DE102013105750B4

DE102013105750B4 - Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak

Info

Publication number: DE102013105750B4
Application number: DE102013105750.0A
Authority: DE
Inventors: Xavier Bartolo; David Gafforelli
Original assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Current assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: FR2991594A1; CN103470350A; FR2991594B1; US20130327020A1; CN103470350B; DE102013105750A1; US9869224B2

Abstract

Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak zur Behandlung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem Behälter (10) und mit einem ersten Einzelverbindungsorgan (36), das Anschlussmittel zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung und Mittel zur Fluidverbindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter einen Körper enthält, der dazu geeignet ist, Ammoniak durch Desorption freizusetzen, dass die Mittel zur Fluidverbindung dazu dienen, das Abführen des als Folge der Desorptionsreaktion erzeugten Ammoniaks zu ermöglichen, und dass das erste Einzelverbindungsorgan (36) mit einem zweiten Einzelverbindungsorgan (38) zusammenwirken kann, das mit Mitteln zur elektrischen Versorgung sowie mit dem Abgasstrang des Motors verbunden ist, wobei das zweite Organ elektrische Anschlussmittel und fluidische Verbindungsmittel aufweist, wobei der Eingriff des ersten und zweiten Einzelverbindungsorgans (36, 38) zur Folge hat, dass die elektrischen Anschlussmittel und die fluidischen Verbindungsmittel, die zum ersten bzw. zweiten Einzelverbindungsorgan (36, 38) gehören, miteinander in Eingriff gebracht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak zur Behandlung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen sowie ein mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes Fahrzeug. Die Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak weist einen Behälter und ein erstes Einzelverbindungsorgan auf, das Anschlussmittel zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung und Mittel zur Fluidverbindung aufweist.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der EP 1 199 449 A2 bekannt.
Weiter zeigen die Dokumente DE 10 2009 047 338 A1 , DE 198 27 678 A1 und WO 2008/077 652 A2 verschiedene Vorrichtungen, die dazu geeignet sind, Ammoniak in den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs freizusetzen.
Die mit solchen Vorrichtungen ausgestatteten Fahrzeuge müssen, sobald diese Vorrichtungen ihren Ammoniakvorrat verbraucht haben und somit nicht mehr in der Lage sind, Ammoniak freizusetzen, in die Werkstatt gebracht werden, damit der im Behälter enthaltene Körper mit Ammoniak wiederaufgeladen wird. Der Benutzer des Fahrzeugs muss dann beispielsweise durch die elektronische Steuereinheit (ECU) seines Fahrzeugs gewarnt werden, dass er schnell eine Werkstatt aufsuchen muss, damit seine Vorrichtung mit Ammoniak wiederaufgeladen wird.
Eine solche Empfehlung ist lästig, insbesondere wenn sie nicht mit einer geplanten Wartung des Fahrzeugs zusammenfällt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak zielt darauf ab, diese Nachteile auszuräumen, indem eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die im Fahrzeug von dessen Benutzer leicht angebracht werden kann, ohne spezifische Werkzeuge verwenden zu müssen aber auch ohne Vergiftungsgefahr durch das Ammoniak für den Benutzer.
Dazu ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak vom vorgenannten Typ, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter einen Körper enthält, der dazu geeignet ist, Ammoniak durch Desorption freizusetzen, dass die Mittel zur Fluidverbindung dazu dienen, das Abführen des als Folge der Desorptionsreaktion erzeugten Ammoniaks zu ermöglichen, und dass das erste Einzelverbindungsorgan mit einem zweiten Einzelverbindungsorgan zusammenwirken kann, das mit Mitteln zur elektrischen Versorgung sowie mit dem Abgasstrang des Motors verbunden ist, wobei das zweite Organ elektrische Anschlussmittel und fluidische Verbindungsmittel aufweist, wobei der Eingriff des ersten und zweiten Einzelverbindungsorgans zur Folge hat, dass die elektrischen Anschlussmittel und die fluidischen Verbindungsmittel, die zum ersten bzw. zweiten Einzelverbindungsorgan gehören, miteinander in Eingriff gebracht werden.
Nach weiteren Ausführungsformen kann die Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak ein oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten, die einzeln oder in allen technisch machbaren Kombinationen in Betracht gezogen werden können:

– die Vorrichtung kann eine Heizvorrichtung umfassen, die innerhalb des Behälters angeordnet ist, um den im Behälter enthaltenen Körper zu erhitzen und die Desorptionsreaktion hervorzurufen;
– der Körper, der dazu geeignet ist, Ammoniak durch Desorption freizusetzen, kann die Form von Fladen aufweisen, deren Außendurchmesser eine Form aufweist, die zur Innenwand des Behälters komplementär ist;
– der Behälter kann innerhalb einer Schutzwanne angeordnet sein.
