DE102006048721B4

DE102006048721B4 - Katalytische Reduktionseinrichtung für eine katalytische Reduktion von Stickoxiden in Abgasanlagen

Info

Publication number: DE102006048721B4
Application number: DE102006048721.4A
Authority: DE
Inventors: Rainer Haeberer; Matthias Horn; Leopold Bernegger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2026-10-17
Also published as: DE102006048721A1

Abstract

Katalytische Reduktionseinrichtung für eine katalytische Reduktion von Stickoxiden in Abgasanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Reduktionsmitteltank für ein flüssiges Reduktionsmittel und einer Reduktionsmittel-Fördereinrichtung, wobei im Reduktionsmitteltank ein mit Heizung versehener Schwappbehälter angeordnet ist, aus dem die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung über einen Filter Reduktionsmittel fördert und wobei der Schwappbehälter mindestens eine mit dem Inneren des Reduktionsmitteltanks verbundene Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) der Öffnung (8) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine katalytische Reduktionseinrichtung für eine katalytische Reduktion von Stickoxiden in Abgasanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Reduktionsmitteltank für ein flüssiges Reduktionsmittel und einer Reduktionsmittel-Fördereinrichtung, wobei im Reduktionsmitteltank ein mit Heizung versehener Schwappbehälter angeordnet ist, aus dem die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung über einen Filter Reduktionsmittel fördert und dabei der Schwappbehälter mindestens eine mit dem Inneren des Reduktionsmitteltanks verbundene Öffnung aufweist.
Stand der Technik
Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor muss aufgrund der in den nächsten Jahren anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem der Schadstoff NOx erheblich reduziert werden. Eine Methode, die zur Anwendung kommt, ist das SCR-Verfahren (SCR: selective catalytic reduction), bei dem der Schadstoff NOx (Stickoxid) unter Zuhilfenahme von flüssigem Reduktionsmittel wie zum Beispiel wässriger Harnstofflösung katalytisch zu N₂ und H₂O reduziert wird. Dazu wird zum Beispiel die wässrige Harnstofflösung vor einem SCR-Katalysator in die Abgasanlage des Kraftfahrzeugs über ein Dosiermodul eingespritzt. Die wässrige Harnstofflösung verdampft im heißen Abgas und bildet Ammoniak, das sich im SCR-Katalysator einlagert. Das im Katalysator eingelagerte Ammoniak wandelt die im Abgas enthaltenen Stickstoxide in elementaren Stickstoff und Wasserdampf um. Das flüssige Reduktionsmittel, wie zum Beispiel die wässrige Harnstofflösung, wird in einem Reduktionsmitteltank gelagert und über eine Leitung vom Reduktionsmitteltank zum Dosiermodul befördert. Das Reduktionsmittel gelangt dabei vom Reduktionsmitteltank zunächst in einen im Reduktionsmitteltank positionierten Schwappbehälter, der konstruktionsbedingt immer vollständig gefüllt ist und somit ein Schwappen der Flüssigkeit im Schwappbehälter unterbindet. Der Schwappbehälter ist mit einer Heizung versehen und weist mindestens einen mit dem Inneren des Reduktionsmitteltanks verbundene Öffnung auf. Die Tankheizung ist so dimensioniert, dass in hinreichend kurzer Zeit ein ausreichendes Volumen von gefrorenem Reduktionsmittel aufgetaut wird. Eine Reduktionsmittel-Fördereinrichtung fördert über einen Filter das Reduktionsmittel aus dem Schwappbehälter. Vor dem Einspritzen des flüssigen Reduktionsmittels muss das Reduktionsmittel gefiltert werden. Die Filterung des Reduktionsmittels erfolgt üblicherweise unmittelbar auf der Saugseite oder der Druckseite der Reduktionsmittel-Fördereinrichtung in einer Filterbox. Eine derartige Filterbox ist jedoch von großer Dimension und muss zusätzlich beheizt werden. Daher bilden die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung und der Filter ein Fördermodul, das sich außerhalb des Reduktionsmitteltanks findet.
Die DE 102 56 727 A1 beschreibt einen Behälter zur Aufnahme von Betriebsstoffen mit einem Heizelement.
Die DE 101 18 050 A1 offenbart einen Feinfilter für eine Kraftstofffördereinheit.
Die DE 103 35 265 A1 beschreibt die Kombination eines Kraftstofftanks mit einem HWL-Tank und einem Vorschalldämpfer.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Reduktionseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Filter der Öffnung zugeordnet ist. Ein der mit dem Inneren des Reduktionsmitteltanks verbundenen zugeordneter Filter hat relativ kleine, der Größe der Öffnung angepasste Dimensionen und erfasst dennoch sämtliches von der Reduktionsmittel-Fördereinrichtung gefördertes Reduktionsmittel, da dieses die Öffnung und damit den Filter passiert. Dabei verzögert der Filter das Einströmen des flüssigen Reduktionsmittels in den Schwappbehälter, was sich vorteilhaft auf das Schwappverhalten des Reduktionsmittels im Schwappbehälter auswirkt.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass der Filter in der Öffnung angeordnet ist. Eine Anordnung des Filters in der Öffnung ermöglicht es, den Filter besonders klein zu bauen, wobei seine Dimensionen den Dimensionen der Öffnung entspricht.
Weiterhin ist vorgesehen, dass mindestens zwei Öffnungen vorgesehen sind, von denen die eine Öffnung eine Zulauföffnung und die andere Öffnung eine Überlauföffnung bildet, und dass jeder der Öffnungen ein Filter zugeordnet ist, insbesondere jede der Öffnungen mit einem Filter versehen ist. Um das Schwappverhalten des flüssigen Reduktionsmittels zu unterbinden, weist der Schwappbehälter mindestens zwei Öffnungen auf, von denen mindestens einer als Zulauf- und einer als Überlauföffnung ausgebildet ist. Die Zulauföffnung ist zum Beispiel am Boden des Schwappbehälters angeordnet und die Überlauföffnung in einer die Füllung des Schwappbehälters vorgebenden Seitenwand.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung auf dem Reduktionsmitteltank angeordnet ist und über eine Ansaugleitung mit dem Inneren des Schwappbehälters verbunden ist. Durch die direkte Anordnung der Reduktionsmittel-Fördereinrichtung auf dem Reduktionsmitteltank ist ein kompakter Aufbau gewährleistet. Die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung saugt das flüssige Reduktionsmittel über die Ansaugleitung an, um sie zum Beispiel über eine Reduktionsmittelleitung zu einem Dosiermodul zu fördern, das das Reduktionsmittel in die Abgasanlage des Kraftfahrzeugs einspritzt.
Mit Vorteil ist nur in dem Schwappbehälter eine Heizung vorgesehen. Um ein Einfrieren des Reduktionsmittels im Bereich des Filters zu verhindern, muss das Reduktionsmittel im Bereich des Filters beheizt werden. Um eine oder mehrere zusätzliche Heizungen im Bereich des Filters zu vermeiden, ist der der Öffnung zugeordnete Filter am oder im Schwappbehälter angeordnet, wobei nur der Schwappbehälter eine Heizung aufweist. Durch die Konzentration von Heizung und Filter in beziehungsweise am Schwappbehälter ist eine platzsparende Anordnung gewährleistet. Zusätzliche Komponenten wie zum Beispiel eine dem Filter zugeordnete Zusatzheizung werden nicht benötigt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Filter ein Filtergewebe aufweist oder als Filtergewebe ausgebildet ist. Die Verwendung von Filtergewebe ermöglicht einen simplen und effektiven Aufbau des Filters.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Filter als Maschenfilter ausgebildet ist. Dabei weist der Maschenfilter ein derart feinmaschiges Filtergewebe aus, das die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung und das Dosiermodul vor Schmutz schützt.
Schließlich ist vorgesehen, dass der Filter ein Filtergewebe aufweist, das in die mindestens eine Öffnung eingespritzt ist. Dazu kann das Filtergewebe in den aus Kunststoff hergestellten Schwappbehälter eingespritzt werden. Ein derartiger Filter ist kostengünstig herstellbar.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Die Figur eine schematische Darstellung des Reduktionsmitteltanks und der Reduktionsmittel-Fördereinrichtung einer erfindungsgemäßen katalytischen Reduktionseinrichtung in einem Ausführungsbeispiel.

