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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme eines flüssigen Additivs aus einem Tank. Im Kraftfahrzeugbereich sind Abgasbehandlungsvorrichtungen weit verbreitet, in denen zur Reinigung der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine ein flüssiges Additiv verwendet wird.
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Ein besonders häufig in derartigen Abgasbehandlungsvorrichtungen durchgeführtes Abgasreinigungsverfahren ist das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion [SCR-Verfahren, SCR = Selective Catalytic Reduction]. Bei diesem Verfahren reagieren Stickstoffoxidverbindungen im Abgas unter Zuhilfenahme eines Reduktionsmittels zu unschädlichen Substanzen. Als Reduktionsmittel wird hierzu insbesondere Ammoniak verwendet. Ammoniak wird in Kraftfahrzeugen normalerweise nicht direkt bevorratet, sondern in Form einer Reduktionsmittelvorläuferlösung, die als flüssiges Additiv gespeichert und bereitgestellt werden kann. Dieses flüssige Additiv wird dem Abgas zugeführt. Es kann im Abgas durch Einwirkung der Abgaswärme zu Ammoniak umgesetzt werden. Die Umsetzung kann auch (ggf. außerhalb des Abgases) durch einen Hydrolysekatalysator unterstützt werden. Ein besonders häufig als Reduktionsmittelvorläuferlösung für die Abgasreinigung eingesetztes flüssiges Additiv ist Harnstoff-Wasser-Lösung. Eine 32,5 prozentige Harnstoff-Wasser-Lösung ist unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich.
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Zur Bereitstellung von flüssigem Additiv im Kraftfahrzeug ist üblicherweise ein Tank erforderlich, in dem das flüssige Additiv gespeichert wird. Außerdem ist eine Vorrichtung erforderlich, mit der das flüssige Additiv aus dem Tank entnommen und der Abgasbehandlungsvorrichtung dosiert zugeführt werden kann.
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In dem flüssigen Additiv in einem Tank in einem Kraftfahrzeug können Verunreinigungen enthalten sein. Solche Verunreinigungen können einerseits beim Tanken mit in den Tank gelangen. Auch ist möglich, dass das flüssige Additiv kristalline Ausscheidungen bildet, die als Verunreinigungen in dem Tank vorliegen. Die beschriebenen Verunreinigungen können Beschädigungen einer Vorrichtung zur Förderung und Dosierung des flüssigen Additivs verursachen. Beispielsweise können Injektoren oder Düsen, die zur Zugabe des flüssigen Additivs in die Abgasbehandlungsvorrichtungen dienen, durch die Verunreinigungen verstopfen. Weiterhin ist möglich, dass die Verunreinigungen in einer Vorrichtung zur Förderung und Dosierung wie Schmirgelpartikel wirken und so zu einer erhöhten Abnutzung führen. Durch die Verunreinigungen können sogar Schäden in der Abgasbehandlungsvorrichtung selbst verursacht werden.
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Zur Reinigung des flüssigen Additivs haben sich Filtereinrichtungen als sinnvoll erwiesen. Problematisch bei Filtereinrichtungen ist allerdings, dass deren Wirkung durch die Verunreinigungen beeinträchtigt wird. Beispielsweise verschmutzen und/oder verstopfen Filtereinrichtungen durch diese Verunreinigungen. Daher ist eine regelmäßige Wartung bzw. Reinigung von bekannten Filtereinrichtungen für flüssige Additive notwendig.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Entnahme eines flüssigen Additivs aus dem Innenraum eines Tanks offenbart werden. Das Verfahren soll das flüssige Additiv einerseits ausreichend reinigen und von Verunreinigungen befreien. Zudem soll keine oder nur eine minimale Wartung der Vorrichtung zur Förderung und Dosierung erforderlich sein.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen 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.
