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WO2019219378A1 - Fluidsystem und verwendung eines bidirektionalen druckventils - Google Patents

Fluidsystem und verwendung eines bidirektionalen druckventils Download PDF

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WO2019219378A1
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Stephan Mann
Dennis Unger
Chris Hands
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Norma Germany GmbH
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Norma Germany GmbH
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a fluid system having at least one fluid line and a pump for filling and emptying at least a portion of the fluid line and the use of a bidi retechnischalen pressure valve in a fluid line of such a fluid system.
  • Fluid systems are used in a variety of ways, for example as coolant systems for removing heat or else for exhaust gas aftertreatment in motor vehicles.
  • coolant systems for removing heat or else for exhaust gas aftertreatment in motor vehicles.
  • liquid fluids there is the problem that they have a relatively high freezing point around 0 ° Celsius, whereby an increase in volume occurs during the freezing of the liquid. This increase in volume can lead to damage to components of the fluid lines and / or fluid connectors.
  • the invention is based on the object to provide a fluid system that enables reliable operation over a long period of time.
  • a bidirectional pressure valve is arranged behind the pump in an outlet direction in the fluid line.
  • a section is defined, from which the fluid is sucked out.
  • the volume of the fluid to be sucked off is kept so low. Accordingly, the volume to be delivered by the pump is lower and the time in which the pump is actuated by suction is relatively short.
  • the pressure valve is designed as a normally closed pressure valve.
  • the pressure valve is then securely closed and prevents backflow of the fluid.
  • a sufficient overpressure is generated which opens the pressure valve.
  • the pressure valve can thus work as a purely passive-acting valve, an additional control o. ⁇ . Is not required. The effort is therefore kept low.
  • the fluid system is arranged in a motor vehicle.
  • a motor vehicle In a motor vehicle, relatively high demands are placed on the service life of the components used, which at the same time may consume as little energy as possible.
  • motor vehicles are used at varying temperatures, so that the freezing of liquids is to be feared.
  • the fluid system is part of a system for exhaust aftertreatment for the reduction of nitrogen oxides, wherein the fluid line is connected at one end to an injector and the pressure valve between the injector and the pump is arranged.
  • the fluid system then serves to supply urea or urea, which serves for the reduction of nitrogen oxides.
  • relatively high volumes of urea must be supplied during the operation of an engine of the motor vehicle.
  • the fluid line has a heating element at least in sections.
  • a heating element for example, wrapped around the fluid conduit or disposed within the fluid conduit, allows relatively quick thawing of a fluid within the fluid conduit. This is especially necessary in connection with a system for exhaust aftertreatment.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by the use of a bidirectional pressure valve in a fluid line of a fluid system of the type mentioned above, wherein according to the invention, when the motor vehicle stops, a fluid of the pump leaves behind a section of the fluid line facing away from the pump aspirated from the pressure valve and pumped in after an engine start.
  • the operating time of the pump for sucking off the liquid from the section of the fluid line, which is behind the pressure valve as seen from the pump can be kept so low, since only a relatively small volume has to be sucked off. Accordingly, freezing of fluid or liquid can be reliably prevented in this section with little effort. This is thus protected against damage.
  • a load on the pump is kept low, so that a long life of the pump can be expected.
  • the portion of the fluid conduit facing away from the pump terminates in an injector, wherein suction of the fluid is terminated when the portion between the pressure valve and the injector is emptied.
  • Fig. 1 shows a detail of a fluid system
  • Fig. 2 is a bidirectional pressure valve.
  • FIG. 1 shows a fluid system 1 comprising a fluid line 2 with a quick connector 3, which can be connected, for example, to a pump (not shown).
  • a bidirectional pressure valve 4 is integrated in the fluid line 2.
  • the pressure valve 4 prevents pressureless flow of a fluid, usually a water-containing liquid, through the fluid line. 2
  • the bidirectional pressure valve 4 is shown individually. It comprises a plastic housing with two housing parts 5, 6 and a membrane 7 arranged therein which, when a certain pressure is exceeded, releases a flow of the fluid in one or the other direction.
  • the housing parts 5, 6 are in particular welded together.
  • the pressure valve 4 can be welded to the fluid line 2 and the quick connector 3.
  • the fluid line 2 can also be connected directly to a pump.
  • the fluid to be delivered is preferably a hydrous liquid.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fluidsystem (1) mit mindestens einer Fluidleitung (2) und einer Pumpe zum Füllen und Leeren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung (2), wobei in der Fluidleitung (2) ein bidirektionales Druckventil (4) in einer Auslassrichtung hinter der Pumpe angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines bidirektionalen Druckventils in einer Fluidleitung eines Fluidsystems.

