WO2003033111A2 - Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2003033111A2
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for exhaust gas aftertreatment in an internal combustion engine according to the features of claims 1 and 8.
  • the essential components of such a metering system are a reducing agent container, a pump, a pressure regulator, a pressure sensor and a metering valve.
  • the pump requests the reducing agent stored in the reducing agent container to the metering valve, by means of which the reducing agent is injected into the exhaust gas stream upstream of the hydrolysis catalytic converter.
  • the metering valve is controlled via signals from a control device in such a way that, depending on the operating parameters of the internal combustion engine, a certain, currently necessary amount of reducing agent is supplied (DE 197 43 337 Cl).
  • DE 44 36 397 AI discloses a device for the aftertreatment of exhaust gases from a self-igniting internal combustion engine, in which to improve the operation of a reduced ornamental exhaust gas catalyst, a reducing agent, preferably urea in aqueous solution, into which the exhaust gas supplied to the exhaust gas catalyst is introduced.
  • the input is made via an electrically controlled metering valve, which is combined in a common housing with a control valve.
  • This control valve is used for the controlled introduction of supplied compressed air, in which a quantity of reducing agent upstream via the metering valve is processed and intermittently entered into the exhaust gas. This is particularly useful for avoiding urea deposits and sticking to the metering valve and control valve in addition to the optimal preparation of the reducing agent introduced.
  • WO 99/24150 describes a device for introducing a liquid reducing agent into an exhaust gas cleaning system, which has a mixing chamber for mixing the reducing agent with a gas.
  • a reducing agent line carrying the reducing agent and a gas line carrying the gas flow into the mixing chamber.
  • An adjustable dosing valve is connected upstream of the mixing chamber, with the aid of which the quantity of reducing agent required per unit of time is injected into the mixing chamber.
  • the mixture obtained in the mixing chamber is injected into the exhaust line via a line and an atomizing nozzle.
  • a control device controls the reducing agent throughput in the reducing agent line as a function of the gas pressure in the gas line.
  • aqueous solutions e.g. Urea
  • the stocking, handling, handling and metering are technically relatively easy to solve.
  • a disadvantage of these aqueous solutions is that, depending on the concentration of the dissolved substance, there is a risk of freezing at certain temperatures.
  • 32% urea solution as is typically used as a reducing agent in SCR systems, has a point from -11 ° C. Therefore, devices for heating the dosing system must be provided to ensure the functionality of all system components after a system start at ambient temperatures below -11 ° C in an acceptable time and to prevent system components from freezing during operation.
  • DE 44 32 577 A1 discloses a device for avoiding frost damage to parts of an exhaust gas purification system operating according to the principle of selective catalytic reduction during downtimes and enabling such systems to operate below the freezing point of the reducing agent solution used.
  • the device has a thermally insulated storage container for the reducing agent solution and a supply line connected to it, which ends in an outlet opening for the liquid, a rewind valve being provided in the supply line, which valve can be acted upon by a pressurized gas.
  • the storage container and the supply line can be heated by means of an electrical heater that supplies a heat exchanger with heat.
  • a pump bypass line is therefore provided which connects the outlet of the reducing agent pump to the outlet of the reducing agent pump, an electrically controllable valve being provided in this pump bypass line. is seen.
  • the pump bypass line is closed during operation of the internal combustion engine.
  • the single figure shows a block diagram of an exhaust gas aftertreatment system with air-assisted reducing agent metering of an internal combustion engine operated with excess air. Only those parts are shown that are necessary for understanding the invention. In particular, sensors for the temperature of the reducing agent and the fill level in the reducing agent reservoir as well as sensors for the exhaust gas temperature and the exhaust gas composition are omitted.
  • a diesel internal combustion engine is shown as the internal combustion engine and aqueous urea solution is used as a reducing agent for the aftertreatment of the exhaust gas.