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Vorgeschlagen wird demnach ein Verfahren zur Entnahme eines flüssigen Additivs aus einem Innenraum eines Tanks an einer Entnahmestelle, aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
- a) Filtern des flüssigen Additivs mit einem Filter, der die Entnahmestelle abdeckt und von dem Innenraum des Tanks abtrennt und durch den das flüssige Additiv strömt, wobei Verunreinigungen des flüssigen Additivs auf einer Oberfläche des Filters abgelagert werden, sowie Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Tank an der Entnahmestelle;
- b) Ausbilden von mindestens einem porösen Filterkuchen aus Verunreinigungen des flüssigen Additivs auf der Oberfläche des Filters; und
- c) Filtern des flüssigen Additivs mit dem mindestens einen porösen Filterkuchen, wobei in dem Filterkuchen Verunreinigungen des flüssigen Additivs abgelagert werden, sowie Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Tank an der Entnahmestelle.
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Die Entnahmestelle ist vorzugsweise eine Ansaugstelle, an der das flüssige Additiv aus dem Tank mit Hilfe einer Pumpe angesaugt werden kann. Die Entnahmestelle ist vorzugsweise an einer Vorrichtung zur Bereitstellung des flüssigen Additivs angeordnet. Diese Vorrichtung hat vorzugsweise ein Gehäuse, welches in eine Öffnung in einem Tankboden des Tanks eingesetzt ist und diese Öffnung fluiddicht verschließt. Die Vorrichtung hat an dem Gehäuse vorzugsweise auch einen Leitungsanschluss. An diesem Leitungsanschluss wird das aus dem Tank entnommene flüssige Additiv bereitgestellt. An den Leitungsanschluss kann eine Versorgungsleitung angeschlossen werden. Eine solche Versorgungsleitung kann beispielsweise zu einer Zufuhrvorrichtung zur Zugabe des flüssigen Additivs zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung führen. Durch das Gehäuse der Vorrichtung hindurch verläuft, ausgehend von der Entnahmestelle zu dem Leitungsanschluss, ein Förderkanal. An diesem Förderkanal befindet sich vorzugsweise auch eine Pumpe, mit der die Förderung des flüssigen Additivs erfolgt.
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Der Filter ist vorzugsweise außen um ein Gehäuse der Vorrichtung herum angeordnet. Das Gehäuse ist vorzugsweise zylindrisch. Der Filter ist dementsprechend vorzugsweise ringförmig um das zylindrische Gehäuse herum ausgebildet.
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Zwischen dem Filter und dem Gehäuse existiert vorzugsweise ein Zwischenraum. Dieser Zwischenraum ist durch den Filter von dem Innenraum des Tanks abgetrennt. Flüssiges Additiv, das aus dem Innenraum in den Zwischenraum gelangt, muss den Filter passieren. So kann sichergestellt werden, dass Verunreinigungen im flüssigen Additiv durch den Filter zurück gehalten werden und nicht in den Zwischenraum gelangen können. In dem Zwischenraum findet sich demnach nur gefiltertes Additiv bzw. Additiv, welches im Wesentlich frei von unerwünschten Verunreinigungen ist. Der Filter hat eine Filterfläche (hin zum Innenraum des Tanks bzw. hin zum Zwischenraum). Die Filterfläche beschreibt die flächige Ausdehnung des Filters. Die Filterfläche ist vorzugsweise zwischen 90 cm2 [Quadratzentimeter] und 600 cm2 groß. Der Filter hat zudem eine Filtertiefe. Die Filtertiefe ist durch den Abstand zwischen einer dem Tankinnenraum zugewandten Oberfläche des Filters und einer dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche des Filters definiert. Die Filtertiefe beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 mm [Millimeter] und 10 mm.
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Der Filter ist vorzugsweise aus einem porösen Material ausgebildet. Dieses Material kann beispielsweise ein Faservlies (insbesondere in Form einer wirren und/oder ungeordneten Anordnung) oder ein offenporiger Schaum sein. Der Filter kann durch ein sich zwischen der dem Innenraum zugewandten Oberfläche und der dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche erstreckendes Kanalsystem beschrieben werden. Dieses Kanalsystem ist mit Öffnungen an den beiden Oberflächen verbunden. Es existiert einerseits eine Vielzahl von Filterkanälen, die Öffnungen an der Oberfläche am Innenraum mit Öffnungen an der Oberfläche am Zwischenraum verbinden. Darüber hinaus existieren andererseits Verbindungskanäle, die diese Kanäle untereinander verbinden und so Bypässe ausbilden, durch die das flüssige Additiv strömen kann, wenn ein Filterkanal von dem Innenraum zu dem Zwischenraum zumindest teilweise verstopft ist. Das poröse Material zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass kein regelmäßiges Kanalsystem mit sich stets wiederholenden Kanalformen aufweicht, sondern vielmehr eine Art offenes, (miteinander verbundenes), chaotisches Porensystem vorliegt.
