DE10353311B4 - Device for introducing a reducing agent into the exhaust gas of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (10) dient zum Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas einer Brennkraftmaschine. Sie umfasst eine Bereitstellungseinrichtung (16), welche das Reduktionsmittel bereitstellt, sowie eine Transporteinrichtung (18), in der das Reduktionsmittel zu einem Abgaskanal (12) transportiert wird. Mindestens ein Bereich der Vorrichtung (10) ist doppelwandig mit einer den Strömungsweg des Reduktionsmittels unmittelbar begrenzenden inneren Wand (33) und einem um diese herum angeordneten Mantel (34) ausgebildet. Zwischen der Wand (33) und dem Mantel (34) ist ein Zwischenraum (44) gebildet. Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung (10) mindestens einen Sensor (50) umfasst, welcher eine Zustandsgröße eines in dem Zwischenraum (44) eingeschlossenen Volumens (46) erfasst.A device (10) serves to introduce a reducing agent into the exhaust gas of an internal combustion engine. It comprises a supply device (16) which provides the reducing agent and a transport device (18) in which the reducing agent is transported to an exhaust gas duct (12). At least a portion of the device (10) is double-walled with an inner wall (33) directly defining the flow path of the reducing agent and a jacket (34) disposed therearound. Between the wall (33) and the jacket (34), a gap (44) is formed. It is proposed that the device (10) comprises at least one sensor (50) which detects a state variable of a volume (46) enclosed in the intermediate space (44).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einer Bereitstellungseinrichtung, welche das Reduktionsmittel bereitstellt, und mit einer Transporteinrichtung, in der das Reduktionsmittel zu einem Abgaskanal transportiert wird, wobei mindestens ein Bereich der Vorrichtung doppelwandig mit einer den Strömungsweg des Reduktionsmittels unmittelbar begrenzenden inneren Wand und einem um diese herum angeordneten Mantel derart ausgeführt ist, dass zwischen den beiden Wänden ein Zwischenraum gebildet ist.The invention relates to a device for introducing a reducing agent into the exhaust gas of an internal combustion engine, with a supply device which provides the reducing agent, and with a transport device, in which the reducing agent is transported to an exhaust duct, wherein at least a portion of the device is double-walled with a flow path the inner wall immediately surrounding the reducing agent and a jacket arranged around it are designed in such a way that a gap is formed between the two walls.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
Die bekannte Vorrichtung dient dazu, die NOx-Bestandteile im Abgas einer Brennkraftmaschine zu reduzieren. Hierzu verfügt die Brennkraftmaschine über einen Reduktionskatalysator nach dem SCR-Prinzip (SCR = Selective Catalytic Reduction). An einem SCR-Katalysator reagieren die Stickoxide selektiv mit einem Reduktionsmittel. Bei Betriebstemperatur des SCR-Katalysators erfolgt die NOx-Reduktion kontinuierlich. Dabei ist Ammoniak das Reduktionsmittel mit höchster Selektivität. Bei Ammoniak handelt es sich jedoch um ein giftiges Gas, so dass besondere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind, um zu verhindern, dass dieses Gas in die Umwelt gelangt. Aus diesem Grund wird bei der bekannten Vorrichtung vorgeschlagen, die Druckleitung doppelwandig auszugestalten.The known device serves to reduce the NO x components in the exhaust gas of an internal combustion engine. For this purpose, the internal combustion engine has a reduction catalytic converter according to the SCR principle (SCR = Selective Catalytic Reduction). At a SCR catalyst, the nitrogen oxides react selectively with a reducing agent. At operating temperature of the SCR catalyst, the NO x reduction takes place continuously. In this case, ammonia is the reducing agent with the highest selectivity. However, ammonia is a toxic gas, so special safety measures are required to prevent this gas from entering the environment. For this reason, it is proposed in the known device to design the pressure line double-walled.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die ungewollte Freisetzung von Ammoniak in die Atmosphäre mit noch größerer Sicherheit verhindert werden kann.The object of the present invention is to refine a device of the type mentioned at the outset such that the unwanted release of ammonia into the atmosphere can be prevented with even greater certainty.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mindestens einen Sensor umfasst, welcher eine Zustandsgröße eines in dem Zwischenraum eingeschlossenen Volumens erfasst.This object is achieved in a device of the type mentioned above in that the device comprises at least one sensor which detects a state variable of a volume enclosed in the intermediate space.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Dichtigkeit der Doppelwand überwacht. Somit kann festgestellt werden, wenn die doppelte Schutzfunktion aufgrund der Doppelwandigkeit nicht mehr vorliegt und somit ein erhöhtes Risiko für die Freisetzung von Ammoniak in die Atmosphäre vorliegt. In der Folge können erforderliche Gegenmaßnahmen schnell eingeleitet werden, was den ungewollten Austritt von Ammoniak in die Atmosphäre verhindern oder zumindest verringern kann.In the apparatus according to the invention, the tightness of the double wall is monitored. Thus, it can be determined if the double protective function is no longer present due to the double walledness and thus there is an increased risk for the release of ammonia into the atmosphere. As a result, necessary countermeasures can be initiated quickly, which can prevent or at least reduce the unwanted escape of ammonia into the atmosphere.