  • the exhaust gas aftertreatment system has a reduction catalytic converter 10, which contains a plurality of catalytic converter units, which are connected in series and are not designated in more detail. Downstream and / or upstream of the reduction catalytic converter 10, an additional oxidation catalytic converter can additionally be arranged (indicated in dashed lines in the figure). When the internal combustion engine is operating, the exhaust gas flows through the reduction catalytic converter 10 in the direction of the arrow shown.
  • the reducing agent 11 used for exhaust gas aftertreatment is stored in a reducing agent reservoir 12.
  • a reducing agent pump 13 is provided, which is Production medium line 14 and a filter 15 is connected to the reducing agent reservoir 12.
  • a diaphragm pump or an electromagnetically driven vibrating piston pump can preferably be used as the reducing agent pump 13.
  • the input side and output side of the reducing agent pump 13 are connected via a pump bypass line 19, a pump bypass valve 20 being arranged in the pump bypass line 19.
  • This pump bypass valve 20 is designed as an on / off valve and can therefore open or close the pump bypass line 19 completely.
  • the pump bypass line 19 is provided because the reducing agent pump 13 has check valves and as a result a backflow from metering valve 17 to the reducing agent container 12 directly via the reducing agent pump 13 is not possible.
  • the outlet of the reducing agent pump 13 is connected to a metering valve 17 via a reducing agent line 16.
  • a pressure sensor 18 is switched on, which detects the pressure in the metering system and emits a corresponding signal to a control device 29, hereinafter referred to as a metering control device.
  • the pump bypass valve 20, the metering valve 17 and the compressed gas valve 26 are designed as electrically controllable valves and are controlled via signals from the metering control device 29 via electrical lines, which are not described in more detail.
  • the metering control device 29 calculates the amount of urea solution to be injected and emits a corresponding electrical signal to the metering valve 17 and a signal to open the compressed air valve 26.
  • the reducing agent is mixed with gas in the mixing chamber 21 and is injected under pressure into the exhaust pipe 28 upstream of the reduction catalytic converter 10 by means of an atomizing nozzle 32.
  • the urea is hydrolyzed and mixed by the injection into the exhaust line 28.
  • the catalytic units then catalytically reduce the NO x in the exhaust gas to N2 and H2O. The following describes how adequate protection against frost damage due to freezing reducing agent can be achieved with this exhaust gas aftertreatment device.
  • the metering system in particular the filter 15, the reducing agent pump 13, the metering valve 17 and the mixing chamber 21 with the respective lines 14, 16 are arranged as deep as possible, based on the reducing agent reservoir 12 , because then the hydrostatic pressure of the reducing agent 11 supports the venting of the metering system.

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Abstract

Während des Betriebes der Brennkraftmaschine wird bedarfsweise das Reduktionsmittel (11) mit Hilfe einer Reduktionsmittelpumpe (13) von einem Reduktionsmittelvorratsbehälter (12) über eine Reduktionsmittelleitung (14, 16) zu einem Dosierventil (17) gefördert und in eine Mischkammer (21) eingedüst, wo es mit Gas, insbesondere mit Luft gemischt wird. Das Gemisch wird aus der Mischkammer (21) unter Druck über eine Gemischleitung (27) dem Abgas der Brennkraftmaschine zugeführt. Nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine wird die Reduktionsmittelpumpe (13) ausgeschaltet und das Dosierventil (17) geöffnet, weiterhin Gas in die Mischkammer (21) eingebracht und eine die Reduktionsmittelpumpe (13) umgehende Pumpenbypassleitung (19) für eine vorgegebene Zeitdauer geöffnet, so dass sowohl die Mischkammer (21), die Gemischleitung (27), das Dosierventil (17), als auch die Reduktionsmittelleitung (14, 16) zumindest teilweise mit dem Gas gefüllt sind. Dadurch kann eine Beschädigung dieser Komponenten durch Einfrieren des Reduktionsmittels sicher verhindert werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8.