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Beim Filtern des flüssigen Additivs in Schritt a) werden Verunreinigungen des flüssigen Additivs nicht im Zwischenraum hinter der Oberfläche des Filters abgelagert, sondern unmittelbar an der (äußeren und/oder inneren) Oberfläche des Filters. Die Verunreinigungen durchdringen also nicht den Filter. Die Verunreinigungen verbleiben insbesondere im Innenraum des Tanks. Dieser Filterprozess findet insbesondere gleichzeitig mit der Entnahme von Additiv statt, wenn also eine Strömung des Additivs durch diesen hindurch bewirkt wird.
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In Schritt b) wird ein Filterkuchen aus Verunreinigungen auf der Oberfläche des Filters ausgebildet. Dies geschieht, indem sich immer mehr Verunreinigungen auf der Oberfläche des Filters anlagern. Die Verunreinigungen haften dabei zunächst an der Oberfläche des Filters an. Sobald die Oberfläche des Filters mit Verunreinigungen bedeckt ist, beginnen die Verunreinigungen auch aneinander zu haften. Dadurch beginnt der Filterkuchen dicker zu werden. Diese Dicke wird als Filterkuchendicke bezeichnet. Der in Schritt b) ausgebildete Filterkuchen kann bis zu einer Filterkuchendicke von bis zu 5 mm [Millimeter] anwachsen. Dazu muss eine große Menge von Verunreinigungen auf der Oberfläche des Filters abgelagert werden.
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Der Filterkuchen ist selbst porös bzw. hat ein eine Porosität. Damit ist gemeint, dass der Filterkuchen eine Durchlässigkeit für flüssiges Additiv hat. Flüssiges Additiv kann aus dem Innenraum durch den Filterkuchen zu der Oberfläche des Filters gelangen und von dort aus durch den Filter weiter in den Zwischenraum bzw. zu der Entnahmestelle strömen. Die Porosität des Filterkuchens ist bevorzugt (signifikant) verschieden von der Durchlässigkeit des Materials des Filters selbst.
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In Schritt c) werden weitere Verunreinigungen des flüssigen Additivs abgelagert. Die Ablagerung geschieht während Schritt c) allerdings nicht (nur) an der Oberfläche des Filterkuchens, sondern (insbesondere bzw. überwiegend) innerhalb des Filterkuchens. Während Schritt b) werden Ablagerungen noch bevorzugt an der Oberfläche des Filterkuchens abgelagert, wodurch der Filterkuchen dicker wird. Durch die Ablagerung innerhalb des Filterkuchens sinkt die Porosität des Filterkuchens. Damit sinkt gleichzeitig auch die Durchlässigkeit des Filterkuchens für flüssiges Additiv. Gleichzeitig zur Ablagerung von Verunreinigungen im Filterkuchen wird in Schritt c) auch weiter an der Entnahmestelle flüssiges Additiv aus dem Tank entnommen.
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Die Verfahrensschritte b) und c) laufen vorzugsweise teilweise auch zeitlich parallel ab. Insbesondere besteht eine Phase, in der die Filterkuchendicke noch weiter wächst (Schritt b)) und gleichzeitig bereits eine (teilweise) Ablagerung von flüssigem Additiv in dem Filterkuchen auftritt (Schritt c)). Die Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Tank erfolgt während der Verfahrensschritte a) bis c) vorzugsweise durchgehend und/oder kontinuierlich.
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Durch das beschriebene Verfahren ist es möglich, Verunreinigungen des flüssigen Additivs mit Hilfe eines Filters zurückzuhalten, ohne dass die Verunreinigungen in den Filter eindringen. Der Filter kann dadurch nicht verstopfen. Daher kann die Wartung einer Vorrichtung zur Entnahme von flüssigem Additiv aus einem Tank vereinfacht werden. Es ist insbesondere kein regelmäßiger Reinigungsvorgang zur Reinigung eines Filters notwendig.
