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WO2019223927A1 - Fluid-conveying device for a freezable fluid, metering system and method for operating a fluid-conveying device - Google Patents

Fluid-conveying device for a freezable fluid, metering system and method for operating a fluid-conveying device Download PDF

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Publication number
WO2019223927A1
WO2019223927A1 PCT/EP2019/058811 EP2019058811W WO2019223927A1 WO 2019223927 A1 WO2019223927 A1 WO 2019223927A1 EP 2019058811 W EP2019058811 W EP 2019058811W WO 2019223927 A1 WO2019223927 A1 WO 2019223927A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
valve
inlet valve
actuator
compression chamber
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/058811
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Yihao Zhu
Ralf Gragen
Mohan Kumar Kuppusamy
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2019223927A1 publication Critical patent/WO2019223927A1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0076Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the members being actuated by electro-magnetic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/08Cooling; Heating; Preventing freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
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    • F04B53/108Valves characterised by the material
    • F04B53/1082Valves characterised by the material magnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B53/109Valves; Arrangement of valves inlet and outlet valve forming one unit
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    • F01N2610/01Adding substances to exhaust gases the substance being catalytic material in liquid form
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    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
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    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]

Definitions

  • the invention relates to a fluid delivery device for a free-flowing fluid, in particular for an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine, having the features of the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a metering system with such a fluid delivery device and a method for operating a corresponding fluid delivery device.
  • an aqueous urea solution is metered into an exhaust gas tract of the internal combustion engine.
  • the aqueous urea solution causes the formation of ammonia in the exhaust tract, which reacts with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas in a downstream catalyst to harmless nitrogen and water. This process is also known as selective catalytic reduction.
  • a disadvantage of the aqueous urea solution is that it at
  • the published patent application DE 10 2007 057 446 A1 discloses a fluid delivery device for freezing liquids, such as, for example, a urea-water solution, which can be emptied by reversing the conveying direction.
  • the conveyor preferably a pump, has for this purpose a valve device with a first and a second check valve and a pneumatic or electric
  • controllable actuator on.
  • the reverse direction of the two check valves changes, so that the urea-water solution in the for
  • Main conveying direction is promoted reverse direction.
  • the present invention has for its object to provide a fluid delivery device for a freezable fluid, which is operable in a main conveying direction and in a direction opposite to the main conveying direction, to allow a back suction of fluid.
  • the fluid delivery device should be as simple as possible, in particular a separate valve for reversing the conveying direction should be saved. In addition, a variation of the flow rate should be possible.
  • the object is achieved by the fluid delivery device with the features of claim 1, the metering system with the features of claim 5 and the method for operating a fluid delivery device with the features of
  • the proposed fluid delivery device for a freezable fluid in particular for an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases
  • Internal combustion engine comprising a compression chamber, an inlet valve for
  • the inlet valve and the outlet valve are electrically operated, de-energized
  • the inlet valve and the outlet valve in the delivery mode are not actuated by the applied fluid pressure, but actively activated.
  • the inlet valve and the outlet valve can thus targeted be opened or closed.
  • Exhaust valve opened, allowing fluid from the dosing module back into the
  • Compression space is sucked. Is the compression space with fluid from the
  • the exhaust valve is closed to then open the inlet valve.
  • the sucked-back fluid is then conveyed back into the fluid tank via the inlet valve.
  • the active control of the intake valve and the exhaust valve also has the advantage that in each case over the opening time, the opening duration and / or the closing time, the delivery rate of the fluid flow rate is adjustable. This means that the flow rate can be varied as needed.
  • the fluid delivery device can also be constructed comparatively simple.
  • this may be a simple pump, which itself knows only one conveying direction. Because if necessary, the reversal of the conveying direction is effected by means of the actively controllable valves, which is the inlet valve and the outlet valve. A separate valve for reversing the conveying direction is not required.
  • the drive of the pump can be carried out.
  • an actuator is assigned to the inlet valve and the outlet valve, so that both valves can be electrically actuated or controlled independently of one another.
  • the actuator may for example be designed as a magnetic actuator or piezoelectric actuator.
  • the electrical actuation by means of such an actuator has the advantage that the heat generated during operation of the actuator for heating the fluid can be used so that it thaws faster at low temperatures or does not even freeze.
  • the inlet valve and the outlet valve each have a reciprocating valve member which is biased by the spring force of a spring in the direction of a valve seat. Closing the inlet valve and the Exhaust valve can therefore be effected in a simple manner by means of the spring force of the respective spring.
  • the compression space preferably has a movable boundary wall which is formed by a reciprocating piston or an elastically deformable membrane. Accordingly, this may in particular be a piston pump or a diaphragm pump in the case of the fluid delivery device. These are particularly robust and compact at the same time.
  • the drive can be easily by a rotating drive or Hubmitel, for example a
  • Solenoids are effected.
  • a metering system for metering in a free-flowing fluid, in particular an aqueous urea solution, into a
  • Metering system comprises a fluid tank, a metering module and a fluid delivery device according to the invention.
  • the fluid delivery device is arranged between the fluid tank and the metering module in order to convey fluid from the fluid tank in the direction of the metering module during the delivery operation. With the help of the metering module, the fluid can then be metered into an exhaust tract of an internal combustion engine. When turned off
  • the fluid delivery device according to the invention can be used to empty the dosing system to prevent damage by ice pressure.
  • Fluid delivery device comprises a compression chamber, an inlet valve for connecting the compression chamber with a fluid tank and an outlet valve for connecting the compression chamber with a metering module.
  • the intake valve and the exhaust valve are electrically operated alternately in the conveying mode. This means that the inlet valve and the outlet valve are each actively activated in the delivery mode of the fluid delivery device, so that in particular the opening can be effected independently of the applied fluid pressure.
  • the inlet valve is initially actively activated or opened while the exhaust valve remains closed. In this way, in the suction operation of the fluid conveyor fluid from the fluid tank in the
  • the metering module is sucked back into the fluid tank, the intake valve and the exhaust valve are electrically operated in reverse order in alternation. Instead of the inlet valve, the outlet valve is initially activated or opened while the inlet valve remains closed. In this way, in the suction operation of the fluid conveyor fluid from the dosing back into the
  • the inlet valve and the check valve are each electrically actuated by an actuator, preferably a magnetic actuator or a piezoelectric actuator. Since each valve is assigned its own actuator, these can be controlled independently of each other. Furthermore, depending on the Bestrom ungsart - the effective direction of an actuator can be changed to assist the closing of a valve, while the other valve is opened via the other actuator.
  • the heat generated when using a magnetic actuator or a piezoelectric actuator can also be used to heat the fluid, so that it thaws at low temperatures or does not even freeze.
  • an actuator By energizing an actuator is preferably a reciprocating valve member of the intake valve or the exhaust valve against the spring force of a spring lifted from a valve seat.
  • the spring force of the spring can then be used to close the intake valve or exhaust valve.
