DE102010061753A1 - Exhaust gas treatment system for nitrogen oxide reduction for exhaust gas of internal combustion engine, has feeder tank, supply module and dosing module which is provided for introducing reduction medium to exhaust tract - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Derzeit eingesetzte Nachbehandlungssysteme für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen, seien es für Nutzfahrzeuge oder Personenkraftwagen, verwenden zur Reduktion der NOx-Bestandteile des Abgases zur Abgasnachbehandlung Harnstoffdosierungssysteme wie zum Beispiel das SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction). Durch das SCR-Verfahren wird Ammoniak, NH3, welches an Bord des Fahrzeugs aus Harnstoff gewonnen wird, zur Reduktion der NOx-Bestandteile des Abgases in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt. Eine in einem separaten Tank bevorratete Harnstofflösung, so zum Beispiel eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL), wird mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors dosiert in den heißen Abgasstrom, der einen Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine durchströmt, gespritzt. Der Harnstoff zersetzt sich zu NH3, das in einem der Dosierstelle nachgeschalteten SCR-Katalysator die Stickoxide (NOx) reduziert. Hierbei werden die Stickoxide in N2 und H2O umgewandelt. Das Verhältnis des Reduktionsmittels Harnstofflösung zu Dieselkraftstoff beträgt 1:20 bis 1:30. Das Reduktionsmittel hat einen Gefrierpunkt, der bei –11°C liegt sowie einen Zersetzungspunkt, bei dem sich die Harnstoff-Wasser-Lösung zersetzt, der etwa bei +60°C liegt. Bei einer unterhalb von –11°C liegenden Temperatur erfolgt eine vollständige Kristallisation des Reduktionsmittels, so dass sich dieses ausdehnt und ein um bis zu ca. 7% größeres Volumen als vor der Kristallisation einnimmt. Durch Anwärmen kann kristallisiertes Reduktionsmittel aufgetaut werden, ohne dass Beeinträchtigungen hinsichtlich der ursprünglichen Qualität des Reduktionsmittels zu befürchten sind. Das Reduktionsmittel kann verwendet werden, sobald alle kristallinen Strukturen in diesem aufgelöst sind.Currently used aftertreatment systems for self-igniting internal combustion engines, whether for commercial vehicles or passenger cars, use to reduce the NO x components of the exhaust gas for exhaust aftertreatment urea dosing systems such as the SCR method (Selective Catalytic Reduction). By means of the SCR method, ammonia, NH 3 , which is obtained on board the vehicle from urea, is injected into the exhaust tract of the internal combustion engine for the purpose of reducing the NO x constituents of the exhaust gas. A urea solution stored in a separate tank, for example a urea-water solution (HWL), is metered by means of a metering pump or an injector into the hot exhaust gas stream which flows through an exhaust gas tract of an internal combustion engine. The urea decomposes to NH 3 , which reduces the nitrogen oxides (NO x ) in a downstream of the metering SCR catalyst. Here, the nitrogen oxides are converted into N 2 and H 2 O. The ratio of the reducing agent urea solution to diesel fuel is 1:20 to 1:30. The reducing agent has a freezing point which is at -11 ° C and a decomposition point at which decomposes the urea-water solution, which is approximately at + 60 ° C. At a temperature below -11 ° C, a complete crystallization of the reducing agent, so that this expands and occupies up to about 7% larger volume than before crystallization takes place. By heating, crystallized reducing agent can be thawed without any fear of adverse effects on the original quality of the reducing agent. The reducing agent can be used once all the crystalline structures are dissolved in it.
