DE102012006249A1

DE102012006249A1 - Fördereinheit für ein flüssiges Additiv mit einem Temperatursensor

Info

Publication number: DE102012006249A1
Application number: DE102012006249A
Authority: DE
Inventors: Finn Frederiksen; Georges Maguin; Sven Schepers; Jan Hodgson; Cheikh Diouf
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH; Emitec Denmark AS; Emitec France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Emitec Denmark AS; ActBlue France SAS
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-02
Also published as: CN104169536B; US20150013315A1; WO2013144173A1; KR20140130230A; IN2014DN07727A; US9624810B2; JP2015513036A; RU2014143108A; EP2831386A1; CN104169536A; EP2831386B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fördereinheit (1) zur Förderung eines flüssigen Additivs in einem Kraftfahrzeug (2), aufweisend zumindest einen Temperatursensor (3), mit welchem berührungslos eine Temperatur an zumindest einer Messstelle (4) in der Fördereinheit gemessen werden kann, wobei der Temperatursensor (3) und die Messstelle (4) zueinander einen Abstand (5) aufweisen und zwischen dem Temperatursensor (3) und der Messstelle (4) ein Strahlungskanal (6) existiert, welcher frei von Einbauten (7) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördereinheit zur Förderung eines flüssigen Additivs in einem Kraftfahrzeug, welche einen Temperatursensor aufweist. Eine solche Fördereinheit ist beispielsweise geeignet, um flüssiges Reduktionsmittel in eine Abgasbehandlungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine zu fördern.
Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich sind Abgasbehandlungsvorrichtungen zur Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen verbreitet, in welche zur Umsetzung bestimmter Schadstoffbestandteile im Abgas ein flüssiges Additiv zugeführt wird. Besonders häufig wird als flüssiges Additiv ein Reduktionsmittel eingesetzt, mit welchem Stickstoffoxidverbindungen im Abgas wirkungsvoll reduziert werden können. In derartigen Abgasbehandlungsvorrichtungen wird das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Verfahren, SCR = Selective Catalytic Reduction) durchgeführt. Als Reduktionsmittel wird regelmäßig Harnstoff-Wasser-Lösung eingesetzt, welche abgasintern in der Abgasbehandlungsvorrichtung oder abgasextern in einem eigens dafür vorgesehenen Reaktor in Ammoniak umgesetzt werden kann. Bei der abgasinternen Umsetzung ist in der Abgasbehandlungsvorrichtung häufig ein Hydrolysekatalysator angeordnet, welcher die Umsetzung von Harnstoff in Ammoniak katalysiert. Stickstoffoxidverbindungen im Abgas reagieren mit dem Ammoniak zu unschädlichem Stickstoff, zu Wasser und zu Kohlendioxid. Auch zur Unterstützung dieser Reaktion ist in der Abgasbehandlungsvorrichtung regelmäßig ein Katalysator (ein SCR-Katalysator) vorgesehen.
Harnstoff-Wasser-Lösung ist als Additiv für die Abgasreinigung in Kraftfahrzeugen beispielsweise unter dem Handelsnamen AdBlue^® erhältlich.
Zur Förderung von flüssigem Additiv in die Abgasbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ist regelmäßig eine Fördereinheit notwendig, mit welcher das Additiv aus einem Tank heraus gepumpt und der Abgasbehandlungsvorrichtung bereitgestellt werden kann.
Bei der Konstruktion von derartigen Fördereinheiten sind verschiedene Aspekte zu beachten. Ein wichtiger Aspekt ist, dass häufig eingesetzte flüssige Additive (wie beispielsweise auch das beschriebene Reduktionsmittel) einfrieren können. Die 32,5-prozentige Harnstoff-Wasser-Lösung AdBlue^® friert beispielsweise bei –11°C ein. Derart niedrige Temperaturen können bei Kraftfahrzeugen insbesondere während langer Stillstandszeiten im Winter auftreten. Außerdem ist zu beachten, dass sich die Viskosität von flüssigen Additiven mit der Temperatur des Additivs ändern kann. Weiterhin ist zu beachten, dass die zum Verdampfen eines flüssigen Additivs notwendige Energie sich unterscheidet, je nachdem wie hoch die Ausgangstemperatur des flüssigen Additivs in der Fördereinheit ist.
