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Patent Searching and Data


Title:
DOSING SYSTEM FOR A LIQUID REDUCING AGENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/029849
Kind Code:
A1
Abstract:
Proposed is a dosing module for injecting liquid urea-water solution into the exhaust tract of an internal combustion engine, which dosing module is composed of two pumps, specifically a delivery pump (5) and an aeration pump (15). This permits firstly the injection of urea-water solutions and secondly safe and reliable ventilation of the system when the internal combustion engine is to be shut down.

Inventors:
LANDES EWGENIJ (DE)
BOEHLAND PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/063342
Publication Date:
March 07, 2013
Filing Date:
July 09, 2012
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
LANDES EWGENIJ (DE)
BOEHLAND PETER (DE)
International Classes:
F01N3/24; B01D53/94
Domestic Patent References:
WO2004047963A12004-06-10
WO2012093051A12012-07-12
Foreign References:
DE102009029408A12011-03-17
DE102004054238A12006-05-11
DE102009029408A12011-03-17
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Dosiersystem für Harnstoff- Wasser- Lösung umfassend ein Fördermodul mit einer Förderpumpe (5), ein Dosiermodul (9) und einen Tank (1), wobei die Förder-Pumpe (5) und der Tank (1) über eine Saugleitung (3) miteinander verbunden sind, und wobei die Förderpumpe (5) und das Dosiermodul (9) über eine Druckleitung (7) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der

Förderpumpe (5) eine Belüftungs-Pumpe (15) angeordnet ist, und dass die

Belüftungs-Pumpe (15) saugseitig mit dem Dosier-Modul (9) und druckseitig mit dem Tank (1) verbunden ist.

2. Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) und/oder die Belüftungs-Pumpe (15) als Membranpumpe ausgebildet ist.

3. Dosiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Förderpumpe (5) und/oder die Belüftungs-Pumpe (15) von einem

elektromagnetischen Aktuator (35) angetrieben wird.

4. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugseite und der Förderseite der Förderpumpe (5) und/oder der Belüftungs- Pumpe (15) jeweils ein erstes Rückschlagventil (17, 19, 21, 23) vorgesehen ist.

5. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugseite der Förderpumpe (5) und/oder der Belüftungs-Pumpe (15) eine Drossel (27, 33) oder eine Blende vorgesehen ist.

6. Dosiersystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der

Saugseite der Belüftungs-Pumpe (15) parallel zu dem ersten Rückschlagventil (21) ein zweites Rückschlagventil (31) vorgesehen ist, dass die Sperrrichtung des zweiten Rückschlagventils (31) der Sperrrichtung des ersten Rückschlagventils (21) entgegengesetzt ist, und dass der Öffnungsdruck des zweiten Rückschlagventils (31) höher ist als der Öffnungsdruck des ersten Rückschlagventils (21). (Figur 7)

7. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Druckseite (25.2) der Belüftungs- Pumpe (15) parallel zu dem ersten

Rückschlagventil (23) eine Drossel (33) oder Blende vorgesehen ist. (Figur 8)

8. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei stromlosem Aktuator (35) der Förderpumpe (5) und/oder der Belüftungs- Pumpe (15) eine Membran (43 ) die Druckleitung (7), die Saugleitung (3) oder die

Belüftungsleitung (25) verschließt.

9. Dosiersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (27) oder Blende an dem Ende der Druckleitung (7), der Saugleitung (3) oder der Belüftungsleitung (25) angeordnet ist, welches von der Membran (43) bei stromlosem Aktuator (35) verschlossen wird.

10. Dosiersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der

Druckleitung (7), der Saugleitung (3) oder der Belüftungsleitung (25), welches von der Membran (43) bei stromlosem Aktuator (35) verschlossen wird, von einem Dichtsitz (49, 65, 81) umgeben ist.

11. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei stromlosem Aktuator (35) der Förderpumpe (5) und/oder der Belüftungs-Pumpe (15) die Membran (43) direkt oder indirekt eine Schließkraft auf ein Ventilglied eines Rückschlagventils (17, 19, 21, 23) ausübt.

12. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungs-Pumpe (15) in die Förderpumpe (5) integriert ist.

13. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kondensator vorhanden ist, und dass die in dem Kondensator gespeicherte elektrische Ladung des Kondensators, zum Bestromen des

elektrischen Aktuators (35) der Belüftungs- Pumpe (15) einsetzbar ist.

14. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) und/oder die Belüftungspumpe (15) einen elektrischen Aktuator (35) mit einem Magnet (37) und einem Anker (39), eine Membran (43), eine Ventil- Membran- Platte (51) und eine Ventilplatte (57) umfasst, und dass zwischen der Ventil- Membran- Platte (51) und der Ventilplatte (57) eine Gummiplatte (55) als Ventilelement und Dichtelement vorhanden ist.

15. Dosiersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil- Membran- Platte (51) und die Membran (45) der Belüftungs-Pumpe (15) ein steuerbares Wege- oder Rückschlagventil (26) bilden. (Figuren 9 bis 16)

16. Dosiersystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil- Membran- Platte (51), die Gummiplatte (55) und die Ventilplatte (57) ein erstes saugseitiges Rückschlagventil (21), ein zweites saugseitiges Rückschlagventil (31), ein druckseitiges Rückschlagventil (23) und/oder eine Drossel (27, 29, 33) bilden. (Figuren 4, 5, 7 und 8 )

17. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anker (39) ein Ventilteller (53) ausgebildet ist, und dass der Ventilteller (53) mit dem Werkstoff der Membran (43) umspritzt ist, und dass die Membran (43) in Hubrichtung abgesetzt zu dem Ventilteller (53) an dem Anker (39) angeordnet ist.

18. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (43) im Querschnitt wellenförmig ausgestaltet ist.

19. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (37) den Weg der Membran (43) in Hubrichtung begrenzt.

Description:
Beschreibung

Titel

Dosiersvstem für ein flüssiges Reduktionsmittel

Stand der Technik

Bei Brennkraftmaschinen, die nach dem Dieselverfahren arbeiten, ist zur Erfüllung der Umweltauflagen häufig ein SCR-Katalysator in der Abgasanlage vorgesehen. Damit der SCR-Katalysator die im Abgas enthaltenen NOx- Verbindungen in Wasser und Luftstickstoff umwandeln kann, muss

stromaufwärts des SCR-Katalysators flüssiger Harnstoff oder eine flüssige Harnstoff-Wasser-Lösung (Reduktionsmittel) in den Abgasstrang eingespritzt werden. Zu diesem Zweck wird ein Dosiersystem umfassend einen Tank, eine

Pumpe und ein Dosiermodul, das ähnlich wie der Injektor einer

Kraftstoffeinspritzanlage arbeitet, eingesetzt. Die Pumpe wird auch als

Fördermodul bezeichnet. Aufgabe des Fördermoduls bzw. der Pumpe ist es, Harnstoff-Wasser-Lösung aus einem Tank anzusaugen und auf der Druckseite einen ausreichenden Druck aufzubauen, so dass die flüssige Harnstoff-Wasser-Lösung fein zerstäubt wird, sobald das Dosiermodul bedarfsgesteuert öffnet. Der Injektor ist ebenso wie das Fördermodul mit einem Steuergerät der Brennkraftmaschine verbunden und wird von diesem dem Bedarf entsprechend geöffnet und wieder geschlossen.

