-
Die Erfindung betrifft ein Reagenzmittel-Dosiersystem, welches ein Reagenzmittel in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine stromaufwärts vor einen SCR-Katalysator dosiert.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät und ein Steuergeräteprogramm, das sämtliche erforderlichen Schritte zum Betreiben des Reagenzmittel-Dosiersystems ausführt, wenn es auf dem Steuergerät abläuft.
-
Außerdem betrifft die Erfindung ein Steuergeräte-Programmprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Datenträger gespeichert ist, zum Betreiben des Reagenzmittel Dosiersystems, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.
-
Stand der Technik
-
Zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine kann eine selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction SCR) mit dem Ziel einer NOx-Verminderung im Abgas eingesetzt werden. Hierbei wird in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine eine definierte Menge eines selektiv wirkenden Reagenzmittels dosiert. Das Reagenzmittel kann beispielsweise Ammoniak sein, welches beispielsweise aus einer Vorstufe in Form einer Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) im Abgaskanal durch Hydrolyse gewonnen wird.
-
Ein entsprechendes Reagenzmittel-Dosiersystem ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 196 07 073 A1 bekannt. Die Harnstoff-Wasser-Lösung wird dabei durch eine Druckleitung von einem Fördermodul zu einem Dosiermodul gefördert und in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine stromaufwärts vor einen SCR-Katalysator eindosiert, wobei die Dosierrate mittels des Dosiermoduls festgelegt wird.
-
In aktuellen Reagenzmittel-Dosiersystemen, wie diese unter der Bezeichnung DENOXTRONIC der Anmelderin bekannt sind, saugt eine Pumpe die Harnstoff-Wasser-Lösung aus einem Reagenzmitteltank und verdichtet diese auf den für eine Zerstäubung erforderlichen Systemdruck von beispielsweise 3 bis 9 bar. Unter Berücksichtigung von beispielsweise aktueller Brennkraftmaschinendaten und Katalysatordaten wird die Dosierrate der Harnstoff-Wasser-Lösung auf möglichst maximale NOx-Reduzierung abgestimmt.
-
Die üblicherweise verwendete, in DIN-Normen definierte Harnstoff-Wasser-Lösung hat die Eigenschaft, bei ungefähr –11°C zu gefrieren. Die mit dem Gefrieren einhergehende Volumenausdehnung der Harnstoff-Wasser-Lösung kann zu Schädigungen an Komponenten des Reagenzmittel-Dosiersystems führen. Daher kann es vorgesehen sein, nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine die Harnstoff-Wasser-Lösung aus dem Reagenzmittel-Dosiersystem in den Tank zurückzusaugen. Damit wird erreicht, dass das Reagenzmittel-Dosiersystem bei Temperaturen von –11°C oder darunter gefrieren kann, ohne dass Schädigungen durch die Volumenausdehnung der gefrierenden Harnstoff-Wasser-Lösung zu befürchten sind.
-
In der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 031 651 A1 ist ein Reagenzmittel-Dosiersystem beschrieben, bei welchem stromabwärts des Dosiermoduls ein elektrisch ansteuerbares Absperrventil angeordnet ist. Durch dieses zusätzliche Absperrventil vor dem Dosiermodul wird verhindert, dass im ausgeschalteten Zustand des Reagenzmittel-Dosiersystems das Reagenzmittel bzw. die Vorstufe des Reagenzmittels in Richtung des Dosiermoduls zurückfließt. Durch dieses Verhindern eines Rückflusses des Reagenzmittels zum Dosiermodul wird wirkungsvoll eine Beschädigung des Dosiermoduls durch Eisdruck verhindert. Bei dem Abstellen des Fahrzeugs und/oder Abschalten des Reagenzmittel-Dosiersystems wird das Reagenzmittel aus dem Leitungssystem, insbesondere aus dem Dosiermodul beispielsweise durch Abpumpen mittels der Pumpe in umgekehrter Richtung abgesaugt. Sofern das Leitungssystem, die Pumpe und das Absperrventil eisdruckfest realisiert sind, genügt es, das Reagenzmittel nur teilweise aus dem Leitungssystem zurückzusaugen. Hierdurch kann die Rücksaugmenge des Reagenzmittels minimiert werden, ohne dass eine Gefahr von gefrierender Harnstoff-Wasser-Lösung im besonders empfindlichen Dosiermodul besteht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Eisdruck verursachte Schäden in einem Reagenzmittel-Dosiersystem mit kostengünstigen Mitteln wirksam zu verhindern.