  • the delivery rate is preferably set via the beginning, the duration and / or the end of the energization of the actuators, in particular of the actuator assigned to the inlet valve. For example, the opening of the intake valve may be delayed. Alternatively or additionally, the
  • Closing time of the intake valve are moved so that the intake valve is closed only after completion of the suction phase. That way, one becomes
  • the actuators are preferably energized offset in time from the reversal of the direction of movement of the compression space delimiting a movable boundary wall.
  • the direction of movement of the boundary wall determines whether the fluid delivery device is in the suction phase or in the delivery phase. In the suction phase, the boundary wall performs a movement which leads to an increase in the volume of the compression space. In the conveying phase, the boundary wall moves in the reverse direction and thus leads to a reduction of the volume. This changes the pressure conditions in the compression chamber. Because the inlet valve and the
  • Each exhaust valve are actively controlled, the opening and closing of the valves can be effected regardless of the position of the boundary wall and thus regardless of the prevailing fluid pressure in the compression chamber. Thus, it is possible to effect the opening and / or closing offset in time, in particular delayed.
  • the movable boundary wall can be formed by a reciprocating piston or by an elastically deformable membrane.
  • the opening of the valves that is offset in time from the reversal of the direction of movement of the membrane, in particular delayed, uses the fact that the membrane can initially reorient itself.
  • the movement of the boundary wall is preferably effected by a rotating drive or by lifting means, for example a lifting magnet.
  • the rotary drive may be a cam or eccentric drive via which a piston is moved back and forth.
  • This drive form has proven itself in fluid conveyors.
  • the reciprocating movements of a piston or a membrane can also be effected in a simple manner by means of a lifting magnet.
  • the drive types mentioned are robust and easy and inexpensive to implement.
  • 1 is a schematic representation of a dosing system
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the fluid delivery device of the metering system of FIG. 1 during the suction phase during conveying in the main conveying direction, FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the fluid delivery device of FIG. 2 during the delivery phase during conveying in the main conveying direction, FIG.
  • FIG. 1 illustrates the suction phase during conveying in a conveying direction opposite to the main conveying direction
  • FIG. 1 illustrates the conveying phase during conveying in a conveying direction opposite to the main conveying direction
  • FIG. 6 shows a section through the conveying device of the dosing system of FIG. 1
  • FIG. 7 shows a diagram for clarifying the control strategy of the valves.
  • the dosing system shown schematically in FIG. 1 comprises a fluid tank 4, in which a freezable fluid, in the present case an aqueous urea solution for
  • the fluid tank 4 is via a first
  • Fluid line 16 is connected to a fluid conveyor 1. Of the Fluid delivery device 1 leads a further fluid line 17 to a metering module 6, by means of which the fluid in an exhaust gas tract 18 of an internal combustion engine (not shown) can be metered.
  • the fluid delivery device 1 shown in FIG. 2 has a compression space 2 whose volume can be changed. With increasing volume, the fluid delivery device 1 is in a suction phase, with decreasing volume in a delivery phase.
  • Exhaust valve 5 is.
  • the outlet valve 5 opens and releases a valve seat 14, via which the fluid can flow out of the compression space 2 in the direction of the dosing module 6.
  • the dosing system When the internal combustion engine is switched off, the dosing system is emptied in order to prevent damage by ice pressure at low temperatures, since the aqueous urea solution freezes at temperatures below -11 ° C.
  • the emptying is with the help of
  • Inlet valve 3 and the exhaust valve 5 causes by these are actively driven in reverse order.
  • the outlet valve 5 is opened during a suction phase of the fluid delivery device 1, shown in FIG. 4, so that fluid flows back into the compression space 2 via the fluid line 17 and the valve seat 14. Opening the
  • Exhaust valve 5 is effected by energizing its associated actuator 8, which provides the required opening force.
  • the inlet valve 3 remains closed during this time.
  • the inlet valve 3 is opened when the outlet valve 5 is closed.
  • the actuator 7 associated with the inlet valve 3 is energized.
  • the inlet valve 3 is open, the fluid flows from the compression space 2 via the valve seat 13 and the fluid line 16 back into the fluid tank 4.
  • FIG. 1 A possible embodiment of the fluid delivery device 1 shown only schematically in FIGS. 1 to 5 can be seen in FIG.
  • the compression chamber 2 is the volume change by a movable
  • Limiting wall 15 limited, which in the present case is formed by an elastically deformable membrane.
  • the compression chamber 2 is on the one hand via an actively controllable inlet valve 3 and a fluid line 16 with a fluid tank 4 (not shown) connectable.
  • the compression chamber 2 via an actively controllable outlet valve 5 and a fluid line 17 with a metering module (not shown) connectable.
  • both valves 3, 5 each have an actuator 7, 8, which is embodied here as a magnetic actuator. When energizing an actuator 7, 8, a magnetic field is generated, the magnetic force acts on a reciprocating valve member 9, 10 in such a way that it against the
  • valve seat 13 Spring force of an associated spring 11, 12 is lifted from a valve seat 13, 14.
  • Valve seat side, the valve members 9, 10 are each provided with a sealing body 19, 20 made of an elastomeric material to optimize the sealing seat.
  • the drive strategy according to the invention will be explained again with reference to FIG.
  • the curve 21 shows the cyclical reciprocating movements of the
  • Compression space 2 delimiting boundary wall 15. While the curve 21 is increasing, the fluid delivery device 1 is in a suction phase, with decreasing curve 21 in a delivery phase. During a suction phase, the inlet valve 3 actively open while the exhaust valve 5 remains closed, so that the compression chamber 2 fills with fluid from the fluid tank 4. To open the
  • the outlet valve 5 is opened while the inlet valve 3 remains closed in order to supply the fluid from the compression space 2 to the dosing module 6.
  • the actuator 8 is energized, the energizing de actuator 8 only after the energization of the actuator 7 has been completed (see curve 23). This means that the actuators 7, 8 are each energized alternately and at time intervals.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a fluid-conveying device (1) for a freezable fluid, in particular for an aqueous urea solution for the post-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, comprising a compression chamber (2), an inlet valve (3) for connecting the compression chamber (2) to a fluid tank (4), and an outlet valve (5) for connecting the compression chamber (2) to a metering module (6). According to the invention, the inlet valve (3) and the outlet valve (5) are designed as electrically actuatable, normally closed valves. The invention also relates to a metering system comprising a conveying device of this type, as well as a method for operating a fluid-conveying device of this type.

Description

Beschreibung  description
Titel: Title:
Fluidfördereinrichtung für ein gefrierfähiges Fluid, Dosiersystem sowie Verfahren zum Fluid delivery device for a freezable fluid, dosing system and method for
Betreiben einer Fluidfördereinrichtung Operating a fluid delivery device
Die Erfindung betrifft eine Fluidfördereinrichtung für ein gefrierfähiges Fluid, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Dosiersystem mit einer solchen Fluidfördereinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Fluidfördereinrichtung. The invention relates to a fluid delivery device for a free-flowing fluid, in particular for an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine, having the features of the preamble of claim 1. The invention further relates to a metering system with such a fluid delivery device and a method for operating a corresponding fluid delivery device.