Entsprechendes gilt auch für den Betrieb der Förderpumpe. Da Harnstoff- Wasser-Lösung die Eigenschaft hat, bei niedrigen Temperaturen einzufrieren und dabei sein Volumen um etwa 1 1 % zu vergrößern, müssen Maßnahmen getroffen werden, um Schäden an dem Dosiersystem durch gefrierende

Harnstoff-Wasser-Lösung zu verhindern.

Zu diesem Zweck ist aus der DE 10 2004 054 238 bekannt, Harnstoff-Wasser- Lösung führende Leitungen zu belüften. Dazu ist die Pumpe mit einer umkehrbaren Förderrichtung ausgebildet bzw. es ist ein Ventil zur Umkehr der Förderrichtung der Pumpe vorgesehen. Aus der DE 10 2009 029 408 ist es bekannt, in das Dosiersystem ein 4/2

Wegeventil zu integrieren. In einer ersten Schaltstellung des 4/2-Wegeventils fördert die Pumpe Reduktionsmittel von dem Tank zum Dosiermodul. Wenn die Brennkraftmaschine abgestellt werden soll, wird das 4/2-Wegeventil in die zweite Schaltstellung gebracht, so dass die Pumpe des Fördermoduls flüssiges

Reduktionsmittel von dem Dosiermodul in den Tank fördert und dadurch Teile des Dosiersystems belüftet. Dies setzt voraus, dass das Dosiermodul geöffnet ist und Luft bzw. Abgas aus dem Abgastrakt in das Dosiersystem nachströmen kann.

Durch das teilweise Belüften des Dosiersystems entsteht eine kompressible Luftblase, so dass wenn die verbleibenden Reste des Reduktionsmittels im Dosiersystem gefrieren der daraus resultierende Eisdruck so gering ist, dass keine Schäden am Dosiersystem auftreten. Ein solches 4/2-Wegeventil ist allerdings störungsanfällig und teuer.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Dosiersystem gemäß dem Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass es sehr kostengünstig ist und eine zuverlässige Entleerung bzw. Belüftung des Dosiersystems nach dem Abschalten der

Brennkraftmaschine gewährleistet. Weil die erfindungsgemäße Belüftungspumpe nur dazu dient, das Dosiersystem zu belüften bzw. zu entleeren, ist eine sehr geringe Förderleistung ausreichend. Auch werden nur geringe Anforderungen an den Förderdruck der Belüftungspumpe gestellt. Dies führt dazu, dass die erfindungsgemäße Belüftungspumpe kostengünstiger ist als ein 4/2-Wegenventil. Außerdem ist eine solche Pumpe weniger störungsanfällig als ein schaltbares 4/2-Wegeventil. Die erfindungsgemäße Förderpumpe und/oder die erfindungsgemäße

Belüftungspumpe sind bevorzugt als Membranpumpen ausgebildet. Allerdings ist die Erfindung nicht auf Membranpumpen beschränkt. Es können auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Bauarten eingesetzt werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die erfindungsgemäße

Förderpumpe und/oder die Entlüftungspumpe von einem elektromagnetischen (Linear-)Aktuator, der auch als Hubmagnet bezeichnet wird, angetrieben wird. Dann nämlich kann auf eine Umsetzung der Drehbewegung eines Elektromotors beispielsweise in eine oszillierende Förderbewegung der Pumpe verzichtet werden.

Der Direktantrieb der Membranpumpe über einen elektromagnetischen Aktuator erlaubt auf einfach und kostengünstige Weise über den Hub des Aktuators die eingespritzte Menge des Reduktionsmittels sehr genau zu erfassen. Beispielsweise kann aus dem Verlauf des Ankerstroms durch den

elektromagnetischen Aktuator auf den Hub des Aktuators rückgeschlossen werden. Der Hub des Aktuators ist ein direktes Maß für die geförderte Menge des Reduktionsmittels. Daher ist es möglich, auf einen gesonderten Drucksensor zu verzichten, ohne dass sich die Zumessgenauigkeit des erfindungsgemäßen Dosiersystems verschlechtert.

Um die Funktion der Förderpumpe und/oder der Entlüftungspumpe zu optimieren, ist jeweils auf der Saugseite und/oder der Förderseite beider Pumpen ein Rückschlagventil vorgesehen. Alternativ ist es auch möglich, dass auf der Saugseite und/oder der Förderseite der Förderpumpe und/oder der

Entlüftungspumpe jeweils eine Drossel oder eine Blende vorgesehen ist. In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn sowohl auf der Saugseite, als auch auf der Förderseite jeweils ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Alternativ ist es auch möglich, entweder auf der Saugseite oder der Förderseite eine Drossel bzw. eine Blende vorzusehen auf der Druckseite oder der Saugseite ein

Rückschlagventil vorzusehen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dosiersystems ist auf der Saugseite der Belüftungspumpe parallel zu dem ersten Rückschlagventil ein zweites Rückschlagventil vorgesehen, wobei die Sperrrichtung des zweiten

Rückschlagventils der Sperrrichtung des ersten Rückschlagventils

entgegengesetzt ist.

Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Belüftungspumpe als

Druckausgleichselement einzusetzen. Wenn nämlich beim Betrieb der Förderpumpe in der Druckleitung ein unzulässig hoher Druck entsteht, können daraus Schäden an dem Dosiermodul oder der Druckleitung entstehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Dosiersystem wird die Belüftungspumpe beim Betrieb der Förderpumpe als Druckausgleichselement eingesetzt. Wenn nämlich in der Druckleitung ein so hoher Druck herrscht, dass er das erste

Rückschlagventil auf der Saugseite der Belüftungspumpe öffnet, dann wirkt der hohe Druck aus der Druckleitung auf die Membran der Belüftungspumpe. Diese Membran kann diesem Druck nachgeben, indem sie sich Richtung dem elektrischen Aktuator ausdehnt. Dadurch nimmt das Volumen auf der Druckseite des erfindungsgemäßen Dosiersystems zu und die Druckspitze wird abgebaut.