Die Verminderung der Stickoxidemission einer mit Luftuber- schuss arbeitenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine kann mit Hilfe der Selektiv- Catalytic-Reduction-Technologie (SCR) zu Luftstickstoff (N2) und Wasserdampf (H2O) erfolgen. Als Reduktionsmittel werden entweder gasformiges Ammoniak (NH3), Ammoniak in wasseriger Losung oder Harnstoff in wasseriger Losung eingesetzt. Der Harnstoff dient dabei als Ammoniaktrager und wird mit Hilfe eines Dosiersystems vor einem Hydrolysekatalysator in das AuspuffSystem eingespritzt, dort mittels Hydrolyse zu Am oni- ak umgewandelt, der dann wiederum m dem eigentlichen SCR- oder DENOX-Katalysator die Stickoxide reduziert.
Ein solches Dosiersystem weist als wesentliche Komponenten einen Reduktionsmittelbehalter, eine Pumpe, einen Druckreg- 1er, einen Drucksensor und ein Dosierventil auf. Die Pumpe fordert das in dem Reduktionsmittelbehalter bevorratete Reduktionsmittel zu dem Dosierventil, mittels dessen das Reduktionsmittel in den Abgasstrom stromaufwärts des Hydrolysekatalysators eingespritzt wird. Das Dosierventil wird über Sig- nale einer Steuereinrichtung derart angesteuert, daß abhangig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine eine bestimmte, aktuell notige Menge an Reduktionsmittel zugeführt wird (DE 197 43 337 Cl) .
Aus der DE 44 36 397 AI ist eine Einrichtung zum Nachbehandeln von Abgasen einer selbstzundenden Brennkraftmaschine bekannt, bei der zur Verbesserung der Arbeitsweise eines redu- zierenden Abgaskatalysators ein Reduktionsmittel, bevorzugter Weise Harnstoff in wasseriger Losung, in das dem Abgaskatalysator zugefuhrte Abgas eingegeben wird. Die Eingabe erfolgt dabei über ein elektrisch gesteuertes Dosierventil, das in einem gemeinsamen Gehäuse mit einem Steuerventil kombiniert ist. Dieses Steuerventil dient der gesteuerten Einbringung von zugefuhrter Druckluft, in der eine über das Dosierventil vorgelagerte Menge von Reduktionsmittel aufbereitet, intermittierend in das Abgas eingegeben wird. Dies dient msbeson- dere zur Vermeidung von Harnstoffablagerungen und Verklebungen an Dosierventil und Steuerventil neben der optimalen Aufbereitung des eingebrachten Reduktionsmittels.
In der WO 99/24150 ist eine Einrichtung zum Einbringen eines flussigen Reduktionsmittels in eine Abgas-Reinigungsanlage beschrieben, die eine Mischkammer zum Mischen des Reduktionsmittels mit einem Gas aufweist. In die Mischkammer mundet eine das Reduktionsmittel fuhrende Reduktionsmittelleitung sowie eine das Gas fuhrende Gasleitung. Der Mischkammer ist ein einstellbares Dosierventil vorgeschaltet, mit dessen Hilfe die pro Zeiteinheit erforderliche Reduktionsmittelmenge in die Mischkammer eingespritzt wird. Das in der Mischkammer erhaltene Gemisch wird über eine Leitung und eine Zerstäuberdüse in die Abgasleitung eingedust. Eine Steuerungseinrichtung steuert den Reduktionsmitteldurchsatz in der Reduktionsmittelleitung in Abhängigkeit vom Gasdruck in der Gasleitung.
Es ist ein Vorteil der in wasserigen Losungen vorliegenden ammoniakfreisetzenden Substanzen, wie z.B. Harnstoff, daß die Bevorratung, die Handhabung, die Forder- und Dosierbarkeit technisch relativ einfach zu losen sind. Ein Nachteil dieser wasserigen Losungen besteht darin, daß in Abhängigkeit der Konzentration der gelosten Substanz die Gefahr des Einfrierens bei bestimmten Temperaturen besteht.
