DE102008042108A1

DE102008042108A1 - Vorrichtung zur Eindosierung von Kraftstoff

Info

Publication number: DE102008042108A1
Application number: DE102008042108A
Authority: DE
Inventors: Markus Boerner; Jens Benitsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2010-03-18
Also published as: EP2337933A1; CN102159808A; US20110173961A1; WO2010028888A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Eindosierungsvorrichtung (10) für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vor einen Oxidationskatalysator einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei nach einer Versorgungseinrichtung (3) für Kraftstoff ein Schließventil (5) und/oder ein Dosierventil (8) sowie ein Einspritzventil (9) in eine Kraftstoffleitung (2) integriert sind. Im Bereich der Eindosierungsvorrichtung (10) ist zumindest eine Einrichtung (14, 15) zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen.

Description

Stand der Technik
Mit einer Vorrichtung zur Eindosierung von Kraftstoff Dieselkraftstoff, vor einem Oxidationskatalysator, die unter dem Namen Departronic bekannt ist, wird insbesondere für schwere Nutzfahrzeuge ein Kraftstoff-Dosiersystem zur Regeneration von Partikelfiltern angeboten. Das System ermöglicht es, mit einer gezielten Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, in das Abgas, den Partikelfilter zu regenerieren, indem die dort angelagerten Rußpartikel abgebrannt werden. Eine kostspielige Beschichtung des Filters oder ein Zusatztank für ein Additiv sind nicht erforderlich. Die Vorrichtung zur Eindosierung von Kraftstoff Dieselkraftstoff, vor den Oxidationskatalysator ist in einen Niederdruckkraftstoffkreislauf integriert. Sie spritzt eine genau dosierte Menge Kraftstoff vor den Oxidationskatalysator ohne Druckluftunterstützung in den Abgasstrang ein. Die Abgastemperatur beim Durchströmen des Oxidationskatalysators steigt hierdurch im Abgassystem stark an. Dabei brennt der im Partikelfilter gespeicherte Ruß ab. Die Durchflussrate wird entsprechend den aktuellen Anforderungen variiert. Das robuste und komplett wartungsfreie System steuert die Kraftstoffzugabe bedarfsgerecht und unabhängig vom Einspritzsystem des Motors.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Eindosierungsvorrichtung für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vor den Oxidationskatalysator für eine Abgasanlage von Verbrennungskraftmaschinen vorgeschlagen und nach einer Versorgungseinrichtung für Kraftstoff ein Schließventil und/oder ein Dosierventil sowie ein Einspritzventil in eine Kraftstoffleitung integriert sind, wobei im Bereich der Eindosierungsvorrichtung zumindest eine Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen ist. Mit Hilfe der Einrichtung zur Dämpfung können die in der Eindosierungsvorrichtung bzw. in der Abgasanlage auftretenden Druckspitzen bzw. Drucksignale so gedämpft werden, dass an den einzelnen Aggregaten bzw. an den Drucksensoren keine Beschädigungen auftreten. Dies bedeutet auch, dass Druckspitzen so stark reduziert werden, dass sie zwar an den einzelnen Sensoren wirksam und sensiert werden, die jedoch nicht mehr zu Beschädigungen der Drucksensoren führen. Damit wird einerseits eine Beschädigung der Sensorkomponenten ausgeschlossen, andererseits wird sichergestellt, dass ein ausreichendes, durch die Sensorik auswertbares Drucksignal zur Verfügung steht.
Vorteilhaft ist es, dass in die Eindosierungsvorrichtung eine Zumesseinheit für Kraftstoff, insbesondere für Dieselkraftstoff, integriert ist, die mit der Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen verbunden ist.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen einem Niederdruckkreislauf bzw. einer Pumpe zur Kraftstoffversorgung nachgeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen ohne weiteres kostengünstig im System unterbringen, zum Beispiel innerhalb einer Zumesseinheit der Eindosierungsvorrichtung für Kraftstoff.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Eindosierungsvorrichtung bzw. die Zumesseinheit zumindest über eine Rücklaufleitung an einen Tank des Kraftfahrzeugs angeschlossen sind und stromab nach der Anschlussstelle der Rücklaufleitung die Zumesseinheit an einen Kraftstoffzulauf mit der Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen verbunden ist.
