DE102011014634A1 - aftertreatment system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem zur Einbringung eines Reduktionsmittels (15) in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion, wobei das System einen Reduktionsmitteltank (1) und eine Pumpe (3) zur Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank (1) zu einer Einspritzeinheit aufweist, wobei der Tank (1) zumindest eine Öffnung aufweist, wobei die Pumpe (3) als integrierte Baueinheit (2) ausgebildet ist und in die Öffnung des Tanks eingesteckt ist, wobei die integrierte Baueinheit (2) einen Tankverschluss bildet und den Tank dichtend verschließt.The invention relates to an exhaust gas aftertreatment system for introducing a reducing agent (15) into the exhaust gas stream of an internal combustion engine for selective catalytic reduction, the system having a reducing agent tank (1) and a pump (3) for conveying the reducing agent from the tank (1) to an injection unit The tank (1) has at least one opening, the pump (3) being designed as an integrated structural unit (2) and being inserted into the opening of the tank, the integrated structural unit (2) forming a tank cap and sealingly closing the tank ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem zur Einbringung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion, wobei das System einen Reduktionsmitteltank und eine Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank zu einer Einspritzeinheit aufweist.The invention relates to an exhaust aftertreatment system for introducing a reductant into the exhaust stream of a selective catalytic reduction internal combustion engine, the system comprising a reductant tank and a pump for delivering the reductant from the tank to an injection unit.

Derartige Abgasnachbehandlungssysteme sind bekannt und kommen zum Einsatz zur Reduktion von Stickoxyden in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, wobei eine Einspritzung eines Reduktionsmittels, wie einer Harnstofflösung, insbesondere gemäß DIN 70070 , in den Abgasstrom der Verbrennungskraftmaschine erfolgt. Abgasnachbehandlungssysteme mit einer Einbringung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden (engl. selective catalytic reduction, SCR) werden zur Minimierung der Stickoxydemissionen von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Hierzu wird ein Reduktionsmittel in das Abgassystem mit einer Dosier- und Einspritzvorrichtung eingedüst. Als Reduktionsmittel dient Ammoniak. Unter Reduktionsmittel bzw. Harnstofflösung soll in diesem Sinne sowohl Ammoniak als auch Harnstofflösung oder ein anderes reduzierend wirkendes Mittel und insbesondere das so genannte AdBlue, d. h. eine Harnstofflösung gemäß DIN 70070 verstanden werden.Such exhaust aftertreatment systems are known and are used for the reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of internal combustion engines, wherein an injection of a reducing agent, such as a urea solution, in particular according to DIN 70070 , takes place in the exhaust stream of the internal combustion engine. Exhaust aftertreatment systems with a contribution of a reducing agent into the exhaust gas stream for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR) are used to minimize the nitrogen oxide emissions of internal combustion engines. For this purpose, a reducing agent is injected into the exhaust system with a metering and injection device. The reducing agent is ammonia. Under reducing agent or urea solution in this sense, both ammonia and urea solution or another reducing agent and in particular the so-called AdBlue, ie a urea solution according to DIN 70070 be understood.

In solchen Abgassystemen wird Reduktionsmittel wie beispielsweise Harnstofflösung mittels Druckluft in den Abgasstrom eingespritzt und zerstäubt, um ein möglichst feines und gleich verteiltes Aerosol zu bilden. Das Reduktionsmittel dient der selektiven katalytischen Reduktion (englisch: Selective Catalytic Reduction, abgekürzt SCR) in sogenannten SCR-Katalysatoren zur Reduktion der Stickoxydemissionen von Dieselmotoren.In such exhaust systems, reducing agent such as urea solution is injected by means of compressed air into the exhaust stream and atomized to form a finely divided and evenly distributed aerosol. The reducing agent is used for selective catalytic reduction (abbreviated to SCR) in so-called SCR catalysts for the reduction of nitrogen oxide emissions from diesel engines.

Nachteilig bei den bekannten Abgasnachbehandlungssystemen ist deren aufwendiger Aufbau aus einer Mehrzahl von Baueinheiten und Baugruppen, was einen sehr hohen Fertigungs- und Montageaufwand nach sich zieht und einen großen Bauraum beansprucht, was besonders bei Anwendungen im Bereich von Personenkraftwagen besonders nachteilig ist, da der zur Verfügung stehende Bauraum sehr begrenzt ist.A disadvantage of the known exhaust aftertreatment systems whose complex structure of a plurality of units and assemblies, which involves a very high manufacturing and assembly costs and requires a large amount of space, which is particularly disadvantageous especially in applications in the field of passenger cars, as the available standing space is very limited.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Montageaufwand der zu montierenden Komponenten im Abgasnachbehandlungssystem zu vermindern und somit die Herstellungskosten zu senken. Eine weitere Aufgabe liegt darin, dass in der Produktion des Abgasnachbehandlungsystems weniger Teile zu montieren sind und eine Bauraumoptimierung erreicht wird.Based on this prior art, the present invention seeks to reduce the assembly costs of the components to be mounted in the exhaust aftertreatment system and thus to reduce the manufacturing cost. Another object is that in the production of the exhaust aftertreatment system fewer parts are to be mounted and a space optimization is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Abgasnachbehandlungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an exhaust aftertreatment system according to claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Besonders vorteilhaft bei dem Abgasnachbehandlungssystem zur Einbringung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion, wobei das System einen Reduktionsmitteltank und eine Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank zu einer Einspritzeinheit aufweist, ist es, dass der Tank zumindest eine Öffnung aufweist, wobei die Pumpe als integrierte Baueinheit ausgebildet ist und in die Öffnung des Tanks eingesteckt ist, wobei die Baueinheit einen Tankverschluss bildet und den Tank dichtend verschließt.Particularly advantageous in the exhaust aftertreatment system for introducing a reducing agent into the exhaust stream of a selective catalytic reduction internal combustion engine, the system comprising a reducing agent tank and a pump for conveying the reducing agent from the tank to an injection unit, it is that the tank has at least one opening, wherein the pump is formed as an integrated unit and is inserted into the opening of the tank, wherein the assembly forms a tank closure and sealingly closes the tank.

