DE102017218418A1 - Tank, arrangement for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine with such a tank and operating method - Google Patents
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Abstract
Tank (44) für ein Fluid zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine wässrige Harnstofflösung, dadurch gekennzeichnet, daß er über- und/oder unterdruckfest ausgestaltet ist und mit einer Einrichtung (32) zur Druckbeaufschlagung wechselwirkt. Des Weiteren wird eine Anordnung (44, 111, 25) zur Abgasnachbehandlung mit einem solchen Tank (44) vorgeschlagen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung. Tank (44) for a fluid for aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular for a liquid, preferably an aqueous urea solution, characterized in that it is designed to be positive and / or negative pressure and interacts with a device (32) for pressurizing. Furthermore, an arrangement (44, 111, 25) for the exhaust aftertreatment with such a tank (44) is proposed and a method for operating such an arrangement.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Tank für ein Fluid zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine sowie einer Anordnung zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Tank. Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung.The invention relates to a tank for a fluid for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine and an arrangement for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine with such a tank. Furthermore, the invention is based on a method for operating such an arrangement.
Aufgrund gesetzlicher Vorgaben muss das Abgas von Kraftfahrzeugen bestimmte Grenzwerte einhalten. Zur Erfüllung dieser Grenzwerte kommen stromabwärts des Verbrennungsmotors Abgasnachbehandlungsanordnungen zum Einsatz, deren Ziel es ist, die Partikel- bzw. die Stickoxidkonzentration im Abgas zu senken. Die hierfür verwendeten Filter und Katalysatoren erfordern, dass bestimmte Oxidations- bzw. Reduktionsmittel in den Abgasstrang eingebracht werden. Bekannt ist beispielsweise eine Abgasnachbehandlungsanordnung, bei der eine wässrige Harnstofflösung stromaufwärts eines Katalysators zur selektiven Reduktion von Stickoxiden in den Abgastrakt eingespritzt wird. Die als Reduktionsmittel verwendete Harnstofflösung wird hierbei mit Hilfe eines Fördermoduls aus einem Tank zu einem Dosiermodul gefördert, welches den notwendigen Mengenstrom der Harnstofflösung als Spray in den Abgasstrang abgibt.Due to legal requirements, the exhaust of motor vehicles must comply with certain limits. In order to meet these limit values, exhaust gas aftertreatment arrangements are used downstream of the internal combustion engine, the aim of which is to reduce the particle or nitrogen oxide concentration in the exhaust gas. The filters and catalysts used for this purpose require that certain oxidizing or reducing agents be introduced into the exhaust gas line. For example, an exhaust aftertreatment arrangement is known in which an aqueous urea solution is injected into the exhaust tract upstream of a catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides. The urea solution used as reducing agent is conveyed here by means of a delivery module from a tank to a metering module, which delivers the necessary flow rate of the urea solution as a spray into the exhaust gas line.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Tank bzw. die erfindungsgemäße Anordnung zur Abgasnachbehandlung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, ausreichend Förderleistung auch unter grenzwertigen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. So können weite Bereiche von Dosiermengenanforderungen unter allen Betriebsbedingungen abgedeckt werden, ohne physikalische Leistungsgrenzen auch starker hydraulischer Pumpen überschreiten zu müssen. Mittels der Erfindung überwindbare Einflussgrößen sind hierbei z.B. der Höhenunterschied zwischen der hydraulischen Pumpe und dem Tank, Druckverluste in Filtern, der in großen Fahrthöhen stark abnehmende Umgebungsdruck und der Dampfdruck des bevorrateten Fluids bei einer bestimmten Temperatur, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung. So kann einer lokalen Dampdruckunterschreitung und damit dem Eintreten von Kavitation und Förderleistungsverlust eines Fördermoduls wirksam begegnet werden.The tank according to the invention or the inventive arrangement for exhaust aftertreatment or the inventive method with the characterizing features of the independent claims have the advantage of ensuring sufficient capacity even under marginal operating conditions. Thus, wide ranges of dosing requirements can be covered under all operating conditions without having to exceed the physical performance limits of even heavy hydraulic pumps. Factors which can be overcome by means of the invention are in this case e.g. the height difference between the hydraulic pump and the tank, pressure drops in filters, the strong pressure at high travel heights ambient pressure and the vapor pressure of the stored fluid at a certain temperature, in particular an aqueous urea solution. Thus, a local steam pressure undershooting and thus the occurrence of cavitation and delivery loss of a conveyor module can be effectively countered.
