DE102009047663A1 - Method and apparatus for recharging NOx reducing agent storage tanks - Google Patents

Method and apparatus for recharging NOx reducing agent storage tanks Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wiederbeladen oder zur Nachladung von Speicherbehältern (10) mit einem Reduktionsmittel (1) vorgeschlagen, welches in einer das Reduktionsmittel speichernden Speichersubstanz (2) eingelagert wird und bei Bedarf für eine Verwendung in einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Stickstoffoxiden NOx, insbesondere in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, unter Wärmeeinwirkung durch Desorption wieder freigesetzt werden kann, wobei mindestens ein Zentralbehälter (10) und mindestens ein damit koppelbarer Vorratsbehälter (20) vorgesehen sind, wobei der Zentralbehälter (10) mit einer Zuführleitung (3) mit dem Abgasnachbehandlungssystem verbunden ist und Mittel aufweist zum Wärmeeintrag in die Speichersubstanz (2) des Zentralbehälters (10), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zentralbehälter (10) mit dem Vorratsbehälter (20) zur Nachladung verbunden wird und der Vorratsbehälter (20) derart ausgebildet ist, dass ohne zusätzliche Heizmittel im oder am Vorratsbehälter (20) Reduktionsmittel (1) aus dem Vorratsbehälter (20) in den Zentralbehälter (10) strömt.A method and apparatus for reloading or reloading storage containers (10) with a reducing agent (1) is proposed, which is stored in a storage substance (2) storing the reducing agent and, if necessary, for use in a selective catalytic reduction (SCR ) of nitrogen oxides NOx, in particular in an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine of a motor vehicle, can be released by heat again by desorption, wherein at least one central container (10) and at least one reservoir (20) coupled therewith are provided, wherein the central container (10) with a Supply line (3) is connected to the exhaust aftertreatment system and has means for heat input into the storage substance (2) of the central container (10), wherein the method is characterized in that the central container (10) with the reservoir (20) is connected for recharging and stock Reservoir (20) is designed such that without additional heating means in or on the reservoir (20) reducing agent (1) from the reservoir (20) flows into the central container (10).

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Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederbeladen oder zur Nachladung von Speicherbehältern mit Reduktionsmitteln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention relates to a method for reloading or for reloading storage containers with reducing agents according to the preamble of claim 1 and to a corresponding apparatus having the features according to the preamble of claim 8.

Zur Reduzierung von Stickstoffoxiden NOx im Abgas von Brennkraftmaschinen beispielsweise für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, im Abgasnachbehandlungssystem Katalysatoren zu verwenden, welche mit einer sogenannten selektiven katalytischen Reduktion (SCR) funktionieren. Dabei wird ein flüssiges oder gasförmiges Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak, aus Speicherbehältern freigesetzt und über eine Zuführleitung dem Abgasstrang vor dem SCR-Katalysator zugeführt. Die bekannten Speicherbehälter sind dafür mit einer Speichersubstanz versehen, in welcher das Reduktionsmittel eingelagert werden kann und aus welcher das Reduktionsmittel unter Wärmeeinwirkung mittels Heizeinrichtungen oder ähnlichem über eine sogenannte Desorption bei Bedarf wieder freigesetzt werden kann. Die Beladung derartiger Speicherbehälter bzw. der sich darin befindenden Speichersubstanzen erfolgt bisher durch ein Beaufschlagen der Speichersubstanz mit gasförmigem Reduktionsmittel in dem Speicherbehälter selbst oder in extra dafür vorgesehenen Reaktoren. Wenn das gespeicherte Reduktionsmittel aus dem Speicherbehälter nahezu vollständig freigesetzt und für die SCR-Reduktion zur Verringerung der Stickstoffoxide NOx verwendet wurde, müssen derartige Speicherbehälter wieder mit Reduktionsmittel aufgeladen werden. Hiermit beschäftigt sich die vorliegende Erfindung.For the reduction of nitrogen oxides NOx in the exhaust gas of internal combustion engines, for example for motor vehicles, it is known to use in the exhaust aftertreatment system catalysts which function with a so-called selective catalytic reduction (SCR). In this case, a liquid or gaseous reducing agent, for example ammonia, is released from storage containers and fed via a supply line to the exhaust gas line upstream of the SCR catalytic converter. The known storage containers are for this purpose provided with a storage substance, in which the reducing agent can be stored and from which the reducing agent can be released under heat by means of heaters or the like via a so-called desorption when needed again. The loading of such storage containers or the storage substances located therein takes place hitherto by applying the storage substance with gaseous reducing agent in the storage container itself or in specially provided reactors. When the stored reducing agent has been almost completely released from the storage tank and used for the SCR reduction to reduce the nitrogen oxides NOx, such storage tanks must be recharged with reducing agent. This is the subject of the present invention.

Im Stand der Technik sind verschiedene Systeme und Verfahren zur Bereitstellung von insbesondere gasförmigem Ammoniak als Reduktionsmittel für die SCR-Katalyse vorgeschlagen worden, wobei diese sich vornehmlich mit der bedarfsgerechten Freigabe und Dosierung für die Verwendung im Abgasnachbehandlungssystem befassten. Beispiele für bekannte Verfahren und Systeme zur Speicherung und Bereitstellung von gasförmigem Reduktionsmittel sind in WO 1999/001205 A1 , WO 2006/012903 A2 und WO 2007/000170 A1 beschrieben. Als nachteilig hat sich bei den bekannten Systemen und Vorrichtungen erwiesen, dass für eine ausreichende und längerfristige Bereitstellung von Reduktionsmittel relativ große Speicherbehälter an Bord beispielsweise von Kraftfahrzeugen vorhanden sein müssen. Die Größe derartiger Speicherbehälter führt zu einem nicht unerheblichen zusätzlichen Gewicht. Außerdem sind bei relativ großvolumigen Speicherbehältern für Reduktionsmittel große Heizeinrichtungen erforderlich, um über die Desorption das Reduktionsmittel bei Bedarf aus der Speichersubstanz wieder freigeben zu können.The prior art has proposed various systems and methods for providing, in particular, gaseous ammonia as a reductant for SCR catalysis, these primarily dealing with on-demand release and metering for use in the exhaust aftertreatment system. Examples of known methods and systems for storing and providing gaseous reducing agent are in WO 1999/001205 A1 . WO 2006/012903 A2 and WO 2007/000170 A1 described. A disadvantage has proven in the known systems and devices that for a sufficient and longer-term provision of reducing agent relatively large storage tank on board, for example, must be present of motor vehicles. The size of such storage containers leads to a significant additional weight. In addition, large heating devices are required for relatively large volume storage containers for reducing agent to release the desorbing agent, the reducing agent as needed from the storage substance again.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch ein Verfahren zum Wiederbeladen oder zur Nachladung von Speicherbehältern mit den Schritten nach Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung zur Nachladung von Speicherbehältern mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The problem underlying the invention is achieved by a method for reloading or reloading of storage containers with the steps according to claim 1 and by the device for reloading storage containers with the features of claim 8. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.