Als einzubringendes Reduktionsmittel kommt vorzugsweise Harnstofflösung insbesondere gemäß DIN 70070 zur selektiven katalytischen Reduktion zum Einsatz. Mit dem Begriff des Reduktionsmittels ist jedoch jegliche geeignete flüssige Substanz umfasst. Vorzugsweise wird jedoch eine Harnstofflösung verwendet. Der Tank ist dementsprechend diffusionsdicht ausgebildet und besteht bevorzugt aus Kunststoff.The reducing agent to be introduced is preferably urea solution in particular DIN 70070 for selective catalytic reduction used. However, the term reducing agent includes any suitable liquid substance. Preferably, however, a urea solution is used. The tank is accordingly formed diffusion-tight and is preferably made of plastic.

Die Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank zu der Einspritzeinheit bildet somit eine integrierte Baueinheit, die in den Tank eingesteckt wird, so dass der Tank quasi das Pumpengehäuse bildet. Die Pumpenbaueinheit verschließt somit den Tank und dichtet diesen ab.The pump for conveying the reducing agent from the tank to the injection unit thus forms an integrated structural unit which is inserted into the tank so that the tank virtually forms the pump housing. The pump unit thus closes the tank and seals it off.

Die Öffnung des Tanks, in die die Pumpe als integrierte Baueinheit eingesteckt wird, ist vorzugsweise an der Unterseite des Tanks oder in einem unteren Bereich einer Seitenwand des Tanks angeordnet, so dass der Ansaugstutzen der Pumpe auch bei einem niedrigen Füllstand von Reduktionsmittel bedeckt ist und eine Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank möglich ist.The opening of the tank, in which the pump is inserted as an integrated unit, is preferably arranged on the underside of the tank or in a lower region of a side wall of the tank, so that the suction nozzle of the pump is covered even at a low level of reducing agent and a Promotion of the reducing agent from the tank is possible.

Die Pumpe als integrierte Baueinheit weist hierzu einen Ansaugstutzen auf, dessen Ansaugöffnung sich im geodätisch tiefsten Punkt des Tankes befindet.The pump as an integrated unit has for this purpose an intake, whose intake is located in the geodesic lowest point of the tank.

Alternativ kann die Pumpenbaueinheit in eine Öffnung an der Oberseite des Tanks oder im oberen Bereich einer Seitenwand des Tanks eingesteckt sein und den Tank abdichten. Auch in diesem Fall verfügt die Pumpe über einen Saugstutzen, der gegebenenfalls mit einer Verlängerung versehen, im geodätisch tiefsten Punkt des Tankes mündet, so dass der Ansaugstutzen der Pumpe respektive das offene Ende der dem Saugstutzen vorgeschalteten Rohrleitung oder Schlauchleitung auch bei einem niedrigen Füllstand von Reduktionsmittel bedeckt ist und eine Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank möglich ist.Alternatively, the pump assembly may be plugged into an opening at the top of the tank or at the top of a side wall of the tank to seal the tank. Also in this case, the pump has a suction nozzle, which optionally provided with an extension, opens in geodetically lowest point of the tank, so that the intake manifold of the pump respectively open end of the suction pipe upstream pipe or hose is covered even at a low level of reducing agent and a promotion of the reducing agent from the tank is possible.

Vorteilhaft ist dabei, dass der Tank nach unten hin nicht undicht werden kann, wenn beispielsweise eine Dichtung zwischen Pumpenbaueinheit und Tanköffnung nicht korrekt montiert wurde.It is advantageous that the tank can not leak downwards, for example, if a seal between the pump unit and tank opening was not mounted correctly.

Wenn es die Gestaltung des Tanks aufgrund der vorgegebenen Einbausituation erfordert, kann der Tank jede beliebige von einer in etwa quaderförmigen Gestalt abweichende Form aufweisen, wie dies bei in Kraftfahrzeugen eingebauten Tanks üblich ist. In einem solchen Fall kann die Pumpenbaueinheit auch in einer von einer vertikalen oder horizontalen Lage abweichenden diagonalen Lage in den Tank eingesetzt werden und diesen abdichtend verschließen. Grundsätzlich ist die Lage der Pumpenbaueinheit in der montierten Position und ihre Anordnung im Tank, d. h. auch die Anordnung der Tanköffnung, in die die Pumpeneinheit eingesteckt wird, beliebig. Daher kann die Pumpenbaueinheit in ihrer Einbausituation vertikal, horizontal oder diagonal angeordnet sein.If it requires the design of the tank due to the given installation situation, the tank can have any of a shape which is approximately cuboid in shape, as is customary in tanks installed in motor vehicles. In such a case, the pump assembly can also be used in a deviating from a vertical or horizontal position diagonal position in the tank and seal it sealed. Basically, the position of the pump assembly in the assembled position and its location in the tank, i. H. Also, the arrangement of the tank opening, in which the pump unit is inserted, any. Therefore, the pump assembly can be arranged vertically, horizontally or diagonally in their installation situation.