Darüber hinaus sollte eine Fördereinheit für ein flüssiges Additiv in eine Abgasbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges möglichst kostengünstig sein und eine möglichst genau einstellbare Förderleistung aufweisen. Eine derartige Fördereinheit stellt in einem Kraftfahrzeug neben der Brennstoffversorgung ein zusätzliches Fördersystem dar und sollte daher möglichst geringe Mehrkosten verursachen. Durch eine genau einstellbare Förderleistung kann eine Überdosierung und/oder eine Unterdosierungen von flüssigem Additiv in die Abgasbehandlungsvorrichtung vermieden werden.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere eine besonders vorteilhafte Fördereinheit zur Förderung eines flüssigen Additivs vorgestellt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Fördereinheit gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Vorgeschlagen wird demnach eine Fördereinheit zur Förderung eines flüssigen Additivs in einem Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest einen Temperatursensor, mit welchem berührungslos eine Temperatur an zumindest einer Messstelle in der Fördereinheit gemessen werden kann, wobei der Temperatursensor und die Messstelle zueinander einen Abstand aufweisen und zwischen dem Temperatursensor und der Messstelle ein Strahlungskanal existiert, welcher frei von Einbauten ist.
Mit einer Fördereinheit ist hier insbesondere eine Vorrichtung gemeint, welche an einer Ansaugstelle flüssiges Additiv aus einem Tank zur Bevorratung des flüssigen Additivs entnehmen bzw. ansaugen kann und an einer Abgabestelle das flüssige Additiv abgibt. Vorzugsweise ist die Fördereinheit auch dazu eingerichtet, an der Abgabestelle bzw. in dem nachfolgenden Leitungssystem einen Förderdruck aufzubauen. Die Fördereinheit kann so betrieben werden, dass der Förderdruck des flüssigen Additivs an der Abgabestelle immer einen bestimmten Druck erreicht, unabhängig davon, wie viel flüssiges Additiv an der Abgabestelle angefordert bzw. abgegeben wird. Die Pumpe der Fördereinheit kann dann als „Druckerhöhungspumpe” bezeichnet werden. Es ist auch möglich, dass die Fördereinheit dazu eingerichtet ist, genau eine bestimmte vorgegebene Menge an flüssigem Additiv an der Abgabestelle abzugeben. Die Pumpe der Fördereinheit ist dann vorzugsweise eine „Dosierpumpe”, welche beim Fördern gleichzeitig eine Dosierung vornimmt.
Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder aber auch ein Schiff oder ein Schienenkraftfahrzeug sein.
Das flüssige Additiv ist vorzugsweise ein Reduktionsmittel für die Abgasreinigung und besonders bevorzugt Harnstoff-Wasser-Lösung.
Ein Temperatursensor, der berührungslos eine Temperatur an einer Messstelle messen kann (berührungsloser Temperatursensor), hat insbesondere keinen stofflichen Kontakt zu der Messstelle, an welcher die Messung der Temperatur erfolgt.
Die Messstelle wird vorzugsweise von einer Oberfläche bzw. einer Außenfläche einer Komponente der Fördereinheit gebildet. Vorzugsweise ist die Messstelle aus einem Material, welches eine Strahlung abgeben und/oder reflektieren kann, die eine Information über die Temperatur an der Messstelle beinhaltet.
Von der Messstelle zu dem Temperatursensor wird eine Information über die Temperatur an der Messstelle im Wesentlichen über nicht stoffliche Übertragung transportiert. Es findet insbesondere kein Wärmeaustausch zwischen der Messstelle und dem Temperatursensor über Wärmeleitung und/oder über Konvektion statt, welcher für die Messung der Temperatur durch den Temperatursensor maßgeblich ist.
Bei der Übertragung der Information über die Temperatur durch Strahlung sind zwei verschiedene Konzepte für den Temperatursensor möglich, die in der beschriebenen Fördereinheit eingesetzt werden können. Gemäß dem ersten Konzept mißt der Temperatursensor die Strahlung, die passiv von der Messstelle abgestrahlt wird und bestimmt aus dieser Strahlung die Temperatur. Solche Strahlung ist beispielsweise die Wärmestrahlung, die jeder Körper aufgrund seiner Temperatur aussendet. Die Wellenlänge dieser Strahlung ist abhängig von der Temperatur. Daher kann der Temperatursensor aufgrund der Wellenlänge der Strahlung die Temperatur an der Messstelle bestimmen. Gemäß dem zweiten Konzept sendet der Temperatursensor Strahlung aus, die von der Messstelle reflektiert wird und zurück auf den Temperatursensor trifft. An der Messstelle wird die von dem Temperatursensor abgegebene Strahlung derart modifiziert, dass durch den reflektierten Strahl, welcher zurück auf den Sensor trifft, die Temperaturmessung erfolgt. Die Modifikation der Strahlung an der Messstelle weist für dieses Sensorkonzept eine Temperaturabhängigkeit auf. Beispielsweise kann die Wellenlänge der Strahlung an der Messstelle verändert werden, wobei diese Veränderung unterschiedlich ist, je nachdem, welche Temperatur an der Messstelle auftritt. Auch ist möglich, dass die Strahlung an der Messstelle mit einem Winkel reflektiert wird, welcher temperaturabhängig ist. Je nach Temperatur der Messstelle kann dann die Strahlung an einer anderen Stelle zurück auf den Temperatursensor treffen und hierdurch kann der Temperatursensor die Temperatur an der Messstelle erkennen.