– die Abmessungen der Schutzwanne können größer sein als diejenigen des Behälters, so dass ein Zwischenraum zwischen mindestens einer der Wände des Behälters und der gegenüberliegenden Wand der Schutzwanne gelassen wird;
– der Zwischenraum kann mit einem Isolierschaum gefüllt sein, um die Wärmeübertragung zwischen den Wänden des Behälters und denjenigen der Schutzwanne zu begrenzen;
– die Schutzwanne kann einen Abführkanal aufweisen, der mit dem sich zwischen dem Behälter und der Schutzwanne erstreckenden Zwischenraum in Verbindung steht und dazu geeignet ist, das in diesem Zwischenraum vorhandene Ammoniak abzuführen;
– die Vorrichtung kann mit mindestens einem Haltegriff versehen sein;
– das erste Einzelverbindungsorgan und das zweite Einzelverbindungsorgan können mit Hilfe eines Ver-/Entriegelungssystems zusammengefügt sein, wobei die Handhabung des Haltegriffes das Ver-/Entriegelungssystem betätigt;
– die Vorrichtung kann mit einem zum Lesen/Schreiben ansprechbaren Speicherelement wie einem RFID-Chip versehen sein, der es ermöglicht, die der Vorrichtung eigenen und für deren Funktionsweise nützlichen Informationen zu erfahren.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak ausgestattet ist.
Nach weiteren Ausführungsformen kann das Fahrzeug ein oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten, die einzeln oder in allen technisch machbaren Kombinationen in Betracht gezogen werden können:

– das Fahrzeug kann einen Verriegelungsmechanismus aufweisen, der dazu dient, die Vorrichtung in einer im Fahrzeug angebrachten Aufnahme in ihrer Position zu halten;
– der Verriegelungsmechanismus kann einen Hebel aufweisen, der den Eingriff des ersten und zweiten Einzelverbindungsorgans steuert, um zu ermöglichen, dass die elektrischen Anschlussmittel und die fluidischen Verbindungsmittel miteinander in Eingriff gebracht werden, die zum ersten bzw. zweiten Einzelverbindungsorgan gehören;
– der Hebel kann das Verschieben von Haken steuern, die dazu dienen, mit in einer Wand der Vorrichtung angebrachten Öffnungen zusammenzuwirken;

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak, welche in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

– bei einem ersten Schritt das erste Einzelverbindungsorgan vom zweiten Einzelverbindungsorgan getrennt wird, um die Vorrichtung aus dem Kraftfahrzeug entfernen zu können;
– bei einem weiteren Schritt das erste Einzelverbindungsorgan mit dem zweiten Einzelverbindungsorgan verbunden wird, um zu ermöglichen, dass die elektrischen Anschlussmittel und die fluidischen Verbindungsmittel, die zum ersten bzw. zweiten Einzelverbindungsorgan gehören, miteinander in Eingriff gebracht werden.

Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden Beschreibung besser verstanden, die nur beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben wurde, in welchen:
1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak darstellt, der im Kofferraum eines Kraftfahrzeugs eingebaut ist; und
2 bis 4 die Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak nach einer Ausführungsvariante während ihres Einbaus in einer hierzu vorgesehenen Aufnahme im Kofferraum eines Kraftfahrzeugs darstellen.
Die 1 stellt einen Teil einer Struktur eines Kraftfahrzeugs 2 dar, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 ausgestattet ist.
In bekannter Weise weist die Fahrzeugstruktur mindestens einen Boden 6 auf, der den unteren Teil des Fahrgastraums begrenzt und Elemente trägt, die für die Ausstattung des Fahrzeuginneren bestimmt sind. In der 1 ist nur der hintere Teil des Bodens 6 dargestellt.
Wie in 1 dargestellt weist der hintere Teil des Bodens 6 eine Öffnung 8 auf, die dazu dient, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 so einzusetzen, dass diese unterhalb des Bodens des Kofferraums angeordnet ist.
