schlagar¬ tige Druckabsenkung erfolgen, wenn der Druck im Pumpenar- beitsraum unter einen vorgegebenen Wert, insbesondere unter den Druck in der Hochdruckleitung fällt. Schlagartig heißt, dass die Druckkurve im abfallenden Ast steiler abfällt als ohne Druckentlastungseinrichtung. Das hat den Vorteil, dass der Bereich des labilen Kräftegleichgewichts am Ventilelement beim Schließen schnell durchschritten wird, wodurch ein uner¬ wünschtes Nachtropfen von Reduktionsmittel weitgehend unter¬ drückt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung der Bauteile einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Harnstoffdosierung; Fig. 2 ein Diagramm des Druckverlaufs des von einer Pumpe geförderten Reduktionsmittels in einer von der Pumpe zur Düse führenden Hochdruckleitung;
Fig. 3 eine Hubkolbenpumpe in der Querschnittsansicht; Fig. 4 eine Membranpumpe in der Querschnittsansicht; Fig. 5 eine Düse in der Querschnittsansicht; Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer eine
Druckentlastungseinrichtung enthaltenden
Druckentlastungsleitung, die mit dem
Pumpenarbeitsraum der Pumpe und der Hochdruckleitung verbunden ist; Fig. 7 eine als Rückschlagventil ausgebildete
Druckentlastungseinrichtung in der
Querschnittsansicht; Fig. 8 eine mit einer Membran ausgebildeten
Druckentlastungseinrichtung in der
Querschnittsansicht. Die Figur 1 zeigt eine Schemaansicht einer Einrichtung zur dosierten Einspritzung eines Reduktionsmittels. Eine Pumpe 1 entnimmt aus einem Vorratsbehälter 8 Reduktionsmittel und fördert dieses über eine Hochdruckleitung 4 und eine Düse 5 in den von Abgas 3 durchströmten Abgastrakt 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Die Pumpe 1 ist als Kolben¬ pumpe 18, wie in Figur 3 dargestellt oder als Membranpumpe 29, wie in Figur 4 dargestellt, ausgeführt. Die Pumpe 1 ist zugleich Förder- und Dosiereinheit. Die Düse 5, die in Figur 5 näher dargestellt ist, hat keine Dosierfunktion, sondern dient vielmehr dazu, das Druckniveau festzulegen, bei dem ei¬ ne Einspritzung erfolgt. Die Pumpe 1 wird von einem Steuerge¬ rät 6 angesteuert, das in Abhängigkeit von Abgaswerten und/oder Motorbetriebsparametern die Arbeitsfrequenz der Pum¬ pe 1 und damit die geförderte Menge bei konstantem Hub än¬ dert. Hierzu wird eine mit einem Magnetanker 28 zusammenwir¬ kende Spule 19 mit entsprechenden Stromimpulsen beaufschlagt. Mit einem Temperatursensor 7 wird die Temperatur des Redukti¬ onsmittels im Steuergerät 6 berücksichtigt.
Das in Figur 2 dargestellte Diagramm zeigt mit drei Druckim¬ pulsen den Druckverlauf 9, wie er in der Hochdruckleitung 4 vor der Düse 5 auftritt. Zum Zeitpunkt 10 beginnt der Pump¬ vorgang der Pumpe 1, das heißt, der Kolben 27 oder die Memb¬ rane 30 der Pumpe 1 beginnt sich zu bewegen und der Druck in der Hochdruckleitung 4 steigt an. Zum Zeitpunkt 11 öffnet das Ventilelement 33 der Düse 5 und der Einspritzvorgang beginnt. Zum Zeitpunkt 12 schließt das Ventilelement der Düse 5. Zum Zeitpunkt 13 schließt das Saugventil der Pumpe 1. Im abfal¬ lenden Ast der Druckkurve 9 wirkt ein Druckentlastungssystem, das mit den Figuren 6 bis 8 näher dargestellt ist. Dem Dia¬ gramm ist im Weiteren mit der Bezugsziffer 14 die Düsenöff¬ nungsdauer zu entnehmen und mit der Bezugsziffer 15 die Dauer der Kolben- bzw. Membranbewegung. Die strichpunktierte Linie 16 zeigt das Druckniveau, bei dem die Düse 5 öffnet bzw. schließt. Die gestrichelte Linie 17 gibt das Druckniveau an, bei dem das Saugventil (23) der Pumpe (1) schließt, bzw. das Druckventil (25) öffnet. Die Einspritzung erfolgt bei Drü¬ cken, die oberhalb der strichpunktierten Linie liegen, wäh¬ rend bei Drücken unterhalb dieses Druckniveaus keine Ein¬ spritzung erfolgt. Damit ist sichergestellt, dass die Zer¬ stäubung bei hohem Druck erfolgt und optimal und fein ist, was Voraussetzung für eine optimale chemische Umsetzung der Stickoxide ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Kolbenpumpe 18 bzw. eine Mem¬ branpumpe 29 in herkömmlicher Bauart..Solche einfachen Kon¬ stanthubpumpen sind ohne weitere Modifikation bei dem erfin¬ dungsgemäßen Dosiersystem einsetzbar. Die Pumpen werden e- lektrisch angesteuert und weisen hierzu einen Anker 28 und eine stromdurchflossene Wicklung 19 auf. Eine Rückstellfeder