Alternativ ist es auch möglich, das druckseitige Rückschlagventil in der

Belüftungsleitung so auszugestalten, dass es beim Auftreten eines unzulässig hohen Drucks in der Druckleitung öffnet und somit ein Teil der von der

Förderpumpe geförderten Harnstoffwasserlösung aus der Druckleitung zurück in die Saugleitung fließt. Dadurch wird ebenfalls eine wirksame Druckbegrenzung erreicht. Auch hierzu sind keine zusätzlichen Kosten erforderlich.

Selbstverständlich ist auch eine Kombination der beiden Varianten, nämlich der elastischen Verformung der Membran der Belüftungspumpe und das Öffnen der Belüftungsleitung realisierbar.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Druckseite der Belüftungspumpe parallel zu dem Rückschlagventil eine Drossel oder eine Blende vorgesehen ist. Durch diese kann der elektrische Aktuator kleiner ausgelegt werden. Dadurch wird die elektrische Leistungsaufnahme verringert, außerdem werden Gewicht- und Bauraumbedarf reduziert.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei einer Membranpumpe die Membran Belüftungsleitung auf der Druckseite oder der Saugseite der Belüftungspumpe verschließt, wenn der Aktuator stromlos ist. Dadurch übernimmt die erfindungsgemäße Belüftungspumpe ohne zusätzlichen Aufwand an Bauelementen die Funktion eines schaltbaren Wegeventils. Dies ist möglich, weil die Förderarbeit, d. h. wenn die Membran Reduktionsmittel aus dem Förderraum in die Belüftungsleitung presst, von einer auf die Membran wirkenden Feder geleistet wird. Diese Feder wird von dem elektromagnetischen Aktuator beim Saughub der Förderpumpe vorgespannt.

Durch eine geeignete konstruktive Ausgestaltung ist es daher ohne Weiteres möglich, dass die Membran von der Feder auf den Anschluss der

Belüftungsleitung im Pumpengehäuse gedrückt wird und diese somit verschließt.

Um die Dichtwirkung bzw. den maximalen Druck im Förderraum gegen den die Membran der Belüftungspumpe die Belüftungsleitung absperren kann zu erhöhen, kann eine Querschnittsverengung im Gehäuse der vorgesehen werden. Diese Querschnittsverengung kann gleichzeitig als Drossel oder Blende ausgebildet sein.

Des Weiteren ist es möglich, die Dichtheit bzw. den maximalen Haltedruck / Schließdruck der Membran zu erhöhen, indem ein ringförmiger Wulst ausgebildet wird, welcher das Ende der Druckleitung oder der Saugleitung umgibt. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Flächenpressung zwischen dem Wulst und der

Membran, so dass auch die Dichtheit der als steuerbares Wegeventil

eingesetzten Membranpumpe erhöht wird. Auch hierbei sind die Kosten für den zusätzlichen Wulst vernachlässigbar, da das Gehäuse der Pumpen in aller Regel als Kunststoffspritzteil oder als gegossenes Metallteil hergestellt wird und somit keine zusätzlichen Herstellungskosten für den Wulst anfallen.

Alternativ ist es auch möglich, bei stromlosem Aktuator der Förderpumpe und / oder der Belüftungspumpe die Membran direkt oder indirekt eine Schließkraft auf ein Ventilglied der Rückschlagventile auszuüben. Dadurch wird die Dichtheit der Rückschlagventile erhöht. Auch dies kann wieder ohne zusätzliche

Herstellungskosten erreicht werden. Diese verbesserte Dichtheit erlaubt es, gleichzeitig die Vorspannung der Schließfedern in den Rückschlagventilen zu reduzieren. Dadurch wird die von dem elektromagnetischen Aktuator

aufzubringende Förderarbeit reduziert und infolgedessen kann der

elektromagnetische Aktuator kleiner, energieeffizienter und kostengünstig ausgestaltet werden. Dies ist ein Aspekt, der sowohl die Belüftungspumpe als auch die Förderpumpe betrifft. Um eine besonders kompakte Bauweise zu erreichen, ist weiter vorgesehen, dass die Belüftungspumpe in die Förderpumpe integriert ist. Dies hat nicht nur hinsichtlich der Hydraulik des Dosiersystems Vorteile, sondern hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Signalleitungen zur Ansteuerung beider Pumpen zusammen in das Gehäuse geführt werden können.

Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass bei einfrierendem Reduktionsmittel in der Förderpumpe der belüftete Förderraum der Belüftungspumpe, der ja als

Ausgleichsvolumen für das in der Förderpumpe befindliche Reduktionsmittel dient, sich in unmittelbarer Nähe der Förderpumpe befindet und dadurch der

Druckausgleich zwischen beiden Pumpen sehr gut möglich ist.

Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dosiersystem gemäß Anspruch 13 ist mindestens ein Kondensator vorhanden, so dass die in dem Kondensator gespeicherte elektrische Ladung zum Bestromen des elektrischen Aktuators der Belüftungspumpe einsetzbar ist. Da ein Kondensator die in ihm gespeicherte elektrische Ladung sehr schnell abgeben kann, ist es möglich, im Notfall den Aktuator der Belüftungspumpe sehr schnell und mit großen Strömen zu beaufschlagen, so dass die Membran schlagartig angehoben wird und ein sehr rasches Ansaugen von flüssigen Reduktionsmitteln durch die Belüftungspumpe erfolgt. Durch diesen dynamischen Ansaugvorgang findet ein sogenanntes Impulsrücksaugen von flüssigem Reduktionsmittel statt. Dieses Impulsrücksaugen ist letztendlich nichts anderes als das Ausnützen der

Elastizität der Druckleitung und des darin unter Druck stehenden flüssigen Reduktionsmittels. Bei einer schlagartigen Druckabsenkung federt

gewissermaßen die Druckleitung zusammen und fördert dadurch eine kleine Menge flüssigen Reduktionsmittels in Richtung der Belüftungspumpe. Dies führt dazu, dass zumindest ein Teil der Druckleitung, aber auch das Dosiermodul nicht mehr mit flüssigem Reduktionsmittel, sondern mit Luft bzw. Abgasen gefüllt ist. Dadurch ist die Gefahr von Schäden bei Eisdruck verringert worden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dosiersystems sieht vor, dass die Förderpumpe und/oder die Belüftungspumpe einen elektrischen Aktuator mit einem Magnet und einem Anker, eine Membran, eine Ventil-Membran-Platte und eine Ventilplatte umfasst, und dass zwischen der Ventilmembranplatte und der Ventilplatte eine Gummiplatte als Ventilelement und Dichtelement vorhanden ist.

Durch diesen sandwichartigen Aufbau der Förderpumpe und/oder der

Belüftungspumpe können die erfindungsgemäßen Rückschlagventile und7oder Drosseln auf einfachste und kostengünstige Weise hergestellt werden. So ist beispielsweise für ein zusätzliches Rückschlagventil lediglich ein zusätzlicher Durchbruch in der Ventilplatte vorzusehen und entsprechende Aussparungen als Ventilelement wirkenden Gummiplatte vorzusehen.

