DE102015220212A1

DE102015220212A1 - Beheizbares Zuleitungsrohr für eine Abgasanlage

Info

Publication number: DE102015220212A1
Application number: DE102015220212.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Lauterbach; Johann Schmid; Thomas Zink
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-04-20

Abstract

Nach der Erfindung ist ein Zuleitungsrohr zum Zuführen einer wässrigen Harnstofflösung aus einem Tankbehälter in eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer innerhalb des Zuleitungsrohrs befindlichen elektrischen Heizeinrichtung zum Erwärmen der vorbei strömenden Harnstofflösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung spiral- oder wellenförmig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung beschreibt ein beheizbares Zuleitungsrohr für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Verminderung von im Abgas eines Dieselmotors enthaltener Schadstoffe, hat sich das Prinzip des geregelten oder gesteuerten Dieselkatalysators als vorteilhafte Technik erwiesen. Diese Technik wird vor allem bei Verbrennungsmotoren, die mit Luftüberschuss betrieben werden, zur Verminderung des Ausstoßes an Stickoxiden eingesetzt. Beim SCR-Verfahren, der selektiven katalytischen Reduktion, werden Stickoxide zusammen mit Ammoniak an einem selektiven Katalysator kontaktiert und katalytisch zu umweltunbedenklichem Stickstoff und zu Wasser umgesetzt. Aufgrund der mit dem Ammoniakeinsatz verbundenen Gefahr, nämlich der Giftigkeit, und aufgrund der durch Ammoniak hervorgerufenen Geruchsbelästigung, soll Ammoniak nicht im Fahrzeug mitgeführt werden.
Anstelle des Ammoniaks wird zur katalytischen Umsetzung der Stickoxide als Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung im Fahrzeug mitgeführt. Aus dieser wässrigen Harnstofflösung wird der Ammoniak durch Hydrolyse jeweils in der augenblicklich gerade zur Umsetzung der Stickoxide benötigten Menge erzeugt. Es ist ein Vorteil der in wässrigen Lösungen vorliegenden ammoniakfreisetzenden Substanzen, wie zum Beispiel Harnstoff, dass die Bevorratung, die Handhabung, die Förder- und Dosierbarkeit technisch besonders einfach zu lösen sind.
Ein Nachteil dieser wässrigen Lösungen besteht darin, dass in Abhängigkeit von der Konzentration der gelösten Substanz, die Gefahr des Einfrierens der Lösung bei bestimmten tiefen Temperaturen besteht. Eine Möglichkeit zur Vermeidung des Einfrierens und zur Vermeidung von Frostschäden ist grundsätzlich die Beheizung der reduktionsmittelführenden Teile der Abgasreinigungsanlage.
Aus der DE 10 2011 102 151 A1 ist bereits ein Zuleitungsrohr bekannt, das als Fluidleitung zwischen einem Vorratstank und einem Abgaskatalysator, um diesen mit der wässrigen Harnstofflösung zu versorgen, eingebaut ist. Eine im Zuleitungsrohr angeordnete Heizeinrichtung ermöglicht es, die Harnstofflösung von Inneren der Leitung her zu beheizen, so dass diese von außen bis auf die elektrischen Anschlüsse zur Beheizung nicht zugänglich sein muss. Im Inneren des Zuleitungsrohrs ist ein Heizdraht verbaut, der ein Gefrieren der Harnstofflösung bei niedrigen Temperaturen verhindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches beheizbares Zuleitungsrohr bereitzustellen, das einfach aufgebaut und qualitativ hochwertig ist, insbesondere dessen Dichtigkeit zuverlässig gewährleistet werden kann.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach der Erfindung ist ein Zuleitungsrohr zum Zuführen einer wässrigen Harnstofflösung aus einem Tankbehälter in eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer innerhalb des Zuleitungsrohrs befindlichen elektrischen Heizeinrichtung zum Erwärmen der vorbei strömenden Harnstofflösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung spiral- oder wellenförmig ausgebildet ist.
Bei einer solchen, auch Heating Rod genannten Heizeinrichtung, wird deren Längenänderung, aufgrund der thermischen Ausdehnung, durch die Spiral- oder Wellenform des Heating Rods ausgeglichen. Durch eine Vorformung der Heizeinrichtung in diese definierte, geometrische leicht nachgiebige Form, in einem zusätzlichen Fertigungsschritt, verliert die Heizeinrichtung vorteilhafterweise ihre Steifigkeit und eine Druckbelastung gegen das Zuleitungsrohr und die Leitungsanschlüsse an dessen Enden kann so minimiert werden, dass qualitätsmäßig bezüglich der Dichtigkeit des Zuleitungsrohrs langfristig Vorteile entstehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Zuleitungsrohr dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Heizeinrichtung so gewählt ist und diese im Zuleitungsrohr so angebracht ist, dass eine Veränderung ihrer Größe aufgrund von Temperaturschwankungen vor sich geht, ohne Materialspannungen im Zuleitungsrohr zu verursachen, insbesondere ist vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung ein Heizstab ist, der an nur einer Stelle am Zuleitungsrohr angebracht ist. Es ist auch von Vorteil, wenn der Heizstab so angebracht ist, dass er das Zuleitungsrohr, außer an seiner Anbringungsstelle, unabhängig von seiner Temperatur nicht berührt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt die nachfolgende Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung. Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Zuleitungsrohr als innenbeheizte-SCR-Dosierleitung mit vorgeformtem Heating Rod, in einer schematischen Skizze als in der Zeichenebene aufgebrochenes Rohr gezeichnet.
Ein innenbeheiztes Zuleitungsrohr 1 zum Zuführen einer wässrigen Harnstofflösung 2 aus einem nicht gezeichneten Tankbehälter in eine nicht gezeichnete Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, ist mit einem spiralförmig gebogenen Heizstab 3 als Heizeinrichtung zum Erwärmen der vorbei strömenden Harnstofflösung 2 beheizbar und wird so vor einem Einfrieren bei niedrigen Temperaturen geschützt. Der Heizstab 3 erstreckt sich so von einem angedeutet gezeichneten tankbehälterseitigen Ende 5 des Zuleitungsrohrs 1 bis zu dessen angedeutet gezeichnetem abgasanlagenseitigem Ende 6 durch das Zuleitungsrohr 1, dass eine temperaturbedingte Längenänderung des Heizstabs 3 innerhalb des Zuleitungsrohrs 1 möglich ist, ohne mechanische Spannungen in diesem hervorzurufen, wie symbolisch angedeutet fett gezeichnet, durch einen innerhalb des Zuleitungsrohrs 1 liegenden Ausdehnungsraum, in den hinein sich der sich temperaturbedingt um maximal delta L vergrößernde Heizstab 3 erstrecken kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011102151 A1 [0005]

Claims

Zuleitungsrohr (1) zum Zuführen einer wässrigen Harnstofflösung (2) aus einem Tankbehälter in eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer innerhalb des Zuleitungsrohrs (1) befindlichen elektrischen Heizeinrichtung zum Erwärmen der vorbei strömenden Harnstofflösung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung spiral- oder wellenförmig ausgebildet ist.
Zuleitungsrohr (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Heizeinrichtung so gewählt ist und diese im Zuleitungsrohr (1) so angebracht ist, dass eine Veränderung ihrer Größe aufgrund von Temperaturschwankungen vor sich geht, ohne Materialspannungen im Zuleitungsrohr (1) zu verursachen.
Zuleitungsrohr (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ein Heizstab (3) ist, der höchstens an einer Stelle am Zuleitungsrohr (1) angebracht ist.