Tank und Pumpe als integrierte Baueinheit bilden somit eine kompakte Einheit, die vormontiert in das Kraftfahrzeug eingebaut werden kann. Dadurch, dass Tank und Pumpe eine kompakte Einheit bilden, wird der benötigte Bauraum innerhalb des Kraftfahrzeuges minimiert und optimal ausgenutzt.Tank and pump as an integrated unit thus form a compact unit that can be installed in the motor vehicle pre-assembled. Due to the fact that tank and pump form a compact unit, the required installation space within the motor vehicle is minimized and optimally utilized.

Da es sich bei dem Tank vorzugsweise um einen Kunststofftank handelt, kann dieser in seiner Geometrie dem vorhandenen Bauraum optimal angepasst werden. Bei dem Tank handelt es sich vorzugsweise um einen diffusionsdichten Kunststofftank.Since it is the tank is preferably a plastic tank, this can be optimally adapted to the existing space in its geometry. The tank is preferably a diffusion-tight plastic tank.

In die zur Montage der Pumpe vorgesehene Öffnung des Tanks wird die Pumpe als integrierte Baueinheit ähnlich einer Kartusche eingesetzt. Vorzugsweise ist die Baueinheit der Pumpe in ein Gewinde in der Öffnung des Tanks abdichtend eingeschraubt. Alternativ oder kumulativ kann die Baueinheit der Pumpe mittels eines Bajonettverschlusses dichtend in die Öffnung des Tanks eingesetzt sein.Into the provided for mounting the pump opening of the tank, the pump is used as an integrated unit similar to a cartridge. Preferably, the assembly of the pump is sealingly screwed into a thread in the opening of the tank. Alternatively or cumulatively, the structural unit of the pump can be sealingly inserted into the opening of the tank by means of a bayonet closure.

Die Baueinheit ist dabei vorzugsweise dergestalt ausgebildet, dass eine Bodenplatte die Pumpe und weitere Komponenten trägt, sodass die Bodenplatte einen etwa glattflächigen Tankverschluss bildet und die Komponenten der Pumpenbaueinheit im montierten Zustand innerhalb des Tanks liegen. Der Tank bildet dann quasi das Pumpengehäuse.The assembly is preferably designed such that a bottom plate carries the pump and other components, so that the bottom plate forms an approximately smooth surface tank cap and the components of the pump assembly are in the mounted state within the tank. The tank then forms the pump housing.

Dabei ist vorzugsweise die Öffnung an der Unterseite des Tanks oder im unteren Bereich einer Seitenwand des Tanks angeordnet und die Pumpeneinheit bzw. eine Bodenplatte der Baueinheit dichtet den Tank nach unten ab.In this case, the opening is preferably arranged on the underside of the tank or in the lower region of a side wall of the tank, and the pump unit or a base plate of the structural unit seals the tank downwards.

Alternativ oder kumulativ kann die Umrandung der Tanköffnung stufenförmig ausgebildet sein, so dass eine Bodenplatte der Pumpeneinheit in eine Stufe eingelegt wird und mittels Klammern, die am Tank angeordnet sind und die entsprechende Hinterschneidungen an der Bodenplatte hintergreifen, gegen den Tank verspannt wird und diesen abdichtend verschließt.Alternatively or cumulatively, the border of the tank opening may be formed stepwise, so that a bottom plate of the pump unit is inserted into a stage and clamped by means of clamps which are arranged on the tank and engage behind the corresponding undercuts on the bottom plate against the tank and sealingly closes this ,

An der Oberseite des Tanks ist vorzugsweise ein Nachfüllstutzen zur Einbringung der benötigten Reduktionsmittellösung in den Reduktionsmitteltank vorgesehen. Die Begriffe Reduktionsmittel bzw. Reduktionsmittellösung werden in diesem Sinne synonym verwendet und umfassen jedes geeignete Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion.At the top of the tank, a refilling nozzle is preferably provided for introducing the required reducing agent solution into the reducing agent tank. The terms reducing agent or reducing agent solution are used interchangeably in this sense and include any suitable reducing agent for selective catalytic reduction.

Die Pumpe als integrierte Baueinheit kann dann von der Unterseite her in den Tank eingesetzt und montiert werden, ähnlich wie ein Ölfilter oder wie eine Kartusche, die eingesetzt und befestigt wird.The pump as an integrated assembly can then be inserted and mounted from the bottom into the tank, much like an oil filter or a cartridge that is inserted and secured.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Abgasnachbehandlungssystems weist das System einen Reduktionsmittelfilter und/oder eine Beheizungseinrichtung zur Beheizung des Reduktionsmittels und/oder einen Temperatursensor zur Erfassung der Reduktionsmitteltemperatur und/oder reine Leistungselektronik zur Ansteuerung der Pumpe und/oder eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine CAN-Bus-Schnittstelle und/oder eine LIN-Bus-Schnittstelle, auf.In a particularly preferred embodiment of the exhaust gas aftertreatment system, the system has a reducing agent filter and / or a heating device for heating the reducing agent and / or a temperature sensor for detecting the reducing agent temperature and / or pure power electronics for controlling the pump and / or a communication interface, in particular a standardized communication interface, in particular a CAN bus interface and / or a LIN bus interface.

