DE102006017398A1 - Method and device for protecting the freezing of a liquid reducing agent for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Reduktionsmittelanlage eines Abgasbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine wird durch einen vom Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigten Heizwasserkreislauf beheizt. Das Heizwasser wird dabei durch die Apparaturen der Reduktionsmittelanlage unter enger Wärme abgebender Nachbarschaft zu den Reduktionsmittelschlauchleitungen geführt.The reducing agent system of an exhaust gas treatment system of an internal combustion engine is heated by a heating water circuit that is branched off from the cooling water circuit of the internal combustion engine. The heating water is fed through the apparatus of the reducing agent system to the reducing agent hose lines in close proximity to emitting heat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beheizen einer Reduktionsmittelanlage für ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2.The The invention relates to an apparatus and a method for heating a reducing agent plant for an exhaust treatment system of an internal combustion engine according to the features of the claims 1 and 2.

Zur Verminderung von Stickoxidemissionen einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, mit Hilfe der Selectiv-Catalytic-Reduktions-Technologie (SCR) Stickoxid in Luftstickstoff und Wasserdampf umzuwandeln. Als Reduktionsmittel wird wässerige Harnstofflösung verwandt, die in einem separaten Vorratsbehälter mitgeführt wird.to Reduction of nitrogen oxide emissions of an internal combustion engine is It is known, with the help of the Selectiv catalytic reduction technology (SCR) to convert nitric oxide into atmospheric nitrogen and water vapor. When Reducing agent becomes aqueous urea solution related, which is carried in a separate reservoir.

Das im Fahrzeug mitgeführte Reduktionsmittel wird aus dem separaten Reduktionsmittelbehälter über eine Pumpe einem Dosiermodul zugeführt, von dem es in den Abgasstrom vor dem Katalysator eingespritzt wird. Vorratsbehälter, Pumpe und Dosiermodul sind über Schlauchleitungen miteinander verbunden, über die das eine wässerige Lösung darstellende Reduktionsmittel wie z.B. eine Harnstofflösung gefördert wird. Nachteilig bei diesen wässrigen Lösungen ist, dass in Abhängigkeit der Konzentration der gelösten Substanz die Gefahr des Einfrierens ab ca. 11°C besteht. Es ist bekannt, den Vorratsbehälter und die Zuführungsleitungen mittels einer elektrischen Heizung zu beheizen, um die Einfriergefahr zu minimieren.The in the vehicle Reducing agent is removed from the separate reducing agent tank via a Pump supplied to a dosing module, from which it is injected into the exhaust stream upstream of the catalyst. Reservoir Pump and dosing module are over Hose lines interconnected, over which the one aqueous solution representative reducing agents, e.g. a urea solution is conveyed. A disadvantage of these aqueous solutions is that dependent the concentration of the dissolved Substance the risk of freezing from about 11 ° C is. It is known that Reservoir and the supply lines to heat by means of an electric heater to reduce the risk of freezing to minimize.

Aus der DE 199 35 920 A1 ist es bekannt, das im Reduktionsmittelvorratsbehälter gespeicherte Reduktionsmittel durch die Abwärme der Brennkraftmaschine zu beheizen, in dem die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine durch einen Wärmetauscher im Reduktionsmittelvorratsbehälter geführt wird. Dieses löst zwar das Problem des Einfrierens der Harnstofflösung im Vorratsbehälter, gewährleistet aber noch nicht die Einsatzbereitschaft des Dosiersystems bei sehr niedrigen Temperaturen, da die Verbindungsleitungen, Ventile und Pumpe weiterhin den niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind und dort das Reduktionsmittel Gefahr läuft, einzufrieren.From the DE 199 35 920 A1 It is known to heat the reducing agent stored in the reducing agent reservoir by the waste heat of the internal combustion engine, in which the cooling liquid of the internal combustion engine is passed through a heat exchanger in the reducing agent reservoir. Although this solves the problem of freezing the urea solution in the reservoir, but does not guarantee the readiness of the dosing at very low temperatures, since the connecting lines, valves and pump are still exposed to low temperatures and there the reducing agent at risk of freezing.

Aus der EP 1 388 648 B1 ist es daher bekannt, den von einem Hochdruckkraftstoffeinspritzsystem zurückfließenden erwärmten Kraftstoff zur Aufheizung der Reduktionsmittelleitungen zu verwenden. Dabei ist innerhalb der Kraftstoffrückleitung eine Reduktionsmittelleitung angeordnet, in dem das flüssige Reduktionsmittel in Gegenrichtung zum Einspritzpunkt gefördert wird.From the EP 1 388 648 B1 It is therefore known to use the heated fuel flowing back from a high-pressure fuel injection system for heating the reducing agent lines. In this case, a reducing agent line is arranged within the fuel return line, in which the liquid reducing agent is conveyed in the opposite direction to the injection point.