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Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn der in Schritt b) ausgebildete Filterkuchen eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die sich von der Oberfläche des Filters ausgehend hin zu dem Innenraum des Tanks erstrecken und eine Porosität ausbilden.
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Am Rand dieser Öffnungen lagern sich Verunreinigungen des flüssigen Additivs an der Oberfläche des Filters ab, während das flüssige Additiv in die Öffnungen einströmt. Ausgehend von den Öffnungen des Filters erstrecken sich so Kanäle in dem Filterkuchen (Filterkuchenkanäle) hin zu dem Innenraum des Tanks. Vorzugsweise setzen diese Kanäle im Filterkuchen die weiter oben beschriebenen Filterkanäle im Filter fort. Vorzugsweise werden die Kanäle im Filterkuchen in Schritt b) und in Schritt c) möglichst lange offen gehalten und verstopfen nicht. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Ablagerung von Verunreinigungen möglichst lange und vorwiegend an der (äußeren) Oberfläche des Filterkuchens (Schritt b)) und noch nicht in dem Filterkuchen (Schritt c)) geschieht. So wird eine Porosität des Filterkuchens ausgebildet.
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Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn der Filterkuchen wiederholt zumindest teilweise entfernt wird.
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Die Entfernung des Filterkuchens kann als Schritt d) bezeichnet werden, der im Anschluss an Schritt c) durchgeführt wird. Die Verfahrensschritte a) bis c) bzw. a) bis d) werden vorzugsweise nach Art einer Schleife regelmäßig wiederholt und/oder laufen zumindest teilweise zeitgleich ab.
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Insbesondere bei der Ablagerung von Verunreinigungen in dem Filterkuchen in Schritt c) sinkt die Porosität des Filterkuchens und damit auch die Durchlässigkeit des Filterkuchens für das flüssige Additiv. Ein Strömungswiderstand des Filterkuchens nimmt dadurch zu. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn der Filterkuchen regelmäßig wiederholt zumindest teilweise entfernt wird. Dann sinkt der Strömungswiderstand des Filterkuchens.
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Das Entfernen des Filterkuchens kann in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt werden. Ein mögliches Wiederholungsintervall hierfür ist beispielsweise zwischen 10 Betriebsstunden und 400 Betriebsstunden der Vorrichtung zur Entnahme von flüssigem Additiv aus dem Tank. Das Wiederholungsintervall ist vorzugsweise in Abhängigkeit der Verschmutzungsgeschwindigkeit des Filters festgelegt. Die Verschmutzungsgeschwindigkeit hängt von der Menge an Verunreinigungen in dem flüssigen Additiv ab. Auch möglich ist, dass das Entfernen des Filterkuchens jeweils erfolgt, wenn der Filterkuchen eine bestimmte Dicke erreicht. Beispielsweise kann die Entfernung des Filterkuchens immer dann erfolgen, wenn der Filterkuchen eine Filterkuchendicke von mehr als 1 mm [Millimeter], vorzugsweise mehr als 2 mm erreicht. Vorzugsweise erfolgt die Entfernung des Filterkuchens rein mechanisch. Weithin ist klarzustellen, dass der Filter während Schritt d) im Tank verbleibt, hiermit also kein separates Putzen des Filters außerhalb des Tanks und/oder ohne Tankinhalt verstanden wird.
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Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Filters zumindest teilweise so ausgerichtet ist, dass der Filterkuchen durch eine Gravitationskraft zumindest teilweise entfernt wird, wenn das Gewicht des Filterkuchens pro Quadratzentimeter einer Filterfläche des Filters größer ist als ein Grenzwert. Unterhalb des Filters kann an der Vorrichtung und/oder an dem Tank ein so genannter Sumpf vorgesehen sein, in dem sich von dem Filterkuchen abgelöste Partikel sammeln.