Besonders bevorzugt weist die Pumpe als integrierte Baueinheit einen Reduktionsmittelfilter und/oder eine Beheizungseinrichtung zur Beheizung des Reduktionsmittels und/oder einen Temperatursensor zur Erfassung der Reduktionsmitteltemperatur und/oder die Leistungselektronik zur Ansteuerung der Pumpe und/oder einer eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine CAN-Bus-Schnittstelle und/oder eine LIN-Bus-Schnittstelle, auf.Particularly preferably, the pump has as an integrated unit a reducing agent filter and / or a heating device for heating the reducing agent and / or a temperature sensor for detecting the reducing agent temperature and / or the power electronics for controlling the pump and / or a communication interface, in particular a standardized communication interface, in particular a CAN bus interface and / or a LIN bus interface.

Durch die Integration weiterer Komponenten in die integrierte Baueinheit mit der Pumpe ist eine besonders kompakte und vorteilhaft zu montierende Ausführungsform geschaffen. Mit dem Einsetzen einer solchen integrierten Baueinheit mit Pumpe und weiteren Komponenten in den Tank wird eine kompakte Baueinheit geschaffen, die vollständig vormontiert in das Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen eingebaut werden kann und an die sich dann lediglich die Förderleitung zur Förderung des Reduktionsmittels zur Einspritzeinheit anschließt. Diese Reduktionsmittelleitung ist vorzugsweise beheizt. Ebenso ist vorzugsweise eine Beheizungseinrichtung zur Beheizung des Reduktionsmittels vorgesehen. Die Reduktionsmittellösung gemäß DIN 70070 gefriert bei –11°C, so dass für besonders niedrige Außentemperaturen zumindest im Bereich des Ansaugstutzens der Pumpe eine Beheizungseinrichtung angeordnet ist, um eine Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank mittels der Pumpe auch bei niedrigen Außentemperaturen zu ermöglichen, um das Reduktionsmittel in dem Tank aufzutauen, wenn dieses eingefroren sein sollte.By integrating further components into the integrated structural unit with the pump, a particularly compact and advantageously to be mounted embodiment is provided. With the insertion of such an integrated unit with pump and other components in the tank a compact unit is created, the complete preassembled in the motor vehicle, in particular a passenger car can be installed and then followed by only the delivery line for conveying the reducing agent to the injection unit. This reducing agent line is preferably heated. Likewise, a heating device for heating the reducing agent is preferably provided. The reducing agent solution according to DIN 70070 freezes at -11 ° C, so that for particularly low outside temperatures, at least in the region of the intake of the pump, a heating device is arranged to allow a promotion of the reducing agent from the tank by means of the pump even at low ambient temperatures to thaw the reducing agent in the tank if this should be frozen.

Durch die Anordnung einer Schnittstelle, insbesondere einer standardisierten Kommunikationsschnittstelle wie beispielsweise einer CAN-Bus-Schnittstelle und/oder einer LIN-Bus-Schnittstelle, ist es möglich, die Pumpeneinheit in das Steuersystem des Kraftfahrzeuges einzubinden. Ein solcher sogenannte CAN-Bus ist ein asynchrones, serielles Bussystem. Ein sogenannter LIN-Bus ist ein serielles Kommunikationssystem.By arranging an interface, in particular a standardized communication interface such as a CAN bus interface and / or a LIN bus interface, it is possible to integrate the pump unit in the control system of the motor vehicle. Such a so-called CAN bus is an asynchronous, serial bus system. A so-called LIN bus is a serial communication system.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpe als integrierte Baueinheit einen Sensor zur Erfassung einer Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels auf, insbesondere zur Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder zur Erfassung der Schallgeschwindigkeit in dem Reduktionsmittel.In a preferred embodiment, the pump has an integrated structural unit as a sensor for detecting a substance property of the reducing agent, in particular for detecting the electrical conductivity and / or for detecting the speed of sound in the reducing agent.

Mittels eines derartigen Sensors ist eine permanente Erfassung und Überwachung der Reduktionsmittelqualität möglich, so dass etwaigen Manipulationen, beispielsweise des Befüllens des Tankes mit Wasser, wirksam vorgebeugt werden kann, um eine einwandfreie Funktion des Abgasnachbehandlungssystems zu gewährleisten. Es kann somit durch einen derartigen Reduktionsmittelqualitätssensor, mittels dessen eine Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels erfasst wird, festgestellt werden, ob das korrekte Reduktionsmittel verwendet und zur Abgasnachbehandlung in den Abgastrakt eingespritzt wird.By means of such a sensor, a permanent detection and monitoring of the reducing agent quality is possible, so that any manipulations, for example, the filling of the tank with water, can be effectively prevented in order to ensure proper functioning of the exhaust aftertreatment system. It can thus be determined by such a reducing agent quality sensor, by means of which a substance property of the conveyed reducing agent is detected, whether the correct reducing agent is used and injected into the exhaust tract for exhaust gas aftertreatment.

Als physikalische Größe zur Erfassung der Reduktionsmittelqualität kann die elektrische Leitfähigkeit des Reduktionsmittels und/oder die Schallgeschwindigkeit in dem Reduktionsmittel mittels des Sensors gemessen und einer Auswerteeinheit übergeben werden.As a physical quantity for detecting the reducing agent quality, the electrical conductivity of the reducing agent and / or the speed of sound in the reducing agent can be measured by means of the sensor and transferred to an evaluation unit.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor zur Erfassung einer Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels in dem Tank derart angeordnet, dass das Signal des Sensors gleichzeitig als Füllstandsanzeiger zur Feststellung der Unterschreitung einer Mindestfüllhöhe in dem Tank verwendet werden kann.In a particularly preferred embodiment, the sensor for detecting a substance property of the reducing agent in the tank is arranged such that the signal of the sensor can be used simultaneously as a level indicator for detecting the undershooting of a minimum filling level in the tank.