-
Die Aufgabe wird durch die in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Reagenzmittel-Dosiersystem, welches ein Reagenzmittel in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine stromaufwärts vor einen SCR-Katalysator dosiert, mit einem Fördermodul und einem vom Fördermodul abgesetzten Dosiermodul und mit einer Druckleitung, welche zwischen dem Fördermodul und dem Dosiermodul vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Reagenzmittel-Dosiersystem zeichnet sich dadurch aus, dass eine thermische Isolierung im Mittenbereich der Druckleitung vorgesehen ist und dass in dem zumindest einen Endbereich, an welchem die Druckleitung am Dosiermodul angeschlossen ist, keine Isolierung oder eine geringer wirksame Isolierung als im Mittenbereich vorgesehen ist.
-
Durch diese spezielle Positionierung der Isolierung auf der Druckleitung wird erreicht, dass bei einem Einfrieren des Reagenzmittel-Dosiersystems nach dem Abschalten des Reagenzmittel-Dosiersystems das Reagenzmittel in dem zumindest einen Endbereich zuerst einfriert, sodass das im Mittenbereich der Druckleitung vorhandene, noch nicht gefrorene Reagenzmittel nicht in das Dosiermodul drückt, wodurch trotz der eisdruckfesten Realisierung des Dosiermoduls Beschädigungen nicht mehr ausgeschlossen werden könnten. Der beim Gefriervorgang des Reagenzmittels entstehende Eispfropfen in dem Endbereich schützt das Dosiermodul Fördermodul.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Reagenzmittel-Dosiersystem sind Gegenstände von abhängigen Vorrichtungsansprüchen.
-
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zusätzlich im anderen Endbereich, an welchem die Druckleitung am Fördermodul angeschlossen ist, keine Isolierung oder eine geringer wirksame Isolierung als im Mittenbereich der Druckleitung vorgesehen ist. Dadurch wird mit derselben Maßnahme auch das Fördermodul geschützt.
-
Vorzugsweise sind sowohl das Dosiermodul als auch das Fördermodul eisdruckfest realisiert oder es werden bekannte Maßnahmen durchgeführt, welche das Dosiermodul und/oder das Fördermodul eisdruckfest machen.
-
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass an der Druckleitung ein Heizelement zur Beheizung der Druckleitung angeordnet ist.
-
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die Heizleistung des Heizelements in dem zumindest einen Endbereich, in welchem keine oder eine geringer wirksame Isolierung als im Mittenbereich der Druckleitung vorgesehen ist, eine höhere Heizleistung aufweist als im Mittenbereich. Dadurch kann die für das Heizelement erforderliche Heizleistung minimiert werden, da im Mittenbereich aufgrund der Isolierung nur eine geringere Heizleistung während des Betriebs des Reagenzmittel-Dosiersystems bei kalten Umgebungstemperaturen erforderlich ist, um ein Einfrieren des Reagenzmittels in der Druckleitung während des Betriebs zu verhindern.
-
Zum Betreiben der erfindungsgemäßen Reagenzmittel-Dosiervorrichtung ist ein speziell hergerichtetes Steuergerät vorgesehen.
-
Das erfindungsgemäße Steuergeräteprogramm führt sämtliche Schritte zum Betreiben der erfindungsgemäßen Reagenzmittel-Dosiervorrichtung aus, wenn es auf dem Steuergerät ausgeführt wird.
-
Das erfindungsgemäße Steuergeräteprogrammprodukt mit Programmcode führt sämtliche Schritte zum Betreiben der erfindungsgemäßen Reagenzmittel-Dosiervorrichtung aus, wenn das Programm auf dem Steuergerät ausgeführt wird.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Kurzbeschreibung der Figur
-
Die Figur zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Reagenzmittel-Dosiersystem.
-
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Die Figur zeigt ein Reagenzmittel-Dosiersystem 10, welches ein in einem Tank 12 gelagertes Reagenzmittel 14 oder eine Vorstufe des Reagenzmittels in den Abgaskanal 16 einer Brennkraftmaschine 18 stromaufwärts vor einen SCR-Katalysator 20 dosiert.
-
Das Reagenzmittel 14 wird von einem Fördermodul 22 in Abhängigkeit von einem Fördermodul-Ansteuersignal 24 auf einen variablen oder fest vorgegebenen Reagenzmitteldruck gebracht.
-
Das Reagenzmittel 14 wird über eine Druckleitung 26 zu einem Dosiermodul 28 gefördert, welches das Reagenzmittel 14 in den Abgaskanal 16 in Abhängigkeit von einem Dosiermodul-Ansteuersignal 30 mit einer vorgegebenen Dosierrate dosiert.