Um eine Zerstörung der mit Reduktionsmittel gefüllten Systemkomponenten des Abgasnachbehandlungssystems durch Kristallisation bei niedrigen Außentemperaturen zu verhindern, werden nach Abschalten der Verbrennungskraftmaschine alle Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems durch Umkehrbetrieb von Pumpen und Ventilen in den Vorratstank, in dem das Reduktionsmittel bevorratet wird, entleert. Dabei gelangen heiße Abgase in die Komponenten Ventile, Leitungen und Pumpe. Um auftretende Übertemperaturen und damit einhergehende Beschädigungen der Systemkomponenten zu vermeiden, sind Wartezeiten von bis zu mehreren Minuten durchaus üblich.In order to prevent destruction of the reductant-filled system components of the exhaust aftertreatment system by crystallization at low ambient temperatures, after switching off the internal combustion engine all components of the exhaust aftertreatment system are emptied by reverse operation of pumps and valves in the storage tank in which the reducing agent is stored. Hot exhaust gases enter the components valves, lines and pump. Waiting times of up to several minutes are quite common in order to avoid overheating and the associated damage to the system components.
Nach Start der Verbrennungskraftmaschine wird bei niedrigen Außentemperaturen das in kristalliner Form vorliegende Reduktionsmittel im Tank aufgeheizt. Dadurch werden alle Kristalle verflüssigt. Um im Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems bei niedrigen Außentemperaturen eine Kristallisation des Reduktionsmittels in den Leitungen und im Dosierventil zu vermeiden, werden diese Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems im Allgemeinen elektrisch beheizt. Wegen der damit einhergehenden Belastung des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges erfolgt die Aufheizung innerhalb eines definierten Spannungsbereiches zwischen 8 Volt und 16 Volt, insbesondere dann wenn die Verbrennungskraftmaschine in Betrieb ist, und das Bordnetz durch den Generator zumindest teilweise gespeist wird.After starting the internal combustion engine, the reducing agent present in crystalline form is heated in the tank at low outside temperatures. As a result, all crystals are liquefied. In order to avoid crystallization of the reducing agent in the lines and in the metering valve during operation of the exhaust aftertreatment system at low ambient temperatures, these components of the exhaust aftertreatment system are generally electrically heated. Because of the associated burden on the electrical system of the motor vehicle, the heating within a defined voltage range between 8 volts and 16 volts, especially when the internal combustion engine is in operation, and the electrical system is at least partially powered by the generator.
Bei einem Latentwärmespeicher handelt es sich um eine Einrichtung, die thermische Energie verlustarm und unter vielen Wiederholzyklen über eine relativ lange Zeitspanne speichert. Es werden Phasenwechselmaterialien (PCM, Phase Change Materials) eingesetzt, deren latente Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme wesentlich größer ist, verglichen mit der Wärme, die diese Materialien aufgrund ihrer spezifischen Wärmekapazität, ohne den Phasenumwandlungseffekt, speichern können. In Wärmekissen wird häufig Natriumacetat-Trihydrat verwendet. Unter Wärmeeinwirkung wird das Salzhydrat mit einer Schmelztemperatur von 58°C verflüssigt und bleibt etwa bis zu einer Temperatur von –13°C flüssig, und liegt als unterkühlte Schmelze in einem metastabilen Zustand vor. Das Salz löst sich in seinem Kristallwasser, da die Wassermoleküle ein Kristallgitter bilden, das sich zuerst auflöst. Wird nun ein Metallplättchen in das Wärmekissen gedrückt, löst dies die Kristallisation aus. Das Kissen erwärmt sich dabei auf bis zu 58°C, wobei sich die vollständige Kristallisation und damit die Freigabe der latenten Wärme über einen längeren Zeitraum erstreckt. Ursächlich für das Einsetzen der Kristallisation ist die Freisetzung von Kristallisationskeimen. Diese lagern separiert vom Rest der Schmelze in Nanorissen des Metallplättchens und werden von dort aus freigesetzt.A latent heat storage device is a device that conserves thermal energy with little loss and over many years of repetitive cycling. Phase Change Materials (PCM) are used whose latent heat of fusion, solution heat or heat of absorption is significantly greater compared to the heat that these materials