Damit die Übertragung der Information zwischen der Messstelle und dem Temperatursensor möglich ist, ist zwischen der Messstelle und dem Temperatursensor der Strahlungskanal vorgesehen.
Der Strahlungskanal ist frei von Einbauten. Damit ist insbesondere gemeint, dass zwischen dem Temperatursensor und der Messstelle kein Material vorgesehen ist, welches für den Transport der Information über die Temperatur (insbesondere die Strahlung) zwischen der Messstelle und dem Temperatursensor behindert. Es ist möglich, dass der Zwischenraum zwischen dem Temperatursensor und der Messstelle mit Luft oder einem sonstigen Gas gefüllt ist. Die Luft bzw. das Gas ist dann aber für die Information über die Temperatur (bzw. die Strahlung) durchlässig.
Die Luft bzw. das Gas übernimmt vorzugsweise außerdem keine (erhebliche, spürbare) Wärmetransportfunktion im Sinne von Wärmeleitung oder Konvektion von der Messstelle zu dem Temperatursensor, über welche die Information über die Temperatur an der Messstelle hin zu dem Temperatursensor gelangt.
Damit, dass der Strahlungskanal, frei von Einbauten ist, ist insbesondere gemeint, dass keine nicht durchlässigen Einbauten zwischen der Messstelle und dem Temperatursensor angeordnet sind. Durchlässige Komponenten bzw. durchlässige Einbauten können dort angeordnet sein. Sie unterbrechen den Strahlungskanal allerdings nicht. Solche Komponenten können beispielsweise aus speziellen Filterfolien hergestellt und zum Schutz des Temperatursensors vorgesehen sein.
Der Strahlungskanal ist vorzugsweise geradlinig. Hiermit ist gemeint, dass der Strahlungskanal nicht abknickt und keine Krümmungen aufweist, sondern eine geradlinige Verbindung von der Messstelle zu dem Temperatursensor bildet, welche frei von Einbauten ist.
In besonderen Ausführungsformen der Fördereinheit ist es möglich, dass der Strahlungskanal abknickt. Dann sind vorzugsweise Mittel zur Umlenkung der Information über die Temperatur (bzw. der Strahlung) vorgesehen. Beispielsweise kann im Abknickbereich des Strahlungskanals eine Art Spiegel angeordnet sein, über den die Information über die Temperatur (bzw. die Strahlung) umgelenkt wird.
Die beschriebenen Probleme, wie die Einfriergefahr von flüssigen Additiven, die Beeinflussung der Viskosität von flüssigem Additiv durch die Temperatur und/oder die Temperaturabhängigkeit der zur Verdampfung von flüssigem Additiv notwendigen Energiemenge, können zumindest teilweise mit Hilfe eines Temperatursensors in der Fördereinheit gelöst werden.
Durch einen Temperatursensor in der Fördereinheit ist es auch möglich, die Fördergenauigkeit einer Fördereinheit zu verbessern. Die Temperatur der Fördereinheit kann einen Quereinfluss auf die von der Fördereinheit geförderte Menge an flüssigem Additiv bzw. die Förderleistung der Fördereinheit haben. Beispielsweise kann durch eine erhöhte Temperatur die Verlustleistung einer Fördereinheit ansteigen, wodurch sich die Förderleistung reduziert. Auch ist möglich, dass die Viskosität des flüssigen Additivs mit steigender Temperatur sinkt. Dadurch wird der Energieaufwand zur Förderung reduziert und die Förderleistung der Fördereinheit steigt mit steigender Temperatur. Es sind weitere Einflüsse der Temperatur auf die Förderleitung (und insbesondere auch auf die Genauigkeit der Förderleistung) möglich.
Durch einen Temperatursensor kann die Temperatur der Fördereinheit ermittelt werden. Durch die Kenntnis dieser Temperatur können die beschriebenen Quereinflüsse zumindest teilweise berücksichtigt werden und die Fördergenauigkeit kann erhöht werden.