Vorteilhaft ist es ferner, dass die Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen in einem Gehäuseteil der Zumesseinheit vorgesehen ist und einen Behälter oder ein Erweiterungsteil im Kraftstoffzulauf bzw. in der Kraftstoffleitung oder im Gehäuseteil zur Aufnahme eines Kraftstoff-Zusatzvolumens aufweist und dass der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoff-Zusatzvolumens zwischen dem Schließventil und dem Dosierventil integriert ist. Auf diese Weise können auftretende Druckschwankungen gedämpft und schnell erfasst werden und anschließend der Steuerungseinrichtung zur kontinuierlichen Kraftstoffversorgung zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch können an dieser Stelle Störungen bzw. Defekte in der Kraftstoffleitung ermittelt und je nach Störgröße die Kraftstoffversorgung so lange unterbrochen werden, bis die Störung in der Kraftstoffleitung beseitigt ist. Des Weiteren kann der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoffvolumens in vorteilhafter Weise Teil eines Ventilblocks bzw. des Kraftstoffzulaufs bzw. der Kraftstoffleitung sein und zum Beispiel durch eine Rohrleitungserweiterung – um ein Beispiel zu nennen – gebildet sein.
Vorteilhaft ist es auch, dass am Kraftstoffzulauf bzw. an der Kraftstoffleitung nach dem Schließventil das Dosierventil mit zumindest einem Drucksensor vorgesehen ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Diagnose auf eine abgerissene Leitung bzw. auf eine Leckage in der Leitung vorgenommen werden. Gegebenenfalls kann auch eine Steuerung der Zumessung bei Wegfall des Drucksensors erfolgen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass an den Kraftstoffzulauf zwischen dem Schließventil und dem Dosierventil zumindest eine Drossel mit einem Drucksensor angeschlossen ist. Die mindestens eine Drossel verringert Druckspitzen vor dem Sensor und setzt somit die Gefahr der Beschädigung des Sensors herab. Aus dem Druck vor dem Dosierventil und der geforderten Kraftstoffmenge kann in vorteilhafter Weise die Öffnungszeit des Dosierventils berechnet werden, gegebenenfalls besteht die Möglichkeit einen Temperaturfühler einzusetzen, um eine temperaturabhängige Mengenkorrektur vorzunehmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Eindosierungsvorrichtung mit verschiedenen elektromagnetisch-, elektronisch- bzw. druckgesteuerten Ventilen gemäß dem Stand der Technik;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei einem Drucksensor eine variable oder statische Drossel vorgeschaltet ist;
3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels mit der Möglichkeit, ein zusätzliches Dämpfungsglied innerhalb der Drucksensoranbindung zu integrieren.
Ausführungsformen
Der Darstellung gemäß 1 ist zu entnehmen, dass die Kraftstoffversorgung einer Eindosierungsvorrichtung 10 über eine Abgriffstelle an einem Niederdruckkreislauf 3 eines in der 1 nicht weiter dargestellten Kraftstoffeinspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs erfolgt. Über eine in einem Kraftstoffzulauf 16 vorgesehene Drossel 1 strömt Kraftstoff zu einer Zumesseinheit 4, die in den 1–3 durch eine rechteckige Um rahmung dargestellt und in einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Gehäuseteil untergebracht ist.
In Regenerationspausen unterbricht ein nach der Drossel 1 vorgesehenes Schließventil 5 den Zufluss von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, zur Zumesseinheit 4. Bei geschlossenem Schließventil 5 strömt das gesamte Kraftstoffvolumen über ein Überströmventil 6, zum Beispiel ausgeführt als ein Rückschlagventil, zurück in einen Tank 7. Das Überströmventil 6 ist in einer Rücklaufleitung 7.1 vorgesehen, die zwischen der Drossel 1 und der Zumesseinheit 4 an den Kraftstoffzulauf 16 angeschlossen ist und die in den Tank 7 mündet.
Der Niederdruckkreislauf 3 unterliegt Druckschwankungen, die zu Beeinträchtigungen der Funktion oder gar Ausfällen von nachstehend erläuterten Drucksensoren 8.1 und 14.1 führen können. Aus diesem Grund sind Dämpfungsmaßnahmen vorteilhaft, die wie nachstehend beschrieben, mit Hilfe von Einrichtungen 14, 15 zur Dämpfung von Druckschwankungen oder mit einem Dämpfungsglied oder einem Erweiterungsteil bzw. einem Aufnahmeraum für ein Zusatzvolumen realisiert werden können.
Die Anbindung des Drucksensors 14.1, der gegebenenfalls auch einen Temperaturfühler umfassen kann, an den Kraftstoffzulauf 16 erfolgt über eine in der Zumesseinheit 4 vorgesehene Bohrung. Durch die direkte Anbindung des Drucksensors 14.1 können Versorgungsdruckschwankungen nach dem Schließventil 5 gemessen werden. Um Druckspitzen und Kavitationsereignisse vor dem Drucksensor 14.1 zu vermeiden oder zu minimieren, können folgende Maßnahmen getroffen werden:

a) Einfaches Anbinden des Drucksensors 14.1 über die in der Zumesseinheit 4 vorgesehene Drossel 15 gemäß der Ausführungsform in 2.
b) Bildung eines großzügig ausgelegten Kraftstoffvolumens mit Hilfe des Ausgleichsraumes oder eines Erweiterungsteils 14 gemäß der Ausführungsform in 3.

Durch dieses Maßnahmen können Kavitations- und Versorgungsdruckspitzen gedampft werden. Die Dosierung der Einspritzung von Kraftstoff erfolgt mit Hilfe eines Dosierventils 8.
Wird das Schließventil 5 geöffnet, kann Kraftstoff weiter zum Dosierventil 8 gelangen. An der Verbindungsbohrung zwischen Schließventil 5 und Dosierventil 8 ist zur optimalen Bestimmung der erforderlichen Kraftstoff-Dosiermenge der Drucksensor 14.1 angeschlossen.
Der stromab des Schließventils 5 angeordnete Drucksensor 14.1 dient zur Berechnung der erforderlichen Dosiermenge des Kraftstoffes. Diese wird über das Dosierventil 8 zur Verfügung gestellt und zu einem Einspritzventil 9 gefördert. Bei dem Einspritzventil 9 handelt es sich um ein passives Ventil, das bei einem bestimmten Versorgungsdruck öffnet und Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, in den Abgastrakt einspritzt.
Bei Verwendung an der Eindosierungsvorrichtung 10 wird das Einspritzventil 9 in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kühlkörper geschraubt, der direkt über den Kühlwasserkreislauf der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs versorgt wird. Die Kühlung des Einspritzventils 9 kann auch mit Hilfe in der Zeichnung nicht dargestellten, am Einspritzventil 9 vorbeiströmenden Kraftstoffs ermöglicht werden.
Bei den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Eindosierungsvorrichtung 10 zur Eindosierung von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff vor einem Partikelfilter und einem Oxidationskatalysator angeordnet, die aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt sind.
Die prinzipielle Anbindung des Drucksensors 8.1 ist in den 2 und 3 gleich. Der Drucksensor 14.1 ist gemäß der Ausführungsvariante nach 2 dem Schließventil 5 nachgeordnet und über eine Drossel 15 mit dem Kraftstoffzulauf 16 verbunden. Eine Verbindung kann zum Bespiel durch eine Verbindungsbohrung mit erodierter Drossel realisiert werden. In diesem Falle erfolgt die Verbindung des Drucksensors 14.1 zum Kraftstoffzulauf 16 mittels einer Hülse und eines Dichtrings.
In der Ausführungsform gemäß 3 wird nach dem Schließventil 5 bzw. beim Drucksensor 14.1 bzw. in der Zumesseinheit 4 bzw. im Kraftstoffzulauf 16 ein zusätzliches Volumen mit Hilfe eines Volumenbehälters 14 zur Verfügung gestellt. Der Volumenbehälter 14 kann beispielsweise als eine Bohrungserweiterung ausgebildet sein. Das Bereitstellen eines zusätzlichen Volumens (empfohlen > 10cm³) dient als Dämpfungsvolumen innerhalb der Anbindung des Drucksensors 14.1. Hierzu kann in der Zumesseinheit 4 auch eine erweiterte oder zusätzliche Bohrung vorgesehen werden. Unter Berücksichtigung von Festigkeitsanforderungen und/oder unter Optimierung des Gewichts können in der Zumesseinheit 4 vorhandene Aluminiumblöcke aus massivem Material angebohrt oder ausgefräst werden, um die genannten Strömungsverbindungen sowie die Zusatzvolumina bereitzustellen, die der Dämpfung dienen.
Die Eindosierungsvorrichtung 10 ist gemäß den 2 und 3 an den Niederdruckkreislauf 3 angeschlossen. Über den Kraftstoffzulauf 16, das Schließventil 5, das Dosierventil 8 und eine Kraftstoffleitung 2, ist das Einspritzventil 9 mit dem Niederdruckkreislauf 3 verbunden. Mit Hilfe des vorbeiströmenden Kraftstoffs kann auf kostengünstige Weise gekühlt werden, da die Abgastemperatur beim Durchströmen des Oxidationskatalysators auf ca. 600°C ansteigt. Ferner kann mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kühleinrichtung ein schnelles Alter des im Einspritzventil 9 bevorrateten Kraftstoffs vermieden werden. Kurz vor der Auslassöffnung des Einspritzventils 9 kann an die Kraftstoffleitung 2 eine Kraftstoffrücklaufleitung angeschlossen werden, die über ein steuer- bzw. regelbares Druckventil zurück zum Tank 7 verläuft.
Ferner kann im Kraftstoffzulauf 16 bzw. in der Kraftstoffleitung 2 vor dem Einspritzventil 9 das schalt- und/oder steuerbare bzw. regelbare Schließventil 5 und/oder das schalt- und/oder steuerbare bzw. regelbare Dosierventil 8 vorgesehen sein. Das Dosierventil 8 und/oder das Schließventil 5 werden über eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs getaktet angesteuert.