can store due to their specific heat capacity, without the phase change effect. In heat pad often sodium acetate trihydrate is used. Under the action of heat, the salt hydrate is liquefied with a melting temperature of 58 ° C and remains liquid up to a temperature of -13 ° C, and is present as a supercooled melt in a metastable state. The salt dissolves in its water of crystallization, as the water molecules form a crystal lattice that dissolves first. If a metal plate is pressed into the heat pad, this triggers crystallization. The cushion heats up to 58 ° C, whereby the complete crystallization and thus the release of the latent heat extends over a longer period of time. The reason for the onset of crystallization is the release of nuclei. These store separated from the rest of the melt in Nanorissen of the metal plate and are released from there.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reduzierung des elektrischen Energieverbrauches über Heizung der Komponenten eines Abgasnachbehandlungssystems zu erreichen bzw. die Möglichkeit der Aufwärmung der Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems weitestgehend unabhängig vom Einsatz elektrischer Energie und ohne Berücksichtigung des Spannungsbereiches des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges zu erzielen.The invention has for its object to achieve a reduction in electrical energy consumption via heating the components of an exhaust aftertreatment system or to achieve the possibility of warming the components of the exhaust aftertreatment system largely independent of the use of electrical energy and without consideration of the voltage range of the electrical system of a motor vehicle.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Verkürzung der Aufheizzeit der Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems nach erfolgtem Start der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen und damit eine schnellere Betriebsbereitschaft des Abgasnachbehandlungssystems und somit die Reduzierung von Emissionen zu erreichen. Des Weiteren liegt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung die Aufgabe zugrunde, die Kristallisation des Reduktionsmittels während des Fahrbetriebes, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu vermeiden und dieser Kristallisation durch ein Temperaturmanagement des in einem Vorratstank bevorrateten Reduktionsmittels entgegen zu wirken um dessen Zersetzungserscheinungen entgegen zu wirken.The present invention is further based on the object to achieve a shortening of the heating of the components of the exhaust aftertreatment system after the start of the internal combustion engine and thus to achieve a faster operational readiness of the exhaust aftertreatment system and thus the reduction of emissions. Furthermore, the solution proposed by the invention is based on the object to avoid the crystallization of the reducing agent during driving, especially at low ambient temperatures and counteract this crystallization by a temperature management of stored in a storage tank reducing agent to counteract its decomposition phenomena.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Latentwärmespeicher einzusetzen, der eine gesteuerte Initiierung der Kristallisation und eine mit dieser gesteuerten Initiierung der Kristallisation einhergehende Wärmeabgabe aufweist, wobei der Latentwärmespeicher über ein flüssiges Wärmeaustauschmedium mit einem Wärmetauscher der Abgasanlage, insbesondere einem Wärmetauscher, der im Vorratstank angeordnet ist, der das Reduktionsmittel bevorratet, bildet. Der Latentwärmespeicher ist entweder als externer Wärmetauscher ausgebildet, oder als Umhüllung um den das Reduktionsmittel aufnehmenden Vorratstank, oder in einer weiteren Ausführungsvariante als Zentralheiz-Einheit im Tank des Reduktionsmittels.According to the invention, it is proposed to use a latent heat store which has a controlled initiation of the crystallization and a controlled initiation of the crystallization heat release, the latent heat storage via a liquid heat exchange medium with a heat exchanger of the exhaust system, in particular a heat exchanger, which is arranged in the storage tank, the the reducing agent stored, forms. The latent heat accumulator is designed either as an external heat exchanger, or as an enclosure around the reducing agent receiving storage tank, or in a further embodiment as a central heating unit in the tank of the reducing agent.