Durch einen Temperatursensor kann die Erwärmung der Fördereinheit (oder auch bestimmter Komponenten der Fördereinheit, wie beispielsweise einer Pumpe) überwacht werden, um gegebenenfalls Maßnahmen zur Absenkung der Temperatur der Komponenten einzuleiten. Beispielsweise kann die Fördereinheit sogar deaktiviert werden, wenn die Temperatur einer Komponente eine kritische Temperatur übersteigt, um eine Beschädigung der Komponente zu verhindern. Es ist auch möglich, dass die Fördermenge der Fördereinheit lediglich reduziert wird, um die Temperatur der Fördereinheit bzw. der Komponente abzusenken.
Mit dem beschriebenen berührungslosen Temperatursensor kann eine Überwachung der Temperatur von Komponenten der Fördereinheit besonders einfach und kostengünstig erfolgen. Es ist kein direkter Kontakt zwischen dem Temperatursensor und der überwachten Komponente notwendig. Damit können insbesondere elektrische Leitungen zu dem Temperatursensor an der überwachten Komponente eingespart werden.
Besonders vorteilhaft ist die Fördereinheit, wenn der Temperatursensor ein Infrarotsensor ist.
Ein Infrarotsensor kann Infrarotstrahlung erkennen. Ein Infrarotsensor als Temperatursensor ist vorzugsweise so eingerichtet, dass er Infrarotstrahlung von der Messstelle empfangt. Die von der Messstelle ausgesendete Infrarotstrahlung beinhaltet eine Information über die Temperatur der Infrarotstelle. Die Frequenz von Infrarotstrahlung, die von einem Körper ausgesendet wird, hängt von der Temperatur der Messstelle ab. Hierdurch lässt sich über die Infrarotstrahlung eine Information über eine Temperatur der Messstelle gewinnen. Ein derartiger Infrarotsensor ermöglicht es, die beschriebene Fördereinheit mit einem berührungslosen Temperatursensor besonders vorteilhaft auszuführen.
Auch vorteilhaft ist die Fördereinheit, wenn die Messstelle und der Temperatursensor in einem Abstand von zumindest 2 cm [Zentimeter] zueinander angeordnet sind. Der Abstand kann vorzugsweise auch mehr als 3 cm oder besonders bevorzugt sogar mehr als 5 cm betragen. Vorzugsweise ist der Abstand nicht größer als 20 cm.
Hierdurch wird es möglich, ausgehend von einer Position in der Fördereinheit, eine Temperatur an einer entfernten Position (der Messstelle) in der Fördereinheit zu messen. Der Temperatursensor kann so beispielsweise in der Nähe der weiteren elektronischen Komponenten der Fördereinheit angeordnet sein, während die Messstelle sich an einer Komponente der Fördereinheit befindet, welche flüssiges Additiv fördert. So kann die Temperaturmessung an der Messstelle dazu genutzt werden, eine Information über die Temperatur des flüssigen Additivs in der Fördereinheit zu gewinnen. Verbindungsleitungen zwischen dem Temperatursensor und weiteren elektronischen Komponenten können so eingespart werden. Auch wird der Aufwand zur Montage der Fördereinheit erheblich reduziert. Die Montage einer Verbindungsleitung von einem Temperatursensor an einer Komponente der Fördereinheit zu einer weiteren elektronischen Komponente (beispielsweise einer Kontrolleinheit) ist regelmäßig aufwendig und kann durch die beschriebene Fördereinheit mit einem berührungslosen Temperatursensor vermieden werden.
Weiterhin vorteilhaft ist die Fördereinheit, wenn mehrere Temperatursensoren an einem gemeinsamen Sensorträger angeordnet sind, mit welchen Temperaturen an verschiedenen Messstellen in der Fördereinheit gemessen werden können.
Vorzugsweise sind die Temperatursensoren auf einer gemeinsamen Struktur angeordnet. Es ist beispielsweise möglich, dass mehrere Temperatursensoren auf einer gemeinsamen Platine montiert sind. Jeder dieser Temperatursensoren ist dann dazu eingerichtet, eine Temperatur an einer zugeordneten Messstelle zu messen. Von jedem einzelnen Temperatursensor zu jeder einzelnen Messstelle existiert vorzugsweise jeweils ein Strahlungskanal, welcher frei von Einbauten ist und über welchen die Temperatur an der Messstelle gemessen werden kann. Die einzelnen Messstellen sind vorzugsweise voneinander beabstandet, so dass die Strahlungskanäle ausgehend von dem Sensorträger sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken können.