Der Boden 6 des Fahrzeugs ist in herkömmlicher Weise durch Zusammenfügung von durch Ziehen geformten und miteinander durch Schweißen zusammengefügten Blechteilen ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 ist dazu geeignet, Ammoniak freizusetzen, wobei Letzteres als Reduktionsmittel zur Behandlung der in den Abgasen des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs enthaltenen Stickoxide verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 weist einen Behälter 10 auf, der dazu geeignet ist, das Speichern eines Elements, beispielsweise eines mit Ammoniak gesättigten Salzes zu ermöglichen, das Ammoniak durch Desorption freisetzen kann, sowie eine Heizvorrichtung 12, die dazu verwendet wird, das im Behälter 10 enthaltene mit Ammoniak gesättigte Salz zu heizen, damit das gasförmige Ammoniak als Folge einer Desorptionsreaktion freigesetzt werden kann.
Das im Behälter 10 enthaltene, mit Ammoniak gesättigte Salz kann die Form eines Fladens haben, dessen Außendurchmesser eine zur Innenwand des Behälters komplementäre Form besitzt.
Das Speichermaterial, das ermöglicht, Ammoniak als Folge einer Desorptionsreaktion freizusetzen, kann einem der in der Patentanmeldung WO 2008/077652 beschriebenen Materialien entsprechen. Das Material wird beispielsweise aus der unter dem Namen der metallischen Aminkomplexen bekannten Gruppe gewählt, deren allgemeine Formel M_a(NH₃)_ne_z1 ist, worin M ein oder mehrere Kationen ist, ausgewählt aus der Gruppe der Alkalimetalle wie Li, Na, K oder Cs, der Erdalkalimetalle wie Mg, Ca oder Sr und/oder der Übergangsmetalle, wie V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu oder Zn oder Kombinationen dieser Metalle, wie NaAl, KAl, K₂Zn, CsCu oder K₂Fe, wobei X ein oder mehrere Anionen, ausgewählt aus der Gruppe, die die Fluoride, die Chloride, die Bromide, die Iodide, die Nitrate, die Thiocyanate, die Sulfate, die Molybdate, die Phosphationen, wobei a die Anzahl von Kationen pro Salzmolekül, z die Anzahl von Anionen pro Salzmolekül und n eine Koordinationszahl zwischen 2 und 12 ist. Beispielsweise ist das die Kartusche bildende Material Mg(NH₃)₆Cl₂ oder Sr(NH₃)₈Cl₂ oder auch Ca(NH₃)₈Cl₂ oder eine Mischung aus diesen Elementen.
Der Behälter 10 besitzt einen hohlen und hermetisch abgedichteten Körper. Der Körper des Behälters 10 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und ist durch eine Seitenwand 14 abgegrenzt, die sich entlang der Längsachse X-X des Fahrzeugs erstreckt, sowie durch eine Vorderwand 16 und eine Rückwand 18, die sich jeweils gegenüber des vorderen bzw. hinteren Teils des Fahrzeugs erstrecken.
Als Variante kann der Körper des Behälters 10 auch eine quaderförmige Form aufweisen.
Der Körper des Behälters 10 ist aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium oder aus Edelstahl hergestellt. Das ausgewählte Material darf nicht durch das Vorhandensein von Ammoniak oxidieren.
Der Behälter 10 ist innerhalb einer im Wesentlichen quaderförmigen Schutzwanne 20 angeordnet. Die Schutzwanne 20 ist begrenzt durch eine untere Wand 22, eine obere Wand 24 und zwei Seitenwände, die der Seitenwand des Behälters gegenüberstehen, eine Vorderwand 26, die der Vorderwand 16 des Behälters gegenübersteht und eine Rückwand 28, die der Rückwand 18 des Behälters gegenübersteht.
Die Schutzwanne 20 ist so ausgelegt, dass sie den Behälter 10 gegen jeglichen Stoß schützt aber auch, wie später ausführlicher beschrieben, den Behälter 10 thermisch isoliert.
Die Schutzwanne 20 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Vorzugsweise kann ein weicher Kunststoff ausgewählt werden, der den Behälter 10 gegen einen Stoß schützen kann.
Die Abmessungen der Schutzwanne 20 sind größer als diejenigen des Behälters 10, so dass ein Zwischenraum 30 zwischen den Vorderwänden 16 und 26, den Rückwänden 18 und 28, die zum Behälter 10 bzw. zur Schutzwanne gehören, aber auch zwischen der Seitenwand 14 des Behälters 10 und der unteren Wand 22 und den Seitenwänden der Schutzwanne 20 gelassen werden kann.