Nach der Erfindung wird ein Verfahren zum Wiederbeladen oder zur Nachladung von Speicherbehältern mit Reduktionsmittel vorgeschlagen, bei welchem Reduktionsmittel in einer Speichersubstanz in mindestens einem Speicherbehälter eingelagert wird und bei Bedarf unter Wärmeeinwirkung durch Desorption wieder freigesetzt werden kann, wobei mindestens ein Zentralbehälter und mindestens ein damit koppelbarer Vorratsbehälter vorgesehen sind, wobei der Zentralbehälter mit einer Zuführleitung mit dem Abgasnachbehandlungssystem verbunden ist und Mittel aufweist zum Wärmeeintrag in die Speichersubstanz des Zentralbehälters für die Freisetzung von Reduktionsmittel, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der mindestens eine Zentralbehälter mit dem Vorratsbehälter zur Nachladung verbunden wird und der Vorratsbehälter derart ausgebildet ist, dass ohne zusätzliche Heizmittel im oder am Vorratsbehälter Reduktionsmittel aus dem Vorratsbehälter in den Zentralbehälter für die Nachladung strömt. Durch diese Maßnahmen wird ein energetisch optimierter Nachladevorgang bereitgestellt. Der Vorratsbehälter erfordert kein zusätzliches Heizen für eine Nachladung des Zentralbehälters. Der Vorratsbehälter und/oder die Speichersubstanz im Vorratsbehälter sind derart ausgebildet, dass eine quasi automatische Nachladung beim Verbinden mit dem Zentralbehälter möglich ist. Sobald der Zentralbehälter nicht mehr genügend Reduktionsmittel enthält und der Gasdruck unter einen Schwellenwert absinkt, wird durch eine einfache Verbindung oder Kopplung des Zentralbehälters mit dem Vorratsbehälter ein Nachladevorgang ausgelöst.According to the invention, a method for reloading or reloading of storage containers with reducing agent is proposed in which reducing agent is stored in a storage substance in at least one storage container and can be released when needed by heat under desorption again, at least one central container and at least one coupled therewith Reservoir are provided, wherein the central container is connected to a supply line to the exhaust aftertreatment system and means for heat input into the storage substance of the central container for the release of reducing agent, wherein the method is characterized in that the at least one central container is connected to the reservoir for recharging and the reservoir is formed such that without additional heating means in or on the reservoir reducing agent from the reservoir into the central container for the Recharge flows. These measures provide an energy-optimized recharging process. The reservoir requires no additional heating for a recharge of the central container. The storage container and / or the storage substance in the storage container are designed such that a quasi-automatic recharging when connecting to the central container is possible. As soon as the central container no longer contains sufficient reducing agent and the gas pressure drops below a threshold value, a reloading process is triggered by a simple connection or coupling of the central container with the reservoir.

Dies erfolgt erfindungsgemäß vorteilhafterweise durch Ausnutzung des mehrstufigen Einspeicherverhaltens von beispielsweise Ammoniak als Reduktionsmittel in geeigneten Speichersubstanzen, wie es weiter unten im Detail im Ausführungsbeispiel erläutert werden wird. Die Anpassung bzw. Ausgestaltung des Vorratsbehälters ohne zusätzliche Heizmittel kann insbesondere durch die relative Größe des Speicherbehälters, durch die Wahl der Speichersubstanz oder durch andere dem Fachmann hierfür bekannte Maßnahmen erfolgen. Die Ausbildung des Vorratsbehälters ist insbesondere derart, dass nach einem Verbinden beispielsweise über eine Verbindungsleitung mit dem Zentralbehälter aufgrund eines relativen Druckunterschieds zwischen dem fast vollständig entladenen Zentralbehälter und dem Vorratsbehälter das Reduktionsmittel automatisch zur Nachladung strömt. Neben der Energieeinsparung aufgrund des Fehlens von zusätzlichen Heizeinrichtungen am Vorratsbehälter hat dies den Vorteil, dass der Vorratsbehälter relativ einfach konstruiert sein kann. Außerdem wird auf diese Weise der Nachladung mit Reduktionsmittel eine sehr homogene Entnahme von Reduktionsmittel aus dem Vorratsbehälter gewährleistet, da diese nicht mehr von einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Wärme von Heizeinrichtungen abhängt. Bei der Nachladung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehen so auch keine ungewollten Beladungsgradienten. Auch hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass aufgrund der fehlenden Heizeinrichtung im Vorratsbehälter ein Überhitzen des Systems durch mögliche Fehlfunktionen in der Heizeinrichtung ausgeschlossen ist. Nicht zuletzt benötigt der Vorratsbehälter keine aufwendigen Wärmedämmung, da der Nachladevorgang bei einem relativ niedrigen Temperaturniveau abläuft.This is done according to the invention advantageously by utilizing the multi-stage Einspeicherverhaltens example of ammonia as a reducing agent in suitable storage substances, as will be explained in detail below in the embodiment. The adaptation or refinement of the storage container without additional heating means can be effected in particular by the relative size of the storage container, by the choice of the storage substance or by other measures known to those skilled in the art. The training of the Reservoir is in particular such that after a connection, for example via a connecting line with the central container due to a relative pressure difference between the almost completely discharged central container and the reservoir, the reducing agent automatically flows to recharge. In addition to the energy savings due to the lack of additional heaters on the reservoir this has the advantage that the reservoir can be relatively easily constructed. In addition, in this way the recharging with reducing agent ensures a very homogeneous removal of reducing agent from the reservoir, since it no longer depends on a very uniform distribution of heat from heaters. When reloading with the method according to the invention so no unwanted loading gradients arise. The inventive method has the advantage that due to the lack of heating device in the reservoir overheating of the system is excluded by possible malfunction in the heater. Last but not least, the reservoir does not require any elaborate thermal insulation since the reloading process takes place at a relatively low temperature level.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Pumpe zwischen dem Zentralbehälter und dem Vorratsbehälter vorgesehen, welche zum aktiven Nachladen des Zentralbehälters mit gasförmigem Reduktionsmittel betrieben wird. Die Pumpe beschleunigt den Nachladevorgang. Das Verwenden einer Pumpe zur gezielten aktiven Wiederbeladung von Speichersubstanzen bzw. Speicherbehältern, welche der eigentlichen Bereitstellung und Dosierung des Reduktionsmittels für Abgasnachbehandlungssysteme dienen, ermöglicht eine schnelle und effiziente Nachladung auch bei geringen Druckdifferenzen zwischen dem mindestens einen Vorratsbehälter und dem mindestens einen Zentralbehälter. Mit der Pumpe können auch große Volumenströme bei relativ geringen Druckdifferenzen gefördert werden. Oder geringe Volumenströme können mittels der Pumpe über eine dann entsprechend größere Druckdifferenz gefördert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, a pump between the central container and the reservoir is provided, which is operated for actively reloading the central container with gaseous reducing agent. The pump accelerates the recharging process. The use of a pump for the purposeful active reloading of storage substances or storage containers, which are used for the actual provision and metering of the reducing agent for exhaust aftertreatment systems, allows a fast and efficient recharging even at low pressure differences between the at least one reservoir and the at least one central container. With the pump, even large volume flows can be promoted at relatively low pressure differences. Or small volume flows can be promoted by means of the pump via a correspondingly larger pressure difference.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zwischen dem Zentralbehälter und dem Vorratsbehälter ein Rückschlagventil vorgesehen, welches zum passiven Nachladen des Zentralbehälters mit gasförmigem Reduktionsmittel verwendet wird. Das Rückschlagventil, welches in Richtung von dem Vorratsbehälter in den Zentralbehälter beispielsweise bei einem voreingesteliten Mindestdruck öffnet, ermöglicht eine vollständig automatische und passive Art des Nachladevorgangs. Wenn beispielsweise die Druckdifferenz zwischen einem nachzuladenden Zentralbehälter und einem daran angeschlossenen Vorratsbehälter ausreichend ist, kann alleine über das Rückschlagventil eine passive Ausführung des Nachladevorgangs vorgenommen werden. Dies reduziert den erforderlichen Energieaufwand und apparativen Aufwand weiter.According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, a check valve is provided between the central container and the reservoir, which is used for passive reloading of the central container with gaseous reducing agent. The check valve, which opens in the direction of the reservoir into the central container, for example, at a preset minimum pressure, allows a completely automatic and passive type of reloading. If, for example, the pressure difference between a central container to be reloaded and a reservoir connected thereto is sufficient, a passive execution of the reloading process can be carried out alone via the non-return valve. This further reduces the required energy consumption and equipment expenditure.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Nachladung von Zentralbehältern an Bord von Fahrzeugen beispielsweise ein Vorratsbehälter, vorzugsweise ein stationärer Vorratsbehälter, mit einem deutlich größeren Volumen als dem des Zentralbehälters verwendet. Nach einem vorteilhaften diesbezüglichen Aspekt ist das Volumen des Vorratsbehälters mindestens dreimal so groß wie das Volumen des Zentralbehälters. Da im Vorratsbehälter nach der Erfindung keine aktiven Heizelemente oder Heizeinrichtungen erforderlich sind, kann zur Nachladung mit Reduktionsmittel ein relativ großvolumiger Vorratsbehälter verwendet werden. Ein großvolumiger Vorratsbehälter hat ferner den Vorteil, dass mit ein und demselben Vorratsbehälter mehrere Nachladevorgänge für einen oder mehrere Zentralbehälter an Bord von Fahrzeugen beispielsweise durchgeführt werden können. Die Beladung mit gasförmigem Reduktionsmittel der Speichersubstanz des großvolumigen Vorratsbehälters reicht für mehrere Nachladevorgänge aus.According to a further advantageous embodiment of the invention is for reloading central containers on board vehicles, for example, a reservoir, preferably a stationary reservoir, used with a much larger volume than that of the central container. According to an advantageous aspect in this regard, the volume of the reservoir is at least three times as large as the volume of the central reservoir. Since no active heating elements or heaters are required in the reservoir according to the invention, a relatively large-volume reservoir can be used for reloading with reducing agent. A large-volume storage container also has the advantage that several reloading operations for one or more central containers on board vehicles can be carried out, for example, with one and the same storage container. The loading of gaseous reducing agent of the storage substance of the large-volume storage container is sufficient for several reloading operations.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Nachladung des Zentralbehälters ein Vorratsbehälter mit einer Speichersubstanz verwendet, welche in der Zusammensetzung verschieden ist von der Speichersubstanz des Zentralbehälters. Die Speichersubstanz ist dennoch geeignet zum Einlagern ein und desselben Reduktionsmittels, beispielsweise von Ammoniak (NH3). Durch eine gezielte Auswahl und Kombination von verschiedenen möglichen Speichermaterialien für einerseits den Zentralbehälter und andererseits den Vorratsbehälter kann gezielt ein bestimmtes Druckgefälle hergestellt werden, welches den Nachladevorgang vom Vorratsbehälter in den Zentralbehälter begünstigt. Geeignete Speichersubstanzen für beispielsweise Ammoniak NH3 sind zum Beispiel Salze, insbesondere Chloride und/oder Sulfate eines oder mehrerer Erdalkalielemente, wie zum Beispiel MgCl2, CaCl2, und/oder eines oder mehrere 3d-Nebengruppenelemente, wie Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und/oder Zink. Diesen Stoffen ist gemeinsam, dass der Zersetzungsprozess bei der Freisetzung von gasförmigem Ammoniak durch Desorption komplett reversibel ist. Das heißt, nach einem Abkühlen der Speichersysteme für das Reduktionsmittel auf ein Ausgangstemperaturniveau liegen diese Ausgangssubstanzen wieder unverändert vor. Nach einer vorteilhaften diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung wird als Speichersubstanz im Zentralbehälter eine Mischung von MgCl2 und als Speichersubstanz im Vorratsbehälter eine Kombination von CaCl2 und SrCl2 oder eine dieser Substanzen verwendet. According to a further advantageous embodiment of the invention, a reservoir with a storage substance is used for reloading the central container, which is different in composition from the storage substance of the central container. The storage substance is nevertheless suitable for storing one and the same reducing agent, for example ammonia (NH 3 ). Through a targeted selection and combination of various possible storage materials for on the one hand the central container and on the other hand, the reservoir can be made specifically a certain pressure gradient, which favors the reloading of the reservoir into the central container. Suitable storage substances for, for example, ammonia NH 3 are, for example, salts, in particular chlorides and / or sulfates of one or more alkaline earth elements, for example MgCl 2 , CaCl 2 , and / or one or more 3d sub-group elements, such as manganese, iron, cobalt, nickel , Copper and / or zinc. These substances have in common that the decomposition process in the release of gaseous ammonia by desorption is completely reversible. That is, after cooling the storage systems for the reducing agent to a starting temperature level, these starting materials are present again unchanged. According to an advantageous embodiment of the invention, a mixture of MgCl 2 is used as the storage substance in the central container and a combination of CaCl 2 and SrCl 2 or one of these substances is used as the storage substance in the storage container.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine mehrstufig mit Reduktionsmittel beladene beziehungsweise mehrstufig beladbare Speichersubstanz im Vorratsbehälter für die Nachladung von einem oder mehreren Zentralbehältern verwendet. Durch die mehrstufige Beladung der Speichersubstanz im Vorratsbehälter kann gezielt für den Nachladevorgang das Vorhandensein von sprungartigen Druckstufen ausgenutzt werden. Abhängig von der jeweiligen Temperatur (Außentemperatur, Innentemperatur) und von entsprechenden Druckniveaus kann so die Freisetzung und Abgabe von Reduktionsmittel aus dem Vorratsbehälter weiter optimiert werden, so dass möglichst wenig zusätzliche Energie für den Nachladevorgang erforderlich ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, a multistage loaded with reducing agent or multi-stage loadable storage substance is used in the reservoir for recharging one or more central containers. Due to the multi-stage loading of the storage substance in the reservoir can be exploited specifically for the reload the presence of sudden pressure levels. Depending on the respective temperature (outside temperature, inside temperature) and corresponding pressure levels, the release and release of reducing agent from the reservoir can be further optimized, so that as little additional energy as possible is required for the recharging process.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Nachladung über eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem aktuellen Beladungszustand des Zentralbehälters und/oder von einem gemessenen Druck in der Zuführleitung zum Abgasnachbehandlungssystem gesteuert. Sobald nicht mehr genügend Reduktionsmittel in dem Zentralbehälter vorhanden ist, wird so der Nachladevorgang ausgelöst. Dafür kann beispielsweise ein Drucksensor in der Zuführleitung verwendet werden. Alternativ können auch andere Systeme zur Überwachung des Beladungszustands von derartigen Speicherbehältern hierzu verwendet werden, wie sie dem Fachmann des Gebiets bekannt sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, the recharge is controlled via a control device in response to a current loading state of the central container and / or by a measured pressure in the supply line to the exhaust aftertreatment system. As soon as there is no longer enough reducing agent in the central container, the reloading process is triggered. For example, a pressure sensor in the supply line can be used. Alternatively, other systems for monitoring the loading state of such storage containers may be used, as known to those skilled in the art.

Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zum Wiederbeladen oder zur Nachladung von Speicherbehältern mit Reduktionsmittel, wobei mindestens ein Zentralbehälter und mindestens ein damit koppelbarer Vorratsbehälter für eine Nachladung vorgesehen sind, wobei der Zentralbehälter mit einer Zuführleitung mit einem Abgasnachbehandlungssystem beispielsweise einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs über ein Dosierventil verbunden ist und Mittel aufweist zum Wärmeeintrag in die Speichersubstanz des Zentralbehälters für eine bedarfsgerechte Freigabe von Reduktionsmittel, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Vorratsbehälter über eine Verbindungsleitung mit dem Zentralbehälter für eine Nachladung koppelbar ist und dass der Vorratsbehälter derart ausgebildet bzw. angepasst ist, dass ohne zusätzliche Heizmittel im oder am Vorratsbehälter Reduktionsmittel aus dem Vorratsbehälter in den Zentralbehälter strömt. Da für den Nachladevorgang somit keine zusätzlichen Heizelemente oder Heizeinrichtungen am Vorratsbehälter betrieben werden müssen, ist der energetische Aufwand für den Nachladevorgang deutlich reduziert. Auch konstruktiv ist die Vorrichtung einfacher ausgestaltet, als es derartige Nachladevorrichtungen im Stand der Technik waren, die regelmäßig mit separaten Heizeinrichtungen auch an den Vorratsbehältern versehen waren. Außerdem kann der Vorratsbehälter hierdurch relativ einfach ausgestaltet werden, und er erfordert weder extreme Wärmeisolierungen noch hochdruckbeständige Tanks. Der Nachladevorgang kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise auf einem relativ niedrigen Temperatur- und/oder Druckniveau stattfinden, da eine relative Druckdifferenz zwischen dem Zentralbehälter und dem Vorratsbehälter gezielt ausgenutzt wird.The invention also relates to a device for reloading or reloading of storage containers with reducing agent, wherein at least one central container and at least one reservoir coupled thereto for recharging are provided, wherein the central container connected to a supply line with an exhaust aftertreatment system, for example an internal combustion engine of a motor vehicle via a metering valve is and has means for heat input into the storage substance of the central container for a demand-based release of reducing agent, wherein the device is characterized in that the reservoir is coupled via a connecting line to the central container for recharging and that the reservoir is designed or adapted such that without additional heating in or on the reservoir reducing agent flows from the reservoir into the central tank. Since therefore no additional heating elements or heaters need to be operated on the reservoir for reloading, the energy cost for the reloading process is significantly reduced. Also structurally, the device is designed simpler than it were such reloading devices in the prior art, which were regularly provided with separate heaters also on the storage containers. In addition, the reservoir can thereby be made relatively simple, and it requires neither extreme heat insulation nor high pressure resistant tanks. The reloading process can advantageously take place with the device according to the invention at a relatively low temperature and / or pressure level, since a relative pressure difference between the central container and the reservoir is specifically utilized.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Pumpe zur aktiv gesteuerten Nachladung des Zentralbehälters mit gasförmigem Reduktionsmittel auf. Der Einsatz einer solchen Pumpe hat den Vorteil, dass auch bei sehr geringen Druckdifferenzen zwischen einerseits dem Vorratsbehälter und andererseits dem nachzuladenden Zentralbehälter relativ große Volumenströme von Reduktionsmittel fließen können. Oder es können hiermit relativ geringe Volumenströme auch bei einer größeren Druckdifferenz als ohne eine Pumpe gefördert werden. Nach einer diesbezüglichen alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich oder alternativ zur Pumpe ein Rückschlagventil für eine passive Nachladung des Zentralbehälters mit gasförmigem Reduktionsmittel vorgesehen. Das Rückschlagventil kann dabei mit einem voreingestellten Grenzdruck versehen sein, so dass bei einer bestimmten Druckdifferenz und damit einem bestimmten Entladungszustand des Zentralbehälters beim Verbinden mit einem Vorratsbehälter automatisch der Nachladevorgang mit gasförmigem Reduktionsmittel aus dem Vorratsbehälter ausgelöst wird.According to an advantageous embodiment of the invention, the device comprises a pump for actively controlled recharging of the central container with gaseous reducing agent. The use of such a pump has the advantage that even with very small pressure differences between on the one hand the reservoir and on the other hand the nachzuladenden central container relatively large volume flows of reducing agent can flow. Or it can hereby relatively small volume flows are promoted even at a greater pressure difference than without a pump. According to a related alternative embodiment of the invention, a check valve for passive recharging of the central container with gaseous reducing agent is additionally or alternatively provided to the pump. The check valve may be provided with a preset limit pressure, so that at a certain pressure difference and thus a certain discharge state of the central container when connecting to a reservoir automatically the reloading with gaseous reducing agent is released from the reservoir.