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Die Verunreinigungen des flüssigen Additivs sind meist schwerer als das flüssige Additiv. Dadurch werden die Verunreinigungen des flüssigen Additivs von der Schwerkraft angezogen. Je dicker der Filterkuchen aus dem Verunreinigungen ist, umso größer ist das Gewicht des Filterkuchens pro Quadratzentimeter Filterfläche. Durch eine geeignete Ausrichtung des Filters bzw. der Oberfläche des Filters kann erreicht werden, dass die auf den Filterkuchen wirkende Gravitationskraft die Verunreinigungen entfernt, wenn das Gewicht des Filterkuchens pro Quadratzentimeter einer Filterfläche einen Grenzwert übersteigt. Beispielsweise kann der Grenzwert mehr als 100 mg/cm2 [Milligramm pro Quadratzentimeter] betragen, vorzugsweise mehr als 200 mg/cm2. Wenn im Folgenden von der Oberfläche des Filters die Rede ist, ist die dem Innenraum des Tanks zugewandte Oberfläche des Filters gemeint.
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Die Ausrichtung ist vorzugsweise so gewählt, dass die Gravitationskraft eine signifikante Kraftkomponente weg von der Oberfläche des Filters ausübt. Beispielsweise kann die Oberfläche des Filters senkrecht ausgerichtet sein. Der Filterkuchen wird von der Gravitationskraft dann parallel zur Oberfläche des Filters vom Filter weggezogen. Es ist auch möglich, dass die dem Innenraum des Tanks zugewandte Oberfläche des Filters zumindest teilweise nach unten ausgerichtet ist. Die Gravitationskraft wirkt dann unmittelbar von der Oberfläche des Filters weg. Dies ermöglicht eine besonders effektive Entfernung des Filterkuchens.
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Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn an der Oberfläche des Filters eine Strömung des flüssigen Additivs erzeugt wird, mit der der Filterkuchen von der Oberfläche zumindest teilweise abgelöst wird.
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Eine Strömung des flüssigen Additivs zur Ablösung des Filterkuchens kann beispielsweise durch Schwappbewegungen des flüssigen Additivs in dem Tank ausgelöst werden.
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Auch ist das Verfahren vorteilhaft, wenn die Strömung des flüssigen Additivs zur Ablösung des Filterkuchens ausgehend von der Entnahmestelle hin zum Innenraum des Tanks verläuft.
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Außerdem ist das Verfahren vorteilhaft, wenn die Strömung durch eine Rückförderung mit einer Pumpe zur Förderung des flüssigen Additivs erzeugt wird. Beispielsweise kann die Förderrichtung einer Pumpe umgekehrt werden, so dass das flüssige Additiv ausgehend von der Entnahmestelle durch den Filter zurück in den Tank gedrückt wird. Dann drückt das flüssige Additiv den Filterkuchen von dem Filter weg. Ein solcher Betrieb der Pumpe kann zu definierten Zeitpunkten zielgerichtet erfolgen. Dies ermöglicht eine besonders effektive Entfernung des Filterkuchens. Eine Rückförderung kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn der Betrieb einer Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Additiv beendet wird. Durch die Rückförderung kann die Vorrichtung gleichzeitig entleert werden. Das heist, dass flüssiges Additiv aus der Vorrichtung entfernt wird.
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Weiterhin ist das Verfahren vorteilhaft, wenn bei der Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Innenraum des Tanks in den Verfahrensschritten a) und c) ein Druckgefälle über den Filter zwischen dem Innenraum und der Entnahmestelle auftritt, wobei der Filterkuchen entfernt wird, wenn das Druckgefälle einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Ein Druckgefälle über den Filter ist insbesondere ein Druckgefälle zwischen dem Innenraum des Tanks und dem Zwischenraum zwischen dem Filter und der Entnahmestelle. Dieses Druckgefälle kann beispielsweise mit Hilfe von Drucksensoren an dem Innenraum und an dem Zwischenraum überwacht werden. Die Überwachung kann auch mit Hilfe eines Differenzdrucksensors erfolgen, der direkt einen Druckunterschied zwischen den Innenraum und dem Zwischenraum erfasst.
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Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn das Druckgefälle anhand einer Leistungsaufnahme einer Pumpe zur Förderung des flüssigen Additivs und einem von der Pumpe erzeugten Druck ermittelt wird.
