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DE102005060127A1 - Dosing system for dosing an aerosol-like mixture and method for operating such a dosing system - Google Patents

Dosing system for dosing an aerosol-like mixture and method for operating such a dosing system Download PDF

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DE102005060127A1
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heating
air
air supply
supply line
dosing
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Thomas Dipl.-Ing. Hermann
Ralf Dipl.-Ing. Wandel
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Abstract

The assembly (1) to deliver a dosed aerosol mixture of air and a liquid urea solution into the exhaust, of a vehicle internal combustion motor, has a mixing zone (11) with separate air (3) and liquid (2) feeds. An electric heater (12) is within or outside the air feed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem zur Dosierung einer aerosolartigen Mischung von Luft und einer Flüssigkeit in eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Dosiersystems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10.The The invention relates to a metering system for metering an aerosol-like Mixture of air and a liquid in an exhaust system of a motor vehicle internal combustion engine with the Features of the preamble of claim 1 and a method for Operating such a metering system with the features of the preamble of claim 10.

Zur fein verteilten Zugabe einer Flüssigkeit in eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors hat es sich bewährt, die Flüssigkeit vor der Zugabe in die Abgasanlage zu einem Aerosol aufzubereiten. In der DE 42 30 056 A1 wird hierzu vorgeschlagen, einem Mischraum die Flüssigkeit und Druckluft zuzuführen und die Flüssigkeit mittels der zugeführten Druckluft zu einem Aerosol zu vermischen. Das erzeugte Aerosol wird sodann über eine Gemischleitung einer Zerstäuberdüse zugeleitet, von welcher es in die Abgasanlage abgegeben wird. Vorteilhaft für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit in der Abgasanlage ist eine möglichst gute Vorvermischung. Diesbezüglich wird in der DE 42 30 056 A1 vorgeschlagen, die Druckluft dem Mischraum tangential zuzuführen.For the finely divided addition of a liquid in an exhaust system of a motor vehicle internal combustion engine, it has proven useful to prepare the liquid before adding it to the exhaust system to form an aerosol. In the DE 42 30 056 A1 For this purpose, it is proposed to supply the liquid and compressed air to a mixing chamber and to mix the liquid by means of the supplied compressed air to form an aerosol. The generated aerosol is then fed via a mixture line of a spray nozzle, from which it is discharged into the exhaust system. Advantageous for a uniform distribution of the liquid in the exhaust system is the best possible premixing. In this regard, in the DE 42 30 056 A1 proposed to supply the compressed air tangentially to the mixing chamber.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dosiersystem der eingangs genannten Art und ein Betriebsverfahren für ein solches Dosiersystem anzugeben, welche eine weiter verbesserte und zuverlässigere Dosierung ermöglichen.task The invention is a dosing system of the type mentioned and a method of operation for to provide such a dosing system, which further improved and more reliable Allow dosage.

Diese Aufgabe wird durch ein Dosiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht.These The object is achieved by a metering system with the features of the claim 1 and by an operating method with the features of claim 10 reached.

Das erfindungsgemäße Dosiersystem zeichnet sich dadurch aus, dass Heizmittel zur Aufheizung eines dem Mischbereich strömungsmäßig vorgeschalteten Abschnitts der Luftzufuhrleitung vorgesehen sind. Die Aufheizung eines dem Mischbereich vorgeschalteten Luftzufuhrleitungsabschnitts ermöglicht einerseits eine verbesserte Aufbereitung der Flüssigkeit mit Blick auf das zu erzeugende Aerosol. Andererseits können Ablagerungen insbesondere im beheizten Leitungsabschnitt aber auch in den angrenzenden Bereichen vermieden bzw. entfernt werden, was die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit der Dosierung verbessert. Das erfindungsgemäße Dosiersystem ist mit Vorteil zur Erzeugung und Dosierung nahezu beliebiger Luft-Flüssigkeitsmischungen, wie beispielsweise zur Erzeugung einer Mischung von Luft und flüssigen Mineralölkraftstoffen geeignet. Insbesondere ist es geeignet zur Dosierung einer aerosolartigen Mischung von Luft und wässeriger Harnstofflösung oder einer anderen Lösung eines festen Stoffes, insbesondere zur katalytischen Stickoxidverminderung. Infolge der erfindungsgemäßen Aufheizung stromauf des Mischbereichs kann gegebenenfalls erwärmtes Aerosol erzeugt werden, Lösungsmittelbestandteile können zumindest teilweise verdampft werden und Feststoffablagerungen vermieden und/oder beseitigt werden. Weiterhin können Störungen bei der Vermischung von Luft und Flüssigkeit vermieden werden, so dass insgesamt ein verbesserter und zuverlässigerer Betrieb des Dosiersystems und somit eine verbesserte und zuverlässigere Abgasreinigung ermöglicht ist. Bei Einsatz von Harnstoff-Wasser-Lösung als Flüssigkeit erfolgt eine Aufheizung vorzugsweise auf eine Temperatur, die über dem Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungspunkt von Harnstoff liegt. Besonders bevorzugt ist eine Aufheiztemperatur von über 130 °C, insbesondere von etwa 150 °C. Die Aufheizung kann sowohl beim normalen Betrieb des Dosiersystems, als auch außerhalb des normalen Betriebs, insbesondere bei abgeschalteter Luftzufuhr vorgesehen sein. Vorzugsweise werden die Heizmittel nur zeitweise betätigt. Vorzugsweise ist für die Betätigungszeit eine feste Zeitspanne vorgegeben, welche auch einstellbar sein kann. Ist die Aufheizung hinsichtlich der beabsichtigten Wirkung erfolglos geblieben, so kann eine mehrfach wiederholte Aufheizung vorgesehen sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn in den Aufheizungspausen die Luftzufuhr aktiviert wird.The Dosing system according to the invention is characterized by the fact that heating means for heating a upstream of the mixing area Section of the air supply line are provided. The heating up an air supply line section upstream of the mixing section allows on the one hand an improved treatment of the liquid with a view of the to be generated aerosol. On the other hand, deposits can in particular in the heated line section but also in the adjacent areas be avoided or removed, what the reliability and accuracy the dosage improved. The dosing system according to the invention is advantageous for generating and dosing almost any air-liquid mixtures, such as for example, to produce a mixture of air and liquid petroleum fuels suitable. In particular, it is suitable for metering an aerosol-like Mixture of air and watery urea solution or another solution a solid substance, in particular for catalytic nitrogen oxide reduction. As a result of the heating according to the invention If necessary, heated aerosol may be present upstream of the mixing zone be generated, solvent components can at least partially evaporated and solid deposits avoided and / or eliminated. Furthermore, disturbances in the mixing can of air and liquid be avoided, so that overall an improved and more reliable Operation of the dosing system and thus an improved and more reliable exhaust gas purification allows is. When using urea-water solution as a liquid, heating takes place preferably to a temperature above the melting, sublimation or decomposition point of urea. Particularly preferred a heating temperature of over 130 ° C, in particular of about 150 ° C. The heating can both during normal operation of the dosing, as well as outside normal operation, especially when the air supply is switched off be provided. Preferably, the heating means only temporarily actuated. Preferably is for the operating time given a fixed period of time, which can also be adjustable. If the heating with regard to the intended effect is unsuccessful remained, so may be provided repeatedly heated up it being advantageous, if in the heating pauses the air supply is activated.

