DE102013101412A1

DE102013101412A1 - Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs

Info

Publication number: DE102013101412A1
Application number: DE102013101412.7A
Authority: DE
Inventors: Rolf Brück; Jan Hodgson
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2014-08-14
Also published as: EP2956640A1; CN105121800A; WO2014124799A1; KR20150119267A; JP2016513207A; RU2608660C1; US9909477B2; US20150377106A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs, aufweisend zumindest eine Ansaugstelle (17) zur Entnahme von flüssigem Additiv aus einem Tank (2), eine ventilfreie Förderleitung (6), die von der Ansaugstelle (17) zu einer Bereitstellungseinheit (3) verläuft und eine ventilfreie Verdrängerpumpe (4), wobei die Verdrängerpumpe (4) dazu eingerichtet ist, das flüssige Additiv von dem Tank (2) über die Ansaugstelle (17) entlang der Förderleitung (6) zu der Bereitstellungeinheit (3) zu fördern und wobei die Verdrängerpumpe (4) mindestens eine Abdichtung (19) der Förderleitung (6) hat, die zur Förderung des flüssigen Additivs entlang der Förderleitung (6) verschoben werden kann. Bei dem Verfahren wird in Schritt a) ein Betriebsstop der Vorrichtung (1) festgestellt; in Schritt b) wird eine Position (45) der Abdichtung (19) innerhalb der Verdrängerpumpe (4) festgestellt und in Schritt c) wird die Position (45) der Abdichtung (19) verändert, wenn die Position (45) der Abdichtung nicht einer vorgesehenen Parkposition (44) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt, um einer Abgasbehandlungsvorrichtung ein flüssiges Additiv (Kraftstoff, Wasser, Ammoniak, etc.) zuzuführen. Insbesondere zur Reinigung von Abgasen von Diesel-Verbrennungskraftmaschinen werden Abgasbehandlungsvorrichtungen eingesetzt, in welchen die Umsetzung von Stickstoffoxidverbindungen im Abgas zu unschädlichen Substanzen (Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser) unter Zuhilfenahme eines Reduktionsmittels erfolgt – das dem Fachmann bekannte Verfahren der Selektiven Katalytischen Reaktion (SCR). Dieses Reduktionsmittel kann beispielsweise als flüssiges Additiv der Abgasbehandlungsvorrichtung zugeführt werden. Als flüssiges Additiv wird in diesem Zusammenhang häufig Harnstoff-Wasser-Lösung eingesetzt. Eine 32,5 prozentige Harnstoff-Wasser-Lösung ist unter dem Handelsnamen AdBlue^® als Additiv für die Abgasbehandlung erhältlich.
Vorrichtungen zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs für Kraftfahrzeuge sollten möglichst kostengünstig und mit möglichst wenig verschiedenen Komponenten aufgebaut sein.
Problematisch an typischen flüssigen Additiven ist, dass diese bei niedrigen Temperaturen einfrieren können. AdBlue^® friert beispielsweise bei –11 °C ein. Derartig niedrige Temperaturen können bei Kraftfahrzeugen insbesondere während längerer Stillstandsphasen im Winter auftreten. Durch das Einfrieren entsteht eine Volumenausdehnung des wässrigen Additivs. Diese Volumenausdehnung kann die Vorrichtung zur Bereitstellung des flüssigen Additivs beschädigen. Dies ist insbesondere bei Komponenten zur Förderung des flüssigen Additivs (wie beispielsweise bei Pumpen) problematisch.
Es besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung zur Bereitstellung des flüssigen Additivs so auszulegen, dass diese durch Einfrieren des flüssigen Additivs nicht beschädigt wird. Dieses Konzept ist regelmäßig relativ kostenintensiv. Eine andere Möglichkeit ist, die Vorrichtung zur Bereitstellung des flüssigen Additivs nach Betriebsstopp der Verbrennungskraftmaschine zu entleeren, so dass während einer Stillstandsphase kein flüssiges Additiv in der Vorrichtung einfrieren kann. Dieses Konzept macht jedoch noch Aktionen nach dem Betriebsstopp notwendig, die ggf. mit Geräuschen und erhöhter Belastung von Energiespeichern einhergehen.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die geschilderten technischen Probleme zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Additiv (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) angegeben werden, welches einen besonders guten Schutz der Vorrichtung vor einfrierendem flüssigen Additiv ermöglicht.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens 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.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs, welche zumindest folgende Komponenten hat:

– eine Ansaugstelle zur Entnahme von flüssigem Additiv aus einem Tank,
– eine ventilfreie Förderleitung, die von der Ansaugstelle zu einer Bereitstellungseinheit verläuft, und
– eine ventilfreie Verdrängerpumpe, wobei die Verdrängerpumpe dazu eingerichtet ist, das flüssige Additiv von dem Tank über die Ansaugstelle entlang der Förderleitung zu der Bereitstellungeinheit zu fördern, und wobei die Verdrängerpumpe mindestens eine Abdichtung der Förderleitung hat, die zur Förderung des flüssigen Additivs entlang der Förderleitung verschoben werden kann.

Das Verfahren umfasst nun zumindest die folgenden Schritte:

a) Feststellen eines Betriebstops der Vorrichtung;
b) Feststellen einer Position der Abdichtung innerhalb der Verdrängerpumpe; und
c) Verändern der Position der Abdichtung, wenn die Position der Abdichtung nicht einer vorgesehenen Parkposition entspricht.

Mit einer Ansaugstelle ist insbesondere eine Öffnung gemeint, an der eine Förderleitung zur Förderung des flüssigen Additivs in den Tank mündet. Flüssiges Additiv wird durch die Ansaugstelle aus dem Tank in die Förderleitung hinein gesaugt, wenn die Pumpe der Vorrichtung flüssiges Additiv fördert. Die Ansaugstelle ist vorzugsweise in einem unteren Bereich eines Tanks (insbesondere am Tankboden) angeordnet, so dass der Tank über die Ansaugstelle möglichst vollständig entleert werden kann.
Mit einer ventilfreien Förderleitung ist mit anderen Worten auch gemeint, dass das flüssige Additiv auf seinem Weg von der Ansaugstelle durch die Förderleitung hin zu einer Bereitstellungseinheit keine Ventile passiert. Es sind insbesondere auch keine Ventile in der Pumpe zu passieren, die in der Fördereinheit angeordnet ist. Ausgenommen ist hier gegebenenfalls nur ein in der Bereitstellungseinheit vorgesehenes (Dosier-)Ventil. In der Bereitstellungseinheit kann also ein Ventil vorgesehen sein, und trotzdem ist eine ventilfreie Förderleitung im hier erläuterten Sinne realisiert. Die Förderleitung wird vorzugsweise von einem Schlauch und/oder einem Kanal gebildet, der beispielsweise in einem Block bzw. einer Grundplatte der Fördereinheit angeordnet ist. Ein solcher Kanal in einem Block kann beispielsweise als Bohrungen ausgeführt sein.