Nach einem vorteilhaften weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Schnellkupplung in einer Verbindungsleitung auf. Damit kann der Vorratsbehälter schnell und einfach mit verschiedenen Zentralbehältern für die Nachladung verbunden werden. Der Vorratsbehälter kann relativ großvolumig ausgestaltet sein und ist beispielsweise ein stationärer Vorratsbehälter. Der Vorratsbehälter wird mittels der Schnellkupplung mit jeweiligen im Volumen kleineren Zentralbehältern von beispielsweise verschiedenen Fahrzeugen verbunden, die dann zügig und ohne großen Aufwand nachgeladen werden können. Alternativ können auch mehrere Zentralbehälter in ein und demselben Fahrzeug mit dem Vorratsbehälter über entsprechende Verbindungsleitungen und Schnellkupplungen zur Nachladung verbunden werden.According to an advantageous further aspect of the invention, the device has a quick coupling in a connecting line. Thus, the reservoir can be quickly and easily connected to various central containers for recharging. The reservoir can be designed relatively large volume and is for example a stationary reservoir. The reservoir is connected by means of the quick coupling with respective smaller in volume central containers of, for example, different vehicles, which can then be recharged quickly and easily. Alternatively, several central containers can be connected in one and the same vehicle with the reservoir via corresponding connecting lines and quick couplings for recharging.

Die Erfindung wird im Folgenden mehr im Detail anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden. In der Zeichnung zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment and with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:

1 ein Diagramm einer Adsorptionsisotherme zur Veranschaulichung einer dreistufig beladenen Speichersubstanz eines NOx-Reduktionsmittels nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 1 a diagram of a Adsorptionsisotherme illustrating a three-stage loaded storage substance of a NOx reducing agent according to an embodiment of the invention; and

2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Nachladung von NOx-Reduktionsmittel in Speicherbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 a schematic view of an embodiment of a device for recharging NOx reducing agent in storage container according to the present invention.

In der 1 ist ein Diagramm dargestellt, welches eine sogenannte Adsorptionsisotherme am Beispiel einer dreistufigen Beladung einer Speichersubstanz für ein Reduktionsmittel in einem Reduktionsmittel-Speicherbehälter für eine sogenannte SCR-Behandlung von Stickstoffoxiden NOx zeigt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dieses mehrstufige Einspeicherverhalten von Speichersubstanzen 2 für Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak NH3 verwendet, um eine möglichst energiesparende und effiziente Nachladung von Speicherbehältern 10 mit Reduktionsmittel aus einem Vorratsbehälter 20 zu ermöglichen. Eine Adsorptionsisotherme, wie sie in 1 am Beispiel einer dreistufigen Einspeicherung von Reduktionsmittel 1 in eine Speichersubstanz 2 gezeigt ist, stellt das Verhalten eines bestimmten Speichermaterials einer Speichersubstanz 2 dar, wobei für eine konstante Temperatur die Beladung Θ (Ordinate) als Funktion des Gasdrucks des gasförmigen Reduktionsmittels (Abszisse), zum Beispiel Ammoniak NH3, dargestellt ist. Der Beladungszustand des Speichermaterials der Speichersubstanz 2 kann zwischen 0 (vollständig entladen) und 1 (voll beladen) variieren. Bei Überschreiten eines bestimmten Druckniveaus steigt der Beladungszustand Θ sprunghaft an. Dieses mehrstufige Einspeicherverhalten von Speichersubstanzen 2 für gasförmiges Reduktionsmittel 1, wie zum Beispiel Ammoniak (NH3), wird nach einem Aspekt der Erfindung ausgenutzt, indem die Abhängigkeit zwischen dem Gasdruck p, der Temperatur und dem Beladungszustand Θ gezielt verwendet wird. Es wird dabei ausgenutzt, dass sich in Abhängigkeit von dem Druck des Reduktionsmittels in einem Speicherbehälter 10, 20 und der Temperatur (Umgebungstemperatur bzw. Innentemperatur Speicherbehälter) ein bestimmter Beladungszustand des Materials der Speichersubstanz 2 einstellt. Überschreitet der Druck des Reduktionsmittels 1 ein bestimmtes Maß, so steigt die Beladung Θ stufenförmig stark an. Im Fall von Speichersubstanzen 2, welche mehrstufig beladen sind, ergibt sich dementsprechend ein mehrstufiger abrupter oder stufenförmiger Anstieg des Beladungszustands Θ. Zum Beispiel ergeben sich im Fall von einer Speichersubstanz 2 aus dem Material Mg(NH3)6Cl2 drei Stufen oder abrupte Sprünge im Beladungszustand Θ, wie es in der 1 dargestellt ist. Die Lage der jeweiligen Stufen ist abhängig von der Temperatur und entspricht dem Dissoziationsdruck von dem Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak NH3, über dem Speichermaterial. Beispielsweise ist der Dissoziationsdruck, d. h. der Druck, bei welchem ein Zerfall von Molekülen in einfachere Bestandteile erfolgt, für Ammoniak NH3 2,5 bar bei 164,5°C für Mole 1 bis 4 bei dem Material Mg(NH3)6Cl2 als Speichersubstanz 2. Befindet sich der Umgebungsdruck oberhalb des Dissoziationsdrucks, so wird die Speichersubstanz des Speicherbehälters gefüllt und dementsprechend geleert, wenn der Druck in der Umgebung unterhalb dieses Dissoziationsdrucks liegt. Wird bei einer bestimmten festgelegten Temperatur von zum Beispiel 25°C der Druck des Reduktionsmittels, wie zum Beispiel Ammoniak NH3, auf ein bestimmtes Maß gezielt verringert, zum Beispiel auf unter 0,7 bar bei einem Material der Speichersubstanz 2 aus Ca(NH3)6Cl2, so wird das in der Speichersubstanz 2 gebundene Reduktionsmittel 1 durch die sogenannte Desorption freigesetzt. Aufgrund des endothermen Charakters der Desorption kühlt sich das Speichermaterial 2 sodann unwillkürlich ab, was zu einer Hemmung der weiteren Desorption führt. Dadurch besteht bei derartigen Systemen und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung keine Gefahr von sogenannten Drucküberschwingern.In the 1 is a diagram showing a so-called Adsorptionsisotherme the example of a three-stage loading of a storage substance for a reducing agent in a reducing agent storage tank for a so-called SCR treatment of nitrogen oxides NOx. According to one aspect of the present invention, this multi-stage storage behavior of storage substances 2 for reducing agents, such as ammonia NH 3 used to energy-efficient and efficient reloading of storage containers 10 with reducing agent from a reservoir 20 to enable. An adsorption isotherm, as in 1 the example of a three-stage storage of reducing agent 1 in a storage substance 2 is shown represents the behavior of a particular storage material of a storage substance 2 represents, for a constant temperature, the loading Θ (ordinate) as a function of the gas pressure of the gaseous reducing agent (abscissa), for example ammonia NH 3 , is shown. The loading state of the storage material of the storage substance 2 can vary between 0 (fully discharged) and 1 (fully loaded). When a certain pressure level is exceeded, the loading state Θ increases abruptly. This multi-stage storage behavior of storage substances 2 for gaseous reducing agent 1 , such as ammonia (NH 3 ), is exploited according to one aspect of the invention by selectively using the relationship between the gas pressure p, the temperature and the loading state Θ. It is exploited that, depending on the pressure of the reducing agent in a storage container 10 . 20 and the temperature (ambient temperature or internal storage tank) a certain loading state of the material of the storage substance 2 established. Exceeds the pressure of the reducing agent 1 a certain amount, the loading Θ increases stepwise strongly. In the case of storage substances 2 , which are loaded in multiple stages, results accordingly a multi-stage abrupt or step-like increase in the loading state Θ. For example, in the case of a storage substance 2 From the material Mg (NH 3 ) 6 Cl 2 three stages or abrupt jumps in the loading state Θ, as it is in the 1 is shown. The position of the respective stages is dependent on the temperature and corresponds to the dissociation pressure of the reducing agent, for example ammonia NH 3 , over the storage material. For example, the dissociation pressure, ie the pressure at which a decomposition of molecules into simpler constituents, for ammonia NH 3 2.5 bar at 164.5 ° C for moles 1 to 4 in the material Mg (NH 3 ) 6 Cl 2 as storage substance 2 , If the ambient pressure is above the dissociation pressure, the storage substance of the storage container is filled and accordingly emptied when the pressure in the environment is below this dissociation pressure. If the pressure of the reducing agent, such as ammonia NH 3 , for example, at a certain predetermined temperature of 25 ° C, for example, specifically reduced to a certain level, for example, below 0.7 bar for a material of the storage substance 2 from Ca (NH 3 ) 6 Cl 2 , this is what happens in the storage substance 2 bound reducing agents 1 released by the so-called desorption. Due to the endothermic nature of the desorption, the storage material cools 2 then involuntarily, resulting in inhibition of further desorption. As a result, there is no danger of so-called pressure overshoots in such systems and methods according to the present invention.