20 dient zur Positionierung des Ankers 28 in der Ausgangspo¬ sition. Bei Bestromung der Wicklung 19 verschiebt sich der Kolben 27 bzw. die Membran 30 unter Verkleinerung des Pumpen¬ arbeitsraums 26, wodurch der Druck des über den Sauganschluss
21 und das Rückschlagventil 23 angesaugten Reduktionsmittels erhöht wird. Der Ausstoß des Reduktionsmittels in die Hoch¬ druckleitung 4 erfolgt über den Hochdruckanschluss 24 und das Rückschlagventil 25. Ein Gehäuse 22 dient zur Führung und Bildung der notwendigen Druckräume. Auf die Darstellung der Arbeitsweise im Einzelnen wird verzichtet, da solche Pumpen hinlänglich bekannt sind.
Eine bei dem erfindungsgemäßen Dosiersystem einsetzbare Düse 5 ist in Figur 5 dargestellt. Sie besteht aus einem in einem Gehäuse 32 geführten Ventilelement 33. Das Ventilelement 33 ist mit einem tellerförmigen Rand ausgebildet, der zusammen mit dem Gehäuse 32 einen Dichtsitz 34 bildet. Eine Schließfe- der 35, die sich am Gehäuse 32 und am Ventilelement 33 ab¬ stützt, hält das Ventilelement 33 in der geschlossenen Posi¬ tion. Wenn die Kraft aus dem auf die Flächen des Ventilele¬ ments 33 wirkenden Drucks größer ist als die Kraft der Schließfeder 35, hebt das Ventilelement 33 vom Dichtsitz 34 ab und es erfolgt eine Eindüsung von Reduktionsmittel in den Abgastrakt 2 der Brennkraftmaschine. Die Düse 5 ist bezüglich der vom Druck beaufschlagten Flächen und der Schließfeder 35 so abgestimmt, dass eine Einspritzung nur oberhalb eines vor¬ gegebenen Mindestdrucks erfolgt. Die Dosierpumpe arbeitet in¬ termittierend. Auf Grund dieser Ausbildung sind gleiche Zer¬ stäubungsbedingungen sowohl bei kleinen als auch großen För¬ dermengen gewährleistet.
In der Figur 6 ist eine Druckentlastungseinrichtung 42 darge¬ stellt, die in einer Druckentlastungsleitung 41 angeordnet ist. Die Druckentlastungsleitung 41 ist an die Hochdrucklei¬ tung 4 und den Pumpenarbeitsraum 26 angeschlossen. Die Druck¬ entlastungseinrichtung 42 kann, wie in Figur 7 dargestellt, als Rückschlagventil 44 ausgebildet sein, oder wie in Figur 8 dargestellt, als Membran 45, die unter Verschiebung eines Vo¬ lumens zwei gegensätzlich gewölbte Positionen einnehmen kann. Das Rückschlagventil 44 besitzt ein Ventilglied, das sich zur Freigabe eines Durchflusses in Richtung auf den Pumpenar¬ beitsraum 26 hin verschiebt. Durch die Druckentlastungsein¬ richtung 42 wird eine selbsttätige Verschiebung eines Volu¬ mens aus der Hochdruckleitung 4 in Richtung des Pumpenar¬ beitsraums 26 ermöglicht und damit eine schlagartige Druckab¬ senkung in der Hochdruckleitung 4 nach dem Schließen der Düse 5 erreicht. Die Druckabsenkung findet statt, wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum 26 unter den Druck in der Hochdrucklei¬ tung 4 fällt. Das ist der Fall, wenn die Pumpbewegung der Pumpe 1 endet und die Saugbewegung beginnt. Dann überwiegt der Druck in der Hochdruckleitung 4 gegenüber dem Druck im Pumpenarbeitsraum 26 und das Rückschlagventil 44 Öffnet bzw. die Membran 45 nimmt eine zur dargestellten Wölbung gegen¬ sätzliche Position ein. Der Druck in der Hochdruckleitung 4 sinkt dann bis zu einem Restdruck ab, bei welchem im Falle des Rückschlagventils 44 die Federkraft gegenüber der resul¬ tierenden Druckkraft überwiegt und dadurch das Ventil schließt. Der Restdruck ist abhängig von der Auslegung der druckbeaufschlagten Flächen und der Federsteifigkeit. Die Druckentlastungseinrichtung 42 bewirkt nach dem Ende der Pumpbewegung einen steil