Die Bereitstellungseinheit ist vorzugsweise ein Injektor, über den das flüssige Additiv (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) einer Abgasbehandlungsvorrichtung zugeführt werden kann. Die Bereitstellungseinheit kann eine Düse umfassen, welche die feine Zerstäubung des flüssigen Additivs in der Abgasbehandlungsvorrichtung gewährleistet. Die Bereitstellungseinheit kann alternativ oder zusätzlich auch ein Dosiermittel (insbesondere ein Dosierventil) aufweisen, mit dem eine Portionierung bzw. bedarfsgerechte Dosierung des flüssigen Additivs erfolgen kann. Die Dosierung mit einem Dosierventil erfolgt regelmäßig über die Öffnungszeit des Dosierventils. Die Dauer, zu der das Dosierventil geöffnet ist, ist zu der Menge an dosiertem flüssigem Additiv typischerweise proportional. Dieser Zusammenhang ermöglicht eine genaue Dosierung.
Eine hier eingesetzte Verdrängerpumpe ist eine Pumpe, bei der das flüssige Additiv mittels mindestens eines in sich geschlossenen Volumens gefördert wird. Ein Rückströmen des flüssigen Additivs wird durch dieses in sich geschlossene Volumen verhindert. Verdrängerpumpen sind von Strömungspumpen abzugrenzen, bei denen eine Flüssigkeit beispielsweise über Propeller und/oder Rührwerke gefördert wird. Bei Verdrängerpumpen ist im Abstellfall (wenn die Pumpe deaktiviert ist) regelmäßig keine Rückströmung des flüssigen Additivs möglich, während bei Strömungspumpen ein Rückfluss möglich ist, wenn sich der Propeller bzw. das Rührwerk nicht mehr bewegt.
Bei Strömungspumpen hängt die Fördermenge regelmäßig von der Druckdifferenz ab, die die Pumpe erzeugt, weil sich parallel zu dem Förderstrom ein Rückstrom ergibt, der von der mit der Pumpe erzeugten Druckdifferenz abhängt. Dieser Rückstrom und der Förderstrom überlagern sich und ergeben die Fördermenge. Dieser Zusammenhang ist bei Verdrängerpumpen typischerweise nicht gegeben. Zumindest im Bereich vorgesehener Druckdifferenzen wird die Fördermenge nicht von der erzeugten Druckdifferenz beeinflusst. Insbesondere bei niedrigen Fördergeschwindigkeiten ist mit Verdrängerpumpen eine konstante Druckerhöhung möglich, während bei Strömungspumpen die Möglichkeit zur Druckerhöhung jeweils stark von der geförderten Menge der Flüssigkeit abhängt.
Ventilfreie Verdrängerpumpen sind Verdrängerpumpen, bei denen das flüssige Additiv beim Einströmen und beim Ausströmen in die Pumpenvolumina keine (separaten) Ventile durchströmt. Bei solchen ventilfreien Verdrängerpumpen existiert vorzugsweise mindestens eine Abdichtung der Förderleitung. Diese Abdichtung bildet innerhalb der Verdrängerpumpe mindestens ein geschlossenes Pumpenvolumen aus und kann zur Förderung des flüssigen Additivs entlang der Förderleitung mit einer Förderrichtung verschoben werden. Dadurch verschieben sich auch die mit flüssigem Additiv gefüllten Pumpenvolumen und das flüssige Additiv wird gefördert.
Bevorzugt ist die Verdrängerpumpe eine Verdrängerpumpe mit umkehrbarer Förderrichtung. Damit, dass die Förderrichtung der Verdrängerpumpe umkehrbar ist, ist insbesondere gemeint, dass die Verdrängerpumpe mit zwei verschiedenen/entgegengesetzten Strömungsrichtungen betrieben werden kann. Vorzugsweise ist ein Antrieb vorgesehen, dessen Antriebsrichtung umgeschaltet werden kann. Durch eine Umkehr der Betriebsrichtung des Antriebs stellt sich dann auch die Förderrichtung der Verdrängerpumpe um. Durch eine Umkehr der Förderrichtung der Verdrängerpumpe wird es möglich, die Förderleitung der Vorrichtung entgegen der üblichen Förderrichtung zu entleeren. Flüssiges Additiv, welches sich in der Förderleitung befindet, wird über die Ansaugstelle aus der Förderleitung zurück in den Tank gefördert.
Eine derartige Verdrängerpumpe in einer Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs ermöglicht es, eine Entleerung der Förderleitung vorzusehen, ohne dass viele verschiedene zusätzliche Komponenten notwendig sind. Zur Entleerung kann die Förderrichtung der Verdrängerpumpe umgekehrt werden, um die Verdrängerpumpe von der Breitstellungseinheit hin zu dem Tank zu entleeren.
Der Betriebsstop der Vorrichtung in Schritt a) findet beispielsweise zusammen mit der Deaktivierung eines Kraftfahrzeuges statt, in dem die beschriebene Vorrichtung integriert ist. Nach einem Betriebsstop würde die Vorrichtung mit deaktiviert werden und es besteht die Gefahr, dass sie niedrigen Außentemperaturen ausgesetzt sein wird und das enthaltende flüssige Additiv einfriert und Schäden verursacht. Um dies zu vermeiden, werden die nachfolgenden Schritte im Rahmen des Deaktivierungsprozederes (nachträglich) noch ausgeführt.
In Schritt b) wird eine Position der Abdichtung innerhalb der Verdrängerpumpe festgestellt. Die mindestens eine Abdichtung wird während der Förderung mit der Verdrängerpumpe vorzugsweise durch die Verdrängerpumpe bewegt. Die Position der Abdichtung beim Betriebstop kann rechnerisch und/oder mit einem Sensor ermittelt werden, der die Position der Abdichtung erkennt. Ein solcher Sensor kann auch an einem Antrieb der Verdrängerpumpe angeordnet sein und die Stellung des Antriebs überwachen. Der Antrieb einer Verdrängerpumpe ist vorzugsweise derart (starr) mit der Abdichtung verbunden, dass die Stellung des Antriebs eine Aussage über die Position der Abdichtung erlaubt.
Die vorgesehene Parkposition der Abdichtung ist eine Position innerhalb der Verdrängerpumpe, an der die mindestens eine Abdichtung während einer Stillstandsphase der Vorrichtung angeordnet sein soll. Insbesondere ist für die Verdrängerpumpe eine (einzelne) Parkposition festgelegt, so dass die Abdichtung unabhängig zur aktuellen Position beim Betriebsstop in diese Parkposition überführt wird. Die Parkposition ist insbesondere in einer Steuereinheit gespeichert und abrufbar. Wenn die mindestens eine Abdichtung in dieser Parkposition ist, ist die Gefahr einer Beschädigung der Vorrichtung durch einfrierendes flüssiges Additiv besonders gering bzw. am geringsten.