Durch eine solche Anordnung wird es möglich, die Temperatursensoren sehr nahe beieinander anzuordnen, so dass die Information von den Temperatursensoren sehr einfach von weiteren elektronischen Komponenten verarbeitet werden kann, um gleichzeitig die Temperatur an ganz verschiedenen Stellen in der Fördereinheit zu überwachen.
Weiterhin vorteilhaft ist die Fördereinheit, wenn mit einem Temperatursensor Temperaturen an verschiedenen Messstellen überwacht werden können.
Vorzugsweise sind die verschiedenen Messstellen voneinander beabstandet und zwischen dem (einzelnen) Temperatursensor und den verschiedenen Messstellen existiert jeweils ein Strömungskanal, welcher frei von Einbauten ist. Der Temperatursensor ist vorzugsweise dazu eingerichtet, dass er zwischen den verschiedenen Messstellen umgeschaltet werden kann, so dass er zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils Informationen über die Temperatur (bzw. insbesondere Strahlung) von verschiedenen Messstellen erhält. Beispielsweise kann der Temperatursensor eine Abdeckung aufweisen, welche jeweils nur einen Strahlungskanal zu einer bestimmten Messstelle freigibt und welche beispielsweise beweglich oder verformbar ist, um jeweils einen Teil der vorhandenen Strahlungskanäle zu einem Teil der vorhandenen Messstellen zu verdecken und einen bestimmten Strahlungskanal zu einer bestimmten Messstelle freizugeben. Auch möglich ist, dass ein beweglicher Temperatursensor verwendet wird, der abwechselnd auf die verschiedenen Messstellen gerichtet ist und so abwechselnd die dort jeweils vorliegenden Temperaturen ermittelt.
Hierdurch kann mit nur einem Temperatursensor die Temperatur an verschiedenen Messstellen in der Fördereinheit überwacht werden.
Weiterhin vorteilhaft ist die Fördereinheit, wenn die Fördereinheit zumindest eine Heizvorrichtung zur Aufheizung von in der Fördereinheit vorliegendem Additiv aufweist.
Eine Heizvorrichtung kann beispielsweise eine Leitung sein, durch welche eine Flüssigkeit zum Heizen der Fördereinheit fließt. Diese Flüssigkeit kann beispielsweise das Kühlmittel einer Verbrennungskraftmaschine sein. Die Heizvorrichtung kann auch eine elektrische Heizvorrichtung sein, welche beispielsweise ein PTC-Heizelement aufweist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Fördereinheit eine Heizvorrichtung aufweist, weil insbesondere bei Fördereinheiten mit einer Heizvorrichtung die Überwachung der Temperatur der Fördereinheit notwendig ist, um das Ergebnis des Betriebs der Heizvorrichtung zu überwachen.
Weiterhin vorteilhaft ist die Fördereinheit, wenn diese eine Pumpe zur Förderung des Additivs aufweist und zumindest eine Messstelle an einer Außenfläche der Pumpe angeordnet ist.
Eine Pumpe kann beispielsweise eine elektrisch angetriebene Pumpe sein, welche einen Rotationsantrieb oder einen Linearantrieb aufweist. Bei einer Pumpe mit einem Linearantrieb wirkt ein elektrischer Antrieb typischerweise unmittelbar auf einen Pumpenkolben, der eine Förderbewegung durchführt, damit die Pumpe das flüssige Additiv fördert. Sei einer Pumpe mit einem Rotationsantrieb ist typischerweise ein mechanisches Übertragungselement wie eine Pleuelstange vorgesehen, welches die Rotationsbewegung des Pumpenantriebs in eine lineare Bewegung eines Pumpenkolbens oder einer Pumpenmembran umsetzt. Der Pumpenkolben bzw. die Pumpenmembran führt dann eine Förderbewegung aus, die zur Förderung des Additivs führt.