In ähnlicher Weise ist es möglich, dass die Ventil-Membran-Platte und die Membran der Belüftungspumpe zusammen mit dem elektrischen Aktuator ein steuerbares Absperrventil bilden. Auch hierfür sind keine nennenswerten zusätzlichen Herstellungskosten aufzuwenden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Anker ein Ventilteller ausgebildet, der zusammen mit einer Dichtwulst der Ventil-Membran- Platte ein als schaltbares Wege- oder Rückschlagventil arbeitet. Des weiteren ist vorgesehen, dass die Membran in Hubrichtung abgesetzt zu dem Ventilteller an dem Anker angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, das einerseits der in dem Förderraum herrschende Druck gewissermaßen auf die Rückseite des

Ventiltellers wirkt und somit diesen gegen den Dichtsitz in der

Ventilmembranplatte presst. Dadurch wird die Dichtheit erhöht. Gleichzeitig ist es möglich, dass die Membran in Hubrichtung ausweicht und somit eine Druckspitze abbaut. Somit kann die Membran als Druckausgleichselement arbeiten. Um die Elastizität der Membran konstruktiv innerhalb enger Grenzen festlegen zu können, ist es vorteilhaft, die Membran im Querschnitt wellenförmig

auszugestalten. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, wenn der Anker des elektrischen Aktuators den Weg der Membran in Hubrichtung begrenzt, so dass bei der Beaufschlagung der Membran mit unzulässigen hohen Drücken kein Platzen oder Zerreißen der Membran zu befürchten ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Es zeigen: ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dosiersystems, das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 beim Belüften des Systems, das Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die Belüftung als Membranpumpe ausgeführte Belüftungspumpe gleichzeitig als ein gesteuertes Rückschlagventil arbeitet im Normalbetrieb des Dosiersystems, ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosiersystems mit einer Drossel anstelle eines Rückschlagventils auf der Saugseite der Belüftungspumpe, ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosiersystems mit einer Drossel auf der Druckseite / Förderseite der erfindungsgemäßen Belüftungspumpe, ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosiersystems, bei dem die Membran der Förderpumpe als gesteuertes Rückschlagventil eingesetzt wird.

Figuren 7 und 8 weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer

Dosiersysteme sowie die

Figuren 9 bis 16 konstruktive Details verschiedener Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Belüftungspumpen.

In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosiersystems als Blockschaltbild dargestellt. In einem Tank 1 befindet sich flüssiges Reduktionsmittel (Harnstoff-Wasser-Lösung). Über eine Saugleitung 3 saugt eine Förderpumpe 5 bei Bedarf flüssiges Reduktionsmittel aus dem Tank und fördert es über eine Druckleitung 7 zu einem Dosiermodul 9. Die

Bezeichnungen Saugleitung 3 und Druckförderleitung 7 beziehen sich auf den Normalbetrieb des Dosiersystems, wenn nämlich Reduktionsmittel vom Tank zu dem Dosiermodul 9 gefördert wird.

Das Dosiermodul 9 lässt sich in dem Blockschaltbild als Kombination einer Drossel 1 1 und einem schaltbaren 2/2 -Wegeventil 13 darstellen. Das Wegeventil

13 ist im stromlosen Zustand geschlossen. Dann wird auch kein flüssiges Reduktionsmittel in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eingedüst. Wenn die Förderpumpe 5 fördert und somit das Reduktionsmittel in der Druckleitung 7 unter einem erhöhten Druck steht, kann das Wegeventil 13 von dem Motorsteuergerät (nicht dargestellt) geöffnet werden, so dass flüssiges

Reduktionsmittel von der Drossel 1 1 in dem Dosiermodul 9 zerstäubt wird und fein verteilt in das Abgasrohr der Brennkraftmaschine eingedüst wird.

Über den Förderdruck der Förderpumpe 5 und die Öffnungszeit des Wegeventils 13 kann die in den Abgastrakt eingedüste Menge des flüssigen Reduktionsmittels gesteuert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Dosiersystem ist parallel zu der Förderpumpe, aber mit entgegengesetzter Förderrichtung eine

erfindungsgemäße Belüftungspumpe 15 vorgesehen. Wenn die Förderpumpe 5 in Betrieb ist, ist die Belüftungspumpe 15 außer

Betrieb und umgekehrt. Es gibt jedoch auch Betriebszustände des

erfindungsgemäßen Dosiersystems in denen keine der beiden Pumpen 5, 15 in Betrieb ist. Auf der Saugseite und der Förderseite der Förderpumpe 5 ist jeweils ein

Rückschlagventil 17, 19 vorgesehen. In entsprechender Weise sind auf der Saugseite und der Druckseite der Belüftungspumpe 15 ebenfalls

Rückschlagventile 21 und 23 vorgesehen. Da die Förderrichtungen der

Förderpumpe 15 und der Belüftungspumpe 15 entgegengesetzt sind, sind auch die Sperrrichtungen der Rückschlagventile 17, 19 und 21 , 23 entgegengesetzt gerichtet.

Die Belüftungspumpe 15 ist über eine Belüftungsleitung 25 in die Saugleitung 3 und die Druckleitung 7 der Förderpumpe 5 hydraulisch eingebunden. Der bezogen auf die Belüftungspumpe 15 saugseitige Abschnitt der Belüftungsleitung 25 hat das Bezugszeichen 25.1 Der bezogen auf die Belüftungspumpe 15 druckseitige Abschnitt der Belüftungsleitung 25 hat das Bezugszeichen 25.2

Bei dem in Figur 1 dargestellten Normalbetrieb des Dosiersystems sperren die Rückschlagventile 21 und 23 die Belüftungsleitung 25 ab, solange der Druck in der Druckleitung 7 unterhalb des Öffnungsdrucks der genannten

Rückschlagventile liegt.

In Figur 2 ist das gleiche Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Dosiersystems in der Betriebsart Belüften dargestellt. In diesem Fall ist die

Förderpumpe 5 außer Betrieb und die Belüftungspumpe 15 fördert flüssiges Reduktionsmittel vom Dosiermodul 9 in den Tank 1 zurück. Damit die

Belüftungspumpe 15 das Dosiermodul 9 sowie einen Teil der Druckleitung 7 belüften kann, ist das 2/2-Wegeventil 13 des Dosiermoduls 9 geöffnet. Diese Schaltstellung ist in Figur 2 dargestellt.

Bei der in Figur 2 dargestellten Belüftung des Dosiersystems sperren die

Rückschlagventile 17 und 17 Abschnitte der Saugleitung 3 und der Druckleitung 7 ab, solange der Förderdruck der Belüftungspumpe 15 7 unterhalb des

Öffnungsdrucks der genannten Rückschlagventile liegt.