Diese aktive Überwachung und Einstellung der Stellung der Abdichtung bei der Verdrängerpumpe bei jedem Betriebsstop bzw. bei einem Betriebsstop, wenn kritische Umgebungstemperaturen vorliegen, erlaubt einen schonenden Betrieb und damit auch dauerhaft eine exakte Förderung/Dosierung.
Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn die Verdrängerpumpe einen Rotationsantrieb und ein bewegliches Pumpenelement aufweist, wobei das bewegliche Pumpenelement zur Förderung gemäß einer Rotationsbewegung bewegt wird.
Wenn der Antrieb ein Rotationsantrieb ist, kann die Stellung des Antriebs, die überwacht wird, beispielsweise ein anliegender Winkel des Rotationsantriebs sein. Ein Rotationsantrieb kann besonders kostengünstig beispielsweise mit einem Elektromotor ausgeführt sein, dessen Drehrichtung durch die elektrische Polung umgekehrt werden kann. Das bewegliche Pumpenelement führt wahlweise eine Drehung oder eine exzentrische Rotationsschwingung aus, bei der es seine grundsätzliche Ausrichtung beibehält, jedoch gemäß einer Rotationsbewegung verschoben wird. Diese sogenannte exzentrische Rotationsschwingung eines beweglichen Pumpenelementes kann über einen von einem Rotationsantrieb angetriebenen rotierenden Exzenter erzeugt werden. Ein Rotationsantrieb und ein entsprechend bewegtes Pumpenelement ermöglicht eine besonders energieeffiziente Antriebsweise der Verdrängerpumpe.
Auch ist das Verfahren vorteilhaft, wenn an dem beweglichen Pumpenelement Widerhaken vorgesehen sind, die sich verhaken können, wenn das bewegliche Pumpenelement mit einer Rotationsrichtung entgegen der Förderrichtung bewegt wird und die Widerhaken nach Schritt c) in der Parkposition arretiert werden.
Dieses Konzept ist auch auf andere Pumpen für die beschriebenen Vorrichtungen übertragbar. Es ist insbesondere möglich, dass an dem beweglichen Pumpenelement Bauteile vorgesehen sind, die zu einer besonders guten Abdichtung von zumindest einem Pumpenvolumina führen, wenn das bewegliche Pumpenelement in geringem Maße (beispielsweise um wenige Winkelgrad) entgegen der Förderrichtung bewegt wird. Diese Bauteile können beispielsweise nach Art von Widerhaken und insbesondere nach Art von harpunenförmigen Widerhaken ausgestaltet sein. Die Widerhaken dichten an einer Oberfläche der Pumpenvolumina fluiddicht ab, indem sie gegen eine Oberfläche der Pumpenvolumina gedrückt werden, wenn das bewegliche Pumpenelement in geringem Maße entgegen der Förderrichtung bewegt wird. Die Widerhaken sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie sich von der Oberfläche der Pumpenvolumina wieder lösen, wenn das bewegliche Pumpenelement weiter entgegen der Förderrichtung bewegt wird. Beim Lösen können die Widerhaken diese beispielsweise umschlagen oder umklappen. Dann ist eine freie Bewegung des beweglichen Pumpenelementes entgegen der Förderrichtung möglich, mit der die Pumpe entleert werden kann. Um die Pumpe mit Hilfe der Widerhaken wieder fluiddicht zu verschließen, sollte das bewegliche Pumpenelement zunächst wieder in Förderrichtung bewegt werden, damit die Widerhaken wieder in die Ausgangsstellung gelangen. Anschließend können die Pumpenvolumina durch eine (geringe) Bewegung entgegen der Förderrichtung wieder verschlossen werden. Die beschriebene Abdichtung durch die Widerhaken ist gegenüber der normalen Abdichtung der Pumpenvolumina vorzugsweise derart erhöht, dass die Abdichtung durch die Widerhaken auch bei Drücken oberhalb des Betriebsdrucks kein flüssiges Additiv durchlässt. Beispielsweise kann diese erhöhte Abdichtung auch ausreichend sein, um einen Eisdruck von Komponenten der Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Additiv abzuhalten, der auftritt, wenn flüssiges Additiv in der Vorrichtung einfriert. An einem Gehäuse der Verdrängerpumpe kann eine Hakenstruktur vorgesehen sein, die das Einhaken der Widerhaken begünstigt. Durch das Verhaken der Widerhaken in der Parkposition kann erreicht werden, dass flüssiges Additiv die Abdichtung in der Parkposition selbst dann nicht passieren kann, wenn der Druck aufgrund der Volumenausdehnung des einfrierenden flüssigen Additivs stark ansteigt.
Auch ist das Verfahren vorteilhaft, wenn die Verdrängerpumpe zur Ausbildung der mindestens einen Abdichtung mindestens ein flexibles Abdichtungselement aufweist, wobei das flexible Abdichtungselement dazu geeignet ist, mindestens ein Pumpenvolumen der Verdrängerpumpe zu vergrößern, wenn innerhalb des mindestens einen Pumpenvolumens ein Druck oberhalb eines Betriebsdrucks der Vorrichtung auftritt.
Das flexible Abdichtungselement kann beispielsweise eine Membran, ein Schlauch, ein Impeller und/oder eine Quetschscheibe sein. Das flexible Abdichtungselement wird während des Betriebs der Verdrängerpumpe verformt, um die mindestens eine Abdichtung zu verschieben. Das flexible Abdichtungselement bildet vorzugsweise auch zumindest einen Abschnitt einer Wand eines Pumpenvolumens aus. Im Folgenden werden noch verschiedene Typen von Verdrängerpumpen vorgestellt, die ein flexibles Abdichtungselement zur Ausbildung mindestens einer Abdichtung haben.
Ein flexibles Abdichtungselement kann eine sehr große zu dem mindestens einen Pumpenvolumen hin ausgerichtete Oberfläche haben und bildet insbesondere große Teile der Wand des Pumpenvolumens aus (z. B. mehr als 50 % oder sogar mehr als 70 %). Außerdem ist das Abdichtungselement flexibel, um eine verschiebbare Abdichtung bereitzustellen. Daher bietet eine Pumpe mit einem flexiblen Abdichtungselement im Einfrierfall die Möglichkeit, ein sehr großes Ausgleichsvolumen zur Kompensation einer Volumenausdehnung des flüssigen Additivs beim Einfrieren bereit zu stellen.
Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn in der vorgesehenen Parkposition ein Einlass der Verdrängerpumpe durch die mindestens eine Abdichtung verschlossen ist.