Basis hierfür ist der erfindungsgemäß vorgesehene Sensor, welcher eine Zustandsgröße eines in dem Zwischenraum eingeschlossenen Volumens erfasst. Dem liegt wiederum die Überlegung zugrunde, dass dann, wenn die Wand oder der Mantel undicht ist, sich der Zustand beziehungsweise eine Zustandsgröße des in dem Zwischenraum eingeschlossenen Volumens verändert, da dann durch die Undichtigkeitsstelle entweder ein in dem Zwischenraum eingeschlossener Stoff nach außen austritt oder ein außerhalb des Zwischenraums vorhandener Stoff in den Zwischenraum eintritt. Eine solche Zustandsänderung wird mittels des Sensors erkannt.The basis for this is the sensor provided according to the invention, which detects a state variable of a volume enclosed in the intermediate space. This is again based on the consideration that when the wall or the jacket is leaking, the state or a state variable of the volume trapped in the intermediate space changes, since then either a substance trapped in the intermediate space exits or enters through the leak point outside of the space existing substance enters the space. Such a state change is detected by means of the sensor.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.
Zunächst wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, welche die erfasste Zustandsgröße des Volumens mit einem ersten Grenzwert vergleicht und dann, wenn die erfasste Zustandsgröße den Grenzwert erreicht oder überschreitet, ein Signal ausgibt, welches auf eine Undichtigkeit der Wand hinweist. Auf diese Weise kann aus der Art der Änderung der Zustandsgröße jene Wand der beiden Wände ermittelt werden, bei der die Undichtigkeit vorliegt. Basis hierfür ist der Gedanke, dass innerhalb der inneren Wand und außerhalb der äußeren Wand (Mantel) unterschiedliche Fluide vorhanden sind. Eine Undichtigkeit in der einen Wand wird daher die Zustandsgröße anders verändern als eine Undichtigkeit in der anderen Wand.First, it is proposed that the device comprises a processing device which compares the detected state quantity of the volume with a first limit value and, when the detected state variable reaches or exceeds the limit value, outputs a signal which indicates a leak of the wall. In this way can be determined from the type of change in the state variable that wall of the two walls, in which the leak is present. The basis for this is the idea that within the inner wall and outside of the outer wall (sheath) different fluids are present. A leak in one wall will therefore alter the state variable differently than a leak in the other wall.
Analog hierzu wird auch vorgeschlagen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, welche die erfasste Zustandsgröße des Volumens mit einem unteren Grenzwert vergleicht und dann, wenn die erfasste Zustandsgröße den Grenzwert erreicht oder unterschreitet, ein Signal ausgibt, welches auf eine Undichtigkeit des Mantels hinweist.Analogously to this, it is also proposed that the device according to the invention comprises a processing device which compares the detected state variable of the volume with a lower limit value and then, when the detected state variable reaches or falls below the limit value, outputs a signal which indicates a leakage of the jacket.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, welche einen Eintrag in einen Fehlerspeicher veranlasst, wenn mittels des mindestens einen Sensors eine Undichtigkeit entweder der inneren Wand oder des Mantels erkannt wird. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass dann, wenn nur entweder die innere Wand oder der Mantel undicht ist, noch keine unmittelbare Gefahr für einen Austritt des Reduktionsmittels in die Atmosphäre besteht. Daher genügt es, wenn ein entsprechender Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgt, der beispielsweise bei einer Wartung von einem Diagnosegerät ausgelesen werden kann. Somit kann die schadhafte Komponente bei der routinemäßigen Wartung ausgetauscht werden.A further advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that it has a processing device which causes an entry in a fault memory, if by means of at least a sensor is detected a leak in either the inner wall or the shell. This is based on the idea that, if only either the inner wall or the jacket is leaky, there is no immediate danger of the reductant from escaping into the atmosphere. Therefore, it is sufficient if a corresponding entry is made in a fault memory, which can be read, for example, during maintenance of a diagnostic device. Thus, the defective component can be replaced during routine maintenance.