Der Zwischenraum 30 zwischen den Wänden des Behälters 10 und denjenigen der Schutzwanne 20 kann insbesondere mit Hilfe von nicht dargestellten Stegen gehalten werden, die zwischen jeder entsprechenden Wand angeordnet sind und dazu dienen, wie zuvor beschrieben, den Behälter 10 im Abstand zu halten.
Der Behälter 10 ist somit in der Schutzwanne 20 so angeordnet, dass sein oberer Teil in der Nähe der oberen Wand 24 der Schutzwanne angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der Zwischenraum 30 mit einem Isolierschaum gefüllt, um die Wärmeübertragung zwischen den Wänden des Behälters 10 und denjenigen der Schutzwanne 20 zu begrenzen.
Vorzugsweise ist die obere Wand 24 der Schutzwanne mit einem Rand versehen, der in den Figuren nicht deutlich gezeigt ist, der dazu dient, die Dichtigkeit zwischen der Schutzwanne 20 und dem Boden 6 des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist die obere Wand 24 der Schutzwanne mit Haltegriffen 32 versehen, die das Einsetzen oder Herausnehmen der Schutzwanne 20 aus dem Kofferraum des Fahrzeugs ermöglichen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann es zwei Haltegriffe 32 geben. Einer dieser Haltegriffe 32 ist vorzugsweise in der Nähe der Vorderwände 16 und 26 und der andere in der Nähe der Rückwände 18 und 28 angeordnet.
Die Haltegriffe 32 sind vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das die Wärme wenig oder gar nicht leitet, beispielsweise aus Kunststoff, so dass der Benutzer der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak bei der Handhabung geschützt ist.
Als Variante können die Haltegriffe 32 aus Metall hergestellt und von der oberen Wand 24 der Schutzwanne thermisch entkoppelt sein.
Zudem weist die untere Wand 22 der Schutzwanne 20 einen Abführkanal 34 auf, der mit dem Zwischenraum 30 in Verbindung steht, der sich zwischen dem Behälter 10 und der Schutzwanne 20 erstreckt, und dazu geeignet ist, das beispielsweise in Folge einer Undichtigkeit des Behälters 10 in diesem Zwischenraum 30 zufällig vorhandene Ammoniak außerhalb des Fahrzeugs abzuführen.
Zudem ist die untere Wand 22 der Schutzwanne 20 mit einem ersten Einzelverbindungsorgan 36 versehen, der mit einem zweiten Einzelverbindungsorgan 38 zusammenwirken kann, wobei Letzeres mit Mitteln zur elektrischen Versorgung sowie mit dem Abgasstrang des Fahrzeugs verbunden ist.
Bei deren Zusammenwirken sind das erste Einzelverbindungsorgan 36 und das zweite Einzelverbindungsorgan 38 mit Hilfe eines Ver-/Entriegelungssystems zusammengefügt, das von einem Benutzer kontrolliert werden kann. Dieses Ver-/Entriegelungssystem kann beispielsweise Halterungspunkte aufweisen, die zum ersten Einzelverbindungsorgan 36 bzw. zum zweiten Einzelverbindungsorgan 38 gehören, die miteinander zusammenwirken können, wobei dieser Typ von System an sich bekannt ist und hier nicht ausführlich beschrieben wird.
Dieses erste Einzelverbindungsorgan 36 weist elektrische Anschlussmittel auf, die dazu dienen, insbesondere die Heizvorrichtung 12 der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 mit Strom zu versorgen, sowie Mittel zur Fluidverbindung, die dazu dienen, das Abführen des als Folge der Desorptionsreaktion erzeugten Ammoniaks zum nicht dargestellten Abgasstrang des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Das erste Einzelverbindungsorgan 36 weist einen ersten elektrischen Steckverbinder und einen ersten Fluidverbinder auf.
Ebenfalls weist das zweite Einzelverbindungsorgan 38 einen zweiten elektrischen Steckverbinder, der mit dem ersten elektrischen Steckverbinder zusammenwirken kann, und einen zweiten Fluidverbinder auf, der mit dem ersten Fluidverbinder zusammenwirken kann, wenn die Einzelverbindungsorgane 36 und 38 zusammengefügt werden.
Das Ver-/Entriegelungssystem, das das Zusammenfügen des ersten Einzelverbindungsorgans 36 mit dem zweiten Einzelverbindungsorgan 38 ermöglicht, erlaubt somit, dass einerseits die ersten und zweiten elektrischen Steckverbinder und andererseits die ersten und zweiten Fluidverbinder miteinander in Eingriff gebracht werden.