Die Verdrängerpumpe hat vorzugsweise einen Einlass, durch den flüssiges Additiv in die Verdrängerpumpe hinein gesaugt wird, und einen Auslass, an dem die Verdrängerpumpe flüssiges Additiv ausstößt. Die Verdrängerpumpe bildet vorzugsweise einen Abschnitt einer Förderleitung durch die Vorrichtung aus. Der Abschnitt der Förderleitung zwischen dem Einlass und dem Auslass (oder ein Teilbereich davon) bildet das mindestens eine Pumpenvolumen der Verdrängerpumpe aus. Wenn ein Einlass der Verdrängerpumpe verschlossen ist, ist sichergestellt, dass aus einem Abschnitt der Förderleitung in Förderrichtung vor dem Einlass kein flüssiges Additiv in das mindestens eine Pumpenvolumen der Verdrängerpumpe einströmen kann. Vorzugsweise ist dann (gleichzeitig) keine Abdichtung an dem Auslass angeordnet, so dass der Auslass der Verdrängerpumpe frei ist. Dann kann im Falle einer Volumenausdehnung des flüssigen Additivs im Einfrierfall ein Volumenausgleich zwischen dem mindestens einen Pumpenvolumen der Verdrängerpumpe und einem Abschnitt der Förderleitung in Strömungsrichtung hinter dem Auslass stattfinden.
Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn in der vorgesehenen Parkposition ein Auslass der Verdrängerpumpe durch die mindestens eine Abdichtung verschlossen ist.
Wenn ein Auslass der Verdrängerpumpe verschlossen ist, ist sichergestellt, dass aus einem Abschnitt der Förderleitung in Förderrichtung hinter dem Auslass kein flüssiges Additiv in das mindestens eine Pumpenvolumen der Verdrängerpumpe einströmen kann. Vorzugsweise ist dann (gleichzeitig) keine Abdichtung an dem Einlass angeordnet, so dass der Einlass der Verdrängerpumpe frei ist. Dann kann im Falle einer Volumenausdehnung des flüssigen Additivs im Einfrierfall ein Volumenausgleich zwischen dem mindestens einen Pumpenvolumen der Verdrängerpumpe und einem Abschnitt der Förderleitung in Strömungsrichtung vor dem Einlass stattfinden.
Außerdem ist das Verfahren vorteilhaft, wenn in der vorgesehenen Parkposition ein Einlass und ein Auslass der Verdrängerpumpe geöffnet sind.
Dann ist im Falle einer Volumenausdehnung des flüssigen Additivs im Einfrierfall sowohl ein Volumenausgleich zwischen dem mindestens einen Pumpenvolumen der Verdrängerpumpe mit einem Abschnitt der Förderleitung in Strömungsrichtung vor dem Einlass als auch mit einem Abschnitt der Förderleitung in Strömungsrichtung hinter dem Auslass möglich.
Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn die Verdrängerpumpe ein starres Pumpengesamtvolumen aufweist, das sich auch bei einem Druck in der Verdrängerpumpe oberhalb eines Betriebsdrucks der Vorrichtung nicht verändert und wobei in der vorgesehenen Parkposition sowohl der Einlass als auch der Auslass durch die mindestens eine Abdichtung verschlossen sind.
Verdrängerpumpen mit einem starren Gesamtvolumen sind insbesondere Pumpen, die ein äußeres starres Gehäuse haben, in dem sich das mindestens eine Pumpenvolumen befindet. Dieses starre Gehäuse beinhaltet üblicherweise keine Komponenten, die sich im Einfrierfall in signifikantem Maße komprimieren lassen und so zusätzliches Volumen freigeben könnten. Derartige Verdrängerpumpe mit einem starren Pumpengesamtvolumen könnten zerstört werden, wenn im Einfrierfall größere Verschiebungen von flüssigem Additiv und/oder eingefrorenem Additiv in die Verdrängerpumpe hinein stattfinden würden. Aus diesem Grund ist es bei derartigen Pumpen vorteilhaft, wenn sowohl der Einlass als auch der Auslass beim Betriebsstop der Vorrichtung verschlossen werden. Dann ist die Verdrängerpumpe im Einfrierfall vor Verschiebungen in das mindestens eine Pumpenvolumen hinein geschützt.
Eine für das beschriebene Verfahren besonders vorteilhafte Verdrängerpumpe weist einen innen liegenden Stator und ein außen um den Stator herum angeordnetes bewegliches Pumpenelement auf.
Gemäß einem ersten Konzept ist das bewegliche Pumpenelement von einem nicht beweglichen Gehäuse umgeben. Das bewegliche Pumpenelement bewegt sich in dem nicht beweglichen Gehäuse. Gemäß einem zweiten Konzept ist das bewegliche Pumpenelement um einen innen liegenden Stator herum angeordnet. Das bewegliche Pumpenelement bewegt sich um den Stator herum. Pumpenvolumina, in welchen das flüssige Additiv mit der Verdrängerpumpe gefördert wird, sind bei dem ersten Konzept zwischen dem Gehäuse und dem beweglichen Pumpenelement und bei dem zweiten Konzept zwischen dem beweglichen Pumpenelement und dem Stator angeordnet. Das flexible Abdichtungselement kann dann von dem außen liegenden Stator oder von dem innen liegenden beweglichen Pumpenelement ausgebildet sein.
Außerdem ist vorteilhaft, wenn die Verdrängerpumpe eine Peristaltikpumpe ist. Bei einer Peristaltikpumpe werden entlang einer Förderleitung durch die Peristaltikpumpe Verengungen oder Verschlüsse in Förderrichtung fortbewegt. Die Verengungen oder Verschlüsse erzeugen entlang der Förderleitung gegebenenfalls mehrere geschlossene Pumpenvolumina.
Durch diese Verengungen oder Verschlüsse wird das flüssige Additiv (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) entlang der Förderleitung durch die Peristaltikpumpe geschoben. Typischerweise werden die Verengungen oder Verschlüsse an dem stromaufwärtigen Ende des Förderwegs in der Peristaltikpumpe gebildet und kontinuierlich hin zu dem stromabwärtigen Ende der Förderleitung in der Peristaltikpumpe bewegt. An dem stromabwärtigen Ende werden die Verengungen oder Verschlüsse dann wieder aufgelöst. Eine Peristaltikpumpe ermöglicht eine besonders schonende und präzise Förderung des flüssigen Additivs, durch welche besonders geringe Spannungen und Reibungen in dem flüssigen Additiv auftreten. Hierdurch kann ein Kristallisieren von Bestandteilen des flüssigen Additivs in der Förderpumpe vermieden werden.
Weiterhin wird eine Vorrichtung als vorteilhaft angesehen, wenn die Verdrängerpumpe eine Art Schlauchpumpe ist. Bei einer Schlauchpumpe wird ein Schlauch an verschiedenen Stellen zusammengedrückt, so dass Verengungen oder Verschlüsse in einem von dem Schlauch gebildeten Förderweg durch die Verdrängerpumpe gebildet werden. Die zusammengedrückten Stellen des Schlauchs werden verschoben, so dass das flüssige Additiv entlang des durch den Schlauch verlaufenden Förderwegs gefördert wird. Eine derartige Schlauchpumpe ist eine besonders einfache und daher besonders kostengünstige Variante einer Peristaltikpumpe, die aus diesem Grund für eine Vorrichtung zum Bereitstellen von flüssigem Additiv besonders vorteilhaft ist. Das flexible Abdichtungselement wird bei einer Peristaltikpumpe üblicherweise von dem Schlauch gebildet.