Der dem beheizbaren Luftzufuhrleitungsabschnitt nachgeschaltete Mischbereich ist vorzugsweise innerhalb einer Dosiereinheit angeordnet und kann als spezielle Mischkammer oder als Teil eines dem Dosiersystem zugeordneten Leitungssystems ausgebildet sein. Vorzugsweise ist dem Mischbereich im Betrieb des Dosiersystems der Luftanteil für die Mischung gleichmäßig und unter Druck zuführbar. Die Zumessung der Flüssigkeit erfolgt bevorzugt nach Maßgabe einer Bedarfsanforderung über ein geeignetes Dosierventil, vorzugsweise ebenfalls unter Druck.Of the the mixing section connected downstream of the heatable air supply line section is preferably arranged within a metering unit and can as a special mixing chamber or as part of the metering system associated Be formed line system. Preferably, the mixing area during operation of the dosing system the proportion of air for the mixture evenly and deliverable under pressure. The metering of the liquid preferably takes place according to specification a demand request via a suitable metering valve, preferably also under pressure.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ein Trennelement zur Verhinderung einer Rückströmung eingangsseitig des Mischbereichs in der Luftzufuhrleitung angeordnet. Das Trennelement bildet somit einen Abschnitt der Luftzufuhrleitung. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Trennelement direkt in den Mischbereich ausmündet. Insbesondere bildet es den von der Auf heizung erfassten Abschnitt. Neben der Verhinderung des Eindringens der Flüssigkeit in die zum Mischbereich geführte Luftzufuhrleitung kann das Trennelement ferner für eine verbesserte Aerosolbildung, etwa durch Ausbildung einer vorteilhaften Strömungsverteilung im Mischbereich ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Trennelement in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Düse ausgebildet ist. Dadurch kann dem Mischbereich Luft mit großer Strömungsgeschwindigkeit zugeführt werden, was die Vermischung verbessert. Vorzugsweise ist die Düse als überkritische Düse ausgebildet, in deren Bereich die Luftströmung Überschallgeschwindigkeit erreicht. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen besonders gleichmäßigen und von Druckschwankungen stromab der Düse unabhängigen Luftdurchsatz.In an embodiment of the invention, a separating element for preventing backflow on the input side of the mixing region in the air supply line is arranged. The partition thus forms a portion of the air supply line. It is preferably provided that the separating element opens directly into the mixing area. In particular, it forms the section covered by the heating. In addition to preventing the penetration of the liquid into the air supply line routed to the mixing area, the separating element can also be designed for improved aerosol formation, for example by forming an advantageous flow distribution in the mixing area. It is particularly advantageous in this context if the separating element is formed in a further embodiment of the invention as a nozzle. As a result, air can be supplied to the mixing area at a high flow rate, which improves the mixing. Preferably, the nozzle is designed as a supercritical nozzle, in the region of which the air flow reaches supersonic speed. This embodiment allows a particularly uniform and independent of pressure fluctuations downstream of the nozzle air flow.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Heizmittel zur Aufheizung der Luftzufuhrleitung im Bereich des Trennelements ausgebildet. Durch diese Maßnahme können Ablagerungen speziell im Bereich des Trennelements wirksam verhindert werden. Da das Trennelement bei üblicher Auslegung eine Engstelle für die dem Mischbereich zugeführte Luft darstellt, kann ein Verstopfen durch Ablagerungen in diesem diesbezüglich gefährdeten Leitungsabschnitt wirksam verhindert und/oder Ablagerungen beseitigt werden.In Another embodiment of the invention, the heating means for heating the air supply line formed in the region of the separating element. By this measure can Deposits especially in the area of the separating element effectively prevented become. Since the separating element in usual Design a bottleneck for the air supplied to the mixing area Clogging may be jeopardized by deposits in this regard Line section effectively prevented and / or eliminates deposits become.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Heizmittel ein im Inneren der Luftzufuhrleitung angeordnetes elektrisches Heizelement. Diese Ausführungsform ist besonders platzsparend und kann gegebenenfalls auch bei bestehenden Dosiersystemen im Zuge einer Nachrüstung realisiert werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, das Heizelement im Bereich des Trennelements im Inneren der Luftzufuhrleitung anzuordnen, da so mittels des Heizelements Ablagerungen in diesem diesbezüglich kritischen Bereich besonders wirksam verhindert und/oder entfernt werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das im Inneren der Luftzufuhrleitung angeordnete elektrische Heizelement als Hitzdraht ausgebildet ist. Auf diese weise kann mittels des Heizelements der Luftdurchsatz durch die Luftzufuhrleitung erfasst werden.In Another embodiment of the invention, the heating means include a arranged inside the air supply line electrical heating element. This embodiment is particularly space-saving and can also be used with existing ones Dosing be implemented in the course of retrofitting. Especially it is advantageous, the heating element in the region of the separating element to arrange inside the air supply line, as by means of the heating element Deposits in this regard critical area is particularly effectively prevented and / or removed can be. It is particularly advantageous if this is arranged inside the air supply line electrical heating element is designed as a hot wire. To this example, by means of the heating element, the air flow through the Air supply line to be detected.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Heizmittel ein bezüglich der Luftzufuhrleitung außen liegendes elektrisches Heizelement. Das Heizelement kann beispielsweise als Widerstandsheizer ausgebildet sein, der in Wärmeübergangskontakt mit der Luftzufuhrleitung steht. Auf Grund seiner selbstregelnden Eigenschaften ist ein so genanntes PTC-Element besonders vorteilhaft. Im Fall einer im zu beheizenden Bereich aus einem ferromagnetischem Material gefertigten Luftzufuhrleitung kann das Heizelement auch als Induktivheizer in Form einer um den betreffenden Leitungsabschnitt gewickelten Spule ausgebildet sein, welche mit Wechselstrom versorgt werden kann. In diesem Fall wird Wärmeenergie in dem vom Magnetfeld des Induktivheizers erfassten Leitungsabschnitt selbst freigesetzt. Eine Beheizung der Luftzufuhrleitung von außen ist mit geringem Aufwand zu realisieren und daher kostengünstig. Insbesondere kann vorgesehen sein, das Heizelement im Bereich des Trennelements anzuordnen.In Another embodiment of the invention, the heating means include a in terms of the air supply line outside lying electric heating element. The heating element can, for example be designed as a resistance heater, in heat transfer contact with the air supply line stands. Because of its self-regulating properties is one called PTC element particularly advantageous. In the case of an im heated area made of a ferromagnetic material Air supply line can also use the heating element as inductive heater in Shape of a wound around the line section coil be formed, which can be supplied with alternating current. In this case, heat energy in the line section detected by the magnetic field of the inductive heater self-released. A heating of the air supply line from the outside is to realize with little effort and therefore cost. Especially can be provided, the heating element in the region of the separating element to arrange.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Heizmittel eine Zufuhreinrichtung zur Zufuhr eines Brennstoffes in die Luftzufuhrleitung. In diesem Fall ist vorgesehen, dass der Brennstoff an einem im Inneren der Luftzufuhrleitung angeordneten Heizelement entzündet und verbrannt wird, so dass auf diese Weise die Luftzufuhrleitung wenigstens abschnittsweise beheizt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, der Luftzufuhrleitung stromauf des Mischbereichs einen erhitzten Gasstrom zuzuführen, so dass sich eine Aufheizung des entsprechenden Abschnitts der Luftzufuhrleitung ergibt.In Another embodiment of the invention, the heating means comprise a Supply means for supplying a fuel in the air supply line. In this case it is envisaged that the fuel will be at one inside ignited the heating element arranged in the air supply line and is burned, so that in this way the air supply pipe at least is heated in sections. Alternatively it can be provided, the Air supply line upstream of the mixing area a heated gas stream supply, allowing a heating of the corresponding section of the air supply line results.