Eine Pumpe hat normalerweise eine Verlustleistung. Nicht die gesamte vom Antrieb der Pumpe aufgenommene elektrische Energie wird auch in Form von Druckerhöhung und Volumenförderung von dem flüssigen Additiv (in Form der Förderleistung) aufgenommen bzw. an das flüssige Additiv weitergegeben. Die nicht weitergegebene Energie tritt als Verlustleistung auf und führt typischerweise zur Erwärmung der Pumpe. Hierdurch kann insbesondere bei Pumpen mit Linearantrieb eine starke Erhöhung der Temperatur der Pumpe auftreten. Eine solche Erhöhung der Temperatur kann mit dem Temperatursensor der Fördereinheit berührungslos überwacht werden, wenn eine Messstelle an einer Außenfläche der Pumpe angeordnet ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass es zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung oder zu einer Beschädigung der Pumpe durch die Temperaturerhöhung kommt, weil rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen zur Absenkung der Temperatur der Pumpe eingeleitet werden können. Solche Gegenmaßnahmen können beispielsweise eine Teilabschaltung der Pumpe, eine Reduzierung der Förderleistung der Pumpe oder sogar eine vollständige Abschaltung der Pumpe umfassen.
Bei Pumpen mit einem Linearantrieb ist die Verlustleistung besonders hoch. Andererseits sind Pumpen mit Linearantrieb besonders kostengünstig und werden für Fördereinheiten für flüssiges Additiv daher häufig eingesetzt. Daher ist die hier beschriebene besonders kostengünstige Lösung für eine Fördereinheit mit einem Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur der Pumpe bei einer Fördereinheit mit einer Pumpe mit Linearantrieb besonders vorteilhaft.
Eine weitere Komponente einer Fördereinheit, deren Temperatur mit einem berührungslosen Temperatursensor überwacht werden kann, kann beispielsweise ein Abschnitt eines Förderkanals für das flüssige Additiv sein. Die Messstelle kann dann auf einer Außenfläche einer Leitung angeordnet sein, welche den Förderkanal bildet. Der Temperatursensor kann dann insbesondere auch zur Messung der Temperatur des flüssigen Additivs in dem Abschnitt des Förderkanals verwendet werden. Dies funktioniert insbesondere dann gut, wenn die Leitung, welche den Förderkanal in dem Abschnitt bildet, dünnwandig und mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgeführt ist und die Temperatur des flüssigen Additivs durch die dünnwandige Leitung schnell zu der Außenseite (bzw. der Messstelle) übertragen wird.
Weitere Komponenten, deren Temperaturen mit einem berührungslosen Temperatursensor überwacht werden können, sind beispielsweise Ventile, elektronische Komponenten und/oder das Gehäuse der Fördereinheit. Die Messstelle ist dann vorzugsweise jeweils auf der Oberfläche der jeweiligen Komponente angeordnet.
Ein berührungsloser Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur des Gehäuses ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Fördereinheit in einem Tank für das flüssige Additiv angeordnet ist. Dann kann die Temperatur des Gehäuses genutzt werden, um eine Temperatur des flüssigen Additivs im Tank zu bestimmen. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse im Bereich der Messstelle dünn und mit einer besonders hohen Wärmeleitfähigkeit ausgeführt ist, damit die Temperatur des flüssigen Additivs zu der Messstelle besonders gut auf die Messtelle übertragen wird.
Weiterhin vorteilhaft ist die Fördereinheit, wenn die Fördereinheit eine Platte zur Befestigung von elektronischen Bauteilen aufweist, wobei der Temperatursensor an der Platte befestigt ist. Die Platte kann beispielsweise eine elektronische Platine sein, auf welcher neben dem Temperatursensor weitere elektronische Komponenten wie beispielsweise Prozessoren einer Kontrolleinheit und/oder Speicherbausteine einer Kontrolleinheit angeordnet sind. Die Platte mit elektronischen Bauteilen und dem Temperatursensor kann als ein Bauteil bei der Montage der Fördereinheit in einem Gehäuse der Fördereinheit verbaut. werden. Zur Messung einer Temperatur in der Fördereinheit ist dann gar keine spezielle Applikation eines Temperatursensors notwendig. Es ist gegebenenfalls lediglich erforderlich, dass ausgehend von der Platte bzw. dem auf der Platte angeordneten Temperatursensor der beschriebene Strahlungskanal hin zu der gewünschten Messstelle frei von Einbauten ist. Dies ist durch einmalige konstruktive Maßnahmen bei dem Entwurf der Fördereinheit notwendig und erfordert keine speziellen Montageschritte beim Zusammenbau der Fördereinheit. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Montage der Fördereinheit.
Im Rahmen der Erfindung auch beschrieben wird ein Verfahren zur Kontrolle des Betriebszustands einer Fördereinheit, mit der ein flüssiges Additiv gefördert werden kann, wobei eine berührungslose Temperaturmessung an zumindest einer Messstelle in der Fördereinheit erfolgt und aus der an der Messstelle gemessenen Temperatur auf die Temperatur des Additivs in einem Förderkanal der Fördereinheit geschlossen wird.