Möglich ist aber auch, dass die Vorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, welche einen Alarm und/oder eine Notfallmaßnahme auslöst, wenn mittels des mindestens einen Sensors gleichzeitig eine Undichtigkeit der inneren Wand und des Mantels erkannt wird. In diesem Fall besteht die unmittelbare Gefahr, dass Ammoniak in die Atmosphäre entweicht. Um eine Verschmutzung der Atmosphäre und eine Gefahr für den Benutzer der Brennkraftmaschine oder in der Nähe befindlicher Personen zu vermeiden oder wenigstens zu verringern, ist in einem solchen Fall die Ausgabe eines Alarms sinnvoll, der den Benutzer auf die vorliegende Gefahrensituation aufmerksam macht. Gegebenenfalls sind auch Notfallmaßnahmen sinnvoll, beispielsweise die Stilllegung der Brennkraftmaschine, das Schließen eines Sicherheitsventils, so dass kein Ammoniak mehr in den undichten Bereich gelangt, und so weiter.However, it is also possible for the device to have a processing device which triggers an alarm and / or an emergency measure if a leakiness of the inner wall and of the jacket is detected at the same time by means of the at least one sensor. In this case, there is an immediate danger that ammonia escapes into the atmosphere. In order to avoid or at least reduce pollution of the atmosphere and a risk for the user of the internal combustion engine or nearby persons, in such a case the output of an alarm makes sense, which draws the user's attention to the present danger situation. If necessary, emergency measures are useful, for example, the decommissioning of the internal combustion engine, the closing of a safety valve, so that no more ammonia enters the leaking area, and so on.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Sensor vorgesehen ist, welcher die elektrische Leitfähigkeit des Volumens und/oder den Druck in dem Volumen oder/und die Dichte des eingeschlossenen Volumens erfasst. Derartige Sensoren bauen klein und sind vergleichsweise preiswert. Insbesondere die elektrische Leitfähigkeit ist eine Zustandsgröße, welche auch die Detektierung kleinster Leckagen ermöglicht.It is particularly advantageous if a sensor is provided which detects the electrical conductivity of the volume and / or the pressure in the volume or / and the density of the enclosed volume. Such sensors are small and comparatively inexpensive. In particular, the electrical conductivity is a state variable, which also allows the detection of very small leaks.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Volumen ein Fluid vorhanden ist, denn die Zustandsgrößen von Fluiden können besonders einfach und präzise ermittelt werden und, im Gegensatz zu einem Vakuum, können sich die Zustandsgrößen von Fluiden in beiden Richtungen ändern, was zusätzliche Informationen über die Art der aufgetretenen Leckage vermittelt.It is particularly advantageous if a fluid is present in the volume, because the state variables of fluids can be determined particularly simply and precisely and, in contrast to a vacuum, the state variables of fluids can change in both directions, which provides additional information about the fluid Type of leakage occurred.
Als Fluid kommt insbesondere Wasser in Frage, da dieses insbesondere im Zusammenhang mit gängigen Reduktionsmitteln unkritisch ist.As a fluid in particular water comes into question, since this is not critical in particular in connection with conventional reducing agents.
Wenn das Fluid, wie ebenfalls vorgeschlagen wird, eine farbige und/oder fluoreszierende Substanz umfasst, kann die Undichtigkeitsstelle optisch leicht lokalisiert werden.If the fluid, as also proposed, comprises a colored and / or fluorescent substance, the leak site can be easily located optically.
Ein besonders wirksames Reduktionsmittel ist Ammoniak. Insbesondere im Zusammenhang mit Wasser als in dem Volumen vorhandenes Fluid wird ein sehr hohes Sicherheitsniveau erreicht, da selbst dann, wenn Ammoniak aus der Transporteinrichtung in den Zwischenraum zwischen Wand und Mantel durch eine Undichtigkeitsstelle eindringt, der Ammoniak nicht in die Umgebungsluft gelangt, da auch große Mengen von Ammoniak in Wasser gut gelöst werden können.A particularly effective reducing agent is ammonia. In particular, in connection with water as fluid present in the volume, a very high level of safety is achieved, since even if ammonia from the transport device penetrates into the space between the wall and jacket through a leak, the ammonia does not escape into the ambient air, as well as large Amounts of ammonia in water can be dissolved well.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.Hereinafter, particularly preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
Die Vorrichtung
Die Bereitstellungseinrichtung
Die Bereitstellungseinrichtung
Über einen Sensor
Bei dem von der Bereitstellungseinrichtung
Wenn jedoch aufgrund einer Undichtigkeit Ammoniak in den Zwischenraum
Ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
Nach dem Block
Ist das Bit B_G2 im Block
Da, wie eingangs ausgeführt worden ist, die Brennkraftmaschine und die Vorrichtung
Eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung
Ein erster wesentlicher Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel besteht darin, dass bei der in
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