Dieses mehrstufige Einspeicherverhalten von derartigen Speichersubstanzen 2 für gasförmiges Reduktionsmittel 1, wie zum Beispiel Ammoniak NH3, wird gemäß der vorliegenden Erfindung für eine energieeffiziente und optimierte Nachladung von Speicherbehältern 10 ausgenutzt. Als Speichersubstanzen 2 für das Ammoniak NH3, aus welchen das Reduktionsmittel bzw. das Ammoniak gasförmig durch Desorption freigesetzt werden kann, eignen sich insbesondere Metallsalze, wie zum Beispiel Chloride und/oder Sulfate eines oder mehrerer Erdalkalielemente, wie zum Beispiel MgCl2, CaCl2, und/oder eines oder mehrere 3d-Nebengruppenelemente, wie Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und/oder Zink. All diesen Stoffen für Speichersubstanzen 2 für Reduktionsmittel 1 für die NOx-Reduktion ist gemeinsam, dass der Zersetzungsprozess im Wesentlichen vollständig reversibel ist, d. h. nach einem Abkühlen des Systems und der Speicherbehälter auf das Ausgangstemperaturniveau die Ausgangssubstanzen der Speichersubstanz 2 wieder unverändert vorliegen.This multi-stage storage behavior of such storage substances 2 for gaseous reducing agent 1 , such as ammonia NH 3 , according to the present invention for an energy efficient and optimized recharging of storage containers 10 exploited. As storage substances 2 for the ammonia NH 3 from which the reducing agent or the ammonia can be released in gaseous form by desorption, in particular metal salts, such as chlorides and / or sulfates of one or more alkaline earth elements, such as MgCl 2 , CaCl 2 , and / or one or more 3d subgroup elements, such as manganese, iron, cobalt, nickel, copper and / or zinc. All these substances for storage substances 2 for reducing agents 1 for the NOx reduction has in common that the decomposition process is substantially completely reversible, ie after cooling of the system and the storage container to the initial temperature level, the starting materials of the storage substance 2 again unchanged.

Die 2 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Nachladung von Speicherbehältern für NOx-Reduktionsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mindestens ein Zentralbehälter 10 von relativ geringem Volumen vorgesehen, welcher der Dosierung und Bereitstellung von gasförmigem Ammoniak NH3 1 für eine selektive katalytische Reduktion (SCR) in einem Abgasnachbehandlungssystem beispielsweise eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) dient. Erfindungsgemäß ist nach diesem Ausführungsbeispiel ein Speicherbehälter in Form eines Zentralbehälters 10 für ein Reduktionsmittel, hier Ammoniak NH3, vorgesehen, welcher mit einer Speichersubstanz 2, wie zum Beispiel MgCl2, in pulverförmiger Form oder in Granulatform oder ähnlichem ausgefüllt ist. Der Zentralbehälter 10 ist mit einer Zuführleitung 3 mit einem Abgasnachbehandlungssystem eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine verbunden, über welches durch Öffnen eines Dosierventils 4 gasförmiges Ammoniak NH3 1 dem Abgas vor einem SCR-Katalysator zugeführt werden kann, so dass eine Behandlung und Reduzierung von Stickstoffoxiden NOx in effizienter Art und Weise erfolgen kann. Der Zentralbehälter 10 für die dosierte Bereitstellung von Reduktionsmittel 1 im Betrieb eines Kraftfahrzeugs ist mit einer Heizeinrichtung 9 versehen, die im Ausführungsbeispiel der 2 als eine Widerstandsdrahtelektroheizung veranschaulicht ist. Durch die Heizeinrichtung 9 kann Wärme in die Speichersubstanz 2 des Zentralbehälters 10 eingebracht werden, wodurch das in der Speichersubstanz 2 eingelagerte Reduktionsmittel NH3 freigesetzt werden kann. Die Freisetzung des gasförmigen Reduktionsmittels NH3 erhöht den Druck im Zentralbehälter 10, so dass nach einem Öffnen des Dosierventils 4 das gasförmige Reduktionsmittel 1 in Richtung zu dem Abgasstrang strömt und dort entgegen dem Druck des Abgases in das System eingeleitet wird.The 2 shows a schematic view of an embodiment of an apparatus for reloading storage tanks for NOx reducing agent according to the present invention. According to this embodiment of the invention, at least one central container 10 of relatively low volume, which is the dosage and provision of gaseous ammonia NH 3 1 for a selective catalytic reduction (SCR) in an exhaust aftertreatment system, for example, an exhaust line of an internal combustion engine of a motor vehicle (not shown) is used. According to the invention, according to this embodiment, a storage container in the form of a central container 10 for a reducing agent, here ammonia NH 3 , provided which with a storage substance 2 , such as MgCl 2 , in powder form or in Granular form or the like is filled. The central container 10 is with a supply line 3 connected to an exhaust aftertreatment system of an exhaust line of an internal combustion engine, via which by opening a metering valve 4 gaseous ammonia NH 3 1 can be supplied to the exhaust gas upstream of an SCR catalyst, so that a treatment and reduction of nitrogen oxides NOx can be carried out in an efficient manner. The central container 10 for the metered supply of reducing agent 1 in the operation of a motor vehicle is with a heater 9 provided in the embodiment of the 2 as a resistance wire electric heater is illustrated. By the heater 9 can heat in the storage substance 2 of the central container 10 are introduced, whereby the in the storage substance 2 embedded reducing agent NH 3 can be released. The release of the gaseous reducing agent NH 3 increases the pressure in the central container 10 , so after opening the dosing valve 4 the gaseous reducing agent 1 flows in the direction of the exhaust line and is introduced there against the pressure of the exhaust gas into the system.