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizmittel im Zusammenhang mit einer beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Dosiersystems auftretenden Verringerung des Luftdurchsatzes gegenüber einem normalerweise vorgesehenen Luftdurchsatz aktivierbar sind. Die Heizmittel werden somit nur dann aktiviert, wenn ein Absinken des Luftdurchsatzes beobachtet wird, was als Verstopfung der Luftzufuhrleitung interpretiert wird. Durch die Aufheizung können diese Verstopfungen beseitigt werden, so dass sich der normale Luftdurchsatz und damit der normale Betriebszustand des Dosiersystems wieder einstellt. Da die Aufheizung nur im Bedarfsfall aktiviert wird, ergibt sich ein verminderter Energiebedarf. Dabei kann ein Absinken des Luftdurchsatzes in einfacher Weise durch Überwachung des über dem Trennelement vorhandenen Differenzdrucks erfolgen.In Another embodiment of the invention is provided that the heating means in connection with a normal operation of the dosing system occurring reduction of the air flow compared to a normally provided air flow can be activated. The heating means are thus activated only if a decrease in the air flow is observed, which interprets as obstruction of the air supply line becomes. By heating can These blockages are eliminated, so that the normal air flow and thus the normal operating state of the dosing system sets again. Since the heating is activated only when needed, results a reduced energy requirement. It may be a decrease in the air flow in a simple way by monitoring the above Separation element existing differential pressure.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Aktivierung der Heizmittel vor einer jeweiligen Inbetriebnahme des Dosiersystems vorgesehen. Auf diese Weise können Ablagerungen, die sich bei einem insbesondere länger andauernden Stillstand des System bilden können, entfernt werden, so dass das Dosiersystem mit einwandfreier Funktion in Betrieb gehen kann.In Another embodiment of the invention is an activation of the heating means provided before each commissioning of the dosing. That way you can Deposits that occur during a particularly prolonged shutdown of the Can form a system be removed so that the dosing system with proper function can go into operation.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems zur Erzeugung einer aerosolartigen Mischung von Luft und einer Flüssigkeit, bei welchem ein Luftanteil und ein Flüssigkeitsanteil der Mischung einem Mischbereich des Dosiersystems getrennt zugeführt werden, wird ein dem Mischbereich luftzufuhrseitig vorgeschalteter, insbesondere als Trennelement zur Verhinderung einer Rückströmung ausgebil deter Leitungsabschnitt aufgeheizt. Dadurch können Ablagerung von in der Flüssigkeit gegebenenfalls gelösten Feststoffen zumindest in dem betreffenden Leitungsabschnitt verhindert und/oder beseitigt werden. Je nach Art der eingesetzten Flüssigkeit können auch durch Zersetzung der Flüssigkeit verursachte Versottungseffekte in den Leitungen verhindert und/oder beseitigt werden. Dies ist beispielsweise bei Flüssigkeiten mit einem vergleichsweise hohen Siedepunkt bzw. Siedeende, wie beispielsweise bei Dieselöl vorteilhaft. Wird die Aufheizung im Bereich des Trennelements vorgenommen, so können Ablagerungen, welche gegebenenfalls trotz des Trennelements von in die Luftzufuhrleitung zurückgeströmter Flüssigkeit verursacht wurden, wirksam verhindert und/oder beseitigt werden.In the method according to the invention for operating a metering system for producing an aerosol-like mixture of air and a liquid in which an air portion and a liquid portion of the mixture are fed separately to a mixing area of the metering system, an air supply side upstream of the mixing area, in particular as a separator to prevent backflow heated ausgebil deterministic line section. As a result, deposits of solids possibly dissolved in the liquid can be prevented and / or eliminated at least in the relevant line section. Depending on the type of liquid used, it is also possible to prevent and / or eliminate sooting effects in the lines caused by decomposition of the liquid. This is advantageous, for example, in the case of liquids having a comparatively high boiling point or boiling end, such as, for example, diesel oil. If the heating is carried out in the region of the separating element, then deposits can be given have been caused despite the separating member caused by back-flowed into the air supply line, effectively prevented and / or eliminated.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Aufheizung durch Verbrennung eines dem Luftanteil zugegebenen Brennstoffs. Hierfür ist vorzugsweise ein Heizelement in der Luftzufuhrleitung vorgesehen, an welchem sich der zugeführte Brennstoff entzündet. Auf diese Weise kann eine besonders effektive Aufheizung der hinter der Entzündungsstelle angeordneten Leitungsteile. Die Zufuhr erwärmter Luft zum Mischbereich kann außerdem die Aufbereitung der Flüssigkeit verbessern. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn als Brennstoff ein zum Betrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehener Kraftstoff verwendet wird. Als Heizelement kann in einfacher Weise eine Glühkerze dienen.In Further embodiment of the method, the heating is done by Combustion of a fuel added to the air fraction. This is preferred a heating element provided in the air supply line, on which the supplied Ignited fuel. In this way, a particularly effective heating of the rear the inflammatory site arranged conduit parts. The supply of heated air to the mixing area can also the Preparation of the liquid improve. In particular, it is advantageous if as fuel used a fuel provided for operation of the motor vehicle becomes. As a heating element can serve a glow plug in a simple manner.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Durchsatz des Luftanteils überwacht und bei einer Verringerung des Durchsatzes um ein vorgebbares Maß hinaus die Aufheizung des Luftanteils vorgenommen. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Aufheizung ansonsten unterbleibt und demnach vorzugsweise lediglich bei einer ein Zusetzen der Luftzufuhrleitung anzei genden Durchsatzverringerung eine Aufheizung erfolgt. Dabei kann zur Überwachung des Luftdurchsatzes ein Strömungsmesser dienen oder es kann ein Druckabfall über einer Drosselstelle, insbesondere über einem gegebenenfalls als Trennelement ausgebildeten Leitungsabschnitt erfasst und ausgewertet werden.In Further embodiment of the method, the throughput of the air fraction is monitored and at a reduction of the throughput by a predetermined amount the heating of the air fraction made. It is preferable provided that the heating otherwise fails and therefore preferably only at a clogging of the air supply line anzei ing Throughput reduction takes place heating. It can be used for monitoring serve the air flow a flow meter or it can be a pressure drop over a throttle point, in particular over a possibly as Detector formed line section detected and evaluated become.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Aufheizung bei wenigstens zeitweise abgeschalteter Luftzufuhr vorgenommen. Auf diese Weise erfolgt die Aufheizung wirksamer und mit geringem Energieeinsatz, da eine Wärmeabfuhr durch die Luftströmung vermieden oder zumindest verringert wird.In Another embodiment of the method, the heating is at least temporarily switched off air supply made. This is done in this way the heating more effective and with low energy use, as a heat dissipation through the air flow avoided or at least reduced.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Aufheizung vor einer Inbetriebnahme des Dosiersystems vorgenommen. Vorteilhaft ist es, wenn in Verbindung mit einem jeweiligen Startvorgang des entsprechenden Kraftfahrzeug die Aufheizung des betreffenden Leitungsabschnitts vorgenommen wird. Die Beheizung wird vorzugsweise nach einer bestimmten Zeit wieder abgeschaltet und das Dosiersystem in seinen normalen Betriebszustand gebracht. Infolge der somit regelmäßig vorgenommenen Aufheizung können auch geringfügige Ablagerungen, die zunächst nicht bemerkt werden, aber im Laufe der Zeit irreversible Störungen verursachen können, bereits im Vorfeld vermieden oder beseitigt werden.In Another embodiment of the method, the heating in front of a Commissioning of the dosing system made. It is advantageous if in connection with a respective starting process of the corresponding Motor vehicle, the heating of the relevant line section is made. The heating is preferably after a certain Time off again and the dosing system in its normal Operating condition brought. As a result of the thus regularly made Heating can even minor deposits, the first not be noticed, but cause irreversible interference over time can, be avoided or eliminated in advance.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt im Zusammenhang mit einer Aufheizung eine gepulste Luftzufuhr zum Mischbereich. Diese Vorgehensweise hat sich insbesondere zur Entfernung hartnäckiger Ablagerungen als vorteilhaft erwiesen.In Another embodiment of the invention takes place in connection with a heating a pulsed air supply to the mixing area. These The procedure is especially for removing stubborn deposits proved to be advantageous.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.advantageous embodiments The invention is illustrated and illustrated in the drawings described below. Here are the above and to be explained below Features not only in the specified feature combination, but also usable in other combinations or in isolation, without to leave the scope of the present invention.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dosiersystems, 1 a schematic representation of a first advantageous embodiment of the metering system according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dosiersystems und 2 a schematic representation of a second advantageous embodiment of the metering system according to the invention and