Sobald der Belüftungsvorgang abgeschlossen ist, werden das Wegeventil 13 des Dosiermoduls 9 wieder geschlossen und die Belüftungspumpe 15 abgestellt. Nach dem Belüftungsvorgang sind sowohl das Dosiermodul 9 als auch Teile der

Druckleitung 7, die Belüftungsleitung 25 und die Belüftungspumpe 15 mit Luft bzw. Abgas gefüllt. Somit stehen den noch mit flüssigen Reduktionsmitteln gefüllten Bereichen des Dosiersystems, nämlich vor allem der Förderpumpe 5, der Saugleitung 3 und einem Teil der Druckleitung 7 die zuvor genannten mit Luft gefüllten Bereiche als Ausgleichsvolumen zur Verfügung, wenn das

Reduktionsmittel einfriert. Dadurch werden die beim Einfrieren des

Reduktionsmittels entstehenden Kräfte soweit reduziert, dass keine Schäden an der Förderpumpe 5 oder den Leitungen 3, 7 mehr zu befürchten sind. Dies gilt besonders, wenn die Förderpumpe 5 und die Belüftungspumpe 15 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. In der Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dosiersystems dargestellt. Ein wesentlicher Unterschied zu dem ersten

Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die als Membranpumpe ausgebildete Belüftungspumpe 15 so gestaltet ist, dass immer dann, wenn die

Belüftungspumpe stromlos ist, die Membran der Belüftungspumpe 15 die

Belüftungsleitung 25 verschließt. Dies ist durch ein schaltbares Wegeventil 26 dargestellt. Bevorzugt wird dabei der Abschnitt 25.2 der Belüftungsleitung 25 verschlossen, obwohl das Wegeventil 26 in dem Abschnitt 25.1 eingezeichnet ist.

Sobald der Aktuator der Belüftungspumpe 15 bestromt wird, gibt die Membran die Belüftungsleitung 25 wieder frei, so dass sich anhand der Figuren 1 und 2 erläuterte Funktionsweise wieder einstellt. Die Belüftungspumpe 15 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat also zusätzlich noch die Funktion eines gesteuerten Absperrventils 26. Weil dazu keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, wird diese zusätzliche Funktionalität ohne Mehrkosten erreicht.

Die Verwendung der Förderpumpe als gesteuertes Absperrventil 26 hat den Vorteil, dass sich durch entsprechende Auslegung des Querschnitts der

Belüftungsleitung 25 diese mit einem sehr geringen Federdruck, der auf die Membran wirkenden Feder, abgedichtet werden kann. Dadurch entfällt die

Notwendigkeit, eine der beiden Rückschlagventile 21 , 23 in der Belüftungsleitung so auszulegen, dass sie gegenüber dem Betriebsdruck der Förderpumpe 5 noch dicht sind. Der Öffnungsdruck der Rückschlagventile 21 und 23 sollte so gering wie möglich sein, weil der elektromagnetischen Aktuator der Belüftungspumpe 15 den Öffnungsdruck bei jedem Hub überwinden muss. Je niedriger der Öffnungsdruck desto kleiner und leichter kann der Aktuator ausgeführt werden. Daher kann beim Einsatz der Membran der Belüftungspumpe 15 als zusätzliches Absperrventil, nicht nur der Öffnungsdruck der Rückschlagventile 21 , 23 reduziert werden, sondern der elektromagnetische Aktuator der Belüftungspumpe 15 kleiner ausgeführt werden, was Kosten und Bauraum einspart. Außerdem reduziert sich dadurch auch der elektrische Energiebedarf für den Antrieb der Belüftungspumpe 15. Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf der Saugseite der Belüftungspumpe 15 anstelle eines Rückschlagventils 21 (siehe Figuren 1 bis 3), eine Saugdrossel 27 vorgesehen. Da die Saugdrossel 27 letztendlich im

Wesentlichen nur aus einer Querschnittsverengung in der Belüftungsleitung 25 besteht, wird dadurch die Zahl der benötigten Bauteile nochmals verringert, was sich positiv auf die Herstellungskosten und die Robustheit des

erfindungsgemäßen Dosiersystems auswirkt.

Wie aus der Figur 5 ersichtlich ist, kann auch das Rückschlagventil 23 auf der Druckseite der Belüftungspumpe 15 durch eine Förderdrossel 29 ersetzt werden.

Wichtig ist jedoch, dass in der Belüftungsleitung 25 mindestens ein

Rückschlagventil vorhanden ist.

Es versteht sich von selbst, dass die Membranen der Förderpumpe 5 sowie der Belüftungspumpe 15 nicht nur über einen elektromagnetischen Aktuator, sondern auch durch einen Elektromotor angetrieben werden können. Es kann auch ein anderes Pumpenprinzip wie z. B. eine Kolbenpumpe, eine Zahnradpumpe, eine Flügelpumpe u. a. mehr eingesetzt werden. Die Rückschlagventile 17, 19, 21 und/oder 23 können je nach Bedarf und

Auslegung mit Federelementen belastet werden, so dass ihr Öffnungsdruck durch die Vorspannkraft der Federn in weiten Grenzen einstellbar ist. Sie können wie anhand der Ausführungsbeispiele gemäß Figuren 4 und 5 erläutert, teilweise auch durch Drosseln ersetzt werden.

Eventuell notwendige Filter in der Saugseite 3, der Druckleitung 7 und/oder der Belüftungsleitung 25 sind in praktischen Anwendungen teilweise erforderlich, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Entsprechendes gilt auch für einen Drucksensor oder einen Durchflusssensor. Wenn möglich, wird jedoch auf den Einbau solcher Sensorik verzichtet, da sie die Kosten nach oben treiben. Bei Bedarf kann auch eine zusätzliche elektrische Heizung eingebaut werden. Allerdings ist dies in vielen Fällen nicht erforderlich, weil die Abwärme des Pumpenantriebs in aller Regel ausreicht, um ein Einfrieren des

Dosiersystems zu verhindern. Dies gilt selbstverständlich nicht für das im Tank 1 befindliche flüssige Reduktionsmittel. Hier ist in vielen Fällen eine Heizung zumindest zum Auftauen des gefrorenen Reduktionsmittels erforderlich (nicht dargestellt).

In der Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dosiersystems dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Förderpumpe

5 als Membranpumpe ausgebildet und kann in ähnlicher Weise wie anhand der Figur 3 erläutert, auch als schaltbares Absperrventil 28 eingesetzt werden. Daher wird diesbezüglich auf das im Zusammenhang mit der Belüftungspumpe 15 in Figur 3 Gesagte verwiesen.

Figur 7 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dosiersystems dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist parallel zu dem ersten Rückschlagventil 21 auf der Saugseite der

Belüftungspumpe 15 ein zweites Rückschlagventil 31 vorgesehen. Die

Sperrrichtungen bzw. die Durchlassrichtungen der Rückschlagventile 21 und 31 sind dabei entgegengesetzt.