Das Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, mit einer beschriebenen Fördereinheit durchgeführt zu werden. Die berührungslose Temperaturmessung erfolgt vorzugsweise mit einem dazu geeigneten Temperatursensor durch einen Strahlungskanal, welcher frei von Einbauten ist. Die beschriebenen weiteren Merkmale der Fördereinheit sind auf das Verfahren übertragbar. Durch dieses Verfahren wird es ermöglicht, mit einem besonders einfachen und kostengünstigen Temperatursensor die Temperatur des flüssigen Additivs in der Fördereinheit zu ermitteln. Die Bestimmung der Temperatur des flüssigen Additivs aus der an der Messstelle gemessenen Temperatur erfolgt vorzugsweise durch eine Berechnung innerhalb eines elektronischen Bauteils bzw. innerhalb einer elektronischen Komponente einer Kontrolleinheit der Fördereinheit.
Die Vorteile und besonderen Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens sind auf die Fördereinheit übertragbar.
Weiter wird auch ein Kraftfahrzeug angegeben, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine sowie eine Fördereinheit zur Förderung eines flüssigen Additivs in die Abgasbehandlungsvorrichtung. Das Kraftfahrzeug weist bevorzugt auch einen Tank auf, in welchem das flüssige Additiv gespeichert ist und aus welchem die Fördereinheit das flüssige Additiv entnehmen kann. Außerdem ist vorzugsweise eine Zufuhrvorrichtung vorgesehen, über welche das von der Fördereinheit geförderte flüssige Additiv der Abgasbehandlungsvorrichtung zugeführt werden kann. Das Additiv ist vorzugsweise ein Reduktionsmittel mit welchem in der Abgasbehandlungsvorrichtung das SCR-Verfahren durchgeführt werden kann. Der Tank, die Fördereinheit und die Zufuhrvorrichtung sind vorzugsweise über eine Leitung für das flüssige Additiv miteinander verbunden.
Die Fördereinheit des Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise auch dazu geeignet, das beschriebene Verfahren durchzuführen.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
1: eine erste Ausführungsvariante einer Fördereinheit,
2: eine zweite Ausführungsvariante einer Fördereinheit und
3: ein Kraftfahrzeug aufweisend eine beschriebene Fördereinheit.
Die 1 und 2 beschreiben zwei verschiedene Ausführungsvarianten einer Fördereinheit 1. Die Fördereinheit 1 hat jeweils ein Gehäuse 18, durch welches ein Förderkanal 19 zur Förderung des flüssigen Additivs verläuft. Der Förderkanal 19 verläuft vorzugsweise jeweils von einer nicht dargestellten Ansaugstelle zur Entnahme bzw. zum Ansaugen von flüssigem Additiv aus einem Tank hin zu einer Abgabestelle, an welcher das flüssige Additiv bereitgestellt wird. Das flüssige Additiv ist vorzugsweise Reduktionsmittel bzw. Harnstoff-Wasser-Lösung. Der in den 1 und 2 dargestellte Förderkanal 19 kann, ausgehend von der Darstellung in den Figuren, jeweils noch durch Leitungsabschnitte hin zur Ansaugstelle bzw. hin zur Abgabestelle verlängert sein. Diese Leitungsabschnitte müssen nicht Bestandteil der Fördereinheit 1 sein, sondern können beispielsweise durch Schläuche gebildet sein. In dem Förderkanal 19 ist vorzugsweise eine Pumpe 10 vorgesehen, mit welcher das flüssige Additiv durch den Förderkanal 19 gepumpt werden kann. Die Fördereinheit 1 weist vorzugsweise auch eine Heizvorrichtung 9 auf. Die Fördereinheit 1 weist zusätzlich vorzugsweise einen Sensorträger 8 auf, welcher beispielsweise Bestandteil einer Platte 12 ist, auf der auch weitere elektronische Bauteile 13 der Fördereinheit 1 montiert sind. An dem Sensorträger 8 ist gemäß 1 ein Temperatursensor 3 angeordnet. Von dem Temperatursensor 3 zu einer Messstelle 4 an einer Komponente 20 der Fördereinheit verläuft ein Strahlungskanal 6. Durch den Strahlungskanal 6 kann Strahlung von der Messstelle 4 zu dem Temperatursensor 3 gelangen. Über diese Strahlung kann der Temperatursensor 3 die Temperatur an der Messstelle 4 bestimmen. Der Strahlungskanal 6 ist frei von Einbauten 7, so dass der Weg für die Strahlung von der Messstelle 4 zu dem Temperatursensor 3 frei ist.