Darüber hinaus kann wahlweise in vorteilhafter Weise zum Zwecke eines Entleerens zumindest von Teilen der Anordnung von dem Fluid auf ein Umkehrventil bzw. auf ein 4/2-Wege-Ventil verzichtet werden.In addition, can be dispensed either advantageously for the purpose of emptying at least parts of the arrangement of the fluid to a reversing valve or a 4/2-way valve.
Der über- und/oder unterdruckfeste Tank in Kombination mit einer Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Tanks erlaubt in vorteilhafter Weise sowohl eine Unterstützung eines hydraulisch arbeitenden Fördermoduls als auch ein Entleeren, sei es in Form eines Rücksaugens oder in Form eines Ausblasens.The over- and / or vacuum-proof tank in combination with a device for pressurizing the tank advantageously allows both a support of a hydraulically operating delivery module and an emptying, be it in the form of a back suction or in the form of a blow-out.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Tanks, der angegebenen Anordnung zur Nachbehandlung eines Abgases und des angegebenen Betriebsverfahrens möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claims specified tanks, the arrangement indicated for the aftertreatment of an exhaust gas and the specified operating method are possible.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen
-
1 eine Anordnung mit einem Umschaltventil bzw. 4/2-Wege-Ventil und -
2 eine Anordnung mit Luftpumpe.
-
1 an arrangement with a switching valve or 4/2-way valve and -
2 an arrangement with air pump.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Das Dämpfungselement
Die Drossel
Der Tatsache, dass eine wässrige Harnstofflösung gefrieren und dadurch Eisdruckschäden verursachen kann, wird beim geschilderten Aufbau nach
Weitere gleiche oder ähnliche Bestandteile wie in
Des Weiteren zeigt
Alternativ kann die modular auf den Tank aufgesetzte bzw. modular nachrüstbare Luftpumpe
Die in
Befindet sich das System im Dosiermodus zur Eindosierung von wässriger Harnstofflösung über das Dosiermodul
Ein Tank mit einer solchen Luftpumpe kann auch mit einem Fördermodul
Soll die Luftpumpe ebenfalls zum Zwecke des Rücksaugens verwendet werden, ist an der Position
Eine alternative Möglichkeit, mittels der Luftpumpe für eine zumindest teilweise Entleerung des Fördermoduls zu sorgen, ist die Verwendung der Luftpumpe zum Leerblasen des Systems. Sofern die Membranpumpe
Vorteilhaft beim Entleeren durch Ausblasen ist, dass neben der Tatsache, daß hydraulische Systemkomponenten so weit mit Umgebungsluft gespült werden können, dass geringfügige Reste an wässriger Harnstofflösung keine Eisdruckschäden mehr verursachen können, auch vermieden wird, rußhaltiges und heißes Abgas in das System hineinzuziehen.Advantageous when purged by purging is that in addition to the fact that hydraulic system components can be purged so far with ambient air that minor residues of aqueous urea solution can no longer cause ice damage, it also prevents sooty and hot exhaust gas from being drawn into the system.
Bei allen Ausführungsformen kann die Leistung der Luftpumpe bzw. ihre Drehzahl wahlweise kontinuierlich an eine erforderliche Menge an einzudosierender wässriger Harnstofflösung angepaßt werden.In all embodiments, the power of the air pump or its speed can optionally be continuously adapted to a required amount of aqueous urea solution to be metered.
Des Weiteren kann alternativ oder in Ergänzung die Drehzahl moduliert werden entsprechend der Frequenz des Druck-/Saugtakts der Membranpumpe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP0839264A1 (en) | 1994-09-13 | 1998-05-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Process and device for introducing a fluid into an exhaust gas purification system |
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