Die elektrischen Anschlussmittel können insbesondere einen elektrischen Steckverbinder aufweisen, der beispielsweise im Ver-/Entriegelungssystem jedes Verbindungsorgans integriert sein kann.
In dem Fall, dass die Steckverbinder im Ver-/Entriegelungssystem integriert sind, sind die elektrischen Kontaktstellen zwischen den Steckverbindern, die zum ersten Einzelverbindungsorgan 36 bzw. zum zweiten Einzelverbindungsorgan 38 gehören, vorzugsweise in den Halterungspunkten des Ver-/Entriegelungssystems angeordnet.
Vorzugsweise kann das Ver-/Entriegelungssystem der Verbindungsorgane über einen der Haltegriffe 32 betätigt werden, wobei die Handhabung dieses Letzteren das Ver-/Entriegelungssystem betätigt.
Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform und in der am Fahrzeug eingebauten Position schließt die obere Wand 24 der Schutzwanne 20 mit dem Boden 6 des Fahrzeugs bündig ab.
In diesem Beispiel und in der am Fahrzeug eingebauten Position sind die Haltegriffe 32 so umgeklappt, dass das Verankern und das Halten der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 in ihrer Position möglich sind. Das Halten und das Verankern der Vorrichtung sind auch durch den die obere Wand 24 verlängernden Rand gewährleistet. Die Dichtigkeit zwischen der Schutzwanne 20 und dem Boden 6 ist durch eine Dichtung 40 gewährleistet, die um die Öffnung 8 herum angeordnet und durch den Rand und die Haltegriffe 32 beim Einsetzen der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 zusammengedrückt ist.
Das Halten der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 in ihrer Position auf dem Boden 6 ist von einem Verriegelungsmechanismus gewährleistet, der an den Haltegriffen 32 und/oder an dem die obere Wand 24 verlängernden Rand angebracht werden kann.
Vorteilhafterweise besitzt die Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 ein Speicherelement, das es ermöglicht, die der Vorrichtung eigenen und für deren Funktionsweise nützlichen Informationen zu erfahren. Das Speicherelement kann somit beispielsweise Informationen über das Alter der Vorrichtung, ihren Füllstand, darüber, wie oft sie regeneriert, d. h. wie oft das Salz mit Ammoniak in der Werkstatt erneut gesättigt worden ist, ob das Salz ausgetauscht worden ist, ob Defekte während der Benutzung der im Fahrzeug montierten Vorrichtung oder während eines Regenerationsvorgangs aufgetreten sind...
Das verwendete Speicherelement kann beispielsweise ein Chip vom Typ RFID, der zum Lesen/Schreiben über ein RFID-Element ansprechbar ist, das im Fahrzeug, insbesondere in der Nähe der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 angebracht ist. Somit kann jeder Defekt, der bei der Benutzung der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak auftritt, wie ein Ausfall des Heizelements, ein mögliches Leck in den Dichtungen des Systems, im RFID-Chip gespeichert werden.
Ein solcher Chip gewährleistet die Rückverfolgbarkeit jeder Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak.
Ein solcher Chip weist den Vorteil auf, keine elektrische Versorgung zu benötigen, wenn er im Ruhemodus ist. Eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak, die mit diesem Chip ausgestattet ist, kann auch mehrere Jahre nach ihrer letzten Benutzung abgefragt werden. Ein solcher Chip weist auch den Vorteil auf, in der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak mit größerer Freiheit als ein Kabelelement positioniert zu werden.
Zudem können die in einem solchen Chip enthaltene Information ohne elektrischen Kontakt gelesen werden, was ein schnelles, bequemes und zuverlässiges Lesen der im Speicherelement der zu analysierenden Vorrichtung enthaltenen Informationen gewährleistet.
Eine solche Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 weist den Vorteil auf, dank der Haltegriffe 32 weder mit Hilfe von außen noch mit einem spezifischen Werkzeug in aller Sicherheit aus dem Kofferraum des Fahrzeugs leicht herausgenommen zu werden, wobei der das mit Ammoniak gesättigte Salz enthaltende Behälter 10 hermetisch abgedichtet und durch die Schutzwanne 20 geschützt ist. Das Vorhandensein der Schutzwanne beschränkt zudem das Gefühl von Wärme für den Benutzer bei der Handhabung der Vorrichtung.
Ebenso kann die elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs das Speicherelement der Vorrichtung abfragen und somit seine Kapazität an Ammoniak sowie die Version der im Fahrzeug angebrachten Vorrichtung erfahren, so dass gegebenenfalls die Funktionsweise einer Vorrichtung, die nach einer alten Version entwickelt wurde, blockiert werden kann... Die ECU des Fahrzeugs kann somit das Vorhandensein einer verbrauchten und nicht regenerierten Vorrichtung leicht identifizieren.