Der Sensor zur Erfassung einer Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels ist dementsprechend in dem Tank so positioniert, dass er gleichzeitig als Füllstandsanzeiger dient, so dass eine Anzeige aktiviert werden kann, wenn die Tankreserve erreicht ist. Der Sensor dient somit gleichzeitig als Füllstandssensor oder Füllstandsgeber für die Reserveanzeige.The sensor for detecting a substance property of the reducing agent is accordingly positioned in the tank so that it also serves as a level indicator, so that a display can be activated when the tank reserve is reached. The sensor thus serves simultaneously as a level sensor or level sensor for the reserve display.

Vorzugsweise weist das System ein Steuergerät auf, mittels dessen die Pumpe in Abhängigkeit der von Sensoren erfassten Messwerte und/oder in Abhängigkeit aktueller Betriebsparameter des Verbrennungsmotors angesteuert wird, insbesondere über ein Bussystem angesteuert wird.Preferably, the system has a control unit, by means of which the pump is actuated as a function of the measured values detected by sensors and / or as a function of current operating parameters of the internal combustion engine, in particular via a bus system.

Bei dieser Steuereinheit kann es sich auch um das zentrale Steuergerät des Kraftfahrzeuges handeln. In diesem Fall ist die Ansteuerung und Betriebsüberwachung des Abgasnachbehandlungssystems in das zentrale Steuergerät des Kraftfahrzeuges integriert und entsprechend implementiert.This control unit may also be the central control unit of the motor vehicle. In this case, the control and operation monitoring of the exhaust aftertreatment system is integrated into the central control unit of the motor vehicle and implemented accordingly.

Vorzugsweise ist zwischen der Pumpeneinheit und dem Tank zumindest eine Dichtung, insbesondere eine O-Ringdichtung angeordnet.Preferably, at least one seal, in particular an O-ring seal, is arranged between the pump unit and the tank.

Durch Anordnung einer derartigen Dichtung ist eine zuverlässige Abdichtung des Tanks gewährleistet.By arranging such a seal a reliable sealing of the tank is ensured.

Vorzugsweise weist das System eine Einspritzeinheit mit zumindest einer Düse auf, durch die das Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingespritzt und/oder im Abgasstrom zerstäubt wird. Zur Zerstäubung kann insbesondere Druckluft dienen, um ein gleichmäßiges fein verteiltes Aerosol auszubilden und eine optimale und gleichverteilte Tröpfchenbildung zu erzielen.The system preferably has an injection unit with at least one nozzle, through which the reducing agent is injected into the exhaust gas stream and / or atomized in the exhaust gas stream. In particular, compressed air can be used for atomization in order to form a uniform, finely distributed aerosol and to achieve optimum and uniform droplet formation.

Das Abgasnachbehandlungssystem weist vorzugsweise einen SCR-Katalysator auf, in dem das Reduktionsmittel in den Abgasstrom des Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion eingebracht wird, wobei vor und/oder hinter dem SCR-Katalysator ein Sensor zur Erfassung der Stickoxydkonzentration im Abgas angeordnet ist.The exhaust gas aftertreatment system preferably has an SCR catalytic converter in which the reducing agent is introduced into the exhaust gas stream of the internal combustion engine for selective catalytic reduction, wherein a sensor for detecting the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas is arranged in front of and / or behind the SCR catalytic converter.

Durch derartige NOx-Sensoren ist eine Online-Überwachung und Diagnose der selektiven katalytischen Reduktion in dem SCR-Katalysator, d. h. die Qualität der Abgasnachbehandlung möglich und es ist gleichzeitig eine Ansteuerung der Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank zur Einspritzeinheit in Abhängigkeit der mittels des oder der NOx-Sensoren festgestellten Werte möglich, um das Abgasnachbehandlungssystem bedarfsgerecht anzusteuern.Such NOx sensors provide on-line monitoring and diagnosis of selective catalytic reduction in the SCR catalyst, i. H. the quality of the exhaust aftertreatment possible and it is at the same time a control of the pump for conveying the reducing agent from the tank to the injection unit in dependence of the detected by means of the NOx sensors or values possible to control the exhaust aftertreatment system as needed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigt: An embodiment of the invention is shown in the figure and will be explained below. It shows:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Tanks mit einer eingesetzten Pumpenbaueinheit. 1 shows a schematic representation of a tank with a pump assembly used.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Tanks, 1 in dem die Reduktionsmittellösung 15 aufbewahrt wird. Bei dem Tank 1 handelt es sich vorzugsweise um einen diffusionsdichten Kunststofftank. 1 shows a schematic representation of a tank, 1 in which the reducing agent solution 15 is kept. At the tank 1 it is preferably a diffusion-tight plastic tank.

Im unteren Bereich des Tanks 1 ist in eine Öffnung des Tanks 1 eingesetzt eine Pumpenbaueinheit 2, die als integrierte Baueinheit ausgeführt ist.In the lower part of the tank 1 is in an opening of the tank 1 used a pump unit 2 , which is designed as an integrated unit.

Die integrierte Baueinheit 2 beinhaltet die Pumpe 3 sowie die Leistungselektronik 4 zur Ansteuerung der Pumpe und weiterer Komponenten, die nachfolgend erläutert werden.The integrated unit 2 includes the pump 3 as well as the power electronics 4 to control the pump and other components, which are explained below.