Weiterhin vorteilhaft ist die Vorrichtung, wenn die Verdrängerpumpe eine Impellerpumpe ist. Bei einer Impellerpumpe ist das bewegliche Pumpenlement ein Impeller, der in einem Gehäuse rotieren kann. Das Gehäuse weist einen Einlass und einen Auslass auf, durch welchen flüssiges Additiv in das Gehäuse einströmen (Einlass) und aus dem Gehäuse ausströmen (Auslass) kann. Der Impeller weist Impellerärmchen auf, welche an einer Außenseite des Gehäuses mit einer Abdichtung abdichtend anliegen und so abgetrennte Pumpenvolumina in dem Gehäuse ausbilden. Durch eine Rotationsbewegung des Impellers werden die von den Impellerärmchen gebildeten Pumpenvolumina verschoben, so dass das flüssige Additiv vom Einlass zum Auslass strömen kann. In einem Bereich zwischen dem Auslass und dem Einlass werden die Impellerärmchen des Impellers durch eine Einbuchtung des Gehäuses zusammengedrückt oder angedrückt. Hierdurch werden die Pumpenvolumina zwischen den Impellerärmchen stark verkleinert. Daher wird eine erheblich geringere Menge an flüssigem Additiv von dem Auslass zu dem Einlass gefördert als von dem Einlass zu dem Auslass.
Der Impeller ist so konstruiert, dass auch eine Umkehr der Drehrichtung des Impellers möglich ist. Dadurch wird die Förderrichtung der Pumpe umgekehrt. Der Einlass wirkt dann als Auslass und umgekehrt. Damit eine Umkehr der Drehrichtung möglich ist, ist eine spezielle Gestaltung der Impellerärmchen des Impellers notwendig. Die Impellerärmchen dürfen bei der Umkehr der Drehrichtung in dem Gehäuse nicht verkanten und die Drehung nicht blockieren.
Der Impeller kann auch so gestaltet sein, dass die Impellerärmchen des Impellers sich an dem Gehäuse verklemmen bzw. in dem Gehäuse zumindest teilweise verspannen, wenn der Impeller nur zu einem geringen Maße (beispielsweise um wenige Winkelgrad) entgegen der vorher verwendeten Förderrichtung bewegt wird. Hierdurch kann eine besonders gute Abdichtung der Pumpenvolumina erfolgen, so dass kein Rückstrom von flüssigem Additiv durch die Verdrängerpumpe möglich ist. Eine solche Abdichtung kann beispielsweise vorteilhaft sein, um bei einer Deaktivierung der Vorrichtung die Verdrängerpumpe so fest abzudichten, dass auftretender Eisdruck die Verdrängerpumpe nicht öffnet. Eine Impellerpumpe ist typischerweise eine Pumpe mit einem starren Pumpengesamtvolumen. Eine Impellerpumpe hat typischerweise ein Gehäuse, in dem der Impeller angeordnet ist und welches durch eine Volumenausdehnung von flüssigem Additiv innerhalb der Impellerpumpe gegebenenfalls zerstört werden könnte. Daher ist es bei einer Impellerpumpe ganz besonders vorteilhaft, wenn im Abstellfall sowohl der Einlass als auch der Auslass mit einer Abdichtung verschlossen werden.
Die Verdrängerpumpe kann in einem Gehäuse an dem Tank für das flüssige Additiv angeordnet sein, und die Förderleitung zwischen der Verdrängerpumpe und der Bereitstellungseinheit kann eine Länge von mindestens 1 Meter aufweisen.
Vorzugsweise ist die Verdrängerpumpe in einem Gehäuse angeordnet, welches an einer Unterseite eines Tanks im Tankboden platziert werden kann. Der Tankboden kann dazu beispielsweise eine vom Innenraum des Tanks abgetrennte Kammer aufweisen, in welcher die Verdrängerpumpe angeordnet ist. Diese Kammer kann auch als Gehäuse ausgeführt sein, welches in eine Öffnung im Boden des Tanks eingesetzt werden kann. Das Gehäuse ist vorzugsweise frei von flüssigem Additiv, wenn der Tankinnenraum mit flüssigem Additiv gefüllt ist. Die Ansaugstelle zur Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Tank ist vorzugsweise unmittelbar an einer Außenseite dieses Gehäuses angeordnet und mündet so in den Innenraum des Tanks.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei einem Kraftfahrzeug, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine und einer Vorrichtung, mit der der Abgasbehandlungsvorrichtung ein flüssiges Additiv zugeführt werden kann und die mit dem beschriebenen Verfahren betrieben werden kann. Ganz besonders handelt es sich hierbei um ein Fördersystem für Harnstoff-Wasser-Lösung hin zu einem SCR-Katalysator, wie dies eingangs erläutert wurde.
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 der beschriebenen Vorrichtung,
2: eine zweite Ausführungsvariante der beschriebenen Vorrichtung,
3: eine dritte Ausführungsvariante der beschriebenen Vorrichtung,
4: ein Diagramm, das die Förderweise mit einer typischen Verdrängerpumpe beschreibt,
5: eine erste Ausführungsvariante einer Pumpe für das beschriebene Verfahren,
6: eine zweite Ausführungsvariante einer Pumpe für das beschriebene Verfahren,
7: eine dritte Ausführungsvariante einer Pumpe für das beschriebene Verfahren,
8: ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Vorrichtung für das beschriebene Verfahren,
9: eine vierte Ausführungsvariante einer Pumpe für das beschriebene Verfahren, und
10: eine fünfte Ausführungsvariante einer Pumpe für das beschriebene Verfahren.
Für gleiche Bauteile wurden in den Figuren stets gleiche Bezugszeichen vergeben. Im Folgenden sollen zunächst die 1 bis 3, welche verschiedene Ausführungsvarianten einer Vorrichtung 1 darstellen, gemeinsam erläutert werden, soweit diese Darstellungen Gemeinsamkeiten aufweisen. Diese Vorrichtungen 1 sind für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignet/eingerichtet und ermöglichen die dosierte Zugabe von flüssigem Additiv zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung.