Während des Betriebs des Fahrzeugs, wenn die ECU erfasst, dass die Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak kein Ammoniak mehr liefert und also verbraucht ist, warnt die ECU den Benutzer des Fahrzeugs, damit die im Fahrzeug installierte Vorrichtung durch eine neue Vorrichtung ersetzt wird.
Um das Herausnehmen der im Fahrzeug eingebauten Vorrichtung zu bewerkstelligen, wird die obere Wand 24 der Schutzwanne 20 zunächst vom Boden des Fahrzeugs getrennt, wobei dieser Schritt dadurch ausgeführt werden kann, dass die Haltegriffe gehandhabt werden, die gewährleisten, dass die Vorrichtung in ihrer Position gehalten wird und/oder dass die Ränder der oberen Wand 24 gelöst werden. Wie zuvor beschrieben, kann das Handhaben eines der Haltegriffe das Entriegeln der Einzelverbindungsorgane 36, 38 zur Folge haben.
Das erste und das zweite Einzelverbindungsorgan 36, 38 können so voneinander getrennt werden, dass das Herausnehmen der verbrauchten Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 möglich ist.
Die herausgenommene Vorrichtung kann dann später insbesondere in einer Garage oder einer Werkstatt, die eine geeignete Einrichtung besitzt, mit Ammoniak regeneriert werden.
Als Variante kann das Entriegeln der Einzelverbindungsorgane 36, 38 automatisch gesteuert werden, beispielsweise sobald das RFID-Element, das mit dem Chip des RFID-Elements kommuniziert, eine Verlagerung der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak bezüglich des Bodens 6 des Fahrzeugs erfasst, die größer als ein Schwellengrenzwert ist. In diesem Fall kann das Handhaben des oder der Haltegriffe lediglich das Lösen des oberen Teils der Vorrichtung vom Boden ermöglichen.
Das Anbringen der neuen Vorrichtung erfolgt, indem diese in die zu diesem Zweck im Boden vorgesehene Öffnung 8 eingesetzt wird, das erste und das zweite Einzelverbindungsorgan 36, 38 danach verbunden werden und ihre Verbindung beispielsweise durch das Handhaben der Haltegriffe 32 verriegelt wird. Ebenso wird der obere Teil der Vorrichtung 4 mit Hilfe eines geeigneten Verriegelungssystems mit dem Boden fest verbunden.
Beim Anbringen der neuen Vorrichtung wird diese durch die ECU des Fahrzeugs erfasst, die die elektrischen und fluidischen Verbindungen erstellt. Die ECU kann die amtlich zugelassenen Vorrichtungen zum Erzeugen von Ammoniak erfassen und erlaubt die elektrischen und fluidischen Verbindungen nur für diese Vorrichtungen. Somit ist eine gesicherte Benutzung der Vorrichtung gewährleistet.
Ebenso kann die ECU eine neue eingesetzte Vorrichtung analysieren und insbesondere ihren Füllstand mit Ammoniak überprüfen. Die ECU kann auch über verschiedene Informationen verfügen: wie oft die Vorrichtung regeneriert wurde, ob eventuelle Misserfolge bei einer Regenerierung vorgekommen sind... wobei diese Informationen der ECU ermöglichen, den Ermüdungszustand der Vorrichtung und insbesondere die Abnutzung ihrer Heizvorrichtung einzuschätzen.
Beim Kundendienst kann die Vorrichtung vor jeder Regenerierung so abgefragt werden, dass sie identifiziert wird und ihre Besonderheiten in Erfahrung gebracht werden: ihr Alter, wie viele Male sie regeneriert wurde, den Kilometerstand im am Fahrzeug angebrachten Zustand... Diese Informationen sind wichtig, denn nach einer gewissen Anzahl von Regenerierungszyklen muss das mit Ammoniak gesättigte Salz ausgewechselt werden, da die Adsorptionsreaktion nach einer gewissen Anzahl von Regenerierungen in ihrer Qualität nachlässt.
Zudem werden während der Benutzung der Vorrichtung festgestellte Fehler mitgeteilt, was den für die Vorrichtung zuständigen Technikern ermöglicht, dementsprechend zu handeln, insbesondere sie zu reparieren, indem sie beispielsweise ihre Heizvorrichtung austauschen oder sie entsorgen.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt, die Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak kann insbesondere in jeglichem anderen zugänglichen Ort im Fahrzeug angebracht, insbesondere hinter oder unter einer Klappe versteckt werden.