Der innerhalb eines Kreislaufes eines weder einfrierenden noch siedenden Wärmetransportmediums angeordnete Latentwärmespeicher gibt bei Bedarf, so zum Beispiel beim Start der Verbrennungskraftmaschine, Wärme an das Reduktionsmittel ab und kann während des Betriebes des Abgasnachbehandlungssystems Wärme aus dem Reduktionsmittel zur Vermeidung einer Überschreitung von dessen Grenztemperatur von ca. 60°C aufnehmen. Zusätzliche Wärmequellen zur Regeneration des Materials, welches im Latentwärmespeicher eingesetzt wird, können vorzugsweise das Katalysatorgehäuse entweder des SCR-Katalysators oder eines Oxidationskatalysators, der ebenfalls im Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine aufgenommen ist, sein.The arranged within a circuit of a neither freezing nor boiling heat transport medium latent heat storage gives when needed, such as the start of the internal combustion engine, heat to the reducing agent and can during operation of the exhaust aftertreatment system heat from the reducing agent to avoid exceeding its limit temperature of approx. Record 60 ° C. Additional heat sources for the regeneration of the material, which is used in the latent heat storage, may preferably be the catalyst housing of either the SCR catalyst or an oxidation catalyst, which is also included in the exhaust tract of an internal combustion engine.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich in vorteilhafter Weise eine schnellere Betriebsbereitschaft des Abgasnachbehandlungssystems nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen erreichen; dies gilt auch für den Fall, dass die Bordnetzspannung bzw. die Batteriespannung des Kraftfahrzeuges auf sehr niedrigem Niveau liegt, was insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen im Allgemeinen der Fall ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass überschüssige Abwärmeenergie zur Regeneration des Wärmespeichermaterials des Latentwärmespeichers genutzt werden kann, damit letztendlich ein geringerer Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine erreicht wird. Des Weiteren lässt sich durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine Verringerung der Belastung des elektrischen Bordnetzes durch reduzierte elektrische Strom- und Leistungsauslegung an Heizelementen und Endstufen zur Heizeransteuerung erzielen, womit eine einfachere Integration dieser Komponenten in Motorsteuergeräten oder ein kompletter Entfall der elektrischen Heizer bzw. deren Ansteuerung einhergehen kann.By the proposed solution according to the invention can be advantageously achieve a faster operational readiness of the exhaust aftertreatment system after the start of the internal combustion engine, especially at low ambient temperatures; This also applies in the event that the vehicle electrical system voltage or the battery voltage of the motor vehicle is at a very low level, which is the case in general, especially at low outside temperatures. Another advantage of the proposed solution according to the invention is that excess waste heat energy can be used to regenerate the heat storage material of the latent heat storage, so that ultimately a lower fuel consumption of the internal combustion engine is achieved. Furthermore, can be achieved by the invention proposed solution, a reduction in the burden of the electrical system by reduced electrical power and performance design of heating elements and power amplifiers for heater control, creating a simpler integration of these components in engine control units or a complete elimination of the electric heater or their control can go along.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird weiterhin in vorteilhafter Weise eine Verhinderung bzw. zumindest eine Verringerung der Zersetzung des Reduktionsmittels durch Wärmeabgabe an den Latentwärmespeicher erreicht.The solution proposed by the invention further advantageously prevents or at least reduces the decomposition of the reducing agent by dissipating heat to the latent heat accumulator.
Voraussetzung ist, dass das Wärmespeichermaterial, das im Latentwärmespeicher eingesetzt wird, selbst oder zum Beispiel durch Zusatzstoffe bis zu im Automobilbereich spezifizierten Temperaturen von beispielsweise –40°C unterkühlbar ist, ohne dass eine spontan auftretende Selbstkristallisation einsetzt.The prerequisite is that the heat storage material that is used in the latent heat storage, even or, for example, by additives to temperatures specified in the automotive sector, for example, -40 ° C is supercooled without spontaneous self-crystallization occurs.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können mehrere Ausführungsmöglichkeiten der Anordnung des Latentwärmespeichers realisiert werden. Zusammengefasst kann der Latentwärmespeicher extern in einem Kreislauf eines Wärmetransportmediums eingebunden werden, weiterhin besteht die Möglichkeit, den Latentwärmespeicher als Umhüllung um den das Reduktionsmittel bevorratenden Vorratstank auszubilden oder schließlich den Latentwärmespeicher als Zusatzheizeinheit in einen Innentopf eines Vorratstanks der den Reduktionsmittelvorrat aufnimmt, zu integrieren.In the solution proposed according to the invention, a plurality of possible embodiments of the arrangement of the latent heat accumulator can be realized. In summary, the latent heat storage can be integrated externally in a cycle of a heat transfer medium, it is also possible to form the latent heat storage as a sheath to the storage tank stockpiling the reducing agent or finally integrate the latent heat storage as Zusatzheizeinheit in an inner pot of a storage tank receiving the reducing agent supply.