In der Baueinheit 2 ist ferner angeordnet ein Temperatursensor 5 wie beispielsweise ein NTC-Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Reduktionsmittellösung 15 in dem Tank 1. Der Temperatursensor 5 dient gleichzeitig der Heizungsregelung und zur Reduktionsmitteldichtekompensation über die Temperatur. Als Heizelement kann ein Widerstandselement zum Einsatz kommen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Heizelement 6 um einen MOSFET-Transistor, der ebenfalls über die Leistungselektronik 4 der integrierten Baueinheit 2 angesteuert wird.In the unit 2 is further arranged a temperature sensor 5 such as an NTC temperature sensor for detecting the temperature of the reducing agent solution 15 in the tank 1 , The temperature sensor 5 simultaneously serves for heating control and for reducing agent density compensation via temperature. As a heating element, a resistance element can be used. In the illustrated embodiment, the heating element is 6 around a MOSFET transistor, which also has the power electronics 4 the integrated unit 2 is controlled.

Die integrierte Baugruppe 2 verfügt über entsprechende Anschlüsse für den Füllstandssensor 8 sowie ferner für eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle wie beispielsweise ein CAN-Bussystem, eine Stromversorgung über das Bordnetz mit einem +12 Volt-Anschluss sowie einen sogenannten Groundanschluss (0 V).The integrated assembly 2 has corresponding connections for the level sensor 8th as well as for a standardized communication interface such as a CAN bus system, a power supply via the electrical system with a +12 volt connection and a so-called ground connection (0 V).

Die integrierte Baugruppe 2 ist in die im unteren Bereich des Tanks 1 angeordnete Öffnung des Tanks 1 eingesteckt und mittels O-Ringdichtungen 10 abgedichtet. Der Saugstutzen 11 ist so angeordnet, dass dieser im unteren Bereich des Tanks 1 liegt, so dass auch eine im Tank 1 befindliche Restmenge des Reduktionsmittels 15 über die Pumpe 3 durch den Saugstutzen 11 angesaugt werden kann. Dem Saugstutzen 11 an der Pumpe 3 ist ein Filter 7 vorgeschaltet, durch den das Reduktionsmittel 15 gefiltert wird.The integrated assembly 2 is in the bottom of the tank 1 arranged opening of the tank 1 plugged in and by means of O-ring seals 10 sealed. The suction nozzle 11 is arranged so that this at the bottom of the tank 1 lies, so also one in the tank 1 residual amount of the reducing agent 15 over the pump 3 through the suction nozzle 11 can be sucked. The suction nozzle 11 at the pump 3 is a filter 7 upstream, through which the reducing agent 15 is filtered.

Zusätzlich zu dem als Heizelement dienenden MOSFET-Transistor 6 ist in den Tank eingebracht ein Heizelement 9, bei es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Aluminiumstab handelt, der zur Beheizung des Tankinhaltes 15 dient, um diesen bei extrem niedrigen Temperaturen aufzutauen, damit im unteren Bereich des Tanks 1 das Reduktionsmittel aufgetaut werden kann, um dieses über den Saugstutzen 11 mittels der Pumpe 3 durch den Filter 7 anzusaugen.In addition to serving as a heating element MOSFET transistor 6 is inserted into the tank a heating element 9 in which in the illustrated embodiment is an aluminum rod, which is used to heat the tank contents 15 serves to thaw it at extremely low temperatures, thus at the bottom of the tank 1 the reducing agent can be thawed to this via the suction nozzle 11 by means of the pump 3 through the filter 7 to suck.

In die Baugruppe 2 integriert ist der Druckstutzen 12 der Pumpe, an den sich eine beheizte Reduktionsmittelleitung anschließt und in eine Einspritzeinheit zur Einspritzung des Reduktionsmittels in den Abgasstrom des Verbrennungsmotors mündet.In the assembly 2 integrated is the discharge nozzle 12 the pump, which is followed by a heated reducing agent line and opens into an injection unit for injecting the reducing agent into the exhaust gas stream of the internal combustion engine.

Ferner ist in dem Tank 1 angeordnet ein Füllstandssensor 8, der ebenfalls mit der Leistungselektronik 4 verdrahtet ist, wie dies in der 1 angedeutet ist. Mittels des Sensors 8 erfolgt eine Füllstandskontrolle innerhalb des Tanks 1 insofern, als das über das in den Tank 1 eingefüllte Reduktionsmittel 15 der Stromkreis zwischen dem Füllstandssensor 8 und dem Aluminiumstab 9 und/oder dem Aluminiumrohr 11 geschlossen wird. Sobald dieser Stromkreis unterbrochen wird, ist der Reservebereich des Tanks 1 erreicht und es wird eine Reservelampe als Anzeige für den Fahrzeugführer eingeschaltet. Ein Nachfüllen von Reduktionsmittel 15 in den Tank 1 ist über den an der Oberseite des Tanks 1 angeordneten Nachfüllstutzen 13 möglich.Further, in the tank 1 arranged a level sensor 8th who also uses power electronics 4 is wired, as in the 1 is indicated. By means of the sensor 8th a level control is carried out inside the tank 1 insofar as that's over in the tank 1 filled reducing agents 15 the circuit between the level sensor 8th and the aluminum bar 9 and / or the aluminum tube 11 is closed. Once this circuit is interrupted, the reserve area of the tank is 1 achieved and it is turned on a reserve lamp as an indication to the driver. A refill of reducing agent 15 in the tank 1 is over at the top of the tank 1 arranged refill pipe 13 possible.