3 eine schematische Darstellung einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dosiersystems. 3 a schematic representation of a third advantageous embodiment of the metering system according to the invention.

In der in 1 schematisch dargestellten ersten vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Dosiersystem 1 eine Flüssigkeitszufuhrleitung 2 für eine zu dosierende Flüssigkeit. In der Flüssigkeitszufuhrleitung 2 sind ein getaktet betätigbares Dosierventil 4 sowie eine einstellbare Justierdrossel 5 und ein erster Drucksensor 6 angeordnet. Die Flüssigkeitszufuhrleitung 2 mündet ebenso wie eine Luftzufuhrleitung 3 zur Zufuhr von Druckluft in einen Mischbereich 11 des Dosiersystems 1. Im Mischbereich 11 erfolgt eine innige Vermischung von zugeführter Druckluft und Flüssigkeit derart, dass eine aerosolartige Mischung mit möglichst kleinen Flüssigkeitströpfchen erzeugt wird. Der Mischbereich 11 kann als separate Mischkammer oder als integraler Bestandteil der Flüssigkeitszufuhrleitung 2 oder der Luftzufuhrleitung 3 ausgebildet sein.In the in 1 schematically illustrated first advantageous embodiment comprises the metering system according to the invention 1 a fluid supply line 2 for a liquid to be dosed. In the liquid supply line 2 are a pulsed actuated metering valve 4 as well as an adjustable adjustment throttle 5 and a first pressure sensor 6 arranged. The liquid supply line 2 flows as well as an air supply line 3 for supplying compressed air into a mixing area 11 of the dosing system 1 , In the mixing area 11 An intimate mixing of supplied compressed air and liquid takes place in such a way that an aerosol-like mixture with the smallest possible liquid droplets is produced. The mixing area 11 can be used as a separate mixing chamber or as an integral part of the liquid supply line 2 or the air supply line 3 be educated.

Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Flüssigkeit um eine wässerige Harnstofflösung handelt, welche in die Abgasanlage stromauf eines so genannten SCR-Katalysators zur Stickoxidentfernung in Form der aerosolartigen Mischung mittels einer Zugabedüse eingedüst werden kann, was im einzelnen nicht dargestellt ist. Das erfindungsgemäße Dosiersystem 1 ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern kann prinzipiell auch zur Dosierung eines beliebigen anderen flüssigen Zusatzstoffes eingesetzt werden.Subsequently, it is assumed that the liquid is an aqueous urea solution which can be injected into the exhaust system upstream of a so-called SCR catalyst for nitrogen oxide removal in the form of the aerosol-like mixture by means of an addition nozzle, which is not shown in detail. The metering system according to the invention 1 However, it is not limited to this application, but can in principle also be used for dosing any other liquid additive.

Die Einspeisung der Harnstofflösung in die Flüssigkeitszufuhrleitung 2 erfolgt vorzugsweise mittels einer Pumpe aus einem Vorratsbehälter, was im Einzelnen ebenfalls nicht dargestellt ist. Dabei wird durch die Pumpe ein Vordruck pHWL in der Flüssigkeitszufuhrleitung 2 stromauf des Dosierventils 4 erzeugt und/oder aufrechterhalten, der vom ersten Drucksensor 6 erfasst wird. Das Dosierventil 4 ist vorzugsweise in der Art eines 2/2-Wege-Magnetventils ausgeführt. Es ist vorgesehen, dass das Dosierventil 4 derart betreibbar ist, dass es entweder geöffnet oder geschlossen ist, wozu es entsprechend angesteuert wird.The feeding of the urea solution into the liquid supply line 2 takes place preferably by means of a pump from a reservoir, which in Individual is also not shown. In this case, by the pump a pre-pressure p HWL in the liquid supply line 2 upstream of the metering valve 4 generated and / or maintained by the first pressure sensor 6 is detected. The metering valve 4 is preferably carried out in the manner of a 2/2-way solenoid valve. It is envisaged that the metering valve 4 is operable so that it is either open or closed, for which it is controlled accordingly.

Die Justierdrossel 5 dient der Einstellung eines günstigen Arbeitspunktes hinsichtlich des Flüssigkeitsdurchsatzes durch das geöffnete Dosierventil 4 bei den vorherrschenden Druckverhältnissen. Vorzugsweise ist die Justierdrossel 5 wie in 1 dargestellt stromauf des Dosierventils 4 und stromab des ersten Drucksensors 6 in der Flüssigkeitszufuhrleitung 2 angeordnet. Eine Anordnung an einer anderen Stelle der Flüssigkeitszufuhrleitung 2, insbesondere stromauf des Mischbereichs 11, ist ebenfalls möglich.The adjusting throttle 5 serves to set a favorable operating point with regard to the liquid throughput through the open metering valve 4 at the prevailing pressure conditions. Preferably, the Justierdrossel 5 as in 1 shown upstream of the metering valve 4 and downstream of the first pressure sensor 6 in the liquid supply line 2 arranged. An arrangement at another location of the liquid supply line 2 , in particular upstream of the mixing area 11 , is also possible.