Description

Fluidsystem und Verwendung eines bidirektionalen Druckventils
Die Erfindung betrifft ein Fluidsystem mit mindestens einer Fluidleitung und einer Pumpe zum Füllen und Leeren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung sowie die Verwendung eines bidi rektionalen Druckventils in einer Fluidleitung eines derartigen Fluidsystems.
Fluidsysteme kommen vielfältig zum Einsatz, beispielsweise als Kühlmittelsysteme zur Abfuhr von Wärme oder aber auch zur Abgasnachbehandlung in Kraftfahrzeugen. Bei wasserhaltigen, flüssigen Fluiden besteht dabei das Problem, dass diese einen relativ hohen Gefrierpunkt um die 0° Celsius besitzen, wobei beim Gefrieren der Flüssigkeit eine Volumenvergrößerung auftritt. Diese Volumenvergrößerung kann dazu führen, dass Komponente der Fluidleitungen und/oder Fluidverbinder beschädigt werden.
In Fluidsystemen, bei denen eine wasserhaltige Flüssigkeit mittels einer Pumpe befördert wird, ist es bekannt, dass Fluid außerhalb der Betriebszeiten mittels der Pumpe zumindest abschnitts- weise abzusaugen, sodass ein Gefrieren des Fluids innerhalb eines gefährdeten Abschnitts ver- hindert wird. Dies funktioniert zufriedenstellend. Allerdings hat sich herausgestellt, dass die Belastung der Pumpe aufgrund der Umkehrung der Förderrichtung relativ hoch ist. Die Pumpe muss daher ent- sprechend höher dimensioniert sein oder es muss eine geringere Lebensdauer in Kauf genom- men werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fluidsystem bereitzustellen, dass über einen langen Zeitraum einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Fluidsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Un- teransprüche.
Bei einem Fluidsystem mit mindestens einer Fluidleitung und einer Pumpe zum Füllen und Lee- ren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Fluidleitung ein bidirektionales Druckventil in einer Auslassrichtung hinter der Pumpe angeord- net ist. Durch das bidirektionale Druckventil wird erreicht, dass ein Abschnitt definiert wird, aus dem das Fluid abgesaugt wird. Das Volumen des abzusaugen Fluids wird so gering gehalten. Dementsprechend ist das durch die Pumpe zu fördernde Volumen geringer und die Zeit, in der die Pumpe absaugend betätigt wird, relativ kurz.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Druckventil als normal geschlossenes Druckventil ausgebildet ist. Bei Stillstand der Pumpe ist das Druckventil dann sicher geschlossen und ver- hindert ein Zurückfließen des Fluids. Sobald die Pumpe betätigt wird, wird ein ausreichender Überdruck erzeugt, der das Druckventil öffnet. Das Druckventil kann so als rein passiv wirken- des Ventil arbeiten, eine zusätzliche Steuerung o. ä. ist nicht erforderlich. Der Aufwand wird also gering gehalten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Fluidsystem in einem Kraftfahrzeug angeordnet. In einem Kraftfahrzeug werden relativ hohe Anforderungen an die Lebensdauer der verwendeten Komponenten gestellt, die dabei gleichzeitig möglichst wenig Energie verbrauchen dürfen. Fer- ner werden Kraftfahrzeuge bei wechselnden Temperaturen eingesetzt, sodass gerade dabei das Einfrieren von Flüssigkeiten zu befürchten ist. Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Fluidsystem Teil eines Systems zur Abgasnachbe- handlung zur Reduktion von Stickstoffoxyden ist, wobei die Fluidleitung an einem Ende an ei- nem Injektor angeschlossen ist und das Druckventil zwischen dem Injektor und der Pumpe an- geordnet ist. Das Fluidsystem dient dann zur Zuführung von Harnstoff bzw. Urea, der zur Re- duktion von Stickstoffoxyden dient. Dabei müssen während des Betriebs eines Motors des Kraftfahrzeugs relativ hohe Volumen an Harnstoff zugeführt werden. Gleichzeitig besteht jedoch insbesondere bei Standzeiten des Kraftfahrzeugs das Risiko, dass der Harnstoff gefriert. Insbe- sondere muss verhindert werden, dass Harnstoff innerhalb des Injektors gefriert und diesen durch die damit zusammenhängende Volumenvergrößerung beschädigt. Durch eine Anordnung des bidirektionalen Druckventils zwischen dem Injektor und der Pumpe wird zwischen dem Druckventil und dem Injektor ein Abschnitt der Fluidleitung mit einem geringen, definierten Volu- men definiert, der durch die Pumpe relativ schnell abgesaugt werden kann, sodass der Injektor zuverlässig frei von Harnstoff ist, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt wird. Dabei wird durch das Druckventil ein Zurückfließen des Harnstoffs zu dem Injektor zuverlässig verhindert. Insgesamt ergibt sich so ein guter Schutz gegen eine Beschädigung des Injektors bei kalten Temperatu- ren.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Fluidleitung zumindest abschnitts- weise ein Heizelement aufweist. Ein derartiges Heizelement, dass beispielsweise um die Fluid- leitung herumgewickelt oder innerhalb der Fluidleitung angeordnet ist, ermöglicht ein relativ schnelles Auftauen eine Flüssigkeit innerhalb der Fluidleitung. Dies ist insbesondere in Zusam- menhang mit einem System zur Abgasnachbehandlung erforderlich.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch die Verwendung eines bidirektionalen Druck- ventils in einer Fluidleitung eines Fluidsystems der vorgenannten Art gelöst, indem erfindungs- gemäß vorgesehen ist, dass bei einem Motorstopp des Kraftfahrzeugs ein Fluid der Pumpe aus einem der Pumpe abgewandten Abschnitt der Fluidleitung hinter dem Druckventil abgesaugt und nach einem Motorstart hineingepumpt wird. Die Betriebszeit der Pumpe zum Absaugen der Flüssigkeit aus dem Abschnitt der Fluidleitung, der von der Pumpe gesehen hinter dem Druck- ventil liegt, kann so gering gehalten werden, da nur ein relativ kleines Volumen abgesaugt wer- den muss. Dementsprechend kann in diesem Abschnitt mit geringem Aufwand ein Gefrieren von Fluid beziehungsweise Flüssigkeit zuverlässig verhindert werden. Dieser ist damit vor einer Beschädigung geschützt. Gleichzeitig wird eine Belastung der Pumpe gering gehalten, sodass eine lange Lebensdauer der Pumpe erwartet werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung endet der von der Pumpe abgewandte Abschnitt der Fluid- leitung in einem Injektor, wobei ein Absaugen des Fluids beendet wird, wenn der Abschnitt zwi- schen dem Druckventil und dem Injektor geleert ist. Dadurch wird zuverlässig dafür gesorgt, dass der Injektor frei von Fluid, also insbesondere frei von einem Harnstoff ist, wenn das Kraft- fahrzeug längere Zeit abgestellt ist. Dementsprechend ist der Injektor vor einer Beschädigung durch ein Gefrieren des Fluids zuverlässig geschützt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Fluidsystems und
Fig. 2 ein bidirektionales Druckventil.
In Figur 1 ist ein Fluidsystem 1 dargestellt, dass eine Fluidleitung 2 mit einem Schnellverbinder 3 umfasst, der beispielsweise an einer nicht dargestellten Pumpe angeschlossen werden kann. In die Fluidleitung 2 ist ein bidirektionales Druckventil 4 integriert. Das Druckventil 4 verhindert ein druckloses Strömen eines Fluids, in der Regel einer wasserhaltigen Flüssigkeit, durch die Fluidleitung 2.
In Figur 2 ist das bidirektionales Druckventil 4 einzeln dargestellt. Es umfasst ein Kunststoffge- häuse mit zwei Gehäuseteilen 5, 6 und eine darin angeordnete Membran 7, die bei Überschrei- ten eines gewissen Druckes ein Strömen des Fluids in die eine oder die andere Richtung frei- gibt. Die Gehäuseteile 5, 6 werden insbesondere miteinander verschweißt. Auch kann das Druckventil 4 mit der Fluidleitung 2 und dem Schnellverbinder 3 verschweißt werden.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. So kann insbesondere die Fluidleitung 2 auch direkt mit einer Pumpe verbunden sein. Ferner handelt es sich bei dem zu fördernden Fluid bevorzugterweise um eine wasserhaltige Flüssigkeit. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merk- male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver- fahrenssch ritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfin- dungswesentlich sein.
Bezugszei chen l iste
1 Fluidsystem
2 Fluidleitung
3 Schnellverbinder
4 Druckventil
5 Gehäuseteil
6 Gehäuseteil
7 Membran