abfallenden Druckverlauf und dadurch eine schlagartige Entlastung der Hochdruckleitung 4 mit dem Vorteil, dass das Ventilelement 33 der Düse 5 aufgrund des im Vergleich zu einem System ohne Druckentlastung verkürzten Durchgangs durch die Kräftegleichgewichtsphase schnell einen stabil geschlossenen Zustand einnimmt, so dass ein Nachtrop¬ fen von Reduktionsmitteln in den Abgastrakt 2 weitgehend ver¬ mieden wird. Insbesondere wird aber zumindest die Ausbildung großer Tropfen vermieden. Insgesamt wird somit eine feine Zerstäubung unabhängig von der Fördermenge über den gesamten Arbeitsbereich hinweg erzielt, weil bezüglich der Zerstäu¬ bungsqualität ungünstige Druckbereiche bei der Einspritzung ausgeklammert sind oder zumindest schnell durchlaufen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur dosierten Einspritzung eines Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in den Abgastrakt (2) einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer Pumpe (1) zur pulsierenden Förderung des Reduktionsmittels, insbesondere einer Kolbenpumpe (18) oder einer Membranpümpe (29), und mit einer in den Abgastrakt (2)
.mündenden Düse (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (5) periodisch mit einem im Takt des Förderpulses der Pumpe (1) in Ansprache auf den anliegenden Druck eine Durchflussverbindung selbsttätig öffnenden und schließenden Ventilelement (33) ausgebildet ist, das die Einspritzung von Reduktionsmittel in Bereichen niedrigen-Drucks nicht zulässt, so dass die Zerstäubung ausschließlich in Bereichen hohen Drucks erfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) als Konstanthubpumpe ausgebildet ist, und dass zur Dosierung des Reduktionsmittels die Hubfrequenz in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern oder der Abgaszusammensetzung durch elektrische Ansteuerung des Pumpenantriebs veränderbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (33) der Düse (5) in einem Gehäuse (32) verschiebbar geführt ist, in Richtung auf seine Sperrlage zu einem Dichtsitz (34) dichtend federbelastet ist und in der Gegenrichtung durch den anstehenden Druck an druckbeaufschlagten Flächen zu öffnen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (33) in Strömungsrichtung öffnet, und dass der Dichtsitz (34) ringförmig ausgebildet ist und zwischen dem Gehäuse (32) und einem tellerförmigen Rand des Ventilelements (33) liegt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) einen Pumpenarbeitsraum (26) aufweist, der einerseits über ein Rückschlagventil (23) und über eine Saugleitung (43) mit einem Vorratsbehälter (8) und andrerseits über ein Rückschlagventil (25) und über eine Hochdruckleitung (41) mit der Düse (5) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (4) zwischen Rückschlagventil
(25) und Düse (5) über eine eine Druckentlastungseinrichtung (42) enthaltende Druckentlastungsleitung (41) mit dem Pumpenarbeitsraum
(26) verbunden ist, und dass die
Druckentlastungseinrichtung (42) im Saughub der Pumpe (1) eine selbsttätige Verschiebung eines Volumens aus der Hochdruckleitung (4) in Richtung Pumpenarbeitsraum (26) ermöglicht und damit eine schnelle Druckabsenkung in der Hochdruckleitung (4) und der angeschlossenen Düse (5) erlaubt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckabsenkung erfolgt, wenn der Druck im Pumpenarbeitsraum (26) unter den Druck in der Hochdruckleitung (4) fällt.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungseinrichtung (42) als in Richtung auf den Pumpenarbeitsraum (26) öffnendes Rückschlagventil (44) ausgebildet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungseinrichtung (42) mit einer Membrane (45) ausgebildet ist, die abhängig von der an der Membran anstehenden Druckdifferenz zwei gegensätzlich gewölbte Positionen unter Verschiebung eines Volumens einnimmt.
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