Bei geöffnetem Dosierventil 4 strömt die Harnstofflösung durch dieses hindurch und vermischt sich mit der zugeführten Druckluft im Mischbereich 11 bzw. wird infolge der Druckluftzufuhr im Mischbereich vernebelt. Es ist vorgesehen, dass bei laufendem Betrieb des Dosiersystems 1 ständig, also auch bei geschlossenem Dosierventil 4, Druckluft gefördert wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einer Inbetriebnahme des Dosiersystems 1 mit einer Zumessung von Harnstofflösung erst begonnen wird, wenn ein hinreichender Luftdurchsatz vorhanden ist. Zur Druckluftversorgung wird vorzugsweise auf einen nicht dargestellten Druckluftspeicher oder einen Kompressor zurückgegriffen. Vorzugsweise wird ein vorgegebener Luftdruck beispielsweise über einen ebenfalls nicht dargestellten Druckminderer eingestellt.With dosing valve open 4 the urea solution flows through it and mixes with the supplied compressed air in the mixing area 11 or is atomized due to the compressed air supply in the mixing area. It is intended that during operation of the dosing system 1 constantly, even with the metering valve closed 4 , Compressed air is conveyed. In particular, it is provided that during commissioning of the metering system 1 with a metering of urea solution is only started when a sufficient air flow is available. For compressed air supply is preferably resorted to a compressed air storage, not shown, or a compressor. Preferably, a predetermined air pressure is set, for example via a pressure reducer, also not shown.

Der Massendurchsatz der Harnstofflösung durch das geöffnete Dosierventil 4 ist hauptsächlich vom über dem Dosierventil 4 vorhandenen Differenzdruck ⎕p abhängig. Selbst bei einem konstanten Vordruck pHWL in der Flüssigkeitszufuhrleitung 2 können sich jedoch Schwankungen des Differenzdrucks ⎕p infolge eines schwankenden Dosierdrucks pL stromab des Dosierventils 4 ergeben. Letztere werden hauptsächlich von in Abhängigkeit vom Motorbetrieb schwankenden Druckverhältnissen in der Abgasanlage verursacht, welche in die Flüssigkeitszufuhrleitung 2 bis zur Ausgangsseite des Dosierventils 4 zurückwirken können. Es ist daher vorgesehen, mittels eines zweiten Drucksensors 7 den Dosierdruck pL stromab des Dosierventils 4, vorzugsweise im Mischbereich 11 zu erfassen und so laufend den aktuellen Differenzdruck ⎕p zu ermitteln. Eine Anordnung für den zweiten Drucksensor 7 an einer anderen Stelle stromab des Dosierventils 4 ist ebenfalls möglich.The mass flow rate of the urea solution through the opened metering valve 4 is mainly from above the metering valve 4 existing differential pressure ⎕p dependent. Even with a constant pre-pressure p HWL in the liquid supply line 2 However, fluctuations of the differential pressure ⎕p due to a fluctuating dosing pressure p L downstream of the metering valve can 4 result. The latter are mainly caused by fluctuating depending on the engine operation pressure conditions in the exhaust system, which in the liquid supply line 2 to the outlet side of the metering valve 4 can work backwards. It is therefore provided by means of a second pressure sensor 7 the metering pressure p L downstream of the metering valve 4 , preferably in the mixing area 11 to detect and so continuously to determine the current differential pressure ⎕p. An arrangement for the second pressure sensor 7 at another point downstream of the metering valve 4 is also possible.

Zur Verhinderung einer Rückströmung der Harnstofflösung in die Luftzufuhrleitung 3 ist eingangsseitig des Mischbereichs 11 in der Luftzufuhrleitung 3 ein Trennelement 15 angeordnet. Vorzugsweise bildet das Trennelement 15 den endseitigen Abschnitt der Luftzufuhrleitung 3 und mündet in den Mischbereich 11 aus. Obschon das Trennelement beispielsweise auch in der Art eines Rückschlagventils ausgeführt sein kann, ist es bevorzugt, dass das Trennelement als Düse, insbesondere als so genannte überkritische Düse ausgebildet ist, mit welcher sich eine Luftströmung mit Überschallgeschwindigkeit erreichen lässt. Auf diese Weise wird ein Eindringen der Harnstofflösung in die Luftzufuhrleitung 3 weitgehend vermieden. Ferner ist eine starke Verwirbelung im Mischbereich 11 ermöglicht. Durch die mit hoher Geschwindigkeit in den Mischbereich 11 einströmende Luft wird die dem Mischbereich 11 zugeführte Harnstofflösung fein vermischt bzw. vernebelt, und es wird eine aerosolartige Mischung erzeugt. Darüber hinaus ermöglicht die Ausführung des Trennelements 15 als überkritische Düse eine Vergleichmäßigung der Luftströmung. Zur Unterstützung einer gleichmäßigen Luftströmung ist es außerdem vorgesehen, einen möglichst konstanten Luftdruck eingangsseitig der Luftzufuhrleitung 3 bzw. stromauf des Trennelements 15 einzustellen. Vorteilhaft ist ein Überdruck von ca. 5 bar.To prevent backflow of urea solution into the air supply line 3 is the input side of the mixing area 11 in the air supply line 3 a separating element 15 arranged. Preferably, the separating element forms 15 the end portion of the air supply line 3 and flows into the mixing area 11 out. Although the separating element may, for example, also be designed in the manner of a check valve, it is preferred that the separating element is designed as a nozzle, in particular as a so-called supercritical nozzle, with which an air flow can be achieved at supersonic speed. In this way, a penetration of the urea solution in the air supply line 3 largely avoided. Furthermore, there is a strong turbulence in the mixing area 11 allows. Due to the high speed in the mixing area 11 incoming air becomes the mixing area 11 supplied urea solution finely mixed or atomized, and it is produced an aerosol-like mixture. In addition, the execution of the separating element allows 15 as a supercritical nozzle, a homogenization of the air flow. In order to support a uniform flow of air, it is also provided, as constant as possible air pressure on the input side of the air supply line 3 or upstream of the separating element 15 adjust. Advantageously, an overpressure of about 5 bar.

Der zweite Drucksensor 7 ermöglicht einerseits zusammen mit dem ersten Drucksensor 6 eine Ermittlung des über der Serienschaltung von Justierdrossel 5 und Dosierventil 4 vorhandenen Differenzdrucks ⎕p und andererseits im Zusammenhang mit dem voreingestellten Luftdruck eine Ermittlung des über dem Trennelement 11 abfallenden Differenzdrucks. Dadurch kann einerseits die vom Dosierventil 4 zugemessene Flüssigkeitsmenge und andererseits die Luftdurchsatzmenge ermittelt werden. Auf diese Weise kann eine genaue Dosierung der Mischung bzw. der Harnstofflösung erreicht werden.The second pressure sensor 7 allows on the one hand together with the first pressure sensor 6 a determination of the over the series connection of Justierdrossel 5 and metering valve 4 existing differential pressure ⎕p and on the other hand in connection with the preset air pressure, a determination of the above the separating element 11 decreasing differential pressure. As a result, on the one hand from the metering valve 4 metered amount of liquid and on the other hand, the air flow rate can be determined. In this way, an accurate dosage of the mixture or the urea solution can be achieved.