Bei der Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine wird eine wässrige Harnstofflösung in einen Abgastrakt der Brennkraftmaschine eindosiert. Die wässrige Harnstofflösung bewirkt im Abgastrakt die Bildung von Ammoniak, der mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden in einem nachgeschalteten Katalysator zu harmlosem Stickstoff und Wasser reagiert. Dieser Vorgang ist auch unter der Bezeichnung selektive katalytische Reduktion bekannt. Der Stickoxidausstoss der In the after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, an aqueous urea solution is metered into an exhaust gas tract of the internal combustion engine. The aqueous urea solution causes the formation of ammonia in the exhaust tract, which reacts with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas in a downstream catalyst to harmless nitrogen and water. This process is also known as selective catalytic reduction. The nitrogen oxide emissions of
Brennkraftmaschine, insbesondere bei einer mit Dieselkraftstoff betriebenen Internal combustion engine, in particular in a diesel fuel operated
Brennkraftmaschine, kann auf diese Weise deutlich gesenkt werden. Internal combustion engine, can be significantly reduced in this way.
Ein Nachteil der wässrigen Harnstofflösung besteht jedoch darin, dass sie bei However, a disadvantage of the aqueous urea solution is that it at
Temperaturen von weniger als -11°C gefriert und sich dabei ausdehnt. Um mit wässriger Harnstofflösung gefüllte Leitungen und Komponenten eines Dosiersystems vor Eisdruck zu schützen, werden diese bei Stillstand der Brennkraftmaschine entleert. Temperatures of less than -11 ° C freezes and expands. In order to protect lines and components of a metering system filled with aqueous urea solution from ice pressure, they are emptied when the internal combustion engine is at a standstill.
Stand der Technik State of the art
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 057 446 Al geht eine Fluidfördereinrichtung für gefrierende Flüssigkeiten, wie beispielsweise eine Harnstoff- Wasser- Lösung, hervor, welche durch Umkehr der Förderrichtung entleerbar ist. Die Fördereinrichtung, vorzugsweise eine Pumpe, weist hierzu eine Ventileinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Rückschlagventil sowie einem pneumatisch oder elektrisch The published patent application DE 10 2007 057 446 A1 discloses a fluid delivery device for freezing liquids, such as, for example, a urea-water solution, which can be emptied by reversing the conveying direction. The conveyor, preferably a pump, has for this purpose a valve device with a first and a second check valve and a pneumatic or electric
ansteuerbaren Steller auf. Bei Ansteuerung des Stellers ändert sich die Sperrrichtung der beiden Rückschlagventile, so dass die Harnstoff- Wasser- Lösung in die zur controllable actuator on. When controlling the actuator, the reverse direction of the two check valves changes, so that the urea-water solution in the for
Hauptförderrichtung umgekehrte Richtung gefördert wird. Main conveying direction is promoted reverse direction.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fluidfördereinrichtung für ein gefrierfähiges Fluid anzugeben, die in einer Hauptförderrichtung und in einer zur Hauptförderrichtung umgekehrten Richtung betreibbar ist, um ein Rücksaugen von Fluid zu ermöglichen.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has for its object to provide a fluid delivery device for a freezable fluid, which is operable in a main conveying direction and in a direction opposite to the main conveying direction, to allow a back suction of fluid.
Die Fluidfördereinrichtung soll dabei möglichst einfach aufgebaut sein, insbesondere soll ein gesondertes Ventil zur Umkehr der Förderrichtung eingespart werden. Darüber hinaus soll eine Variation der Fördermenge möglich sein. The fluid delivery device should be as simple as possible, in particular a separate valve for reversing the conveying direction should be saved. In addition, a variation of the flow rate should be possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Fluidfördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, das Dosiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie das Verfahren zum Betreiben einer Fluidfördereinrichtung mit den Merkmalen des The object is achieved by the fluid delivery device with the features of claim 1, the metering system with the features of claim 5 and the method for operating a fluid delivery device with the features of
Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Claim 6. Advantageous developments of the invention are the respective
Unteransprüchen zu entnehmen. Subclaims refer.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorgeschlagene Fluidfördereinrichtung für ein gefrierfähiges Fluid, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer The proposed fluid delivery device for a freezable fluid, in particular for an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases
Brennkraftmaschine, umfasst einen Kompressionsraum, ein Einlassventil zur Internal combustion engine, comprising a compression chamber, an inlet valve for
Verbindung des Kompressionsraums mit einem Fluidtank und ein Auslassventil zur Verbindung des Kompressionsraums mit einem Dosiermodul. Erfindungsgemäß sind das Einlassventil und das Auslassventil als elektrisch betätigbare, stromlos Connection of the compression chamber with a fluid tank and an outlet valve for connecting the compression chamber with a metering module. According to the invention, the inlet valve and the outlet valve are electrically operated, de-energized
geschlossene Ventile ausgeführt. closed valves executed.
Im Unterschied zum Stand der Technik werden demnach das Einlassventil und das Auslassventil im Förderbetrieb nicht über den anliegenden Fluiddruck betätigt, sondern aktiv angesteuert. Das Einlassventil und das Auslassventil können somit gezielt geöffnet oder geschlossen werden. Um eine Umkehr der Förderrichtung der In contrast to the prior art, therefore, the inlet valve and the outlet valve in the delivery mode are not actuated by the applied fluid pressure, but actively activated. The inlet valve and the outlet valve can thus targeted be opened or closed. To reverse the direction of the
Fluidfördereinrichtung zu bewirken, muss demnach nur die Ansteuerung der beiden Ventile geändert werden. Im Saugbetrieb wird anstelle des Einlassventils das To effect fluid delivery, therefore, only the control of the two valves must be changed. In the suction mode, instead of the inlet valve
Auslassventil geöffnet, so dass Fluid aus dem Dosiermodul zurück in den Exhaust valve opened, allowing fluid from the dosing module back into the
Kompressionsraum gesaugt wird. Ist der Kompressionsraum mit Fluid aus dem Compression space is sucked. Is the compression space with fluid from the
Dosiermodul gefüllt, wird das Auslassventil geschlossen, um anschließend das Einlassventil zu öffnen. Über das Einlassventil wird dann das rückgesaugte Fluid zurück in den Fluidtank gefördert. Dosing module filled, the exhaust valve is closed to then open the inlet valve. The sucked-back fluid is then conveyed back into the fluid tank via the inlet valve.
Die aktive Ansteuerung des Einlassventils und des Auslassventils besitzt ferner den Vorteil, dass jeweils über den Öffnungszeitpunkt, die Öffnungsdauer und/oder den Schließzeitpunkt die Fördermenge der Fluidfördermenge einstellbar ist. Das heißt, dass die Fördermenge bedarfsgerecht variierbar ist. The active control of the intake valve and the exhaust valve also has the advantage that in each case over the opening time, the opening duration and / or the closing time, the delivery rate of the fluid flow rate is adjustable. This means that the flow rate can be varied as needed.