Ausführungsform(en) der Erfindung
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Reduktionsmitteltanks 1 für ein Reduktionsmittel 2 und eine Reduktionsmittel-Fördereinrichtung 3 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Der Reduktionsmitteltank 1 weist in seinem Innern einen mit einer Heizung 4 versehenen Schwappbehälter 5 auf, der so konstruiert ist, dass er stets vollständig mit Reduktionsmittel 2 gefüllt ist. Der Schwappbehälter 5 weist in seinem Bodenbereich 6 eine als Zulauföffnung 7 ausgebildete Öffnung 8 und an einer Seitenwand 9 eine als Überlauföffnung 10 ausgebildete Öffnung 8 auf. In den Öffnungen 8 - der Zulauföffnung 7 und der Überlauföffnung 10 - befindet sich jeweils ein als Maschenfilter 11 ausgebildeter Filter 12. Jede der Öffnungen 8 ist somit mit einem Filter 12 versehen. Die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung 3 ist auf dem Reduktionsmitteltank 1 angeordnet und ist über eine Ansaugleitung 13 mit dem Inneren des Schwappbehälters 5 verbunden. Die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung 3 fördert das flüssige Reduktionsmittel 2 über eine Reduktionsmittelleitung 14 bis zu einem nicht dargestellten Dosiermodul, das das Reduktionsmittel 2 in ein nicht dargestelltes Abgasrohr einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs einspritzt.
Es ergeben sich folgende vorteilhafte Funktionen durch den Einsatz der Filter 12 in den Öffnungen 8 (Zulauföffnung 7 und der Überlauföffnung 10) des Schwappbehälters 5: Die auf dem Reduktionsmitteltank 1 angeordnete Reduktionsmittel-Fördereinrichtung 3 benötigt keinen eigenen Filter, der wiederum eine eigene Heizung benötigen würde, und baut dementsprechend klein. Diese zusätzliche Heizung wäre nötig, um die Eisdruckfestigkeit des zusätzlichen Filters im Fördermodul zu gewährleisten. Bei der erfindungsgemäßen Reduktionseinrichtung reicht die zum Auftauen des Reduktionsmittels 2 im Schwappbehälter 5 angeordnete Heizung 4 aus, um die Eisdruckfestigkeit der den Öffnungen 8 (Zulauföffnung 7 und Überlauföffnung 10) zugeordneten Filtern 12 zu gewährleisten. Somit übernimmt die Heizung 4 zwei Funktionen: Auftauen des Reduktionsmittels 2 und Gewährleistung der Eisdruckfestigkeit der Filter 12. Die Anordnung des als Maschenfilter 11 ausgebildeten Filters 12 in der Zulauföffnung 7 zum Schwappbehälter 5 hat weiterhin den Vorteil, dass aufgrund der Feinmaschigkeit des Filters 12 eine verzögerte Durchgängigkeit des Reduktionsmittels 2 erfolgt, was sich wiederum vorteilhaft auf das Schwappverhalten des Reduktionsmittels 2 im Schwappbehälter 5 auswirkt. Alternativ müsste an der tiefsten Stelle des Schwappbehälters 5 ein zusätzliches, nach innen öffnendes Ventil vorgesehen werden. Der Filter 12 in der als Zulauföffnung 7 ausgebildeten Öffnung 8 hat somit zwei Funktionen: Die Filterung des in den Schwappbehälter 5 gelangenden Reduktionsmittels 2 und eine Verzögerung des Einströmens des Reduktionsmittels um das Schwappverhalten im Schwappbehälter 5 günstig zu beeinflussen.