Über eine Gemischleitung 2b wird die im Mischbereich 11 erzeugte Mischung der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors zugeführt. Die Druckluft dient dabei als Transportmedium. Obschon normalerweise nicht bevorzugt, ist es möglich, anstelle der Druckluft auch ein anderes Transportmedium wie beispielsweise Stickstoff oder Abgas einzusetzen.About a mixture line 2 B will be the one in the mixing area 11 generated mixture of the exhaust system of a motor vehicle internal combustion engine supplied. The compressed air serves as a transport medium. Although not normally preferred, it is possible to use other transport medium such as nitrogen or exhaust instead of compressed air.

Zur Steuerung bzw. Regelung des Dosiersystems 1 ist ein nicht dargestelltes Dosiersteuergerät vorgesehen, an welches die Drucksensoren 6, 7 und das Dosierventil 4 über Schnittstellen 8, 9, 10 angeschlossen sind. Das Dosiersteuergerät ist vorzugsweise in der Art eines Mikrocomputers mit Ein-/Ausgabeeinheit, Recheneinheit und Speichereinheit ausgeführt, um die zur Steuerung des Dosiersystems 1 erhaltenen Daten und Messwerte verarbeiten zu können und entsprechende Steuersignale ermitteln und ausgeben zu können.For controlling or regulating the dosing system 1 an unillustrated Dosiersteuergerät is provided, to which the pressure sensors 6 . 7 and the metering valve 4 via interfaces 8th . 9 . 10 are connected. The dosing control device is preferably designed in the manner of a microcomputer with input / output unit, arithmetic unit and memory unit to control the dosing 1 obtained data and measured values verar to be able to work and to determine and output appropriate control signals.

Erfindungsgemäß sind Mittel zur Aufheizung eines Abschnitts der zum Mischbereich 11 geführten Luftzufuhrleitung 3 vorgesehen. In dem in 1 dargestellten Beispiel wird die Aufheizung durch ein elektrisches Heizelement 12 bewirkt, welches im Bereich der Düse 15 angeordnet ist. Das Heizelement 12 kann jedoch auch an einer anderen Stelle der Luftzufuhrleitung 3 stromauf des Mischbereichs angeordnet sein. In einer bevorzugten Anordnung ist vorgesehen, das Heizelement 12 so auszuführen, dass die Luftzufuhrleitung 3 beim Betrieb der Heizmittel lediglich abschnittsweise beheizt wird, insbesondere auf einem vergleichsweise kurzen Leitungsabschnitt. Das Heizelement 12 kann dabei sowohl im Außenbereich der Luftzufuhrleitung 3 bzw. der Düse 15 als auch in deren Innerem angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Heizelement 12 als Widerstandsheizung ausgebildet, welche über Anschlüsse 14 an eine Stromversorgung angeschlossen ist. Mittels eines Schalters 13 kann die Bestromung des Heizelements 12 an- und ausgeschaltet werden. Um eine kontrollierte Aufheizung der Luft zu ermöglichen, kann eine nicht dargestellte Heizungssteuerung vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist ein als PTC-Element ausgeführtes Heizelement, da dessen bauelement spezifischer Widerstandskennlinienverlauf eine vereinfachte Temperaturregelung ermöglicht.According to the invention means for heating a portion of the mixing area 11 guided air supply line 3 intended. In the in 1 example shown is the heating by an electric heating element 12 causes, which in the area of the nozzle 15 is arranged. The heating element 12 However, it can also be located elsewhere on the air supply line 3 be arranged upstream of the mixing area. In a preferred arrangement, the heating element is provided 12 so to do that the air supply line 3 is only partially heated during operation of the heating means, in particular on a relatively short line section. The heating element 12 can be both in the outdoor area of the air supply line 3 or the nozzle 15 as well as inside them. Preferably, the heating element 12 designed as resistance heating, which via connections 14 connected to a power supply. By means of a switch 13 can be the energization of the heating element 12 be switched on and off. In order to enable a controlled heating of the air, a heating control, not shown, may be provided. Particularly preferred is a heating element designed as a PTC element, since its component-specific resistance characteristic curve enables a simplified temperature control.

Obschon es vorteilhaft sein kann, beim Betrieb des Dosiersystems 1 das Heizelement 12 ständig aktiviert zu halten und somit die dem Mischbereich 11 zugeführte Luft kontinuierlich bzw. über einen längeren Zeitraum hinweg aufzuheizen, ist es bevorzugt, eine Aufheizung punktuell dann vorzunehmen, wenn ein unzulässiges Absinken des Luftdurchsatzes gegenüber dem für einen normalen Betrieb des Dosiersystems 1 typischen Wert eintritt. Festgestellt werden kann dies beispielsweise durch eine Überwachung des über der Düse 15 abfallenden Differenzdrucks. Bei einer starken Verstopfung sinkt der mittels des zweiten Drucksensors ermittelte Druck stark ab, im Extremfall auf den am Auslass der Gemischleitung 2b vorhandenen Druck im Abgassystem. Zur Erfassung des Luftdurchsatzes kann jedoch auch eine nicht dargestellte Luftmengenmesseinrichtung in der Luftzufuhrleitung 3 vorgesehen sein. Vorzugsweise wird dann das Heizelement 12 derart aktiviert, dass zumindest das Trennelement auf eine vorgebbare Temperatur aufgeheizt wird. Vorzugsweise liegt diese über der Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungstemperatur von Harnstoff oder seiner typischen Umwandlungsprodukte. Typischerweise erfolgt eine Aufheizung der Luft auf etwa 130 °C bis 180 °C. Besonders bevorzugt ist eine Temperatur von etwa 150°C. Auf diese Weise können durch Harnstoff verursachte Ablagerungen in der Luftzufuhrleitung 3 stromauf des Mischbereichs 11 entfernt werden. Vorzugsweise wird während der Aufheizung die Luftzufuhr abgestellt. Die Luftzufuhr kann jedoch auch gepulst betrieben werden, was sich als besonders wirksam zur Entfernung von Ablagerungen erwiesen hat. Während der Beheizung wird vorzugsweise auch die Flüssigkeitszufuhr abgestellt.Although it may be advantageous during operation of the dosing system 1 the heating element 12 constantly activated and thus keep the mixing area 11 supplied air to heat continuously or over a longer period of time, it is preferable to make a selective heating when an impermissible decrease in the air flow over that for a normal operation of the dosing 1 typical value occurs. This can be detected for example by monitoring the over the nozzle 15 decreasing differential pressure. In the case of a strong blockage, the pressure determined by means of the second pressure sensor drops sharply, in the extreme case to that at the outlet of the mixture line 2 B Existing pressure in the exhaust system. However, for detecting the air flow rate, an unillustrated air quantity measuring device in the air supply line 3 be provided. Preferably then the heating element 12 activated such that at least the separating element is heated to a predeterminable temperature. Preferably, this is above the melting, sublimation or decomposition temperature of urea or its typical conversion products. Typically, the air is heated to about 130 ° C to 180 ° C. Particularly preferred is a temperature of about 150 ° C. In this way can be caused by urea deposits in the air supply line 3 upstream of the mixing area 11 be removed. Preferably, the air supply is turned off during the heating. However, the air supply can also be operated pulsed, which has proven to be particularly effective for the removal of deposits. During heating, the liquid supply is preferably turned off.