Die Fluidfördereinrichtung kann darüber hinaus vergleichsweise einfach aufgebaut sein. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine einfache Pumpe handeln, die selbst nur eine Förderrichtung kennt. Denn bei Bedarf wird die Umkehr der Förderrichtung mit Hilfe der aktiv ansteuerbaren Ventile bewirkt, wobei es sich um das Einlassventil und das Auslassventil handelt. Ein separates Ventil zur Umkehrung der Förderrichtung bedarf es nicht. Entsprechend einfach kann demnach auch der Antrieb der Pumpe ausgeführt sein. The fluid delivery device can also be constructed comparatively simple. For example, this may be a simple pump, which itself knows only one conveying direction. Because if necessary, the reversal of the conveying direction is effected by means of the actively controllable valves, which is the inlet valve and the outlet valve. A separate valve for reversing the conveying direction is not required. Correspondingly simple, accordingly, the drive of the pump can be carried out.
Bevorzugt ist dem Einlassventil und dem Auslassventil jeweils ein Aktor zugeordnet, so dass beide Ventile unabhängig voneinander elektrisch betätigbar bzw. ansteuerbar sind. Der Aktor kann beispielsweise als Magnetaktor oder Piezoaktor ausgeführt sein. Die elektrische Betätigung mittels eines solchen Aktors besitzt den Vorteil, dass die beim Betrieb des Aktors entstehende Wärme zur Erwärmung des Fluids genutzt werden kann, so dass dieses bei tiefen Temperaturen schneller auftaut oder gar nicht erst gefriert. In each case, an actuator is assigned to the inlet valve and the outlet valve, so that both valves can be electrically actuated or controlled independently of one another. The actuator may for example be designed as a magnetic actuator or piezoelectric actuator. The electrical actuation by means of such an actuator has the advantage that the heat generated during operation of the actuator for heating the fluid can be used so that it thaws faster at low temperatures or does not even freeze.
Weiterhin bevorzugt weisen das Einlassventil und das Auslassventil jeweils ein hin- und herbewegliches Ventilglied auf, das durch die Federkraft einer Feder in Richtung eines Ventilsitzes vorgespannt ist. Das Schließen des Einlassventils und des Auslassventils kann demnach in einfacher Weise mitels der Federkraft der jeweiligen Feder bewirkt werden. Further preferably, the inlet valve and the outlet valve each have a reciprocating valve member which is biased by the spring force of a spring in the direction of a valve seat. Closing the inlet valve and the Exhaust valve can therefore be effected in a simple manner by means of the spring force of the respective spring.
Der Kompressionsraum weist vorzugsweise eine bewegliche Begrenzungswand auf, die durch einen hin- und herbeweglichen Kolben oder eine elastisch verformbare Membran gebildet wird. Entsprechend kann es sich das bei der Fluidfördereinrichtung insbesondere um eine Kolbenpumpe oder eine Membranpumpe handeln. Diese sind besonders robust und zugleich kompakt bauend. Der Antrieb kann in einfacher Weise durch einen rotierenden Antrieb oder durch Hubmitel, beispielsweise einen The compression space preferably has a movable boundary wall which is formed by a reciprocating piston or an elastically deformable membrane. Accordingly, this may in particular be a piston pump or a diaphragm pump in the case of the fluid delivery device. These are particularly robust and compact at the same time. The drive can be easily by a rotating drive or Hubmitel, for example a
Hubmagneten, bewirkt werden. Solenoids, are effected.
Da der bevorzugte Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Fluidfördereinrichtung die Abgasnachbehandlung ist, wird ferner ein Dosiersystem zum Eindosieren eines gefrierfähigen Fluids, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in einen Since the preferred field of application of the fluid delivery device according to the invention is the exhaust aftertreatment, a metering system for metering in a free-flowing fluid, in particular an aqueous urea solution, into a
Abgastrakt einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Das vorgeschlagene Exhaust tract of an internal combustion engine proposed. The proposed
Dosiersystem umfasst einen Fluidtank, ein Dosiermodul und eine erfindungsgemäße Fluidfördereinrichtung. Die Fluidfördereinrichtung ist zwischen dem Fluidtank und dem Dosiermodul angeordnet, um im Förderbetrieb Fluid aus dem Fluidtank in Richtung des Dosiermoduls zu fördern. Mit Hilfe des Dosiermoduls kann dann das Fluid in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine eindosiert werden. Bei abgestellter Metering system comprises a fluid tank, a metering module and a fluid delivery device according to the invention. The fluid delivery device is arranged between the fluid tank and the metering module in order to convey fluid from the fluid tank in the direction of the metering module during the delivery operation. With the help of the metering module, the fluid can then be metered into an exhaust tract of an internal combustion engine. When turned off
Brennkraftmaschine kann die erfindungsgemäße Fluidfördereinrichtung dazu genutzt werden, das Dosiersystem zu entleeren, um Schäden durch Eisdruck zu verhindern. Internal combustion engine, the fluid delivery device according to the invention can be used to empty the dosing system to prevent damage by ice pressure.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidfördereinrichtung für ein gefrierfähiges Fluid, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung zur In addition, a method for operating a fluid delivery device for a freezable fluid, in particular for an aqueous urea solution to
Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, vorgeschlagen. Die Aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine proposed. The
Fluidfördereinrichtung umfasst einen Kompressionsraum, ein Einlassventil zur Verbindung des Kompressionsraums mit einem Fluidtank und ein Auslassventil zur Verbindung des Kompressionsraums mit einem Dosiermodul. Erfindungsgemäß werden im Förderbetrieb das Einlassventil und das Auslassventil im Wechsel elektrisch betätigt. Das heißt, dass das Einlassventil und das Auslassventil im Förderbetrieb der Fluidfördereinrichtung jeweils aktiv angesteuert werden, so dass insbesondere das Öffnen jeweils unabhängig vom anliegenden Fluiddruck bewirkt werden kann. Zur Befüllung des Kompressionsraums wird zunächst da Einlassventil aktiv angesteuert bzw. geöffnet, während das Auslassventil geschlossen bleibt. Auf diese Weise wird im Saugbetrieb der Fluidfördereinrichtung Fluid aus dem Fluidtank in den Fluid delivery device comprises a compression chamber, an inlet valve for connecting the compression chamber with a fluid tank and an outlet valve for connecting the compression chamber with a metering module. According to the invention, the intake valve and the exhaust valve are electrically operated alternately in the conveying mode. This means that the inlet valve and the outlet valve are each actively activated in the delivery mode of the fluid delivery device, so that in particular the opening can be effected independently of the applied fluid pressure. To fill the compression chamber, the inlet valve is initially actively activated or opened while the exhaust valve remains closed. In this way, in the suction operation of the fluid conveyor fluid from the fluid tank in the
Kompressionsraum gesaugt. Nach dem Befüllen des Kompressionsraums und Schließen des Einlassventils wird das Auslassventil geöffnet, um das Fluid dem Dosiermodul zuzuführen. Zur Änderung der Förderrichtung, um Fluid aus dem Suction compression space. After filling the compression space and closing the inlet valve, the outlet valve is opened to supply the fluid to the dosing module. To change the conveying direction to fluid from the
Dosiermodul in den Fluidtank zurückzusaugen, werden das Einlassventil und das Auslassventil in umgekehrter Reihenfolge im Wechsel elektrisch betätigt. Anstelle des Einlassventils wird zunächst das Auslassventil aktiv angesteuert bzw. geöffnet, während das Einlassventil geschlossen bleibt. Auf diese Weise wird im Saugbetrieb der Fluidfördereinrichtung Fluid aus dem Dosiermodul zurück in den The metering module is sucked back into the fluid tank, the intake valve and the exhaust valve are electrically operated in reverse order in alternation. Instead of the inlet valve, the outlet valve is initially activated or opened while the inlet valve remains closed. In this way, in the suction operation of the fluid conveyor fluid from the dosing back into the
Kompressionsraum gesaugt. Anschließend wird das Auslassventil geschlossen und das Einlassventil geöffnet, so dass das Fluid aus dem Kompressionsraum zurück in den Fluidtank gefördert wird. Suction compression space. Subsequently, the outlet valve is closed and the inlet valve is opened, so that the fluid is conveyed from the compression space back into the fluid tank.