-
Sowohl das Fördermodul-Ansteuersignal 24 als auch das Dosiermodul-Ansteuersignal 30 werden von einem Steuergerät 32 bereitgestellt. Das Fördermodul-Ansteuersignal 24 wird beispielsweise im Rahmen einer Druckregelung festgelegt, während das Dosiermodul-Ansteuersignal 30 beispielsweise in Abhängigkeit von zumindest einer Kenngröße der Brennkraftmaschine 18 und/oder zumindest einer Kenngröße des SCR-Katalysators 20 und/oder zumindest einer Kenngröße des im Abgaskanal 16 strömenden Abgases festgelegt wird.
-
Das Reagenzmittel 14 bzw. die Vorstufe des Reagenzmittels wird in den Abgaskanal 16 stromaufwärts vor den SCR-Katalysator 20 gesprüht. Das Reagenzmittel 14 wird im SCR-Katalysator 20 insbesondere zur Konvertierung von NOx-Komponenten des Abgases benötigt. Als Reagenzmittel 14 bzw. als Vorstufe eines Reagenzmittels ist beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen, aus welcher durch Hydrolyse im warmen Abgas Ammoniak abgespalten wird, welches im SCR-Katalysator 20 als Reduktionsmittel wirkt.
-
Das Fördermodul 22, die Druckleitung 26 sowie das Dosiermodul 28 sind Komponenten des Reagenzmittel-Dosiersystems 10, die einem Eisdruck bei einem Gefrieren des Reagenzmittels 14 ausgesetzt sein können. Die Komponenten 22, 26, 28 können unter bestimmten Voraussetzungen eisdruckfest realisiert werden. Voraussetzung ist, dass während des Gefrierens des Reagenzmittels 14 insbesondere im Dosiermodul 28, aber auch im Fördermodul 22 kein noch nicht vollständig gefrorenes Reagenzmittel 14 hineingedrückt wird.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Mittenbereich 34 der Druckleitung 26 eine thermische Isolierung 36 angeordnet ist. Weiterhin ist wesentlich, dass an dem zumindest einem Endbereich 38 der Druckleitung 26, an welchem das Dosiermodul 28 an der Druckleitung 26 angeschlossen ist, keine Isolierung oder lediglich eine Isolierung mit geringerer Wirksamkeit als die Isolierung 36 im Mittenbereich 34 vorgesehen ist.
-
Vorzugsweise ist auch am anderen Endbereich 40 der Druckleitung 26, an welchem die Druckleitung 26 an dem Fördermodul 22 angeschlossen ist, keine Isolierung oder lediglich eine Isolierung mit geringerer Wirksamkeit als die Isolierung 36 im Mittenbereich 34 vorgesehen.
-
Durch diese spezielle Positionierung der Isolierung 36 auf der Druckleitung 26 wird erreicht, dass bei einem Einfrieren des Reagenzmittel-Dosiersystems 10 nach dem Abschalten des Reagenzmittel-Dosiersystems 10 das Reagenzmittel 14 in dem zumindest einen Endbereich 38, 40 zuerst einfriert, sodass das im Mittenbereich 34 der Druckleitung 26 vorhandene, noch nicht gefrorene Reagenzmittel 14 nicht in das Dosiermodul 38 bzw. das Fördermodul 22 drückt, wodurch trotz der Eisdruck festen Realisierung des Dosiermoduls 28 bzw. des Vordermoduls 22 Beschädigungen nicht mehr ausgeschlossen werden könnten. Der beim Gefriervorgang des Reagenzmittels 14 entstehenden Eispfropfen in dem wenigstens einen Endbereich 38, 40 schützt das Dosiermodul 28 bzw. das Fördermodul 22.
-
Damit während des Betriebs des Reagenzmittel-Dosiersystems bei einer Außentemperatur unterhalb des Gefrierpunkts des Reagenzmittels 14 das Reagenzmittel 14 in der Druckleitung 26 nicht gefriert, ist vorzugsweise ein Heizelement 42 zur Beheizung der Druckleitung 26 vorgesehen, welches vom Steuergerät 32 mittels eines Heizelement-Ansteuersignal 44 bestromt wird.
-
Vorzugsweise ist das Heizelement 42 derart ausgestaltet, dass die Druckleitung 26 in dem wenigstens einen Endbereich 38, 40 mit einer höheren Heizleistung beaufschlagt wird als im Mittenbereich 34 der Druckleitung 26, in welchem aufgrund der Isolierung 36 nur eine geringere Heizleistung erforderlich ist. Die Herausbildung der höheren Heizleistung des Heizelements 42 in dem zumindest einen Endbereich 38, 40 im Vergleich zu der Heizleistung im Mittenbereich 34 ist in der Figur durch eine dickere Ausgestaltung des Heizelements 42 in dem zumindest einen Endbereich 38, 40 angedeutet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19607073 A1 [0005]
- DE 102010031651 A1 [0008]