In weiteren Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann beispielsweise der Latentwärmespeicher als Umhüllung des Harnstofftanks ausgebildet sein, wobei der Latentwärmespeicher ein Material wie zum Beispiel Natriumacetat-Trihydrat umfasst. Mittels eines ersten Wärmetauschers, der im Bereich der Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wird die Abgaswärme aufgenommen. Ein weiterer zweite Wärmetauscher gibt die Abgaswärme an das Material des Latentwärmespeichers, beispielsweise Natriumacetat-Trihydrat, welches eine Umhüllung des Harnstofftanks bildet, ab. Dabei ist dieser weitere Wärmetauscher nur innerhalb der Umhüllung des Tanks zur Aufnahme des Reduktionsmittels angeordnet, so dass er den Tank umschließt und das Latentwärmespeichermaterial, so zum Beispiel NaAc vollständig über 58°C erwärmt. Eine Wärmeabgabe an das Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Harnstoff, ist dabei nicht vorgesehen.In further embodiments of the solution proposed by the invention, for example, the latent heat storage may be formed as a sheath of the urea tank, wherein the Latent heat storage comprises a material such as sodium acetate trihydrate. By means of a first heat exchanger, which is arranged in the region of the exhaust system of the internal combustion engine, the exhaust gas heat is absorbed. Another second heat exchanger releases the heat of exhaust gas to the material of the latent heat accumulator, for example sodium acetate trihydrate, which forms an envelope of the urea tank. In this case, this further heat exchanger is arranged only within the envelope of the tank for receiving the reducing agent, so that it surrounds the tank and the latent heat storage material, such as NaAc heated completely above 58 ° C. A heat transfer to the reducing agent, such as urea, is not provided.
In einer weiteren Ausführungsvariante des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens, wird das Material des Latentwärmespeichers, so zum Beispiel NaAc, Natriumacetat-Trihydrat, als Zentralheizeinheit, so zum Beispiel säulen- oder blockartig im Inneren des das Reduktionsmittel aufnehmenden Tanks angeordnet.In a further embodiment of the invention underlying idea, the material of the latent heat storage, such as NaAc, sodium acetate trihydrate, as a central heating unit, for example columnar or block-like arranged inside the reducing agent receiving tank.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:It shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der Darstellung gemäß
Ein Abgasnachbehandlungssystem
Der Abgasleitung
Der Darstellung gemäß
Der Darstellung gemäß
Aus der Darstellung gemäß
Der Kristallisationsinitiator
Wie aus der Darstellung gemäß
Der Latentwärmespeicher
Anhand der Darstellung von
Mit Bezugszeichen
Aus der Darstellung gemäß
Aus der Darstellung gemäß
Aus
Mit Bezugszeichen
Der Darstellung gemäß
Auch hier ist der Wärmetauscher
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014208555A1 (en) * | 2014-05-07 | 2015-11-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing a latent heat storage |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004052107B4 (en) | 2004-10-26 | 2007-03-15 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Exhaust system and associated operating method |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004052107B4 (en) | 2004-10-26 | 2007-03-15 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Exhaust system and associated operating method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014208555A1 (en) * | 2014-05-07 | 2015-11-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing a latent heat storage |
DE102021206351A1 (en) | 2021-06-21 | 2022-12-22 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment system |
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