Zur Durchführung des Verfahrens kann insbesondere die erfindungsgemäße For carrying out the method, in particular the inventive
Fluidfördereinrichtung verwendet werden, da deren Einlassventil und Auslassventil aktiv ansteuerbar sind. Can be used fluid delivery, since the inlet valve and exhaust valve are actively controlled.
Vorzugsweise werden das Einlassventil und das Rückschlagventil jeweils durch einen Aktor, vorzugsweise einen Magnetaktor oder einen Piezoaktor, elektrisch betätigt. Da jedem Ventil ein eigener Aktor zugeordnet ist, können diese unabhängig voneinander angesteuert werden. Ferner kann - je nach Bestrom ungsart - die Wirkrichtung eines Aktors geändert werden, um den Schließvorgang eines Ventils zu unterstützen, während das andere Ventil über den anderen Aktor geöffnet wird. Die bei Verwendung eines Magnetaktors oder eines Piezoaktors entstehende Wärme kann zudem zur Erwärmung des Fluids genutzt werden, damit dieses bei tiefen Temperaturen auftaut oder gar nicht erst gefriert. Preferably, the inlet valve and the check valve are each electrically actuated by an actuator, preferably a magnetic actuator or a piezoelectric actuator. Since each valve is assigned its own actuator, these can be controlled independently of each other. Furthermore, depending on the Bestrom ungsart - the effective direction of an actuator can be changed to assist the closing of a valve, while the other valve is opened via the other actuator. The heat generated when using a magnetic actuator or a piezoelectric actuator can also be used to heat the fluid, so that it thaws at low temperatures or does not even freeze.
Durch die Bestromung eines Aktors wird vorzugsweise ein hin- und herbewegliches Ventilglied des Einlassventils oder des Auslassventils entgegen der Federkraft einer Feder aus einem Ventilsitz gehoben. Die Federkraft der Feder kann anschließend zum Schließen des Einlassventils bzw. Auslassventils genutzt werden. Durch Umkehrung der Wirkrichtung des Aktors kann das Schließen zusätzlich aktiv unterstützt werden. Bevorzugt wird im Förderbetrieb der Fluidfördereinrichtung über den Beginn, die Dauer und/oder das Ende der Bestromung der Aktoren, insbesondere des dem Einlassventil zugeordneten Aktors, die Fördermenge eingestellt. Beispielsweise kann das Öffnen des Einlassventils verzögert werden. Alternativ oder ergänzend kann der By energizing an actuator is preferably a reciprocating valve member of the intake valve or the exhaust valve against the spring force of a spring lifted from a valve seat. The spring force of the spring can then be used to close the intake valve or exhaust valve. By reversing the direction of action of the actuator closing can also be actively supported. In the conveying mode of the fluid delivery device, the delivery rate is preferably set via the beginning, the duration and / or the end of the energization of the actuators, in particular of the actuator assigned to the inlet valve. For example, the opening of the intake valve may be delayed. Alternatively or additionally, the
Schließzeitpunkt des Einlassventils verschoben werden, so dass das Einlassventil erst nach Abschluss der Saugphase geschlossen wird. Auf diese Weise wird eine Closing time of the intake valve are moved so that the intake valve is closed only after completion of the suction phase. That way, one becomes
Teilmenge des Fluids aus dem Kompressionsraum über das Einlassventil wieder ausgeschoben, so dass die Fördermenge verringert wird. Die Fördermenge ist somit bedarfsgerecht einstellbar. Subset of the fluid from the compression chamber via the inlet valve pushed out again, so that the flow rate is reduced. The flow rate is thus adjustable as needed.
Die Aktoren, insbesondere der dem Einlassventil zugeordnete Aktor, werden bevorzugt zeitlich versetzt zur Umkehr der Bewegungsrichtung einer den Kompressionsraum begrenzenden beweglichen Begrenzungswand bestromt. Die Bewegungsrichtung der Begrenzungswand bestimmt, ob sich die Fluidfördereinrichtung in der Saugphase oder in der Förderphase befindet. In der Saugphase führt die Begrenzungswand eine Bewegung aus, die zu einer Vergrößerung des Volumens des Kompressionsraums führt. In der Förderphase bewegt sich die Begrenzungswand in die umgekehrte Richtung und führt somit zu einer Verkleinerung des Volumens. Dabei verändern sich die Druckverhältnisse im Kompressionsraum. Da das Einlassventil und das The actuators, in particular the actuator associated with the inlet valve, are preferably energized offset in time from the reversal of the direction of movement of the compression space delimiting a movable boundary wall. The direction of movement of the boundary wall determines whether the fluid delivery device is in the suction phase or in the delivery phase. In the suction phase, the boundary wall performs a movement which leads to an increase in the volume of the compression space. In the conveying phase, the boundary wall moves in the reverse direction and thus leads to a reduction of the volume. This changes the pressure conditions in the compression chamber. Because the inlet valve and the
Auslassventil jeweils aktiv angesteuert werden, kann das Öffnen und Schließen der Ventile unabhängig von der Position der Begrenzungswand und damit unabhängig vom jeweils vorherrschenden Fluiddruck im Kompressionsraum bewirkt werden. Somit ist es möglich, das Öffnen und/oder Schließen zeitlich versetzt, insbesondere verzögert, zu bewirken. Each exhaust valve are actively controlled, the opening and closing of the valves can be effected regardless of the position of the boundary wall and thus regardless of the prevailing fluid pressure in the compression chamber. Thus, it is possible to effect the opening and / or closing offset in time, in particular delayed.