Wenn nun beispielsweise während des Betriebs der Förderpumpe 5 in der Druckleitung 7 ein unzulässig hoher Druck auftritt, dann öffnet das erste

Rückschlagventil 21 . Infolgedessen wird die Membran (nicht dargestellt in Figur

7) der Belüftungspumpe 15 mit dem höheren Druck beaufschlagt und die

Membran weicht aufgrund des höheren Drucks aus. Dadurch wird das Volumen des Förderraums in der Belüftungspumpe 15 vergrößert und die Druckspitze dadurch teilweise abgebaut. Sobald der Druck in der Druckleitung 7 wieder auf normale Werte zurückgeht, kann die elastische Membran der Belüftungspumpe

15 über das zweite Rückschlagventil 31 die zuvor in dem Förderraum

aufgenommene Menge flüssiger Harnstoffwasserlösung wieder in die

Druckleitung zurückschieben, bis ein Druckausgleich erreicht ist. Wenn der Überdruck in der Druckleitung 7 sehr hoch ist, kann es auch dazu kommen, dass das Rückschlagventil 23 auf der Druckseite der Belüftungspumpe 15 öffnet und somit ein Teil des von der Förderpumpe 5 geförderten Flüssigkeit aus der Druckleitung 7 wieder in die Saugleitung 3 zurückgeführt wird. Auch dadurch findet ein Druckabbau auf zulässige Werte beziehungsweise eine Druckbegrenzung statt. Somit ist das erfindungsgemäß System sehr robust und nimmt auch beim Auftreten unzulässig hoher Drücke keinen Schaden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist parallel zu dem Rückschlagventil 23 auf der Druckseite der Belüftungspumpe 15 eine Drossel 33 vorgesehen. Durch diese Drossel ist es möglich, den elektrischen Aktuator kleiner

auszuführen. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass sich vor allem wenn die

Membran der Belüftungspumpe 15 als zusätzliches Absperrventil 26

Druckhalteventil 26 ausgebildet ist, während der Ansaugphase der Förderpumpe 5 ein starker Unterdruck im Förderraum der Belüftungspumpe 15 ausbilden kann, weil der Förderraum über die Belüftungsleitung 25 und das Rückschlagventil 23 mit der Saugleitung 3 verbunden ist. Die Sperrwirkung des Rückschlagventils 23 verhindert einen Druckausgleich zwischen dem Förderaum der Belüftungspumpe 15 und der Saugleitung 3, wenn im Förderaum ein Unterdruck herrscht.

Dieser Unterdruck im Förderaum kann nur durch einen sehr starken elektrischen Aktuator überwunden werden kann. Durch die erfindungsgemäße Drossel ist gewährleistet, dass ein Druckausgleich zwischen dem Förderaum der

Belüftungspumpe 15 und der Saugleitung 3 stattfinden kann, wenn im Förderaum Unterdruck herrscht. In Folge dessen kann die Antriebsleistung des elektrischen Aktuators verringert werden, was sich positiv auf Bauraumbedarf und Gewicht des elektrischen Aktuators auswirkt. Weitere Details hierzu ergeben sich aus den

Figuren 14 - 16 und deren Beschreibungen.

In Figur 9 ist ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer

erfindungsgemäßen Belüftungspumpe 15 dargestellt.

Der elektrische Aktuator 35 umfasst im wesentlichen einen Elektromagneten 37 und einen Anker 39. Zwischen dem Magnet 37 und dem Anker 39 ist eine Feder 41 vorhanden, welche den Anker 39 in der Figur 9 nach links gegen eine

Membran 43 drückt. Die Membran 43 ist außen mit einem Wulst 44 im Gehäuse 47 der Belüftungspumpe 15 dichtend eingeklemmt, so das sich in Figur 9 rechts der Membran 43 keine Flüssigkeit befindet. Auf der anderen Seite der Membran 43 ist In dem Gehäuse 47 ein Förderraum 45 der Belüftungspumpe 15 ausgebildet. In dem Gehäuse 47 der Belüftungspumpe 15 sind neben dem Förderraum 45 auch die Anschlüsse der Abschnitte 25.1 und 25.2 der

Belüftungsleitung 25 angedeutet. Dabei ist mit dem Bezugszeichen 25.1 der saugseitige Anschluss der Belüftungspumpe 15 an die Belüftungsleitung 25 bezeichnet, während der Anschluss 25.2 den druckseitigen Anschluss der Belüftungspumpe 15 an die Belüftungsleitung 25 bezeichnet. Die

Rückschlagventile 21 und 23 sind in der Figur 9 nicht dargestellt. Im Bereich des druckseitigen Anschlusses 25.2 ist ein ringförmiger Dichtsitz 49 in dem Gehäuse 47 ausgebildet.

Wenn der elektrische Aktuator stromlos ist, dann drückt die Feder 41 den Anker 39 und mit ihm die Membran 43 gegen den Dichtsitz 49, so dass der Anschluss 25.2 der Belüftungsleitung 25 verschlossen wird. Sobald der elektrische Aktuator 35 bestromt wird, bewegt der Magnet 37 den Anker 39 in Figur 9 nach rechts, so dass die Membran 43 von dem Dichtsitz 49 abhebt und somit eine hydraulische Verbindung zwischen dem Anschluss 25.1 und dem Förderraum 45 hergestellt wird. Somit ist die erfindungsgemäße Belüftungspumpe 15 gemäß dem

Ausführungsbeispiel der Figur 9 gleichzeitig ein steuerbares Wegeventil, das bei stromlos geschaltetem Aktuator 35 den Anschluss 25.2 der Belüftungsleitung 25 verschließt. Diese Funktionalität benötigt keine zusätzlichen Bauteile. Sie wird durch eine geschickte konstruktive Ausgestaltung und Abstimmung der Membran 43, des Pumpengehäuses bzw. des Dichtsitzes 49 sowie des elektrischen Aktuators 35 erreicht. Dadurch entstehen keine zusätzlichen Kosten bei der Herstellung.

Wenn der elektrische Aktuator 35 durch die Entladung eines oder mehrerer Kondensatoren (nicht dargestellt) schlagartig bestromt wird, dann wird der Anker 39 sehr schnell und mit großer Kraft angezogen, so dass ein starker und plötzlicher Druckabfall im Bereich der Druckleitung 7 und eines Abschnitts 25.1 der Belüftungsleitung 25 stattfindet. Durch die Elastizität der Druckleitung 7 bzw. der Belüftungsleitung 25 und der darin befindlichen und unter Druck stehenden Flüssigkeit führt die schlagartige Druckentlastung dazu, dass ein Teil der in der Druckleitung 7 befindliche die Flüssigkeit durch die Belüftungspumpe 15 in Richtung Tank gepresst wird. Dadurch wird auch mit einem. Allerdings sehr schnell erfolgenden Förderhub der Belüftungspumpe 15 eine teilweise Belüftung des Dosiermoduls 9 und der Druckleitung 7 gewährleistet, so dass auch beim anschließenden Einfrieren des Systems keine Schäden durch Eisdruck entstehen. Dieser hochdynamische Vorgang wird im Zusammenhang mit der Erfindung als Impulsrücksaugen bezeichnet und ist auch bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen von Dosiersystemen

beziehungsweise Belüftungspumpen 15 einsetzbar.