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Die Leistungsaufnahme der Pumpe und der von der Pumpe erzeugte Druck hängen von einem (Strömungs-)Widerstand ab, gegen den die Pumpe zur Förderung des flüssigen Additivs bei der Entnahme des flüssigen Additivs aus dem Tank arbeitet. Wenn die beim Druckaufbau verwendete Leistung von der Leistungsaufnahme abgezogen wird, ergibt sich ein Maß für den Widerstand und damit für das Druckgefälle. Die Leistungsaufnahme der Pumpe kann elektronisch mit einer Steuerung des Antriebs der Pumpe ermittelt werden. Der von der Pumpe erzeugte Druck kann mit einem Drucksensor überwacht werden, der in Strömungsrichtung des flüssigen Additivs hinter der Pumpe an dem Förderkanal angeordnet ist.
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Wenn das Druckgefälle einen Grenzwert überschreitet, kann beispielsweise eine Strömung zur Ablösung des Filterkuchens von dem Filter erzeugt werden. Dies kann beispielsweise durch eine Umkehrung der Förderrichtung der Pumpe erfolgen.
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Zudem wird hier eine Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Additiv vorgeschlagen, aufweisend einen Tank mit einem Innenraum, in dem das flüssige Additiv gespeichert ist und einer Entnahmestelle, an der das flüssige Additiv aus dem Tank entnommen werden kann, und einen Filter, der die Entnahmestelle abdeckt und von dem Innenraum des Tanks abtrennt, wobei die Oberfläche des Filters so gestaltet ist, dass Verunreinigungen des flüssigen Additivs auf der Oberfläche des Filters abgelagert werden, wenn das flüssige Additiv durch den Filter strömt und die Verunreinigungen auf der Oberfläche einen porösen Filterkuchen bilden.
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Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des hier besonders vorteilhaft vorgestellten Verfahrens zur Entnahme von flüssigem Additiv aus einem Tank geeignet und eingerichtet. Die weiter oben bereits beschriebenen besonderen Ausgestaltungsmerkmale einer derartigen Vorrichtung können verwirklicht sein, um die Vorrichtung zu verbessern. Die für das beschriebene Verfahren geschilderten besonderen Vorteile sind in analoger Weise auf die Vorrichtung anwendbar und übertragbar.
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Vorzugsweise begünstigt die Oberfläche des Filters die Anhaftung von Verunreinigungen des flüssigen Additivs. Dies kann beispielsweise durch eine spezifische Oberflächenspannung der Oberfläche des Filters gewährleistet sein. Die Oberfläche des Filters kann beispielsweise hydrophob oder hydrophil sein, um die Anhaftung von Verunreinigungen zu verbessern. Auch möglich ist es, dass die Oberfläche des Filters chemische Eigenschaften hat, die die Anlagerung von Verunreinigungen begünstigen. Beispielsweise kann die Oberfläche des Filters so ausgeführt sein, dass sie chemisch den Verunreinigungen entspricht. Wenn die Verunreinigungen überwiegend aus kristallinen Harnstoffpartikeln bestehen, kann die Oberfläche beispielsweise so ausgeführt sein, dass chemische Brückenbindungen zwischen der Oberfläche und den kristallinen Harnstoffpartikeln entstehen.
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Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug angegeben, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs für die Abgasbehandlungsvorrichtung, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
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In der Abgasbehandlungsvorrichtung ist vorzugsweise ein SCR-Katalysator vorgesehen. Die Abgasbehandlungsvorrichtung weist vorzugsweise weiter eine Zufuhrvorrichtung auf, mit der Abgasbehandlungsvorrichtung ein flüssiges Additiv zugeführt werden kann. Die Zufuhrvorrichtung wird von der beschriebenen Vorrichtung mit flüssigem Additiv versorgt und/oder ist sogar Bestandteil der beschriebenen Vorrichtung. Die Zufuhrvorrichtung kann beispielsweise einen Injektor und/oder eine Düse aufweisen, wobei ein Injektor die Dosierung des flüssigen Additivs übernimmt, und die Düse eine feine Zerstäubung des flüssigen Additivs in der Abgasbehandlungsvorrichtung gewährleistet. Zur Verbindung der Zufuhrvorrichtung mit dem Tank ist eine Leitung an einen Leitungsanschluss der Vorrichtung angeschlossen, die zur Zufuhrvorrichtung führt.