Die bewegliche Begrenzungswand kann durch einen hin- und herbeweglichen Kolben oder durch eine elastisch verformbare Membran gebildet werden. Im Falle einer Membran nutzt das gegenüber der Umkehr der Bewegungsrichtung der Membran zeitlich versetzte, insbesondere verzögerte, Öffnen der Ventile, dass sich die Membran zunächst neu ausrichten kann. The movable boundary wall can be formed by a reciprocating piston or by an elastically deformable membrane. In the case of a membrane, the opening of the valves that is offset in time from the reversal of the direction of movement of the membrane, in particular delayed, uses the fact that the membrane can initially reorient itself.
Bevorzugt wird die Bewegung der Begrenzungswand durch einen rotierenden Antrieb oder durch Hubmittel, beispielsweise einen Hubmagneten, bewirkt. Beispielsweise kann der rotierende Antrieb ein Nocken- oder Exzentertrieb sein, über den ein Kolben hin- und herbewegt wird. Diese Antriebsform hat sich bei Fluidfördereinrichtungen bewährt. Die Hin- und Herbewegungen eines Kolbens oder einer Membran können aber auch in einfacher Weise mit Hilfe eines Hubmagneten bewirkt werden. Die genannten Antriebsformen sind robust sowie einfach und kostengünstig umsetzbar. The movement of the boundary wall is preferably effected by a rotating drive or by lifting means, for example a lifting magnet. For example, the rotary drive may be a cam or eccentric drive via which a piston is moved back and forth. This drive form has proven itself in fluid conveyors. The reciprocating movements of a piston or a membrane can also be effected in a simple manner by means of a lifting magnet. The drive types mentioned are robust and easy and inexpensive to implement.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen: A preferred embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. These show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Dosiersystems, 1 is a schematic representation of a dosing system,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Fluidfördereinrichtung des Dosiersystems der Fig. 1 während der Saugphase beim Fördern in Hauptförderrichtung, 2 shows a schematic representation of the fluid delivery device of the metering system of FIG. 1 during the suction phase during conveying in the main conveying direction, FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Fluidfördereinrichtung der Fig. 2 während der Förderphase beim Fördern in Hauptförderrichtung, 3 shows a schematic representation of the fluid delivery device of FIG. 2 during the delivery phase during conveying in the main conveying direction, FIG.
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Fluidfördereinrichtung der Fig. 2 während der Saugphase beim Fördern in einer zur Hauptförderrichtung entgegengesetzten Förderrichtung, 2 during the suction phase during conveying in a conveying direction opposite to the main conveying direction, FIG.
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Fluidfördereinrichtung der Fig. 2 während der Förderphase beim Fördern in einer zur Hauptförderrichtung entgegengesetzten Förderrichtung, 2 during the conveying phase during conveying in a conveying direction opposite to the main conveying direction, FIG.
Fig. 6 einen Schnitt durch die Fördereinrichtung des Dosiersystems der Fig. 1 und Fig. 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Ansteuerstrategie der Ventile. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen 6 shows a section through the conveying device of the dosing system of FIG. 1, and FIG. 7 shows a diagram for clarifying the control strategy of the valves. Detailed description of the drawings
Das in der Fig. 1 schematisch dargestellte Dosiersystem umfasst einen Fluidtank 4, in dem ein gefrierfähiges Fluid, vorliegend eine wässrige Harnstofflösung zur The dosing system shown schematically in FIG. 1 comprises a fluid tank 4, in which a freezable fluid, in the present case an aqueous urea solution for
Abgasnachbehandlung, bevorratet ist. Der Fluidtank 4 ist über eine erste Exhaust gas aftertreatment, is stored. The fluid tank 4 is via a first
Fluidleitung 16 mit einer Fluidfördereinrichtung 1 verbunden. Von der Fluidfördereinrichtung 1 führt eine weitere Fluidleitung 17 zu einem Dosiermodul 6, mittels dessen das Fluid in einen Abgastrakt 18 einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eindosierbar ist. Fluid line 16 is connected to a fluid conveyor 1. Of the Fluid delivery device 1 leads a further fluid line 17 to a metering module 6, by means of which the fluid in an exhaust gas tract 18 of an internal combustion engine (not shown) can be metered.
Anhand der nachfolgenden Figuren werden die Fluidfördereinrichtung 1 des Based on the following figures, the fluid conveying device 1 of
Dosiersystems der Fig. 1 sowie deren Funktionsweise näher beschrieben. Dosing of Fig. 1 and its operation described in more detail.
Die in der Fig. 2 dargestellte Fluidfördereinrichtung 1 weist einen Kompressionsraum 2 auf, dessen Volumen veränderbar ist. Bei größer werdendem Volumen befindet sich die Fluidfördereinrichtung 1 in einer Saugphase, bei kleiner werdendem Volumen in einer Förderphase. The fluid delivery device 1 shown in FIG. 2 has a compression space 2 whose volume can be changed. With increasing volume, the fluid delivery device 1 is in a suction phase, with decreasing volume in a delivery phase.
Während der Saugphase wird über ein geöffnetes Einlassventil 3 Fluid aus dem Fluidtank 4 in den Kompressionsraum 2 gesaugt. Zeitgleich ist ein Auslassventil 5 geschlossen. Zum Öffnen des Einlassventils 3 wird ein Aktor 7 bestromt, der eine Öffnungskraft bewirkt, die größer als die Federkraft einer in Schließrichtung wirkenden Feder 11 des Einlassventils 3 ist. Somit öffnet das Ventil und gibt einen Ventilsitz 13 frei, über den das Fluid in den Kompressionsraum 2 strömen kann. Auf diese Weise füllt sich der Kompressionsraum 2 mit dem Fluid. During the suction phase, fluid is sucked out of the fluid tank 4 into the compression space 2 via an opened inlet valve 3. At the same time, an exhaust valve 5 is closed. To open the inlet valve 3, an actuator 7 is energized, which causes an opening force which is greater than the spring force of a force acting in the closing direction of the spring 11 of the inlet valve 3. Thus, the valve opens and releases a valve seat 13, via which the fluid can flow into the compression space 2. In this way, the compression space 2 fills with the fluid.
Während der Förderphase, dargestellt in der Fig. 3, wird die Bestromung des Aktors 7 beendet, so dass die Feder 11 das Einlassventil 3 schließt. Zum Öffnen des During the delivery phase, shown in FIG. 3, the energization of the actuator 7 is terminated so that the spring 11 closes the inlet valve 3. To open the
Auslassventils 5 wird nunmehr ein Aktor 8 bestromt, der eine Öffnungskraft bewirkt, die größer als die Federkraft einer in Schließrichtung wirkenden Feder 12 des Exhaust valve 5, an actuator 8 is now energized, which causes an opening force which is greater than the spring force of a force acting in the closing direction spring 12 of
Auslassventils 5 ist. Somit öffnet das Auslassventil 5 und gibt einen Ventilsitz 14 frei, über den das Fluid aus dem Kompressionsraum 2 in Richtung des Dosiermoduls 6 strömen kann. Exhaust valve 5 is. Thus, the outlet valve 5 opens and releases a valve seat 14, via which the fluid can flow out of the compression space 2 in the direction of the dosing module 6.