Der Verriegelungsmechanismus, der das Halten der Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 in ihrer Position auf dem Boden 6 des Fahrzeugs gewährleistet, kann unabhängig von den Haltegriffen 32 sein und beispielsweise ein System aufweisen, das dem Schließen von einer Fahrzeugtür ähnlich ist, wobei dieses System durch eine im Kofferraum des Fahrzeugs, am Armaturenbrett...angebrachte Steuerung angesteuert werden.
Eine solche Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak 4 weist den Vorteil auf, eine gesicherte Fluidverbindung aufzuweisen, wobei jede Ammoniak-Emanation gestoppt wird, sobald die verschiedenen Verriegelungssysteme deaktiviert sind.
Zudem ermöglicht der Abführkanal 34, das versehentlich in den Zwischenraum 30 freigesetztes Ammoniak außerhalb des Fahrzeugs abzuführen, und somit jegliche Vergiftung der Fahrzeuginsassen zu vermeiden.
Vorteilhafterweise können der erste und der zweite Einzelverbindungsorgan 36, 38 jeweils durch ein Verschlusssystem vom Typ Stopfen geschützt werden, der nicht dargestellt ist und sich einsetzt, sobald die Vorrichtung aus ihrer Aufnahme herausgenommen wird und/oder sobald ein der Verriegelungssysteme deaktiviert ist, so dass diese Organe dem Benutzer nicht zugänglich sind. Ein solches Verschlusssystem weist zudem den Vorteil auf, jede Verschmutzung durch ein äußerliches Element wie Staub oder Wasser zu vermeiden.
Als Variante kann allein der Behälter aus dem Fahrzeug entfernt werden. In dieser nicht dargestellten Ausführungsvariante verbleiben die Schutzwanne und das Heizelement im Fahrzeug, wobei das Heizelement dazu geeignet ist, das mit Ammoniak gesättigte Salz durch die Metallwände des Behälters hindurch zu heizen. In diesem Fall sind die Haltegriffe aus einem Material gebildet, das die Wärme wenig oder gar nicht leitet, um den Benutzer, der den Behälter handhabt, vor der Hitze zu schützen.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt, kann die Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak ein erstes Einzelverbindungsorgan 36 aufweisen, das an der Vorderwand 16 des Behälters angeordnet ist und dazu dient, mit einem zweiten Einzelverbindungsorgan 38 zusammenzuwirken, das an einer Seitenwand einer Aufnahme 42 angeordnet ist, die dazu dient, die Vorrichtung aufzunehmen.
In dieser Ausführungsform kann der Verriegelungsmechanismus, der das Verankern der Vorrichtung auf dem Boden sichert, mit dem Fahrzeug fest verbunden sein, wobei ein solcher Mechanismus in den 2 bis 4 mit dem Bezugszeichen 44 versehen ist. Dieser Mechanismus weist einen Hebel 46 auf, der mit einem Griff 48 betätigt werden kann, wobei der Hebel 46 die Verschiebung von Haken 50 steuert, die dazu dienen, mit zu diesem Zweck in der unteren Wand 22 der Vorrichtung vorgesehenen Öffnungen 52 zusammenzuwirken.
Beim Anbringen der Vorrichtung 4 im Fahrzeug, wird diese folglich während eines ersten in der 3 dargestellten Schritts in die Aufnahme 42 des Fahrzeugs positioniert. Während dieses Schritts wurde der Verriegelungsmechanismus nicht eingerastet, was bedeutet, dass der Griff 48 gelöst ist und somit die Haken 50 nicht in den Öffnungen 52 der Schutzwanne positioniert sind. In diesem ersten Schritt wirken zudem das erste und das zweite Einzelverbindungsorgan 36 und 38 miteinander nicht zusammen, auch wenn sie sich gegenüberstehen, was bedeutet, dass es zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Steckverbinder keine elektrische Verbindung und zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidverbinder keine fluidische Verbindung gibt.