Die gesamte Baugruppe 2 ist als integrierte Baugruppe in die im unteren Bereich des Tanks 1 angeordnete Öffnung eingesteckt und mittels der O-Ringdichtungen 10 abgedichtet. Zur vollständigen Montage der gesamten Anordnung ist lediglich die Baugruppe 2 in dem Tank 1 zu montieren und es sind die Steckverbindungen zur Leistungselektronik 4, die der Ansteuerung von Heizelement und Pumpe sowie der Überwachung des Füllstandssensors oder Füllstandsgebers 8 dienen, zu verbinden.The entire assembly 2 is as an integrated assembly in the bottom of the tank 1 arranged opening and inserted by means of the O-ring seals 10 sealed. For complete assembly of the entire assembly is only the assembly 2 in the tank 1 to assemble and it is the connectors for power electronics 4 , which controls the heating element and pump and monitors the level sensor or level sensor 8th serve to connect.

Der Saugstutzen 11 der Pumpe 3 ist im unteren Bereich des Tanks 1 angeordnet, so dass auch dann, wenn der Bereich des Reservetanks erreicht, d. h. wenn der Füllstandssensor 8 von der Füllhöhe her unterschritten wird und nicht mehr anspricht, ein Weiterbetrieb des Abgasnachbehandlungssystems für eine gewisse Zeit möglich ist, bis der Tank 1 über den Nachfüllstutzen 13 wieder mit Reduktionsmittel 15 befüllt wird.The suction nozzle 11 the pump 3 is at the bottom of the tank 1 arranged so that even when the area of the reserve tank reaches, ie when the level sensor 8th is exceeded by the filling height forth and no longer responds, a continued operation of the exhaust aftertreatment system for a certain time is possible until the tank 1 over the refill pipe 13 again with reducing agent 15 is filled.

Gleichzeitig wird die elektrische Leitfähigkeit des Reduktionsmittels 15 zwischen dem unteren Ende des Füllstandssensors 8 und dem Heizelement 9 überwacht durch eine Messung des elektrischen Widerstands zwischen dem Sensor 8 und dem Heizstab 9, um eine Qualitätskontrolle des in den Tank 1 eingefüllten Reduktionsmittels 15 durchzuführen. Hierdurch kann festgestellt werden, wenn beispielsweise Wasser anstelle eines Reduktionsmittels gemäß DIN 70070 eingefüllt wurde. Der Sensor 8 dient somit gleichzeitig der Qualitätsüberwachung des eingefüllten Reduktionsmittels 15 und der Füllstandskontrolle im Tank 1.At the same time, the electrical conductivity of the reducing agent 15 between the lower end of the level sensor 8th and the heating element 9 monitored by a measurement of the electrical resistance between the sensor 8th and the heating rod 9 to get a quality control of the tank 1 filled reducing agent 15 perform. In this way it can be determined, for example, if water instead of a reducing agent according to DIN 70070 was filled. The sensor 8th serves at the same time the quality control of the filled reducing agent 15 and level control in the tank 1 ,

Auf dem in den Tank eingesetzten Pumpengehäuse ist der Füllstandssensor 8 in einer alternativen Ausgestaltung mit mehreren Kontaktflächen über der Füllhöhe des Tanks 1 ausgebildet, um eine genauere und detaillierte Füllstandsanzeige mit mehreren Zwischenschritten zur exakteren Anzeige des verbliebenen Tankinhalts zu realisieren.On the pump housing inserted in the tank is the level sensor 8th in an alternative embodiment with multiple contact surfaces above the filling level of the tank 1 Designed to provide a more accurate and detailed level indicator with multiple intermediate steps for more accurate indication of the remaining tank contents.

In einer nicht dargestellten Alternative ist die integrierte Baugruppe als integrierte Baugruppe in eine im oberen Bereich des Tanks angeordnete Öffnung von oben eingesteckt und mittels O-Ringdichtungen abgedichtet. Der Tank weist dann im unteren Bereich eine durchgehende diffusionsdichte Kunststoffwanne auf. Etwaige Undichtigkeiten des Tanks bei fehlerhafter Montage der O-Ringdichtungen sind dadurch ausgeschlossen.In an alternative, not shown, the integrated module is inserted as an integrated module in a arranged in the upper region of the tank opening from above and sealed by means of O-ring seals. The tank then has at the bottom of a continuous diffusion-tight plastic tub. Any leaks in the tank in case of incorrect assembly of the O-ring seals are excluded.

In diesem Fall ist ein Heizelement in die Baugruppe integriert und wird somit ebenfalls von oben in den Tank eingeschoben, sodass auf den zusätzlichen Aluminiumheizstab verzichtet werden kann.In this case, a heating element is integrated into the assembly and is thus also inserted from above into the tank, so that can be dispensed with the additional Aluminiumheizstab.

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Claims (11)