Bei abgestellter Brennkraftmaschine wird das Dosiersystem entleert, um bei tiefen Temperaturen Schäden durch Eisdruck zu verhindern, da die wässrige Harnstofflösung bei Temperaturen unter -11°C gefriert. Die Entleerung wird mit Hilfe des When the internal combustion engine is switched off, the dosing system is emptied in order to prevent damage by ice pressure at low temperatures, since the aqueous urea solution freezes at temperatures below -11 ° C. The emptying is with the help of
Einlassventils 3 und des Auslassventils 5 bewirkt, indem diese in umgekehrter Reihenfolge aktiv angesteuert werden. Zur Entleerung wird während einer Saugphase der Fluidfördereinrichtung 1, dargestellt in der Fig. 4, das Auslassventil 5 geöffnet, so dass über die Fluidleitung 17 und den Ventilsitz 14 Fluid zurück in den Kompressionsraum 2 strömt. Das Öffnen des Inlet valve 3 and the exhaust valve 5 causes by these are actively driven in reverse order. For emptying, the outlet valve 5 is opened during a suction phase of the fluid delivery device 1, shown in FIG. 4, so that fluid flows back into the compression space 2 via the fluid line 17 and the valve seat 14. Opening the
Auslassventils 5 wird durch Bestromen des ihm zugeordneten Aktors 8 bewirkt, der die erforderliche Öffnungskraft bereitstellt. Das Einlassventil 3 bleibt währenddessen geschlossen. Exhaust valve 5 is effected by energizing its associated actuator 8, which provides the required opening force. The inlet valve 3 remains closed during this time.
Während der anschließenden Förderphase, dargestellt in der Fig. 5, wird bei geschlossenem Auslassventil 5 das Einlassventil 3 geöffnet. Hierzu wird der dem Einlassventil 3 zugeordnete Aktor 7 bestromt. Bei geöffnetem Einlassventil 3 strömt das Fluid aus dem Kompressionsraum 2 über den Ventilsitz 13 und die Fluidleitung 16 zurück in den Fluidtank 4. During the subsequent delivery phase, shown in FIG. 5, the inlet valve 3 is opened when the outlet valve 5 is closed. For this purpose, the actuator 7 associated with the inlet valve 3 is energized. When the inlet valve 3 is open, the fluid flows from the compression space 2 via the valve seat 13 and the fluid line 16 back into the fluid tank 4.
Eine mögliche Ausführungsform der in den Figuren 1 bis 5 nur schematisch dargestellten Fluidfördereinrichtung 1 kann der Fig. 6 entnommen werden. Der Kompressionsraum 2 wird zur Volumenänderung durch eine bewegliche A possible embodiment of the fluid delivery device 1 shown only schematically in FIGS. 1 to 5 can be seen in FIG. The compression chamber 2 is the volume change by a movable
Begrenzungswand 15 begrenzt, die vorliegend durch eine elastisch verformbare Membran gebildet wird. Der Kompressionsraum 2 ist einerseits über ein aktiv ansteuerbares Einlassventil 3 und eine Fluidleitung 16 mit einem Fluidtank 4 (nicht dargestellt) verbindbar. Andererseits ist der Kompressionsraum 2 über ein aktiv ansteuerbares Auslassventil 5 und eine Fluidleitung 17 mit einem Dosiermodul (nicht dargestellt) verbindbar. Zur aktiven Ansteuerung weisen beide Ventile 3, 5 jeweils einen Aktor 7, 8 auf, der vorliegend als Magnetaktor ausgebildet ist. Bei Bestromung eines Aktors 7, 8 wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen Magnetkraft auf ein hin- und herbewegliches Ventilglied 9, 10 in der Weise einwirkt, dass es entgegen der Limiting wall 15 limited, which in the present case is formed by an elastically deformable membrane. The compression chamber 2 is on the one hand via an actively controllable inlet valve 3 and a fluid line 16 with a fluid tank 4 (not shown) connectable. On the other hand, the compression chamber 2 via an actively controllable outlet valve 5 and a fluid line 17 with a metering module (not shown) connectable. For active control, both valves 3, 5 each have an actuator 7, 8, which is embodied here as a magnetic actuator. When energizing an actuator 7, 8, a magnetic field is generated, the magnetic force acts on a reciprocating valve member 9, 10 in such a way that it against the
Federkraft einer ihm zugeordneten Feder 11, 12 aus einem Ventilsitz 13, 14 gehoben wird. Ventilsitzseitig sind die Ventilglieder 9, 10 jeweils mit einem Dichtkörper 19, 20 aus einem Elastomermaterial versehen, um den Dichtsitz zu optimieren. Spring force of an associated spring 11, 12 is lifted from a valve seat 13, 14. Valve seat side, the valve members 9, 10 are each provided with a sealing body 19, 20 made of an elastomeric material to optimize the sealing seat.
Die erfindungsgemäße Ansteuerstrategie wird anhand der Fig. 7 nochmals erläutert. Die Kurve 21 zeigt die zyklischen Hin- und Herbewegungen der den The drive strategy according to the invention will be explained again with reference to FIG. The curve 21 shows the cyclical reciprocating movements of the
Kompressionsraum 2 begrenzenden Begrenzungswand 15. Während die Kurve 21 ansteigt befindet sich die Fluidfördereinrichtung 1 in einer Saugphase, bei abfallender Kurbe 21 in einer Förderphase. Während einer Saugphase wird das Einlassventil 3 aktiv geöffnet, während das Auslassventil 5 geschlossen bleibt, so dass sich der Kompressionsraum 2 mit Fluid aus dem Fluidtank 4 füllt. Zum Öffnen des Compression space 2 delimiting boundary wall 15. While the curve 21 is increasing, the fluid delivery device 1 is in a suction phase, with decreasing curve 21 in a delivery phase. During a suction phase, the inlet valve 3 actively open while the exhaust valve 5 remains closed, so that the compression chamber 2 fills with fluid from the fluid tank 4. To open the
Einlassventils 3 wird der Aktor 7 bestromt, wobei die Bestromung mit geringer zeitlicher Verzögerung bzw. kurz nach Eintritt in die Saugphase erfolgt (siehe Kurve 22). Inlet valve 3, the actuator 7 is energized, the energization with a slight time delay or shortly after entering the suction phase takes place (see curve 22).