In der Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Belüftung ebenfalls teilweise geschnitten dargestellt. Bei diesem

Ausführungsbeispiel ist ein sandwichartiger Aufbau der Belüftungspumpe 15 gut zu erkennen. Von oben nach unten schließt sich an den Anker 39 die Membran 43 mit ihrem Wulst 44 und eine Ventil-Membran-Platte 51 an.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch gut zu erkennen, dass an dem in Figur 10 unteren Ende des Ankers 39 ein Ventilteller 53 ausgebildet ist, der mit Gummi oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff umspritzt ist. Die Membran 43 ist aus dem gleichen Gummiwerkstoff hergestellt und ist formschlüssig mit dem Anker 39 verbunden.

Allerdings ist zwischen dem Ventilteller 53 und der Membran 43 in axialer Hubrichtung des Ankers 39 ein gewisser Abstand vorhanden, so dass der im Förderraum 45 herrschende Druck auch in Figur 10„von oben" auf den

Ventilteller 53 wirkt. Dadurch wirkt der im Förderraum 45 herrschende Druck gleichzeitig als hydraulische Schließkraft, welche den Ventilteller 53 gegen den Dichtsitz 49 in der Ventil-Membran-Platte 51 presst.

Bei dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Membran 43 im Querschnitt wellenförmig ausgebildet. Dadurch wird die Membran 43 elastischer und kann somit leichter nachgeben, wenn im Förderraum 45 der Druck ansteigt. Dann weicht die Membran 43 in Figur 10 nach oben in Richtung des Ankers 39 aus, bis sie an dem Anker 39 anliegt. Dadurch ist gewährleistet, dass auch beim Auftreten extrem großer Überdrücke im Förderraum 45 die Membran 43 nicht zerreißt.

In der Ventil-Membran-Platte 51 sind noch weitere Anschlüsse, nämlich der Anschluss 25.1 und ein Anschluss 25.3 sichtbar. Der druckseitige Ausgang 25.2 der Belüftungspumpe 15 wird in Figur 10 von dem Ventilteller 53 verdeckt. Der Anschluss 25.3 stellt die hydraulische Verbindung zu dem zweiten

Rückschlagventil 31 (s. Figur 7) her, wenn die erfindungsgemäße Belüftungspumpe 15 gleichzeitig noch als Druckausgleichselement eingesetzt wird.

Figur 1 1 zeigt ein detail der Figur 10 noch weiter vergrößert und um eine

Ventilplatte 57 sowie eine Gummiplatte 55 ergänzt. Unterhalb der Ventil- Membran-Platte 51 sind eine Gummiplatte 55 und eine Ventilplatte 57 angeordnet. Die Ventil-Membran-Platte 51 , die Gummiplatte 55 und die

Ventilplatte 57 bilden unterhalb des Anschlusses 25.1 das Rückschlagventil 21 , dessen Sperrrichtung in Figur 1 1 von oben nach unten verläuft. Die

Durchlassrichtung ist durch einen Pfeil 59 angedeutet. Um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Bauteile 51 , 55 und 57 das Rückschlagventil 21 bilden, sind diese Bereiche durch eine gestrichelte Linie eingeschlossen.

In der Ventilplatte 57 ist ein umlaufender Steg 61 ausgebildet, der mit einem entsprechenden Steg 63 der Ventil-Membran-Platte 51 so zusammenwirkt, dass er die Gummiplatte 55 dichtend einklemmt. Koaxial zu dem Steg 61 ist in der Ventilplatte 57 ein Dichtsitz 65 ausgebildet, auf dem die Gummiplatte 55 aufliegt, wenn das Rückschlagventil 21 geschlossen ist. Der Dichtsitz 65 und der Steg 61 begrenzen zusammen mit der Gummiplatte 55 einen ringförmigen Kanal 67. Oberhalb des ringförmigen Kanals 67 sind in der Gummiplatte 55 mehrere kreisbogenförmige Durchbrüche 69 ausgespart.

Wenn nun das Rückschlagventil 21 von der Druckleitung 7 (nicht dargestellt in Figur 1 1 ) über die Belüftungsleitung 25 mit dem in der Druckleitung 7

herrschenden Druck beaufschlagt wird und dieser Druck größer als der

Öffnungsdruck des Rückschlagventils 21 ist, dann hebt die Gummiplatte 55 von dem Dichtsitz 65 ab und es entsteht dadurch eine hydraulische Verbindung zu dem ringförmigen Kanal 67 in der Ventilplatte 57. Von dem ringförmigen Kanal 67 gelangt das reduktionsmittel durch Durchbrüche 69 in der gummiplatte 55 in den Förderraum 45 der Belüftungspumpe strömen.

Dies bedeutet, dass Reduktionsmittel in Richtung des Pfeils 59 durch die Bohrung 69 in der Ventilplatte 57 strömen kann, wenn die Differenz zwischen dem in der Bohrung 71 und dem Förderraum 45 groß genug ist. Sobald der Druck des Reduktionsmittels in dem Abschnitt 25.1 der

Belüftungsleitung 25, der mit der Druckleitung 7 in Verbindung steht, unter den Öffnungsdruck des Rückschlagventils 21 absinkt, senkt sich die Gummiplatte 55 aufgrund ihrer Elastizität wieder auf den Dichtsitz 65 und verschließt somit den Förderraum 45.

Das zweite Rückschlagventil 31 hat den gleichen Aufbau aber die

entgegengesetzte Durchlassrichtung. Daher sind der ringförmige Kanal 73 und der Dichtsitz 75 in der Ventil-Membran-Platte 51 angeordnet.

In der Figur 1 1 sind die zu dem zweite Rückschlagventil 31 gehörenden

Durchbrüche 77 in der Gummiplatte 55 nur zu einem kleinen Teil sichtbar.

Im Vergleich der beiden Rückschlagventile 21 und 31 wird deutlich, dass der Dichtsitz 75 des zweiten Rückschlagventils 31 kleiner ist als der Durchmesser des Dichtsitzes 65 des ersten Rückschlagventils 21. Dadurch kann bei gleicher Dicke der Gummiplatte 55 der Öffnungsdruck der beiden Rückschlagventile 21 und 31 eingestellt werden. Wie bereits im Zusammenhang mit der Figur 7 erläutert wurde, ist es vorteilhaft, wenn der Öffnungsdruck des zweiten

Rückschlagventils 31 höher ist als der des ersten Rückschlagventils 21 , was durch den kleineren Durchmesser des Dichtsitzes 75 konstruktiv umgesetzt wird.