Zum Wiederbeladen oder zur Nachladung ist nach diesem Ausführungsbeispiel der 2 der Zentralbehälter 10 mit einem im Volumen deutlich größeren Vorratsbehälter 20 lösbar gekoppelt. Der Vorratsbehälter 20 enthält ebenfalls eine Speichersubstanz 2, welche geeignet ist zum Einlagern und Speichern von Reduktionsmittel 1, wie zum Beispiel Ammoniak NH3. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Vorratsbehälter 20 eine Kombination einer Speichersubstanz 2 aus CaCl2 und SrCl2. Andere Materialkombinationen für Speichersubstanzen von Reduktionsmittel, wie Ammoniak NH3, sind ebenfalls denkbar. Der Vorratsbehälter 20 besteht hier aus einem Edelstahltank 14 und einer äußeren Isolation 15. Zum Durchführen einer Wiederbeladung des Zentralbehälters 10 mit Reduktionsmittel im Fall, dass der Beladungszustand unter ein vorherbestimmtes Niveau abgesenkt wurde, wird der Vorratsbehälter 20 mittels einer Verbindungsleitung 11 mit dem Zentralbehälter 10 gekoppelt. Hierfür ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Schnellkupplung 8 vorgesehen, die mit einfachen Schritten ein schnelles Verbinden mit dem Zentralbehälter 10 ermöglicht. In der Verbindungsleitung 11 sind ferner eine Pumpe 5 und in einer die Pumpe 5 umgehenden Bypassleitung ein Rückschlagventil 6 vorgesehen. Der Vorratsbehälter 20 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass nach einem Verbinden der Verbindungsleitung 11 über die Schnellkupplung 8 mit dem Zentralbehälter 10 ein Nachladevorgang automatisch ausgelöst wird. Dies kann entweder durch die Wahl einer speziellen Speichersubstanz 2 in dem Vorratsbehälter 20, durch die Größe und Dimensionierung des Vorratsbehälters 20, durch eine Differenz im Beladungszustand von Vorratsbehälter 20 und Zentralbehälter 10 oder durch andere dem Fachmann hierfür geläufige Mittel erreicht werden. Wesentlich für die Erfindung ist, dass durch den Vorratsbehälter 20 ohne zusätzliche Heizeinrichtung am oder im Vorratsbehälter 20 ein Nachladevorgang mit Reduktionsmittel 1 in Richtung zu dem Zentralbehälter 10 erfolgt, wenn sich in letzterem ein bestimmter Zustand der Entladung eingestellt hat.For reloading or recharging according to this embodiment of the 2 the central container 10 with a much larger in volume reservoir 20 releasably coupled. The storage tank 20 also contains a storage substance 2 , which is suitable for storing and storing reducing agent 1 , such as ammonia NH 3 . In this embodiment, the reservoir contains 20 a combination of a storage substance 2 from CaCl 2 and SrCl 2 . Other material combinations for storage substances of reducing agent, such as ammonia NH 3 , are also conceivable. The storage tank 20 consists of a stainless steel tank 14 and an outer insulation 15 , To perform a reloading of the central container 10 with reducing agent in case the loading state has been lowered below a predetermined level, the reservoir becomes 20 by means of a connecting line 11 with the central container 10 coupled. For this purpose, in this embodiment, a quick coupling 8th provided, with easy steps, a quick connection to the central container 10 allows. In the connection line 11 are also a pump 5 and in one the pump 5 bypass line bypass a check valve 6 intended. The storage tank 20 is inventively designed such that after connecting the connecting line 11 over the quick coupling 8th with the central container 10 a reload will be triggered automatically. This can be done either by choosing a specific storage substance 2 in the reservoir 20 , by the size and sizing of the reservoir 20 , by a difference in the loading condition of reservoir 20 and central container 10 or be achieved by other means familiar to those skilled in the art. Essential to the invention is that through the reservoir 20 without additional heating on or in the reservoir 20 a reload with reducing agent 1 towards the central tank 10 takes place when in the latter a certain state of discharge has set.

Bei dem in der 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Nachladevorrichtung hat der Vorratsbehälters 20 etwa das sechsfache Volumen des Zentralbehälters 10. Dadurch kann beispielsweise der Zentralbehälter 10 an Bord eines Fahrzeugs relativ klein ausgeführt sein, wodurch das Gewicht deutlich reduziert ist. Der Zentralbehälter 10 ist mit einer Heizeinrichtung 9 versehen, die der Freigabe von gasförmigem Ammoniak NH3 für die Bereitstellung über eine Zuführleitung 3 bei Bedarf dient. Die Bereitstellung des gasförmigen Ammoniaks für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung wird über ein Dosierventil 4 in der Zuführleitung 3 gesteuert. In der Zuführleitung 3 ist ferner ein Drucksensor 13 eingebaut, der nach diesem Ausführungsbeispiel mit einer Steuereinrichtung 7 verbunden ist, in welche die Drucksignale als Eingangssignale eingegeben werden. Wenn durch die Steuereinrichtung 7 beispielsweise anhand der Drucksignale vom Drucksensor 13 festgestellt wird, dass nicht mehr ausreichend Reduktionsmittel 1 innerhalb des Zentralbehälters 10 gespeichert ist, oder wenn über eine andere Art und Weise der Feststellung eines Beladungszustands des Zentralbehälters 10 ein zu geringer Beladungszustand desselbigen festgestellt wird, wird erfindungsgemäß ein im Volumen deutlich größerer Vorratsbehälter 20 an den Zentralbehälter 10 angeschlossen. Hierzu ist nach diesem Ausführungsbeispiel eine Schnellkupplung 8 in einer Verbindungsleitung 11 vorgesehen, über welche ein beispielsweise stationärer großvolumiger Vorratsbehälter 20 mit Reduktionsmittel an den Zentralbehälter 10 für das mobile System der Abgasnachbehandlung beispielsweise eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann.In the in the 2 schematically illustrated embodiment of a recharging device according to the invention has the reservoir 20 about six times the volume of the central container 10 , As a result, for example, the central container 10 be performed relatively small on board a vehicle, whereby the weight is significantly reduced. The central container 10 is with a heater 9 provided, the release of gaseous ammonia NH 3 for the provision of a feed line 3 serves as needed. The provision of the gaseous ammonia for an exhaust aftertreatment device is via a metering valve 4 in the supply line 3 controlled. In the supply line 3 is also a pressure sensor 13 installed, the according to this embodiment with a control device 7 is connected, in which the pressure signals are input as inputs. If through the control device 7 for example, based on the pressure signals from the pressure sensor 13 it is found that not enough reducing agent 1 inside the central container 10 is stored, or if by other means of determining a loading state of the central container 10 a too low loading state desselbigen is determined, according to the invention a much larger in volume reservoir 20 to the central container 10 connected. For this purpose, according to this embodiment, a quick coupling 8th in a connection line 11 provided, via which, for example, a stationary large-volume reservoir 20 with reducing agent to the central container 10 for the mobile system, the exhaust aftertreatment example of a motor vehicle can be connected.