Diese Anordnung ist nachteilig, da innerhalb der Koaxialleitung die Reduktionsmittelpumpe angeordnet werden muss und diese Anordnung nur bei der Erwärmung bei Hochdruckkraftstoffeinspritzsystemen möglich ist. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass es zu einer Vermischung der Medien kommt, wenn nur die kleinste Undichtigkeit entsteht. Eine solche Vermischung zerstört in kurzer Zeit den kompletten Motor durch Korrosion aufgrund der korrosiven Eigenschaften der Harnstofflösung.These Arrangement is disadvantageous because within the coaxial line, the reducing agent pump must be arranged and this arrangement only in the heating at High pressure fuel injection systems is possible. Furthermore exists the danger that it comes to a mixing of the media, if only the smallest leak arises. Such a mixture destroyed in a short time the whole engine due to corrosion due to corrosive properties of the urea solution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einfrieren des in den Anschlussleitungen über die Förderpumpe zum Dosiermodul geleiteten flüssigen Reduktionsmittels sicher und mit geringerem Aufwand zu vermeiden.Of the Invention is based on the object, the freezing of the in the Connecting cables over the feed pump directed to the dosing module liquid Reducing agent safely and with less effort to avoid.

Diese Aufgabe wird für die Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.These Task is for the device by the features of claim 1 and for the method solved by the features of claim 2.

Der vom Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigte Heizwasserkreislauf wird zirkulierend durch die gesamte Reduktionsmittelanlage geführt. Dabei verläuft er in enger Wärme abgebender Nachbarschaft zu den die Aggregate bzw. Apparaturen der Reduktionsmittelanlage verbindenden Schlauchleitungen, was beispielsweise durch eine enge gemeinsame, unter Berührung verlaufende Verlegung der Leitungen ermöglicht wird.Of the from the cooling water circuit the heating engine branched heating water circulation is circulating passed through the entire reducing agent plant. He goes in tight heat donating neighborhood to the aggregates or apparatuses of the Reducing agent system connecting hoses, which, for example through a close joint, under touch laying allows the lines becomes.

Die Aggregate bzw. Apparaturen selbst sowie die Verbindungsanschlüsse der Schlauchleitungen werden von dem geschlossenen Heizwasserkreislauf durchströmt.The Aggregates or apparatuses themselves as well as the connection connections of the Hose lines are from the closed Heizwasserkreislauf flows through.

Anhand der schematischen Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.Based The schematic drawing is an embodiment below closer to the invention explained.

Der von dem hier nicht gezeigten Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigte Heizwasserkreislauf 1 weist eine Wasserpumpe 2 auf, von der das Heizwasser über eine Schlauchleitung 3 zu einem Anschlussblock 4 eines Fördermoduls 5 geführt ist. Das Heizwasser durchströmt den Anschlussblock 4 und wird von dort über eine weitere Schlauchleitung 6 zu einem Anschlussblock 7 am Vorratsmittelbehälter 8 geführt, den das Heizwasser ebenfalls durchströmt und radial wieder verlässt. Von dort wird das Heizwasser zu einem innerhalb des Vorratsbehälters 8 befindlichen Wärmetauscher 9 geführt. Nach dem Durchfluss durch den Wärmetauscher 9 wird das Heizwasser über eine weitere Schlauchleitung 11 zu einem weiteren Anschlussblock 12 des Vorratsbehälters 8 geführt, durchströmt diesen und wird über eine Schlauchleitung 13 zu einem Anschlussblock 14 an dem Fördermodul 5 geleitet. Nach Durchströmen dieses Anschlussblockes 14 wird das Heizwasser zu einem weiteren Anschlussblock 15 des Fördermoduls 8 geführt, durchströmt diesen und wird zu einem Anschlussblock 16 eines Dosiermoduls 17 über eine weitere Schlauchleitung 18 geführt. Nach Durchströmen dieses Anschlussblockes 16 wird das Heizwasser wieder dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine zugeleitet.The branched off from the not shown here cooling water circuit of the internal combustion engine Heizwasserkreislauf 1 has a water pump 2 on, from which the heating water via a hose line 3 to a terminal block 4 a conveyor module 5 is guided. The heating water flows through the connection block 4 and from there via another hose line 6 to a terminal block 7 at the storage container 8th passed, which also flows through the heating water and leaves radially. From there, the heating water becomes one inside the storage tank 8th located heat exchanger 9 guided. After passing through the heat exchanger 9 the heating water is via another hose line 11 to another terminal block 12 of the storage container 8th passed, flows through this and is via a hose line 13 to a terminal block 14 on the conveyor module 5 directed. After flowing through this connection block 14 the heating water becomes another connection block 15 of the conveyor module 8th guided, flows through this and becomes a terminal block 16 a dosing module 17 via another hose line 18 guided. After flowing through this connection blockes 16 the heating water is fed back to the cooling circuit of the internal combustion engine.