Claims

Katalytische Reduktionseinrichtung für eine katalytische Reduktion von Stickoxiden in Abgasanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Reduktionsmitteltank für ein flüssiges Reduktionsmittel und einer Reduktionsmittel-Fördereinrichtung, wobei im Reduktionsmitteltank ein mit Heizung versehener Schwappbehälter angeordnet ist, aus dem die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung über einen Filter Reduktionsmittel fördert und wobei der Schwappbehälter mindestens eine mit dem Inneren des Reduktionsmitteltanks verbundene Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) der Öffnung (8) zugeordnet ist.
Reduktionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) in der Öffnung (8) angeordnet ist.
Reduktionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Öffnungen (8) vorgesehen sind, von denen die eine Öffnung (8) eine Zulauföffnung (7) und die andere Öffnung (8) eine Überlauföffnung (10) bildet, und dass jeder der Öffnungen (8) ein Filter (12) zugeordnet ist, insbesondere jede der Öffnungen (8) mit einem Filter (12) versehen ist.
Reduktionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittel-Fördereinrichtung (3) auf dem Reduktionsmitteltank (1) angeordnet ist und über eine Ansaugleitung (13) mit dem Inneren des Schwappbehälters (5) verbunden ist.
Reduktionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur in dem Schwappbehälter (5) eine Heizung (4) vorgesehen ist.
Reduktionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) ein Filtergewebe aufweist oder als Filtergewebe ausgebildet ist.
Reduktionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter als Maschenfilter (11) ausgebildet ist.
Reduktionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) ein Filtergewebe aufweist, das in die mindestens eine Öffnung (8) eingespritzt ist.