Gemäß 1 ist als Komponente 20 die Pumpe 10 dargestellt und die Messstelle 4 liegt auf einer Außenfläche 11 der Pumpe 10.
2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei welcher an dem Sensorträger 8 zwei Temperatursensoren 3 angeordnet sind, die jeweils einen eigenen Strahlungskanal 6 aufweisen, durch welchen jeweils Strahlung von einer eigenen Messstelle 4 zu dem jeweiligen Temperatursensor 3 gelangen kann. Die Strahlungskanäle 6 sind auch hier frei von Einbauten 7. Die Messstellen 4 befinden sich auch hier an Komponenten 20 der Fördereinheit 1. Beispielhaft ist auch gemäß 2 als eine Komponente 20 die Pumpe 10 der Fördereinheit dargestellt, wobei die Messstelle 4 auf der Außenfläche 11 der Pumpe 10 angeordnet ist. Die weitere Komponente 20 kann beispielsweise ein Ventil sein.
3 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 14 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 15 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 14. An der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 ist eine Zufuhrvorrichtung 17 angeordnet, welche flüssiges Additiv von einer Fördereinheit 1 erhält, welche an einem Tank 16 für das flüssige Additiv angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Fördereinheit
2: Kraftfahrzeug
3: Temperatursensor
4: Messstelle
5: Abstand
6: Strahlungskanal
7: Einbauten
8: Sensorträger
9: Heizvorrichtung
10: Pumpe
11: Außenfläche
12: Platte
13: elektronisches Bauteil
14: Verbrennungskraftmaschine
15: Abgasbehandlungsvorrichtung
16: Tank
17: Zufuhrvorrichtung
18: Gehäuse
19: Förderkanal
20: Komponente

Claims

Fördereinheit (1) zur Förderung eines flüssigen Additivs in einem Kraftfahrzeug (2), aufweisend zumindest einen Temperatursensor (3), mit welchem berührungslos eine Temperatur an zumindest einer Messstelle (4) in der Fördereinheit gemessen werden kann, wobei der Temperatursensor (3) und die Messstelle (4) zueinander einen Abstand (5) aufweisen und zwischen dem Temperatursensor (3) und der Messstelle (4) ein Strahlungskanal (6) existiert, welcher frei von Einbauten (7) ist.
Fördereinheit (1) nach Patentanspruch 1, wobei der Temperatursensor (3) ein Infrarotsensor (3) ist.
Fördereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Messstelle (4) und der Temperatursensor (3) in einem Abstand (5) von zumindest 2 cm [Zentimetern] zueinander angeordnet sind.
Fördereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mehrere Temperatursensoren (3) an einem gemeinsamen Sensorträger (8) angeordnet sind, mit welchen Temperaturen an verschiedenen Messstellen (4) in der Fördereinheit (1) gemessen werden können.
Fördereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mit einem Temperatursensor (3) Temperaturen an verschiedenen Messstellen (4) überwacht werden können, wobei die verschiedenen Messstellen (4) voneinander beabstandet sind und zwischen dem Temperatursensor (3) und den verschiedenen Messstellen (4) jeweils ein Strahlungskanal (6) existiert, welcher frei von Einbauten (7) ist.
Fördereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Fördereinheit (1) zumindest eine Heizvorrichtung (9) zur Aufheizung von in der Fördereinheit (1) vorliegendem Additiv aufweist.
Fördereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Fördereinheit (1) eine Pumpe (10) zur Förderung des Additivs aufweist, und zumindest eine Messstelle (4) an einer Außenfläche (11) der Pumpe (10) angeordnet ist.
Fördereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Fördereinheit (1) eine Platte (12) zur Befestigung von elektronischen Bauteilen (13) aufweist, wobei der Temperatursensor (3) an der Platte (12) befestigt ist.
Verfahren zur Kontrolle des Betriebszustandes einer Fördereinheit (1), mit der ein flüssiges Additiv gefördert werden kann, wobei eine berührungslose Temperaturmessung an zumindest einer Messstelle (4) in der Fördereinheit (1) erfolgt und aus der an der Messstelle (4) gemessenen Temperatur auf die Temperatur des Additivs in einem Förderkanal (19) der Fördereinheit (1) geschlossen wird.
Kraftfahrzeug (2), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (14), eine Abgasbehandlungsvorrichtung (15) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine (14) sowie eine Fördereinheit (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8 zur Förderung eines flüssigen Additivs in die Abgasbehandlungsvorrichtung (15).