Abgasnachbehandlungssystem zur Einbringung eines Reduktionsmittels (15) in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion, wobei das System einen Reduktionsmitteltank (1) und eine Pumpe (3) zur Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank (1) zu einer Einspritzeinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (1) zumindest eine Öffnung aufweist, wobei die Pumpe (3) als integrierte Baueinheit (2) ausgebildet ist und in die Öffnung des Tanks eingesteckt ist, wobei die integrierte Baueinheit (2) einen Tankverschluss bildet und den Tank dichtend verschließt.Exhaust gas aftertreatment system for introducing a reducing agent ( 15 ) into the exhaust stream of an internal combustion engine for selective catalytic reduction, the system comprising a reducing agent tank ( 1 ) and a pump ( 3 ) for the promotion of the reducing agent from the tank ( 1 ) to an injection unit, characterized in that the tank ( 1 ) has at least one opening, wherein the pump ( 3 ) as an integrated unit ( 2 ) and is inserted into the opening of the tank, wherein the integrated assembly ( 2 ) forms a tank closure and closes the tank sealing. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (2) in ein Gewinde in der Öffnung des Tanks (1) abdichtend eingeschraubt ist oder dass die Baueinheit (2) mittels eines Bajonettverschlusses dichtend in die Öffnung des Tanks (1) eingesetzt ist.Exhaust after-treatment system according to claim 1, characterized in that the structural unit ( 2 ) into a thread in the opening of the tank ( 1 ) is screwed sealingly or that the structural unit ( 2 ) by means of a bayonet seal in the opening of the tank ( 1 ) is used. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung an der Unterseite und/oder im unteren Bereich des Tanks (1) angeordnet ist und die Baueinheit (2) den Tank (1) nach unten abdichtet.Exhaust after-treatment system according to claim 1 or 2, characterized in that the opening at the bottom and / or in the lower region of the tank ( 1 ) is arranged and the assembly ( 2 ) the tank ( 1 ) seals down. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Reduktionsmittelfilter (7) und/oder eine Beheizungseinrichtung (6, 9) zur Beheizung des Reduktionsmittels (15) und/oder einen Temperatursensor (5) zur Erfassung der Reduktionsmitteltemperatur und/oder eine Leistungselektronik (4) zur Ansteuerung der Pumpe (3) und/oder eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine CAN-Bus-Schnittstelle, aufweist.Exhaust after-treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the system comprises a reducing agent filter ( 7 ) and / or a heating device ( 6 . 9 ) for heating the reducing agent ( 15 ) and / or a temperature sensor ( 5 ) for detecting the reducing agent temperature and / or power electronics ( 4 ) for controlling the pump ( 3 ) and / or a communication interface, in particular a standardized communication interface, in particular a CAN bus interface. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) als integrierte Baueinheit (2) einen Reduktionsmittelfilter (7) und/oder eine Beheizungseinrichtung (6) zur Beheizung des Reduktionsmittels (15) und/oder ein Temperatursensor (5) zur Erfassung der Reduktionsmitteltemperatur und/oder die Leistungselektronik (4) zur Ansteuerung der Pumpe (3) und/oder eine Schnittstelle, insbesondere eine CAN-Bus-Schnittstelle, aufweist.Exhaust after-treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 3 ) as an integrated unit ( 2 ) a reducing agent filter ( 7 ) and / or a heating device ( 6 ) for heating the reducing agent ( 15 ) and / or a temperature sensor ( 5 ) for detecting the reducing agent temperature and / or the power electronics ( 4 ) for controlling the pump ( 3 ) and / or an interface, in particular a CAN bus interface. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) als integrierte Baueinheit (2) einen Sensor (8) zur Erfassung einer Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels aufweist, insbesondere zur Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder zur Erfassung der Schallgeschwindigkeit in dem Reduktionsmittel.Exhaust after-treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 3 ) as an integrated unit ( 2 ) a sensor ( 8th ) for detecting a substance property of the reducing agent, in particular for detecting the electrical conductivity and / or for detecting the speed of sound in the reducing agent. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) zur Erfassung einer Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels derartig angeordnet ist, dass das Signal des Sensors (8) gleichzeitig als Füllstandsanzeiger zur Feststellung der Unterschreitung einer Mindestfüllhöhe in dem Tank (1) verwendet werden kann.Exhaust gas after-treatment system according to claim 6, characterized in that the sensor ( 8th ) is arranged for detecting a substance property of the reducing agent such that the signal of the sensor ( 8th ) at the same time as a level indicator for detecting a minimum filling level in the tank ( 1 ) can be used. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Steuergerät aufweist, mittels dessen die Pumpe (3) in Abhängigkeit der von Sensoren erfassten Messwerte und/oder in Abhängigkeit aktueller Betriebsparameter des Verbrennungsmotors angesteuert wird, insbesondere über ein Bussystem angesteuert wird.Exhaust after-treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the system has a control unit, by means of which the pump ( 3 ) is controlled as a function of the measured values detected by sensors and / or as a function of current operating parameters of the internal combustion engine, in particular via a bus system. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Baueinheit (2) und dem Tank (1) zumindest eine Dichtung, insbesondere eine O-Ringdichtung (10) angeordnet ist.Exhaust after-treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that between structural unit ( 2 ) and the tank ( 1 ) at least one seal, in particular an O-ring seal ( 10 ) is arranged. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Einspritzeinheit mit zumindest einer Düse aufweist, durch die das Reduktionsmittel (15) in den Abgasstrom eingespritzt und/oder im Abgasstrom zerstäubt wird.Exhaust after-treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the system comprises an injection unit with at least one nozzle, through which the reducing agent ( 15 ) is injected into the exhaust stream and / or atomized in the exhaust stream. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen SCR-Katalysator aufweist, in dem das Reduktionsmittel (15) in den Abgasstrom des Verbrennungsmotors zur selektiven katalytischen Reduktion eingebracht wird, wobei vor und/oder hinter dem SCR-Katalysator ein Sensor zur Erfassung der Stickoxidkonzentration im Abgas angeordnet ist.Exhaust after-treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the system comprises an SCR catalyst in which the reducing agent ( 15 ) is introduced into the exhaust gas stream of the internal combustion engine for selective catalytic reduction, wherein before and / or behind the SCR catalyst, a sensor for detecting the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas is arranged.
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