In der Zuführleitung 3 sind ferner eine Pumpe 5 sowie ein Rückschlagventil 6 vorgesehen. Mittels der Pumpe 5 kann Reduktionsmittel 1 aus der Speichersubstanz 2 des Vorratsbehälters 20 in Richtung zu dem Zentralbehälter 10 für dessen Nachladung gefördert werden. In dem Fall, dass ein ausreichendes Druckniveau zwischen dem Vorratsbehälter 20 und dem Zentralbehälter 10 besteht, kann alternativ oder ergänzend auch über ein Rückschlagventil 6 gasförmiges Reduktionsmittel 1 auf passive Art und Weise in Richtung zu dem Zentralbehälter 10 für dessen Nachladung gefördert werden. Dementsprechend kann nach einer Alternative der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Pumpe 5 auch weggelassen werden. Vorzugsweise ist nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung die Schnellkupplung 8 in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 5 und der Bypassleitung des Rückschlagventils 6 vorgesehen, so dass die Pumpe 5 und das Rückschlagventil 6 ebenfalls als stationäre Bauteile zu dem vorzugsweise stationären Vorratsbehälter 20 ausgeführt werden können. Die Pumpe 5, der Drucksensor 13 und das Dosierventil 4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer Steuereinrichtung 7 verbunden, welche entsprechende Signale verarbeitet und Steuersignale zum Betreiben der Pumpe 5 bei Bedarf ausgibt. Die Steuereinrichtung 7 kann als separates Steuermodul oder als ein Teil einer zentralen Steuereinrichtung einer Motorsteuerung oder ähnlichem realisiert sein. Mit der Steuereinrichtung 7 kann beispielsweise über den Drucksensor 13 in der Zuführleitung 3 festgestellt werden, ob der Druck aus dem Zentralbehälter 10 noch ausreichend ist für eine ausreichende Versorgung des Abgasnachbehandlungssystems mit Reduktionsmittel oder nicht. In letzterem Fall wird der Vorratsbehälter 20 über die Schnellkupplung 8 mit dem Zentralbehälter 10 gekoppelt, so dass ein Wiederaufladen oder eine Nachladung des Zentralbehälters 10 mit gasförmigem Reduktionsmittel automatisch und auf energieeffiziente Art und Weise erfolgen kann.In the supply line 3 are also a pump 5 and a check valve 6 intended. By means of the pump 5 can reducing agent 1 from the storage substance 2 of the storage container 20 towards the central tank 10 be encouraged for its recharge. In the event that a sufficient pressure level between the reservoir 20 and the central container 10 exists, may alternatively or additionally also via a check valve 6 gaseous reducing agent 1 in a passive way towards the central container 10 be encouraged for its recharge. Accordingly, according to an alternative of the device according to the invention, the pump 5 also be omitted. Preferably is after a alternative embodiment of the invention, the quick coupling 8th in the flow direction behind the pump 5 and the bypass line of the check valve 6 provided so that the pump 5 and the check valve 6 also as stationary components to the preferably stationary storage container 20 can be executed. The pump 5 , the pressure sensor 13 and the metering valve 4 are in this embodiment with a control device 7 connected, which processes corresponding signals and control signals for operating the pump 5 when needed. The control device 7 may be implemented as a separate control module or as part of a central control device of a motor control or the like. With the control device 7 can for example via the pressure sensor 13 in the supply line 3 be determined if the pressure from the central tank 10 is still sufficient for an adequate supply of exhaust aftertreatment system with reducing agent or not. In the latter case, the reservoir 20 over the quick coupling 8th with the central container 10 coupled, allowing a recharge or recharge the central container 10 With gaseous reducing agent can be done automatically and in an energy efficient manner.

Der Vorratsbehälter 20 selbst ist mit keinem Heizmittel ausgestattet, sondern derart ausgestaltet, dass entweder durch die Zusammensetzung der Speichersubstanz 2 oder durch das Volumen oder durch Temperaturunterschiede oder durch Druckunterschiede zwischen dem Vorratsbehälter 20 und dem Zentralbehälter 10 eine automatische Nachladung mit oder ohne Pumpe 5 ermöglicht wird. Im Zentralbehälter 10 wiederum ist eine Heizeinrichtung 9 vorgesehen, deren Aktivierung über die Steuereinrichtung 7 zu einer Erhöhung der Temperatur führt und damit zu einer Freisetzung von gasförmigem Reduktionsmittel 1, beispielsweise in Form von gasförmigem Ammoniak NH3. Damit werden mit dem Zentralbehälter 10 die eigentlichen Dosieranforderungen des Systems für die Bereitstellung von Reduktionsmittel für eine Abgasnachbehandlung von Stickstoffoxiden NOx gelöst. Wenn im relativ kleinvolumigen Zentralbehälter 10 der Beladungszustand unter ein vorherbestimmtes Minimum abfällt, muss dieser mit Reduktionsmittel 1 nachbeladen werden. Dies erfolgt erfindungsgemäß aus mindestens einem Vorratsbehälter 20, der dann im Bedarfsfall über eine Schnellkupplung 8 und eine Verbindungsleitung 11 mit dem Zentralbehälter 10 verbunden wird.The storage tank 20 itself is not equipped with any heating means, but designed such that either by the composition of the storage substance 2 or by the volume or by temperature differences or by pressure differences between the reservoir 20 and the central container 10 an automatic recharge with or without pump 5 is possible. In the central container 10 turn is a heater 9 provided, their activation via the control device 7 leads to an increase in the temperature and thus to a release of gaseous reducing agent 1 , for example in the form of gaseous ammonia NH 3 . This will be with the central container 10 solved the actual dosing requirements of the system for the provision of reducing agent for exhaust aftertreatment of nitrogen oxides NOx. If in the relatively small volume central container 10 the load condition falls below a predetermined minimum, this must be with reducing agent 1 be reloaded. This is done according to the invention from at least one reservoir 20 , which then if necessary via a quick coupling 8th and a connection line 11 with the central container 10 is connected.

Wenn im Zentralbehälter 20 eine verschiedene Speichersubstanz 2 für das Reduktionsmittel 1 gegenüber derjenigen im Speicherbehälter 10 verwendet wird, kann alleine aufgrund dieser unterschiedlichen Speichermaterialien oder aufgrund der Kombination von Speichersubstanzen eine ausreichende Druckdifferenz erzeugt werden, die eine automatische Nachladung auch ohne eine Pumpe 5, wie sie im Beispiel der 2 eingezeichnet ist, erlaubt. Wenn zum Beispiel eine in etwa gleiche Temperatur der jeweiligen Speicherbehälter 10, 20 von beispielsweise 25°C gegeben ist, kann bei einer Speichersubstanz 2 in dem Zentralbehälter 10 aus MgCl2 ein Druck von 200 Pa des gasförmigen Reduktionsmittels NH3 herrschen und gleichzeitig ein deutlich höherer Druck von 50000 Pa des gasförmigen Ammoniaks NH3 bei einer Speichersubstanz aus CaCl2 in dem Vorratsbehälter 20. Auf diese Art und Weise kann durch die Erfindung ein vollständig passives Nachladen des Zentralbehälters 10 über das Rückschlagventil 6 erfolgen, und zwar ohne jeglichen zusätzlichen Energieaufwand beispielsweise für das Betreiben der Förderpumpe 5. Im Fall, dass der Beladungsvorgang des Zentralbehälters 10 beschleunigt werden soll, kann alternativ oder ergänzend die Pumpe 5 eingesetzt werden. In diesem Fall kann ein noch höherer Druck auf der Saugseite der Pumpe von zum Beispiel 50000 Pa bei CaCl2 und ein dementsprechend höherer Druck zur Adsorption bereitgestellt werden. Auch hierdurch kann der Nachladevorgang von Speicherbehältern für Reduktionsmittel in SCR-Systemen deutlich verbessert werden.If in the central container 20 a different storage substance 2 for the reducing agent 1 opposite to those in the storage tank 10 is used alone, due to these different storage materials or due to the combination of storage substances, a sufficient pressure difference can be generated, the automatic recharge even without a pump 5 as in the example of the 2 marked, allowed. If, for example, an approximately equal temperature of the respective storage tank 10 . 20 given, for example, 25 ° C, may be at a storage substance 2 in the central container 10 from MgCl 2 a pressure of 200 Pa of the gaseous reducing agent NH 3 prevail and at the same time a significantly higher pressure of 50,000 Pa of the gaseous ammonia NH 3 in a storage substance of CaCl 2 in the reservoir 20 , In this way, by the invention, a completely passive reloading of the central container 10 over the check valve 6 take place, without any additional energy expenditure, for example, for operating the feed pump 5 , In the case of the loading process of the central container 10 should be accelerated, may alternatively or additionally the pump 5 be used. In this case, an even higher pressure on the suction side of the pump of, for example, 50,000 Pa with CaCl 2 and a correspondingly higher pressure for adsorption can be provided. This also makes it possible to significantly improve the reloading of storage tanks for reducing agents in SCR systems.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung andere Zusammensetzungen von Speichersubstanzen 2 aufweisen, die in dem Zentralbehälter 10 und dem mindestens einen Vorratsbehälter 20 vorhanden sind. Die Erfindung kann auch bezüglich der Anordnung und Reihenfolge der Elemente in der Verbindungsleitung 11 variieren. Wenn beispielsweise die Schnellkupplung 8 in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 5 und dem Eingang der Bypassleitung für das Rückschlagventil 6 angeordnet ist, können diese Bauteile ebenso wie der Vorratsbehälter 20 als stationäre Elemente ausgebildet sein und nur im Bedarfsfall einer Nachladung, welche durch die Steuereinrichtung 7 gemeldet wird, an das mobile Fahrzeug und seine entsprechende Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeschlossen werden.The invention is of course not limited to the illustrated embodiments. In particular, the invention may include other compositions of storage substances 2 have in the central container 10 and the at least one storage container 20 available. The invention may also relate to the arrangement and order of the elements in the connection line 11 vary. For example, if the quick coupling 8th in the flow direction behind the pump 5 and the input of the bypass line for the check valve 6 is arranged, these components as well as the reservoir 20 be designed as stationary elements and only in case of need recharging, which by the control device 7 is reported to be connected to the mobile vehicle and its corresponding exhaust aftertreatment device.