Die Vorrichtung 1 gemäß 1 bis 3 weist jeweils eine Förderleitung 6 auf, welche sich von einer Ansaugstelle 17 in einem Tank 2 zu einer Bereitstellungseinheit 3 erstreckt. Das flüssige Additiv (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) kann in dem Tank 2 gespeichert werden. Die Ansaugstelle 17 befindet sich an einem Innenraum 36 des Tanks 2 und an der Ansaugstelle 17 kann flüssiges Additiv von dem Tank 2 in die Förderleitung 6 eintreten. In der Förderleitung 6 ist eine Verdrängerpumpe 4 vorgesehen, mit der das flüssige Additiv entlang der Förderleitung 6 mit der Förderrichtung 5 gefördert werden kann. Die Verdrängerpumpe 4 weist einen Rotationsantrieb 8 auf, der über ein Steuergerät 7 gesteuert werden kann. Außerdem ist in Förderrichtung 5 an der Förderleitung 6 hinter der Verdrängerpumpe 4 ein Drucksensor 10 angeordnet, mit welchem ein Druck überwacht werden kann, der durch die Verdrängerpumpe 4 in der Förderleitung 6 aufgebaut wurde. Im Tank 2 ist jeweils ein Levelund Qualitätssensor 16 vorgesehen, mit dem ein Füllstand und gegebenenfalls auch die Qualität des flüssigen Additivs in dem Tank 2 überwacht werden können. Der Level- und Qualitätssensor 16 ist beispielsweise als Ultraschallsensor ausgeführt, der Ultraschallwellen ausstrahlt, welche von einem Flüssigkeitsspiegel in den Tank 2 reflektiert werden und zurück auf den Level- und Qualitätssensor 16 treffen, so dass über eine Laufzeitmessung die Höhe des Füllstands im Tank 2 bestimmt werden kann. Eine Laufzeitmessung der Ultraschallwellen zu einer hier nicht dargestellten Referenzfläche im flüssigen Additiv kann auch für eine Qualitätsmessung verwendet werden.
Gemäß 1 ist die Bereitstellungseinheit 3 mit Hilfe eines Passivventils 28 ausgeführt, welches automatisch öffnet und flüssiges Additiv bereitstellt, sobald der Druck in der Förderleitung 6 in Förderrichtung 5 hinter der Verdrängerpumpe 4 einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Eine derartige Bereitstellungseinheit ist besonders einfach aufgebaut. Die Bereitstellungseinheit 3 kann zusätzlich einen Filter 27 aufweisen, der das Passivventil vor Verunreinigungen schützt.
Gemäß 2 ist eine komplexer aufgebaute Bereitstellungseinheit 3 vorgesehen, welche von dem Steuergerät 7 aktiv in Abhängigkeit des von dem Drucksensors 10 gemessen Drucks gesteuert werden kann. Dafür weist die Bereitstellungseinheit 3 ein aktiv ansteuerbares Injektorventil 29 auf. Mit einer derartigen Bereitstellungseinheit 3 ist es möglich, den Druck, bei dem die Dosierung erfolgt, aktiv festzulegen. Hierdurch ist es möglich, den Druck zu verändern, um eine Sprühwirkung und/oder ein Sprühprofil der Bereitstellungseinheit 3 einzustellen.
3 zeigt eine Ausführungsvariante mit einer Bereitstellungseinheit 3, welche der 2 entspricht. Zusätzlich ist die Vorrichtung 1 in einem Gehäuse 11 angeordnet, welches sich am Boden des Tanks 2 befindet. In dem Gehäuse 11 ist auch der Level- und Qualitätssensor 16 vorgesehen und an dem Gehäuse 11 befindet sich auch die Ansaugstelle 17. Dies ermöglicht einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau der Vorrichtung 1. Zwischen der Bereitstellungseinheit 3 und der Verdrängerpumpe 4 weist die Förderleitung 6 vorzugsweise eine Leitungslänge 30 auf, welche größer als 1 m und vorzugsweise kleiner als 5 m ist.
4 zeigt schematisch den Aufbau einer Peristaltikpumpe, die eine typische Verdrängerpumpe 4 für das beschriebene Verfahren ist. Zu erkennen ist die Förderrichtung 5, welche sich entlang der Förderleitung 6 erstreckt. Die Förderleitung 6 wird von Abdichtungen 19 in verschiedene Pumpenvolumina 18 unterteilt. Die Abdichtungen 19 bewegen sich entlang der Förderrichtung 5 durch die Förderleitung 6. Hierdurch wird das flüssige Additiv entlang der Förderrichtung 5 gedrückt. Die Abdichtungen 19 sind durch Verengungen und/oder Verschlüsse der Förderleitung 6 (selbst) gebildet, welche sich entlang der Förderrichtung 5 an einem stromaufwärtigen Ende 37 der Förderleitung 6 in der Verdrängerpumpe 4 bilden und an einem stromabwärtigen Ende 38 der Förderleitung 6 in der Verdrängerpumpe 4 wieder auflösen.
5 zeigt eine Ausführungsvariante einer Verdrängerpumpe 4, bei der ein als Exzenter 21 ausgebildetes bewegliches Pumpenelement 9 gemäß einer Rotationsbewegung bewegbar ist. Dieses bewegliche Pumpenelement 9 weist Erhebungen 31 auf. Die Förderleitung 6 ist innerhalb der Verdrängerpumpe 4 mit einem Schlauch 20 gebildet. Durch die Erhebungen 31 wird der Schlauch 20 bei einer Rotation des beweglichen Pumpenelements 9 verformt, so dass sich Abdichtungen 19 bilden und in der Förderleitung 6 voneinander abgetrennte Pumpenvolumina 18 entstehen. Bei einer Rotationsbewegung des beweglichen Pumpenelementes 9 verschieben sich die Abdichtungen 19 und die Pumpenvolumina 18, so dass das flüssige Additiv durch die Förderleitung 6 entlang der Förderrichtung 5 bewegt wird. Das flexible Abdichtungselement 46 zur Ausbildung der Abdichtungen 19 ist bei der Verdrängerpumpe 4 gemäß 5 von dem Schlauch 20 gebildet. Dargestellt ist die aktuelle Position 45 der beiden Abdichtungen 19 und auch die gewünschte Parkposition 44. Wenn die Abdichtungen 19 in die Parkposition 44 gebracht sind, sind sowohl der Einlass 25 als auch der Auslass 26 geöffnet und zugänglich, so dass im Einfrierfall ein Volumenausgleich mit der Verdrängerpumpe 4 stattfinden kann. Der Einlass 25 und der Auslass 26 sind bei der Verdrängerpumpe 4 gemäß 5 die Bereiche, an denen der Exzenter 21 beginnt, sich auf den Schlauch 20 auszuwirken.
6 zeigt eine Ausführungsvariante einer Verdrängerpumpe 4, die ein als Impeller 22 ausgeführtes bewegliches Pumpenelement 9 aufweist. Dieser Impeller 22 ist in einer Impellerkammer 23 gemäß einer Rotationsbewegung 32 bewegbar. Der Impeller 22 weist Impellerärmchen 39 auf, welche an einer Wandung der Impellerkammer 23 anliegen und Abdichtungen 19 mit der Wandung der Impellerkammer 23 ausbilden. So werden zwischen den Impellerärmchen 39 voneinander abgetrennte Pumpenvolumina 18 ausgebildet. Flüssiges Additiv kann durch einen Einlass 25 in die Impellerkammer 23 einströmen und durch einen Auslass 26 aus der Impellerkammer 23 ausströmen. Die Impellerkammer 23 ist größtenteils zylinderförmig ausgeführt, wobei der Impeller 22 axialsymmetrisch in der Impellerkammer 23 angeordnet ist. Die Impellerkammer 23 weist jedoch eine Einbuchtung 24 auf, durch welche die Pumpenvolumina 18 zwischen den Impellerärmchen 39 des Impellers 22 zusammengedrückt werden, so dass bei vorgegebener Rotationsbewegung 32 des Impellers nur eine Strömung des flüssigen Additivs von dem Einlass 25 zu dem Auslass 26 und nicht von dem Auslass 26 zu dem Einlass 25 erfolgen kann. Eine derartige Pumpe hat ein starres Pumpengesamtvolumen 47, das im Einfrierfall keine Volumenveränderung zulässt. Daher sind die Parkpositionen 44 für die Abdichtungen 19 hier an dem Einlass 25 und dem Auslass 26 angeordnet, um den Einlass 25 und den Auslass 26 beim Betriebsstop zu verschließen. Dazu wird die Position 45 der Abdichtungen 19 an die Parkposition 44 angepasst.