Während eines zweiten, in 4 dargestellten Schritts wird der Hebel 46 verschoben, was das Einrasten des Verriegelungsmechanismus zur Folge hat. Dieses Einrasten ermöglicht dann das Positionieren der Haken 50 in den Öffnungen 52 und das Zusammenwirken des ersten und zweiten Einzelverbindungsorgans 36 und 38, so dass elektrische Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Steckverbinder und die Errichtung der fluidischen Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidverbinder ermöglicht werden.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak zur Behandlung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem Behälter (10) und mit einem ersten Einzelverbindungsorgan (36), das Anschlussmittel zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung und Mittel zur Fluidverbindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter einen Körper enthält, der dazu geeignet ist, Ammoniak durch Desorption freizusetzen, dass die Mittel zur Fluidverbindung dazu dienen, das Abführen des als Folge der Desorptionsreaktion erzeugten Ammoniaks zu ermöglichen, und dass das erste Einzelverbindungsorgan (36) mit einem zweiten Einzelverbindungsorgan (38) zusammenwirken kann, das mit Mitteln zur elektrischen Versorgung sowie mit dem Abgasstrang des Motors verbunden ist, wobei das zweite Organ elektrische Anschlussmittel und fluidische Verbindungsmittel aufweist, wobei der Eingriff des ersten und zweiten Einzelverbindungsorgans (36, 38) zur Folge hat, dass die elektrischen Anschlussmittel und die fluidischen Verbindungsmittel, die zum ersten bzw. zweiten Einzelverbindungsorgan (36, 38) gehören, miteinander in Eingriff gebracht werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Heizvorrichtung (12) umfasst, die innerhalb des Behälters angeordnet ist, um den im Behälter (10) enthaltenen Körper zu erhitzen und die Desorptionsreaktion hervorzurufen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper, der dazu geeignet ist, Ammoniak durch Desorption freizusetzen, die Form von Fladen aufweist, deren Außendurchmesser eine Form aufweist, die zur Innenwand des Behälters komplementär ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) innerhalb einer Schutzwanne (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Schutzwanne (20) größer sind als diejenigen des Behälters (10), so dass ein Zwischenraum (30) zwischen mindestens einer der Wände des Behälters und der gegenüberliegenden Wand der Schutzwanne gelassen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (30) mit einem Isolierschaum gefüllt ist, um die Wärmeübertragung zwischen den Wänden des Behälters (10) und denjenigen der Schutzwanne (20) zu begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwanne (20) einen Abführkanal (34) aufweist, der mit dem sich zwischen dem Behälter (10) und der Schutzwanne (20) erstreckenden Zwischenraum (30) in Verbindung steht und dazu geeignet ist, das in diesem Zwischenraum (30) vorhandene Ammoniak abzuführen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Haltegriff (32) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelverbindungsorgan (36) und das zweite Einzelverbindungsorgan (38) mit Hilfe eines Ver-/Entriegelungssystems zusammengefügt sind, das durch einen Benutzer kontrolliert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelverbindungsorgan (36) und das zweite Einzelverbindungsorgan (38) mit Hilfe eines Ver-/Entriegelungssystems zusammengefügt sind, wobei die Handhabung des Haltegriffes (32) das Ver-/Entriegelungssystem betätigt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem zum Lesen/Schreiben ansprechbaren Speicherelement wie einem RFID-Chip versehen ist, der es ermöglicht, die der Vorrichtung eigenen und für deren Funktionsweise nützlichen Informationen zu erfahren.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, kombiniert mit einem der Ansprüche 1 bis 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Verriegelungsmechanismus aufweist, der dazu dient zu gewährleisten, dass die Vorrichtung in einer im Fahrzeug angebrachten Aufnahme (42) in Position gehalten wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus einen Hebel (46) aufweist, der den Eingriff des ersten und zweiten Einzelverbindungsorgans (36, 38) steuert, um zu ermöglichen, dass die elektrischen Anschlussmittel und die fluidischen Verbindungsmittel, die zum ersten bzw. zweiten Einzelverbindungsorgan (36, 38) gehören, miteinander in Eingriff gebracht werden.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (46) das Verschieben von Haken (50) steuert, die dazu dienen, mit in einer Wand der Vorrichtung angebrachten Öffnungen (52) zusammenzuwirken.
Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen von Ammoniak nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welche in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einem ersten Schritt das erste Einzelverbindungsorgan (36) vom zweiten Einzelverbindungsorgan (38) getrennt wird, um die Vorrichtung aus dem Kraftfahrzeug entfernen zu können, – bei einem weiteren Schritt das erste Einzelverbindungsorgan (36) mit dem zweiten Einzelverbindungsorgan (38) verbunden wird, um zu ermöglichen, dass die elektrischen Anschlussmittel und die fluidischen Verbindungsmittel, die zum ersten bzw. zweiten Einzelverbindungsorgan (36, 38) gehören, miteinander in Eingriff gebracht werden.