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Claims (12)

Verfahren zum Wiederbeladen oder zur Nachladung von Speicherbehältern (10) mit einem Reduktionsmittel (1), welches in einer das Reduktionsmittel speichernden Speichersubstanz (2) eingelagert wird und bei Bedarf für eine Verwendung in einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Stickstoffoxiden NOx, insbesondere in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, unter Wärmeeinwirkung durch Desorption wieder freigesetzt werden kann, wobei mindestens ein Zentralbehälter (10) und mindestens ein damit koppelbarer Vorratsbehälter (20) vorgesehen sind, wobei der Zentralbehälter (10) mit einer Zuführleitung (3) mit dem Abgasnachbehandlungssystem verbunden ist und Mittel aufweist zum Wärmeeintrag in die Speichersubstanz (2) des Zentralbehälters (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralbehälter (10) mit dem Vorratsbehälter (20) zur Nachladung verbunden wird und der Vorratsbehälter (20) derart ausgebildet ist, dass ohne zusätzliche Heizmittel im oder am Vorratsbehälter (20) Reduktionsmittel (1) aus dem Vorratsbehälter (20) in den Zentralbehälter (10) strömt.Method for reloading or reloading storage containers ( 10 ) with a reducing agent ( 1 ) stored in a storage substance storing the reducing agent ( 2 ) and, if necessary, for use in a selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides NOx, in particular in an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine of a motor vehicle, can be released by heat again by desorption, wherein at least one central container ( 10 ) and at least one supply container ( 20 ) are provided, wherein the central container ( 10 ) with a supply line ( 3 ) is connected to the exhaust aftertreatment system and has means for heat input into the storage substance ( 2 ) of the central container ( 10 ), characterized in that the central container ( 10 ) with the reservoir ( 20 ) is connected to the recharging and the reservoir ( 20 ) is designed such that without additional heating means in or on the storage container ( 20 ) Reducing agent ( 1 ) from the reservoir ( 20 ) in the central container ( 10 ) flows. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (5) zwischen dem Zentralbehälter (10) und dem Vorratsbehälter (20) vorgesehen ist, welche zum aktiven Nachladen des Zentralbehälters (10) mit gasförmigem Reduktionsmittel (1) betrieben wird.Method according to claim 1, characterized in that a pump ( 5 ) between the central container ( 10 ) and the reservoir ( 20 ) is provided, which for actively reloading the central container ( 10 ) with gaseous reducing agent ( 1 ) is operated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil (6) zwischen dem Zentralbehälter (10) und dem Vorratsbehälter (20) vorgesehen ist zum passiven Nachladen des Zentralbehälters (10) mit gasförmigem Reduktionsmittel (1).Method according to claim 1 or 2, characterized in that a check valve ( 6 ) between the central container ( 10 ) and the reservoir ( 20 ) is provided for passive reloading of the central container ( 10 ) with gaseous reducing agent ( 1 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nachladung ein Vorratsbehälter (20) mit einem deutlich größeren Volumen als der Zentralbehälter (10), insbesondere mindestens dem dreifachen Volumen, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for recharging a storage container ( 20 ) with a significantly larger volume than the central container ( 10 ), in particular at least three times the volume is used. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nachladung des Zentralbehälters (10) ein Vorratsbehälter (20) mit einer Speichersubstanz (2) verwendet wird, welche in der Zusammensetzung verschieden von der Speichersubstanz (2) des Zentralbehälters (10) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for recharging the central container ( 10 ) a storage container ( 20 ) with a storage substance ( 2 ), which differ in composition from the storage substance ( 2 ) of the central container ( 10 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorratsbehälter (20) eine mehrstufig mit Reduktionsmittel (1) beladene Speichersubstanz (2) zur Nachladung des Zentralbehälters (10) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the storage container ( 20 ) a multistage with reducing agent ( 1 ) loaded storage substance ( 2 ) for reloading the central container ( 10 ) is used. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachladung über eine Steuereinrichtung (7) in Abhängigkeit von einem aktuellen Beladungszustand des Zentralbehälters (10) und/oder dem Druck in der Zuführleitung (3) gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recharging via a control device ( 7 ) in dependence on a current loading state of the central container ( 10 ) and / or the pressure in the supply line ( 3 ) is controlled. Vorrichtung zum Wiederbeladen oder zur Nachladung von Speicherbehältern (10) mit einem Reduktionsmittel (1), welches in einer das Reduktionsmittel speichernden Speichersubstanz (2) eingelagert wird und bei Bedarf für eine Verwendung in einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Stickstoffoxiden NOx, insbesondere in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, unter Wärmeeinwirkung durch Desorption wieder freigesetzt werden kann, wobei mindestens ein Zentralbehälter (10) und mindestens ein damit koppelbarer Vorratsbehälter (20) vorgesehen sind, wobei der Zentralbehälter (10) mit einer Zuführleitung (3) mit dem Abgasnachbehandlungssystem über ein Dosierventil (4) verbunden ist und Mittel (9) aufweist zum Wärmeeintrag in die Speichersubstanz (2) des Zentralbehälters (10) für eine bedarfsgerechte Freigabe von Reduktionsmittel (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (20) über eine Verbindungsleitung (11) mit dem Zentralbehälter (10) für eine Nachladung koppelbar ist und dass der Vorratsbehälter (20) derart ausgebildet ist, dass ohne zusätzliche Heizmittel im oder am Vorratsbehälter (20) Reduktionsmittel (1) aus dem Vorratsbehälter (20) in den Zentralbehälter (10) strömt.Apparatus for reloading or reloading storage containers ( 10 ) with a reducing agent ( 1 ) stored in a storage substance storing the reducing agent ( 2 ) and, if necessary, for use in a selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides NOx, in particular in an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine of a motor vehicle, can be released by heat again by desorption, wherein at least one central container ( 10 ) and at least one supply container ( 20 ) are provided, wherein the central container ( 10 ) with a supply line ( 3 ) with the exhaust aftertreatment system via a metering valve ( 4 ) and means ( 9 ) for heat input into the storage substance ( 2 ) of the central container ( 10 ) for a demand-based release of reducing agent ( 1 ), characterized in that the storage container ( 20 ) via a connecting line ( 11 ) with the central container ( 10 ) can be coupled for recharging and that the storage container ( 20 ) is designed such that without additional heating means in or on the storage container ( 20 ) Reducing agent ( 1 ) from the reservoir ( 20 ) in the central container ( 10 ) flows. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (11) eine Pumpe (5) zur aktiv gesteuerten Nachladung des Zentralbehälters (10) mit gasförmigem Reduktionsmittel (1) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 8, characterized in that in the connecting line ( 11 ) a pump ( 5 ) for the actively controlled recharging of the central container ( 10 ) with gaseous reducing agent ( 1 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (11) ein Rückschlagventil (6) zur passiven Nachladung des Zentralbehälters (10) mit gasförmigem Reduktionsmittel (1) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that in the connecting line ( 11 ) a check valve ( 6 ) for passive recharging of the central container ( 10 ) with gaseous reducing agent ( 1 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (20) ein deutlich größeres Volumen als der Zentralbehälter (10), insbesondere mindestens das dreifache des Volumens, aufweist und/oder dass die Speichersubstanz (2) des Vorratsbehälters (20) verschieden ist von derjenigen des Zentralbehälters (10).Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the storage container ( 20 ) a significantly larger volume than the central container ( 10 ), in particular at least three times the volume, and / or that the storage substance ( 2 ) of the storage container ( 20 ) is different from that of the central container ( 10 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (11) eine Schnellkupplung (8) zum Lösen und Verbinden des Vorratsbehälters (20) mit verschiedenen Zentralbehältern (10) vorgesehen ist.Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that in the connecting line ( 11 ) a quick coupling ( 8th ) to the Loosening and connecting the reservoir ( 20 ) with various central containers ( 10 ) is provided.
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