7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Verdrängerpumpe 4 für die beschriebene Vorrichtung. Die Verdrängerpumpe 4 weist ein bewegliches Pumpenelement 9 auf, welches von einem Exzenter 21 in einem Bewegungsbereich 33 gemäß einer Rotationsbewegung 32 bewegt wird. Die Rotationsbewegung 32 ist gemäß 7 unten links mit einem Koordinatensystem dargestellt. Durch die Rotationsbewegung 32 führt das bewegliche Pumpenelement 9 eine exzentrische Pendelbewegung aus. Das bewegliche Pumpenelement 9 rotiert selbst nicht. Jeder Abschnitt 34 des beweglichen Pumpenelements 9 wird allerdings gemäß der Rotationsbewegung 32 bewegt. Dies ist durch die Vektorpfeile 35 angedeutet, welche sich ausgehend von der Rotationsbewegung 32 in dem Koordinatensystem hin zu dem Abschnitt 34 erstrecken und sich während der exzentrischen Pendelbewegung des beweglichen Pumpenelementes 9 für jeden Abschnitt 34 des beweglichen Pumpenelementes 9 nicht verändern. Das bewegliche Pumpenelement 9 bildet in dem Gehäuse 11 mindestens eine Abdichtung 19 aus, durch welche mindestens ein Pumpenvolumen 18 begrenzt wird. Die Abdichtung 19 bewegt sich durch die Rotationsbewegung 32 in dem Gehäuse 11. Durch diese Bewegung findet eine Förderung von flüssigem Additiv statt. Das flüssige Additiv wird durch die Verdrängerpumpe 4 entlang der Förderrichtung 5 von einem Einlass 25 der Verdrängerpumpe 4 zu einem Auslass 26 der Verdrängerpumpe 4 gefördert. Für eine solche Pumpe sind die oben gegebenen Erläuterungen zur Position der Abdichtungen und zur gewünschten Parkposition entsprechend anwendbar, wobei jeweils in Abhängigkeit davon, wo im Abstellfall ein Volumenausgleich möglich sein soll, die Abdichtungen 19 in die geeignete (vorgegebene) Parkpositionen gebracht werden können.
8 zeigt ein Kraftfahrzeug 12, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 13 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 14 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 13. In der Abgasbehandlungsvorrichtung 14 ist ein SCR-Katalysator 15 angeordnet, mit welchem eine selektive katalytische Reduktion zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 13 durchgeführt werden kann. Der Abgasbehandlungsvorrichtung 14 ist mit Hilfe einer Bereitstellungseinheit 3 ein flüssiges Additiv für das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion zuführbar. Die Bereitstellungseinheit 3 wird von einer Vorrichtung 1 mit flüssigem Additiv aus dem Tank 2 versorgt. Die Bereitstellungsvorrichtung 3 ist dazu mit einer Förderleitung 6 an die Vorrichtung 1 bzw. den Tank 2 angebunden.
9 zeigt eine Ausführungsvariante einer Verdrängerpumpe 4, bei der das bewegliche Pumpenelement 9 außen um einen ruhenden Stator 41 herum angeordnet ist. Die Pumpenvolumina 18, mit denen das flüssige Additiv mit der Förderrichtung 5 durch die Verdrängerpumpe 4 gefördert wird, sind zwischen dem beweglichen Pumpenelement 9 und dem ruhenden Stator 41 angeordnet. Das bewegliche Pumpenelement 9 bildet ein flexibles Abdichtungselement 46. In dem Stator 41 befinden sich ein Einlass 25 und ein Auslass 26, über die das flüssige Additiv in die Pumpenvolumina 18 einströmen bzw. ausströmen kann. Die Pumpenvolumina 18 sind durch Abdichtungen 19 gegeneinander abgedichtet. Das bewegliche Pumpenelement 18 ist elliptisch geformt und der Stator 41 ist rund. Vorzugsweise entspricht die kürzere Achse der elliptischen Form des beweglichen Pumpenelementes 18 dem Durchmesser des beweglichen Pumpenelementes 18. Dadurch existieren vorzugsweise immer zumindest zwei Abdichtungen 19. An den Abdichtungen 19 berühren sich der Stator 41 und das bewegliche Pumpenelement 9. Das bewegliche Pumpenelement 9 kann gemäß einer Rotationsbewegung 32 bewegt werden. Die Rotationsbewegung 32 ist grundsätzlich in zwei Richtungen möglich. Eine Richtung der Rotationsbewegung 32 entspricht einer Förderrichtung 5 des flüssigen Additivs durch die Verdrängerpumpe 4. Durch die Rotationsbewegung 32 bewegen sich die Abdichtungen 19 und die Pumpenvolumina 18 werden vom Einlass 25 zum Auslass 26 verschoben. Der Stator hat zwischen dem Auslass 26 und dem Einlass 25 eine Nase 42. Die Funktion dieser Nase 42 entspricht der Funktion der Einbuchtung 24 bei der in 6 dargestellten Ausführungsvariante einer Verdrängerpumpe. Durch die Nase 42 wird der Auslass 26 gegenüber dem Einlass 25 fluiddicht abgedichtet. Vorzugsweise ist das bewegliche Pumpenelement 9 zu diesem Zweck elastisch. Das bewegliche Pumpenelement 9 verformt sich daher an der Nase 42, damit es trotz der Nase 42 rund um den Stator 41 vollständig gemäß der Rotationsbewegung 32 rotieren kann. Beispielshaft dargestellt ist hier eine Position 45 der Abdichtung 19 in einer Parkposition 44, die einen Volumenausgleich mit den Pumpenvolumina 18 sowohl durch den Einlass 25 als auch durch den Auslass 26 ermöglicht.