Claims

Eindosierungsvorrichtung (10) für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vor einen Oxidationskatalysator einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei nach einer Versorgungseinrichtung (3) für Kraftstoff ein Schließventil (5) und/oder ein Dosierventil (8) sowie ein Einspritzventil (9) in eine Kraftstoffleitung (2) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Eindosierungsvorrichtung (10) zumindest eine Einrichtung (14, 15) zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen ist.
Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in diese eine Zumesseinheit (4) für Kraftstoff Dieselkraftstoff ist, die mit der mindestens einen Einrichtung (14, 15) zur Dämpfung von Druckschwankungen verbunden ist.
Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung (14, 15) zur Dämpfung von Druckschwankungen einem Niederdruckkreislauf (3) bzw. einer Pumpe zur Kraftstoffversorgung nachgeordnet ist.
Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindosierungsvorrichtung (10) oder die Zumesseinheit (4) zumindest über eine Rücklaufleitung (7.1) an einen Tank (7) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist und stromab der Anschlussstelle der Rücklaufleitung (7.1) an einem Kraftstoffzulauf (16) die Zumesseinheit (4) mit der mindestens einen Einrichtung (14, 15) zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen ist.
Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung (14) zur Dämpfung von Druckschwankungen in einem Gehäuseteil der Zumesseinheit (4) vorgesehen ist und einen Behälter, oder ein Erweiterungsteil im Kraftstoffzulauf (16) bzw. in der Kraftstoffleitung (2), oder im Gehäuseteil zur Aufnahme eines Kraftstoffzusatzvolumens umfasst.
Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoff-Zusatzvolumens zwischen dem Schließventil (5) und dem Dosierventil (8) in der Zumesseinheit (14) integriert ist.
Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter oder das Erweiterungsteil zur Aufnahme eines Kraftstoffzusatzvolumens, Teil eines Ventilblocks, oder des Kraftstoffzulaufs (16) bzw. der Kraftstoffleitung (2) ist.
Eindosierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kraftstoffzulauf (16) bzw. an der Kraftstoffleitung (2) nach dem Schließventil (5) das Dosierventil (8) mit zumindest einem Drucksensor (8.1 oder 14.1) vorgesehen ist.
Eindosierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kraftstoffzulauf (16) zwischen dem Schließventil (5) und dem Dosierventil (8) zumindest eine Dämpfungsdrossel (15) mit einem Drucksensor (14.1) angeschlossen ist.