Der Förderweg der dem Vorratsbehälter 8 entnommenen Harnstofflösung wird durch die gestrichelte Linienführung gezeigt. Es wird über den Anschlussblock 7 und eine das Reduktionsmittel transportierende Schlauchleitung 21 über den Anschlussblock 4 in das Fördermodul 5 geleitet. Das Fördermodul 5 sorgt für eine weitere Förderung einer bestimmten Menge Harnstofflösung über den Anschlussblock 15 und eine Schlauchleitung 22 zum Dosiermodul 17, von dem die Harnstofflösung dosiert in den Abgasstrom vor dem hier nicht gezeigten SCR-Katalysator mittels über eine Leitung 20 vom Fördermodul 5 zugeführte Druckluft eingespritzt wird. Die überschüssige Menge Harnstofflösung wird über den Anschlussblock 14 und eine Schlauchleitung 23 dem Vorratsbehälter 8 über seinen Anschlussblock 12 zurückgeführt.The conveying path of the reservoir 8th taken urea solution is shown by the dashed lines. It gets over the terminal block 7 and a hose conveying the reducing agent 21 over the terminal block 4 in the conveyor module 5 directed. The conveyor module 5 provides further delivery of a certain amount of urea solution through the terminal block 15 and a hose line 22 to the dosing module 17 , from which the urea solution dosed into the exhaust gas stream upstream of the SCR catalyst, not shown here, via a line 20 from the conveyor module 5 supplied compressed air is injected. The excess amount of urea solution is transferred via the terminal block 14 and a hose line 23 the reservoir 8th over his connection block 12 recycled.

Die Schlauchleitungen 21, 22, 23 der Harnstofflösung und die Schlauchleitungen 6, 13, 18 des Heizwassers verlaufen zwischen den Apparaturen 5, 8 und 17 in enger Wärme abgebender Nachbarschaft, was beispielsweise durch eine gemeinsame Verlegung der Schlauchleitungen als Paare realisierbar ist. Das Durchströmen des Heizwassers durch die Anschlussblöcke 4, 7, 12, 14, 15 und 16 ergibt eine ausreichende Temperierung der Anschlussblöcke, so dass diese und auch die Apparaturen ausreichend beheizt sind.The hose lines 21 . 22 . 23 the urea solution and the tubing 6 . 13 . 18 of heating water run between the equipment 5 . 8th and 17 in close heat-emitting neighborhood, which is feasible for example by a common installation of the hose lines as pairs. The flow of heating water through the connection blocks 4 . 7 . 12 . 14 . 15 and 16 results in a sufficient temperature of the terminal blocks, so that these and the equipment are sufficiently heated.

Claims (2)

Vorrichtung zum Beheizen einer Reduktionsmittelsmittelanlage für ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine durch einen vom Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigten Heizwasserkreislauf (1), der zirkulierend durch die gesamte Reduktionsmittelsmittelanlage geführt ist und dabei durch die Apparaturen wie Fördermodul (5) und/oder Dosiermodul (17) sowie einen Vorratsbehälters (8) für das Reduktionsmittel gefördert wird, und dabei in enger wärmeabgebender Nachbarschaft zu den das Reduktionsmittel zwischen den Apparaturen und/oder dem Vorratsbehälter führenden Schlauchleitungen (21, 22, 23) geführt ist, und dabei durch die Schlauchleitungsanschlüsse (4, 7, 12, 14, 15, 16) zum Verbinden der Schlauchleitungen mit den Apparaturen und/oder dem Vorratsbehälter strömt.Device for heating a reducing agent agent system for an exhaust gas treatment system of an internal combustion engine by a heating water circuit branched off from the cooling water circuit of the internal combustion engine (( 1 ), which is circulated through the entire reducing agent means plant and thereby by the apparatuses such as conveyor module ( 5 ) and / or dosing module ( 17 ) and a storage container ( 8th ) is conveyed to the reducing agent, and thereby in close heat-emitting proximity to the reducing agent between the apparatus and / or the reservoir leading hoses ( 21 . 22 . 23 ), and thereby through the hose line connections ( 4 . 7 . 12 . 14 . 15 . 16 ) for connecting the tubing with the apparatus and / or the reservoir flows. Verfahren zum Erwärmen des Reduktionsmittels in einer Reduktionsmittelanlage für ein Abgasreinigungssystem, bei dem das Reduktionsmittel innerhalb der Reduktionsmittelleitungen und Apparaturen erwärmt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reduktionsmittel innerhalb der gesamten Anlage durch von dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigtes, thermische Energie tragendes Kühlwasser erwärmt wird.Method of heating the reducing agent in a reducing agent system for an exhaust gas purification system, in which the reducing agent is within the reducing agent lines and equipment heated is, wherein the method is characterized in that the reducing agent within the entire system by the cooling water circuit of the internal combustion engine branched, thermal energy carrying cooling water is heated.
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