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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:
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1: einen Tank mit einer vorteilhaften Vorrichtung,
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2: einen Ausschnitt eines Filters für eine derartige Vorrichtung,
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3: ein Ablaufdiagramm des angegebenen Verfahrens, und
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4: ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine vorteilhafte Vorrichtung.
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1 zeigt einen Tank 2 mit einem Innenraum 1, in dem flüssiges Additiv 8 gespeichert ist und welcher einen Tankboden 24 aufweist. In den Tankboden 24 ist eine Vorrichtung 12 eingesetzt. Die Vorrichtung 12 weist ein Gehäuse 21 auf, das eine Öffnung im Tankboden 24 fluiddicht verschließt. An dem Gehäuse 21 befindet sich eine Entnahmestelle 3, an der flüssiges Additiv 8 aus dem Tank 2 entnommen werden kann. Durch das Gehäuse 21 verläuft von der Entnahmestelle 3 zu einem Leitungsanschluss 22 ein Förderkanal 26. An dem Förderkanal 26 befindet sich auch eine Pumpe 27, mit der das flüssige Additiv gefördert werden kann. In einer Förderrichtung 35 des flüssigen Additivs 8 hinter der Pumpe 27 ist an dem Förderkanal 26 ein Drucksensor 37 angeordnet, mit dem der von der Pumpe 27 aufgebaute Druck in dem Förderkanal 26 überwacht werden kann.
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Die Entnahmestelle 3 ist gegenüber dem Innenraum 1 des Tanks 2 von einem Filter 4 verdeckt. Dieser Filter 4 hat eine Filterfläche 10 und eine Filtertiefe 32. Zwischen dem Filter 4 und der Entnahmestelle 3 befindet sich ein (abschnittsweise teilweise frei umlaufender) Zwischenraum 25, der sicherstellt, dass das flüssige Additiv 8 von jeder beliebigen Stelle des Filters 4 zu der Entnahmestelle 3 gelangen kann. In dem flüssigen Additiv 8 befinden sich Verunreinigungen 7. Diese Verunreinigungen 7 sind als Filterkuchen 6 auf der dem Innenraum 1 zugewandten Oberfläche 5 des Filters 4 angelagert. Dieser Filterkuchen 6 hat eine Filterkuchendicke 33.
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In 1 auch dargestellt ist die Gravitationskraft 9, welche den Filterkuchen 6 entfernt, wenn das Gewicht des Filterkuchens 6 pro Filterfläche 10 größer wird als ein Grenzwert. In 1 ebenfalls schematisch dargestellt ist eine Strömung 11, welche den Filterkuchen 6 von dem Filter 4 entfernt. Der in 1 dargestellte Tank 2 hat einen Sumpf 23, in dem sich von dem Filterkuchen abgelöste Partikel sammeln können.
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2 zeigt einen Abschnitt des Filters 4, auf dem sich ein Filterkuchen 6 gebildet hat. Der Filter 4 weist eine Oberfläche 5 mit Öffnungen 13 auf, die eine Querschnittsfläche 14 haben. Ausgehend von den Öffnungen 13 erstrecken sich Filterkanäle 28 durch den Filter 4. Die Filterkanäle 28 weisen teilweise auch Verbindungskanäle 29 auf, die die Filterkanäle 28 verbinden und so ein Kanalsystem 30 mit einer Porosität 31 bilden. Die Filterkanäle 28 setzen sich in dem Filterkuchen 6 fort. In dem Filterkuchen 6 sind Filterkuchenkanäle 34 gebildet, die sich an die Öffnungen 13 in der Oberfläche 5 des Filters anschließen.