Schon aus der Figur 1 1 wird deutlich, dass es mit minimalen Kosten möglich ist, ein oder mehrere Rückschlagventil 21 , 23, 31 in die erfindungsgemäße

Belüftungspumpe 15 zu integrieren. Dadurch können verschiedene Varianten der erfindungsgemäßen Belüftungspumpe 15 durch den Austausch der Ventil- Membran-Platte 51 bzw. der Ventilplatte 57 hergestellt werden.

In Figur 12 ist eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der Figur 1 1 dargestellt. In diesem ist das Rückschlagventil 23, welches den Förderraum 45 mit dem druckseitigen Abschnitt 25.2 der Belüftungsleitung 25 verbindet, gut zu erkennen. Die Durchlassrichtung des Rückschlagventils 23 ist durch einen Pfeil 79 angedeutet. Auch hier ist wieder der gleiche Aufbau erkennbar.

Bei dem in Figur 12 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein äußerer Dichtsitz 49.2 und ein innerer Dichtsitz 49.1 in der Ventil-Membran-Platte 51 ausgebildet, auf denen der Ventilteller 53 aufliegt, wenn der Aktuator 35 stromlos ist, so dass eine besonders gute Abdichtung des Förderraums 45 zu der Druckseite der Belüftungspumpe 15 erfolgt. Der innere Dichtwulst 49.1 führt dazu, dass von der Feder 41 aufgebrachten Schließkräften ein leckagefreies Abdichten möglich ist. Dies ist vor allem von Bedeutung, wenn das Fahrzeug abgestellt ist und ein Volllaufen der Druckleitung 7 und/oder des Dosiermoduls und/oder der

Abgasanlage sicher verhindert werden soll, ohne dass die Feder 41 und damit der Magnet 37 größer als unbedingt notwendig sein müssen.

In der Ventil-Membran-Platte 51 ist ein Dichtsitz 81 und ein ringförmiger Kanal 83 ausgebildet, der zusammen mit der Gummiplatte 55 das Rückschlagventil 23 bildet. In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, wie der Ventilteller 53 mit dem

Dichtsitz 49 zusammenwirkt und dadurch das zweite Rückschlagventil 23 entlastet.

In Figur 12 ist auch gut zu erkennen, dass der Magnet 37 eine torusförmige Aussparung aufweist, welche den Hub- bzw. die elastische Verformung der

Membran 43 begrenzt. Dadurch kann eine Beschädigung der Membran 43 beim Auftreten von unzulässig hohen Drücken im Förderraum 45 vermieden werden.

Ein Absatz 85 am Anker 39 dient einerseits dazu, dass sich die Druckfeder 41 am Anker abstützen kann, andererseits kann dieser Absatz 85 zur Führung des

Ankers 39 im Magnet 37 dienen.

In der Figur 13 ist die Gummiplatte 55 durchsichtig und„von unten" dargestellt, so dass auch die Dichtsitze in der Ventil-Membran-Platte 51 und Teile der Membran 43 sichtbar sind. Aus dieser Darstellung werden die unterschiedliche

Durchmesser der Rückschlagventile 21 , 23 und 31 deutlich.

Das Rückschlagventil 23 hat die größte Bohrung, so dass es bereits bei einem kleinen Überdruck im Förderraum öffnet, wenn nicht der Ventilteller 53 dieses Ventil verschließt. Dadurch wird beim Betrieb der Belüftungspumpe 15 der

Energiebedarf minimiert. Demgegenüber hat das zweite Rückschlagventil 31 auf der Saugseite der Belüftungspumpe 15 den kleinsten Durchmesser des

Dichtsitzes 75, so dass dieses Rückschlagventil erst bei relativ großem Druck öffnet. In den Figuren 14 bis 16 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

erfindungsgemäßen Belüftungspumpe 15 dargestellt.

Die Rückschlagventile 21 und 23 sind etwas anders in der Bauart als die zuvor beschriebenen. Allerdings ist deren Funktion unverändert. In den Figuren 14 und

15 ist gut zu erkennen, wie die Membran 43 auf dem Dichtsitz 49, welcher den Anschluss 25.1 in der Ventilplatte 51 umgibt, aufliegt.

Vor allem in der Figur 15, die eine vergrößerte Detaildarstellung der Figur 14 darstellt, ist ebenfalls gut zu erkennen, dass die Membran 43 an einem weiteren

Wulst 87 aufliegt. Der Förderraum 45 hat somit eine kreisringförmige Geometrie und wird radial außen von dem Wulst 87 und innen von dem Dichtsitz 49 begrenzt. Wenn nun beim Betrieb der Förderpumpe 5 (s. zum Beispiel die Figur 1 ) flüssiges Reduktionsmittel aus dem Tank angesaugt wird, sinkt der Druck in der Saugleitung 3 kurzfristig ab. Infolgedessen öffnet das Rückschlagventil 23 in dem druckseitigen Teil in der Belüftungsleitung 25 und infolgedessen sinkt auch der Druck im Förderraum 45 ab. Dieser niedrige Druck im Förderraum 45 bleibt wegen der Sperrwirkung des Rückschlagventils 23 auch dann erhalten, wenn in der Saugleitung 3 wieder Umgebungsdruck herrscht.

Dieser niedrige Druck im Förderraum 45 führt dazu, dass die Membran 43 gewissermaßen gegen die Ventilplatte 51 bzw. gegen den Dichtsitz 49 und den Wulst 87 gezogen wird. Dies bedeutet, dass eine sehr große Kraft von dem

Anker 39 bzw. von dem Magnet 37 aufgebracht werden muss, um den Anker 39 und mit ihm die Membran 43 von dem Dichtsitz 49 und dem Wulst 87 abzuheben. Damit wäre ein großer und teurer elektrischer Aktuator 35 erforderlich.

Erfindungsgemäß ist deshalb eine Drossel 33 in der Ventilplatte 57 ausgebildet, welche den Förderraum 45 mit der Belüftungsleitung 25.2 bzw. mittelbar mit der Saugleitung 3 verbindet (s. das Blockschaltbild in der Figur 8 und die Figur 16). Die Drossel 33 sorgt für einen Druckausgleich zwischen der Saugleitung 3 und dem Förderraum 45, so dass die Kräfte, die zum Abheben der Membran 43 vom

Dichtsitz 49 bzw. dem Wulst 87 erforderlich sind, drastisch reduziert werden. Dadurch kann auch ein kleinerer elektrischer Aktuator 35 eingesetzt werden, was Kosten und Bauraum einspart. Außerdem sinkt der Strombedarf der

erfindungsgemäßen Belüftungspumpe 15.