Claims

Patentansprüche
1. Fluidsystem (1 ) mit mindestens einer Fluidleitung (2) und einer Pumpe zum Füllen und Leeren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (2) ein bidirektionales Druckventil (4) in einer Auslassrichtung hinter der Pumpe angeordnet ist.
2. Fluidsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil (4) als normal geschlossenes Druckventil (4) ausgebildet ist.
3. Fluidsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Kraft- fahrzeug angeordnet ist.
4. Fluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Teil eines Systems zur Abgasnachbehandlung zur Reduktion von Stickstoffoxyden ist, wobei die Fluidleitung (2) an einem Ende an einen Injektor angeschlossen ist und das Druckventil (4) zwischen dem Injektor und der Pumpe angeordnet ist.
5. Fluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (2) zumindest abschnittsweise ein Heizelement aufweist.
6. Verwendung eines bidirektionalen Druckventils in einer Fluidleitung eines Fluidsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüchen in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekenn- zeichnet, dass bei einem Motorstopp des Kraftfahrzeugs ein Fluid mittels der Pumpe aus einem der Pumpe abgewandten Abschnitt der Fluidleitung hinter dem Druckventil abge- saugt und nach einem Motorstart hineingepumpt wird.
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pumpe abge- wandte Abschnitt der Fluidleitung in einem Injektor endet und ein Absaugen des Fluids beendet wird, wenn der Abschnitt zwischen dem Druckventil und dem Injektor geleert ist.
PCT/EP2019/061064 2018-05-14 2019-04-30 Fluidsystem und verwendung eines bidirektionalen druckventils Ceased WO2019219378A1 (de)

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