Es ist vorgesehen, dass nach einer vorgebbaren und gegebenenfalls einstellbaren Zeitspanne von beispielsweise 5 min die Beheizung beendet und das Heizelement 12 deaktiviert wird.It is envisaged that after a predetermined and optionally adjustable period of, for example, 5 minutes, the heating stops and the heating element 12 is deactivated.

Daraufhin wird der normale Luftdruck eingangs der Luftzufuhrleitung 3 wieder eingestellt. Ergeben sich daraufhin die für einen normalen Betrieb vorgesehenen Druck- bzw. Durchsatzverhältnisse, so ist die Ursache der Luftdurchsatzverringerung beseitigt worden und der normale Dosierbetrieb wird wieder aufgenommen. Ergeben sich jedoch die für einen normalen Betrieb vorgesehenen Druck- bzw. Durchsatzverhältnisse nicht, so wird vorzugsweise die Prozedur wiederholt, gegebenenfalls mehrfach. Nach einer vorgebbaren Anzahl von vergeblichen Versuchen, die Ursache der eingetretenen Luftdurchsatzverringerung zu beheben, kann vorgesehen sein, eine entsprechende Meldung zu erzeugen und zur Überprüfung des Dosiersystems 1 aufzufordern.Then the normal air pressure at the beginning of the air supply line 3 rehired. If the pressure or flow conditions provided for normal operation then arise, then the cause of the airflow reduction has been eliminated and the normal metering operation is resumed. If, however, the pressure or throughput ratios provided for normal operation do not arise, the procedure is preferably repeated, possibly several times. After a predetermined number of unsuccessful attempts to correct the cause of the occurred reduction in air flow, it may be provided to generate a corresponding message and to check the dosing 1 prompt.

Obschon infolge der hohen Einströmgeschwindigkeit der dem Mischbereich 11 zugeführten Luft die Gefahr des Eindringens der Harnstofflösung in die Luftzufuhrleitung 3 gering ist, kann dies dennoch in bestimmten Betriebssituationen auftreten. Der in die Luftzufuhrleitung 3 eingedrungene Harnstoff kann sich in der Luftzufuhrleitung 3 ablagern, was insbesondere im Bereich der Düse 15 zu einer unerwünschten Verstopfung führen kann. Insbesondere besteht eine diesbezügliche Gefahr in einer Stillstandsphase des Dosiersystems 1. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn vor einer Inbetriebnahme des Dosiersystems 1 oder in regelmäßigen Abständen die oben beschriebene Prozedur durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, die Durchführung einer Beiheizungsphase an den Startvorgang des entsprechenden Kraftfahrzeugs zu koppeln. Dabei kann die Luftzufuhr abgeschaltet sein oder es kann eine gepulste Luftzufuhr erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann der beschriebene Vorgang auch im Anschluss an ein Abstellen des Dosiersystems 1 bzw. des Fahrzeugs vorgenommen werden. Dadurch wird Ablagerungen wirksam vorgebeugt und/oder Ablagerungen beseitigt, bevor diese mit unerwünschten Wirkungen in Erscheinung treten. Auf diese weise sind ein störungsfreier und sicherer Betrieb des Dosiersystems 1 ermöglicht.Although due to the high inflow velocity of the mixing area 11 supplied air the risk of penetration of the urea solution in the air supply line 3 is low, this can still occur in certain operating situations. The in the air supply line 3 Penetrated urea may be in the air supply line 3 deposit, especially in the area of the nozzle 15 can lead to unwanted constipation. In particular, there is a danger in a standstill phase of the metering system 1 , For this reason, it is particularly advantageous if before commissioning of the dosing 1 or at regular intervals the procedure described above is performed. It is particularly advantageous to couple the implementation of a heating-up phase to the starting process of the corresponding motor vehicle. In this case, the air supply can be switched off or it can be a pulsed air supply. Additionally or alternatively, the described process may also be following a shutdown of the metering system 1 or the vehicle. As a result, deposits are effectively prevented and / or deposits removed before they appear with undesirable effects. In this way, a trouble-free and safe operation of the dosing system 1 allows.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Dosiersystems mit Aufheizung eines Abschnitts der Luftzufuhrleitung stromauf des Mischbereichs zur Erzeugung einer aerosolartigen Mischung sind in 2 und 3 dargestellt, wobei in Bezug auf 1 gleichwirkende bzw. gleichartige Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Nachfolgend wird lediglich auf die wesentlichen Unterschiede im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform eingegangen.Further advantageous embodiments of a metering system with heating of a portion of the air supply line upstream of the mixing area to produce an aerosol-like mixture are in 2 and 3 with respect to 1 equivalent or identical components are identified by the same reference numerals. The following section only focuses on the main differences compared to those in 1 illustrated embodiment received.

In 2 ist eine zweite vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dosiersystems 1 dargestellt, bei welcher anstelle einer Aufheizung mittels eines Heizelements im Bereich des Trennelements 15 eine Aufheizung weiter stromauf 11 erfolgt. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierfür in der Luftzufuhrleitung 3 stromauf des Mischbereichs 11 ein Heizelement 16 angeordnet, welches beispielsweise als Glühkerze ausgebildet sein kann. Diese Ausführungsform kann Einbauvorteile mit sich bringen und ist auf einfache weise realisierbar. Auch in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise vorgesehen, das Heizelement bedarfsweise, d.h. bei einem unerwünschten Absinken des Luftdurchsatzes zu aktivieren. Analog kann auch vorgesehen sein, das Heizelement 16 bei eingeschalteter Luftzufuhr zu aktivieren, gegebenenfalls auch dauernd oder wiederkehrend in vorgebbaren Zeitabständen. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich damit der Vorteil, dass dem Mischbereich 11 aufgeheizte Luft zugeführt wird, was die Aufbereitung der zugeführten Flüssigkeit verbessern kann.In 2 is a second advantageous embodiment of the metering system according to the invention 1 shown in which instead of heating by means of a heating element in the region of the separating element 15 a heating further upstream 11 he follows. In the in 2 illustrated embodiment is for this purpose in the air supply line 3 upstream of the mixing area 11 a heating element 16 arranged, which may be formed, for example, as a glow plug. This embodiment can bring installation advantages and can be realized in a simple manner. Also in the in 2 illustrated embodiment is preferably provided, the heating element as needed, ie to activate at an undesirable decrease in air flow. Analog can also be provided, the heating element 16 to activate when the air supply is switched on, if necessary also permanently or recurrently at predefinable time intervals. In the in 2 illustrated embodiment, this results in the advantage that the mixing area 11 heated air is supplied, which can improve the treatment of the supplied liquid.