In 10 ist noch eine weitere Ausführungsvariante einer Verdrängerpumpe 4 dargestellt. Auch hier kann ein bewegliches Pumpenelement 9 gemäß einer Rotationsbewegung 32 bewegt werden. Die Rotationsbewegung 32 ist in zwei Richtungen möglich. Eine Richtung der Rotationsbewegung 32 entspricht einer Förderrichtung 5 des flüssigen Additivs durch die Verdrängerpumpe 4. Das bewegliche Pumpenelement 9 ist in einem Gehäuse 11 angeordnet und bildet ein flexibles Abdichtungselement 46. Das Gehäuse 11 hat einen Einlass 25 und einen Auslass 26. Das bewegliche Pumpenelement 9 hat mehrere Erhebungen 31, die an dem Gehäuse 11 anliegen und so Abdichtungen 19 ausbilden. Zwischen den Abdichtungen 19, dem Gehäuse 11 und dem beweglichen Pumpenelement 9 befinden sich geschlossene Pumpenvolumina 18, mit denen das flüssige Additiv bei einer Rotationsbewegung 32 des beweglichen Pumpenelementes 9 gefördert wird. Zwischen dem Einlass 25 und dem Auslass 26 weist das Gehäuse eine Einbuchtung 24 auf, die verhindert, dass flüssiges Additiv entgegen der Förderrichtung 5 von dem Auslass 26 zurück zu dem Einlass 25 strömt. Wenn eine Erhebung 31 des beweglichen Pumpenelementes 9 bei der Rotationsbewegung 32 die Einbuchtung 24 passiert, wird diese Erhebung 31 zusammengedrückt. An den Erhebungen 31 sind Widerhaken 40 vorgesehen, die an dem Gehäuse 11 einhaken können, wenn das bewegliche Pumpenelement 9 entgegen der Förderrichtung 5 bewegt wird. Durch das Einhaken dieser Widerhaken 40 kann die Dichtigkeit der Abdichtungen 19 erhöht werden. An dem Gehäuse 11 kann eine Hakenstruktur 43 vorgesehen sein, die das Einhaken der Widerhaken 40 an den Erhebungen 31 begünstigt.
Auch wenn vorstehend konkrete Ausgestaltungen verschiedener Vorrichtungen in den Figuren veranschaulicht wurden, so ist doch offensichtlich, dass technische Details der einen Ausführungsvariante separat ausgeführt sein können bzw. in Kombination mit technischen Details anderer Ausführungsvarianten/vorstehender Erläuterungen auftreten können. Daher wird hier darauf hingewiesen, dass eine Kombination der veranschaulichten technisch Merkmale nur dann als „zwingend“ anzusehen ist, wenn dies vorstehend explizit ausgewiesen wurde oder die Funktionalität der Vorrichtung bzw. des Verfahrens sonst nicht mehr gewährleistet ist.
Die beschriebene Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Additiv ist besonders kostengünstig und kann außerdem entleert werden, so dass durch Einfrieren des flüssigen Additivs keine Beschädigung der Vorrichtung auftritt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Tank
3: Bereitstellungseinheit
4: Verdrängerpumpe
5: Förderrichtung
6: Förderleitung
7: Steuergerät
8: Rotationsantrieb
9: bewegliches Pumpenelement
10: Drucksensor
11: Gehäuse
12: Kraftfahrzeug
13: Verbrennungskraftmaschine
14: Abgasbehandlungsvorrichtung
15: SCR-Katalysator
16: Level- und Qualitätssensor
17: Ansaugstelle
18: Pumpenvolumen
19: Abdichtung
20: Schlauch
21: Exzenter
22: Impeller
23: Impellerkammer
24: Einbuchtung
25: Einlass
26: Auslass
27: Filter
28: Passivventil
29: Injektorventil
30: Leitungslänge
31: Erhebung
32: Rotationsbewegung
33: Bewegungsbereich
34: Abschnitt
35: Vektorpfeil
36: Innenraum
37: stromaufwärtiges Ende
38: stromabwärtiges Ende
39: Impellerärmchen
40: Widerhaken
41: Stator
42: Nase
43: Hakenstruktur
44: Parkposition
45: Position
46: flexibles Abdichtungselement
47: Pumpengesamtvolumen

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs, aufweisend zumindest eine Ansaugstelle (17) zur Entnahme von flüssigem Additiv aus einem Tank (2), eine ventilfreie Förderleitung (6), die von der Ansaugstelle (17) zu einer Bereitstellungseinheit (3) verläuft und eine ventilfreie Verdrängerpumpe (4), wobei die Verdrängerpumpe (4) dazu eingerichtet ist, das flüssige Additiv von dem Tank (2) über die Ansaugstelle (17) entlang der Förderleitung (6) zu der Bereitstellungeinheit (3) zu fördern, wobei die Verdrängerpumpe (4) mindestens eine Abdichtung (19) der Förderleitung (6) hat, die zur Förderung des flüssigen Additivs entlang der Förderleitung (6) verschoben werden kann, aufweisend zumindest die folgenden Schritte: a) Feststellen eines Betriebstops der Vorrichtung (1); b) Feststellen einer Position (45) der Abdichtung (19) innerhalb der Verdrängerpumpe (4); und c) Verändern der Position (45) der Abdichtung (19), wenn die Position (45) der Abdichtung nicht einer vorgesehenen Parkposition (44) entspricht.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Verdrängerpumpe (4) einen Rotationsantrieb (8) und ein bewegliches Pumpenelement (9) aufweist, wobei das bewegliche Pumpenelement (9) zur Förderung gemäß einer Rotationsbewegung (32) bewegt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei an dem beweglichen Pumpenelement (9) Widerhaken (40) vorgesehen sind, die sich verhaken können, wenn das bewegliche Pumpenelement (9) mit einer Rotationsbewegung (32) entgegen der Förderrichtung (5) bewegt wird und die Widerhaken (40) nach Schritt c) in der Parkposition (44) arretiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Verdrängerpumpe (4) zur Ausbildung der mindestens einen Abdichtung (19) mindestens ein flexibles Abdichtungselement (46) aufweist, wobei das flexible Abdichtungselement (46) dazu geeignet ist, mindestens ein Pumpenvolumen (18) der Verdrängerpumpe (4) zu vergrößern, wenn innerhalb des mindestens einen Pumpenvolumens (18) ein Druck oberhalb eines Betriebsdrucks der Vorrichtung (1) auftritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in der vorgesehenen Parkposition (44) ein Einlass (25) der Verdrängerpumpe (4) durch die mindestens eine Abdichtung (19) verschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in der vorgesehenen Parkposition (44) ein Auslass (26) der Verdrängerpumpe (4) durch die mindestens eine Abdichtung (19) verschlossen ist.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei in der vorgesehenen Parkposition (44) ein Einlass (25) und ein Auslass (26) der Verdrängerpumpe (4) geöffnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Verdrängerpumpe (4) ein starres Pumpengesamtvolumen (47) aufweist, das sich auch bei einem Druck in der Verdrängerpumpe (4) oberhalb eines Betriebsdrucks der Vorrichtung nicht verändert und wobei in der vorgesehenen Parkposition (44) sowohl der Einlass (25) als auch der Auslass (26) durch mindestens eine Abdichtung (19) verschlossen sind.
Kraftfahrzeug (12), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (13), eine Abgasbehandlungsvorrichtung (14) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine (13) und eine Vorrichtung (1), mit der der Abgasbehandlungsvorrichtung (14) ein flüssiges Additiv zugeführt werden kann und die mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche betrieben werden kann.