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3 zeigt ein vereinfachtes und rein illustratives Diagramm des Verfahrens. Zu erkennen ist der Filter 4. In Schritt i) sammeln sich auf dem Filter 4 erste Verunreinigungen 7 an. Gleichzeitig durchströmt flüssiges Additiv 8 den Filter 4. In Schritt ii) hat sich auf dem Filter 4 aus den Verunreinigungen 7 ein Filterkuchen 6 gebildet. Flüssiges Additiv 8 durchströmt den Filter 4 und den Filterkuchen 6 weiter. In Schritt iii) ist der Filterkuchen 6 von dem Filter 4 abgelöst. Der Filterkuchen 6 kann beispielsweise durch eine Strömung oder durch eine Gravitationskraft von dem Filter 4 abgelöst worden sein. Von dem Filterkuchen 6 abgelöste Partikel 36 sammeln sich hier in einem Sumpf 23. Durch Pfeile ist angedeutet, dass die dargestellten Verfahrensschritte nach Art einer Schleife iterativ wiederholt werden. Es ist möglich, dass der Filterkuchen 6 vollständig entfernt wird und sämtliche Verfahrensschritte i) bis iii) regelmäßig wiederholt werden. Auch möglich ist, dass der Filterkuchen immer nur teilweise abgelöst wird und nur die Verfahrensschritte iii) und ii) regelmäßig wiederholt werden. Eine Restmenge von Filterkuchen 6 bzw. von Verunreinigungen 7 verbleibt dann immer auf dem Filter 4. Die Verfahrensschritte i) und ii) entsprechen den Verfahrensschritten a), b) und c) des weiter oben geschilderten Verfahrens. Der Verfahrensschritt iii) entspricht dem zusätzlich geschilderten Schritt d) zum Entfernen des Filterkuchens 6.
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4 zeigt ein Kraftfahrzeug 15 mit einer Verbrennungskraftmaschine 16 und einer Abgasbehandlungsvorrichtung 17 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 16. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 17 weist einen SCR-Katalysator 18 auf, mit dem das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion zur Reinigung der Abgase durchgeführt werden kann. Der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 kann dafür mit einer Zufuhrvorrichtung 19 ein flüssiges Additiv zugeführt werden. Die Zufuhrvorrichtung 19 wird von einer Vorrichtung 12 mit flüssigem Additiv aus einem Tank 2 versorgt. Dafür ist die Vorrichtung 12 mit der Zufuhrvorrichtung 19 über eine Leitung 20 verbunden.
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Es ist offensichtlich, dass einzelne Details oder Prozesse der in den Figuren veranschaulichten Sachverhalte nicht zwingend mit anderen Details oder Prozessen derselben Figur kombiniert werden müssen. Daher soll generell gelten, dass eine Kombination der einzelnen Merkmale der Gegenstände der Figuren nur dann zwingend kombiniert werden muss, wenn dies explizit in der Beschreibung angegeben ist oder sonst offensichtlich die gewünschte technische Funktion nicht mehr gegeben ist.
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Die Erfindung betrifft ein besonders effektives Verfahren zur Entnahme von flüssigem Additiv aus einem Tank, bei welchem das flüssige Additiv von Verunreinigungen gereinigt wird. Gleichzeitig ist keine Wartung der Vorrichtung notwendig. Insbesondere muss keine regelmäßige Reinigung eines Filters erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenraum
- 2
- Tank
- 3
- Entnahmestelle
- 4
- Filter
- 5
- Oberfläche
- 6
- Filterkuchen
- 7
- Verunreinigungen
- 8
- flüssiges Additiv
- 9
- Gravitationskraft
- 10
- Filterfläche
- 11
- Strömung
- 12
- Vorrichtung
- 13
- Öffnung
- 14
- Querschnittsfläche
- 15
- Kraftfahrzeug
- 16
- Verbrennungskraftmaschine
- 17
- Abgasbehandlungsvorrichtung
- 18
- SCR-Katalysator
- 19
- Zufuhrvorrichtung
- 20
- Leitung
- 21
- Gehäuse
- 22
- Leitungsanschluss
- 23
- Sumpf
- 24
- Tankboden
- 25
- Zwischenraum
- 26
- Förderkanal
- 27
- Pumpe
- 28
- Filterkanal
- 29
- Verbindungskanal
- 30
- Kanalsystem
- 31
- Porosität
- 32
- Filtertiefe
- 33
- Filterkuchendicke
- 34
- Filterkuchenkanal
- 35
- Förderrichtung
- 36
- Partikel
- 37
- Drucksensor