Während der anschließenden Förderphase wird das Auslassventil 5 geöffnet, während das Einlassventil 3 geschlossen bleibt, um das Fluid aus dem Kompressionsraum 2 dem Dosiermodul 6 zuzuführen. Zum Öffnen des Auslassventils 5 wird der Aktor 8 bestromt, wobei die Bestromung de Aktors 8 erst erfolgt, nachdem die Bestromung des Aktors 7 beendet worden ist (siehe Kurve 23). Das heißt, dass die Aktoren 7, 8 jeweils abwechselnd und in zeitlichen Abständen bestromt werden. During the subsequent delivery phase, the outlet valve 5 is opened while the inlet valve 3 remains closed in order to supply the fluid from the compression space 2 to the dosing module 6. To open the exhaust valve 5, the actuator 8 is energized, the energizing de actuator 8 only after the energization of the actuator 7 has been completed (see curve 23). This means that the actuators 7, 8 are each energized alternately and at time intervals.
Um eine Umkehr der Förderrichtung zu bewirken, müssen die Kurven 22, 23 lediglich vertauscht werden. In order to effect a reversal of the conveying direction, the curves 22, 23 need only be reversed.

Claims

Ansprüche claims
1. Fluidfördereinrichtung (1) für ein gefrierfähiges Fluid, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer 1. fluid conveying device (1) for a freezable fluid, in particular for an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases
Brennkraftmaschine, umfassend einen Kompressionsraum (2), ein Einlassventil (3) zur Verbindung des Kompressionsraums (2) mit einem Fluidtank (4) und ein An internal combustion engine, comprising a compression chamber (2), an inlet valve (3) for connecting the compression chamber (2) to a fluid tank (4) and a
Auslassventil (5) zur Verbindung des Kompressionsraums (2) mit einem Exhaust valve (5) for connecting the compression chamber (2) with a
Dosiermodul (6), Dosing module (6),
dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (3) und das Auslassventil (5) als elektrisch betätigbare, stromlos geschlossene Ventile ausgeführt sind. characterized in that the inlet valve (3) and the outlet valve (5) are designed as electrically actuated, normally closed valves.
2. Fluidfördereinrichtung (1) nach Anspruch 1, 2. fluid delivery device (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Einlassventil (3) und dem Auslassventil (5) jeweils ein Aktor (7, 8) zugeordnet ist, der vorzugsweise als Magnetaktor oder characterized in that the inlet valve (3) and the outlet valve (5) in each case an actuator (7, 8) is assigned, preferably as a magnetic actuator or
Piezoaktor ausgeführt ist. Piezoelectric actuator is executed.
3. Fluidfördereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, 3. fluid delivery device (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (3) und das Auslassventil (5) jeweils ein hin- und herbewegliches Ventilglied (9, 10) aufweisen, das durch die Federkraft einer Feder (11, 12) in Richtung eines Ventilsitzes (13, 14) vorgespannt ist. characterized in that the inlet valve (3) and the outlet valve (5) each have a reciprocating valve member (9, 10) biased by the spring force of a spring (11, 12) in the direction of a valve seat (13, 14) is.
4. Fluidfördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. fluid conveying device (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsraum (2) eine bewegliche characterized in that the compression space (2) has a movable
Begrenzungswand (15) aufweist, die durch einen hin- und herbeweglichen Kolben oder eine elastisch verformbare Membran gebildet wird. Boundary wall (15) which is formed by a reciprocating piston or an elastically deformable membrane.
5. Dosiersystem zum Eindosieren eines gefrierfähigen Fluids, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Fluidtank (4), ein Dosiermodul (6) und eine Fluidfördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 5. metering system for metering a freezable fluid, in particular an aqueous urea solution, into an exhaust tract of an internal combustion engine, comprising a fluid tank (4), a metering module (6) and a fluid delivery device (1) according to one of the preceding claims.
6. Verfahren zum Betreiben einer Fluidfördereinrichtung (1) für ein gefrierfähiges Fluid, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Kompressionsraum (2), ein Einlassventil (3) zur Verbindung des Kompressionsraums (2) mit einem Fluidtank (4) und ein Auslassventil (5) zur Verbindung des Kompressionsraums (2) mit einem Dosiermodul (6), 6. A method for operating a fluid conveying device (1) for a freezable fluid, in particular for an aqueous urea solution for after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, comprising a compression chamber (2), an inlet valve (3) for connecting the compression chamber (2) to a fluid tank ( 4) and an outlet valve (5) for connecting the compression space (2) with a metering module (6),
dadurch gekennzeichnet, dass im Förderbetrieb das Einlassventil (3) und das Auslassventil (5) im Wechsel elektrisch betätigt werden und zur Änderung der Förderrichtung das Einlassventil (3) und das Auslassventil (5) in umgekehrter Reihenfolge im Wechsel elektrisch betätigt werden. characterized in that in the conveying operation, the inlet valve (3) and the outlet valve (5) are electrically operated alternately and the inlet valve (3) and the outlet valve (5) are electrically operated alternately in reverse order to change the conveying direction.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (3) und das Rückschlagventil (5) jeweils durch einen Aktor (7, 8), vorzugsweise einen Magnetaktor oder einen Piezoaktor, elektrisch betätigt werden, wobei vorzugsweise durch die Bestromung eines Aktors (7, 8) ein hin- und herbewegliches Ventilglied (9, 10) entgegen der Federkraft einer Feder (11, 12) aus einem Ventilsitz (13, 14) gehoben wird. characterized in that the inlet valve (3) and the check valve (5) in each case by an actuator (7, 8), preferably a solenoid actuator or a piezoelectric actuator, electrically actuated, preferably by the energization of an actuator (7, 8) on a - And herbewegliches valve member (9, 10) against the spring force of a spring (11, 12) from a valve seat (13, 14) is lifted.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, 8. The method according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet, dass im Förderbetrieb über den Beginn, die Dauer und/oder das Ende der Bestromung der Aktoren (7, 8), insbesondere des dem Einlassventil (3) zugeordneten Aktors (7), die Fördermenge eingestellt wird. characterized in that in the conveying mode over the beginning, the duration and / or the end of the energization of the actuators (7, 8), in particular of the inlet valve (3) associated actuator (7), the delivery rate is set.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, 9. The method according to any one of claims 6 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (7, 8), insbesondere der dem characterized in that the actuators (7, 8), in particular the the
Einlassventil (3) zugeordnete Aktor (7), zeitlich versetzt zur Umkehr der Inlet valve (3) associated actuator (7), offset in time to the reversal of
Bewegungsrichtung einer den Kompressionsraum (2) begrenzenden beweglichen Begrenzungswand (15) bestromt werden. Direction of movement of the compression space (2) limiting movable boundary wall (15) are energized.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, 10. The method according to any one of claims 6 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Begrenzungswand (15) durch einen rotierenden Antrieb oder durch Hubmittel, beispielsweise einen Hubmagneten, bewirkt wird. characterized in that the movement of the boundary wall (15) by a rotating drive or by lifting means, for example a lifting magnet, is effected.
PCT/EP2019/058811 2018-05-23 2019-04-08 Fluid-conveying device for a freezable fluid, metering system and method for operating a fluid-conveying device WO2019223927A1 (en)

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