Eine hinsichtlich der Wirksamkeit weiter verbesserte Möglichkeit einer Aufheizung ist in 3 schematisch dargestellt. In dieser Ausführungsform ist vorgesehen, der Luftzufuhrleitung 3 stromauf des Heizelements 16 über eine Brennstoffleitung 17 einen Brennstoff zuzuführen. Der zugeführte Brennstoff kann sich am aktivierten Heizelement 16 entzünden, wodurch die dem Mischbereich 11 zugeführte Luft und die entsprechenden Leitungsteile sowie der Mischbereich 11 selbst aufgeheizt werden. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei einem vergleichsweise hohen Luftdurchsatz vorteilhaft, da mit geringen Brennstoffmengen eine große Wärmemenge freigesetzt werden kann. Eine Aufheizung des elektrischen Heizelements 16 auf eine zur Entzündung des Brennstoffs notwendige Temperatur ist mit vergleichsweise geringer elektrischer Leistung möglich. Der Aufwand zur Bereitstellung von elektrischer Energie ist dadurch vermindert, was entsprechende Vorteile bei der Dimensionierung des elektrischen Heizelements und der Stromversorgung mit sich bringt. Diese Art der Beheizung kann jedoch selbstverständlich ebenfalls lediglich bedarfsweise, d.h. bei Auftreten eines verringerten Luftdurchsatzes oder von Zeit zu Zeit vorgenommen werden.A further possibility of heating, which is further improved in terms of effectiveness, is in 3 shown schematically. In this embodiment, it is provided, the air supply line 3 upstream of the heating element 16 via a fuel line 17 to supply a fuel. The supplied fuel can be at the activated heating element 16 ignite, causing the mixing area 11 supplied air and the corresponding pipe parts and the mixing area 11 to be heated yourself. This embodiment is particularly advantageous in the case of a comparatively high air throughput, since with small amounts of fuel a large amount of heat can be released. A heating of the electric heating element 16 to a temperature necessary for the ignition of the fuel is possible with comparatively low electric power. The effort to provide electrical energy is thereby reduced, which brings with it corresponding advantages in the dimensioning of the electric heating element and the power supply. Of course, this type of heating can also be made only as required, ie when a reduced air flow occurs or from time to time.

Die anhand der 1 bis 3 erläuterten Möglichkeiten für eine Aufheizung eines stromauf des Mischbereichs 11 liegenden Leitungsabschnitts können natürlich auch kombiniert angewendet werden.The basis of the 1 to 3 explained possibilities for heating an upstream of the mixing area 11 lying line section can of course also be used in combination.

Claims (15)

Dosiersystem zur Dosierung einer aerosolartigen Mischung von Luft und einer Flüssigkeit in eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors, umfassend einen Mischbereich (11), dem ein Luftanteil der Mischung über eine Luftzufuhrleitung (3) und ein Flüssigkeitsanteil über eine Flüssigkeitszufuhrleitung (2) getrennt zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Heizmittel zur Aufheizung eines dem Mischbereich (11) strömungsmäßig vorgeschalteten Abschnitts der Luftzufuhrleitung (3) vorgesehen sind.Dosing system for dosing an aerosol-like mixture of air and a liquid in an exhaust system of an automotive internal combustion engine, comprising a mixing area ( 11 ), an air portion of the mixture via an air supply line ( 3 ) and a liquid portion via a liquid supply line ( 2 ) are fed separately, characterized in that heating means for heating a the mixing area ( 11 ) upstream section of the air supply line ( 3 ) are provided. Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trennelement (15) zur Verhinderung einer Rückströmung eingangsseitig des Mischbereichs (11) in der Luftzufuhrleitung (3) angeordnet ist.Dosing system according to claim 1, characterized in that a separating element ( 15 ) for preventing a backflow on the input side of the mixing region ( 11 ) in the air supply line ( 3 ) is arranged. Dosiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (15) als Düse ausgebildet ist.Dosing system according to claim 2, characterized in that the separating element ( 15 ) is designed as a nozzle. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel zur Aufheizung der Luftzufuhrleitung (3) im Bereich des Trennelements (15) ausgebildet sind.Dosing system according to one of claims 2 or 3, characterized in that the heating means for heating the air supply line ( 3 ) in the region of the separating element ( 15 ) are formed. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel ein im Inneren der Luftzufuhrleitung (3) angeordnetes elektrisches Heizelement umfassen.Dosing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heating means in the interior of the air supply line ( 3 ) arranged electrical heating element. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel ein bezüglich der Luftzufuhrleitung (3) außen liegendes elektrisches Heizelement umfassen.Dosing system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating means with respect to the air supply line ( 3 ) comprise external electrical heating element. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel eine Zufuhreinrichtung zur Zufuhr eines Brennstoffes in die Luftzufuhrleitung (3) umfassen.Dosing system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating means comprises a supply means for supplying a fuel in the air supply line ( 3 ). Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel im Zusammenhang mit einer beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Dosiersystems (1) auftretenden Verringerung des Luftdurchsatzes gegenüber einem normalerweise vorgesehenen Luftdurchsatz aktivierbar sind.Dosing system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heating means in connection with a normal operation of the metering system ( 1 ) occurring reduction of the air flow over a normally provided air flow can be activated. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierung der Heizmittel vor einer jeweiligen Inbetriebnahme des Dosiersystems (1) vorgesehen ist.Dosing system according to one of claims 1 to 8, characterized in that an activation of the heating means before each commissioning of the dosing ( 1 ) is provided. Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems zur Erzeugung einer aerosolartigen Mischung von Luft und einer Flüssigkeit, insbesondere eines Dosiersystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem ein Luftanteil und ein Flüssigkeitsanteil der Mischung einem Mischbereich (11) des Dosiersystems (1) getrennt zugeführt werden und vom Mischbereich (11) einer Zugabeeinheit zur Zugabe der Mischung in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Mischbereich (11) luftzufuhrseitig vorgeschalteter, insbesondere als Trennelement (15) zur Verhinderung einer Rückströmung ausgebildeter Leitungsabschnitt aufgeheizt wird.Method for operating a metering system for producing an aerosol-like mixture of air and a liquid, in particular a metering system ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein an air portion and a liquid portion of the mixture a mixing area ( 11 ) of the dosing system ( 1 ) are supplied separately and from the mixing area ( 11 ) are fed to an addition unit for adding the mixture in an exhaust system of a motor vehicle internal combustion engine, characterized in that a mixing zone ( 11 ) upstream of the air supply side, in particular as a separating element ( 15 ) is heated to prevent backflow trained line section. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung durch Verbrennung eines dem Luftanteil zugegebenen Brennstoffs erfolgt.Method according to claim 10, characterized in that that the heating by combustion of the air content added Fuel takes place. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz des Luftanteils überwacht wird und bei einer Verringerung des Durchsatzes um ein vorgebbares Maß hinaus die Aufheizung vorgenommen wird.Method according to claim 10 or 11, characterized that the throughput of the air fraction is monitored and at a Reduction of throughput by a predetermined amount addition the heating is done. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung bei wenigstens zeitweise abgeschalteter Luftzufuhr vorgenommen wird.Method according to one of claims 10 to 12, characterized that the heating made at at least temporarily switched off air supply becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung vor einer Inbetriebnahme des Dosiersystems (1) vorgenommen wird.Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the heating before commissioning of the dosing ( 1 ) is made. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Zusammenhang mit einer Aufheizung eine gepulste Luftzufuhr zum Mischbereich (11) erfolgt.Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that in connection with a heating a pulsed air supply to the mixing area ( 11 ) he follows.
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