32%ιge Harnstofflosung, wie sie typischerweise in SCR- Systemen als Reduktionsmittel verwendet wird, weist einen Ge- fπerpunkt von -11° C auf. Deshalb müssen Vorrichtungen zum Heizen des Dosiersystems vorgesehen werden, um die Funktions- fahigkeit aller Systemkomponenten nach einem Systemstart bei Umgebungstemperaturen unter -11 °C in einer akzeptablen Zeit sicherzustellen und zu verhindern, daß Systemkomponenten wahrend des Betriebs einfrieren.
Aus der DE 44 32 577 AI ist eine Einrichtung zur Vermeidung von Frostschaden an Teilen einer nach dem Prinzip der selek- tiven katalytischen Reduktion arbeitenden Abgasreimgungsan- lage wahrend der Stillstandszeiten und dem Ermöglichen des Betriebes solcher Anlagen unterhalb des Gefrierpunktes der verwendeten Reduktionsmittellosung bekannt. Hierzu weist die Einrichtung einen thermisch isolierten Vorratsbehalter für die Reduktionsmittellosung und eine daran angeschlossene Zu- fuhrungsleitung auf, die in einer Austrittsoffnung für die Flüssigkeit endet, wobei m der Zufuhrungsleitung ein Ruckspul-Ventil vorgesehen ist, das mit einem unter Druck stehenden Gases beaufschlagbar ist. Der Vorratsbehalter und die Zufuhrungsleitung sind dabei mittels einer elektrischen Heizung, die einen Wärmetauscher mit Warme versorgt, beheizbar.
Um die Einsatzbereitschaft des Dosiersystems bei so niedrigen Temperaturen sicherzustellen, ist es aus der WO 01/06098 AI bekannt, auf der Membran des Drucksensors des im Dosiersystem vorhanden Drucksensors zusätzliche elektrische Widerstände zur Heizung aufzubringen. Die elektrischen Heizwiderstande ermöglichen es, direkt die Sensormembran zu heizen und somit die Verfügbarkeit des Drucksensors schnellstmöglich sicherzustellen und den Druck im HarnstoffSystem bereits wahrend der Auftauphase zu überwachen.
Um Beschädigungen des Drucksensors einer solchen Abgasnachbe- handlungsanlage zu vermeiden, ist es aus der WO 01/57488 AI bekannt, das eine Drucksensormembran aufweisende Drucksensorelement in einem Aufnahmeteil mittels eines Federelementes wahrend des Betriebes innerhalb eines zulassigen Arbeitsdruckbereiches in einer definierten Position zu halten. Bei Überschreiten des zuverlässigen Arbeitsdruckbereiches findet eine gegen die Federkraft wirkende Relativbewegung zwischen Drucksensorelement und Aufnahmeteil statt. Dadurch wird eine Volumenzunahme des unmittelbar vor der Drucksensormembran liegenden Raumes erreicht, wodurch eine Begrenzung des Druckes erzielt und ein wirksamer Schutz der Drucksensormembran bei eingefrorener Flüssigkeit erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. mit der ein Redukti- onsm tteldosiersystem der eingangs genannten Art vor Beschädigungen durch Einfrieren des Reduktionsmittels geschützt werden kann.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruches 8 gelost.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee beruht darin, die Komponenten des Reduktionsmitteldosiersystems vor Uberbean- spruchung beim Einfrieren des Reduktionsmittels zu schützen, indem nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine das gesamte System mit Gas gespult wird, da Gase gut kompressibel sind und damit das Reduktionsmitteldosiersystem nicht vollständig ausgeblasen werden muss. Als Gas wird vorzugsweise Luft verwendet. Wichtig ist nur, dass sich m jeder Komponente des Reduktionsmitteldosiersystems ausreichende große Gasblasen bilden können, welche dann die Volumenzunahme des Reduktionsmittels beim Einfrieren kompensieren. Dadurch wird mit einfachen Mitteln ein zuverlässiger Frostschutz erreicht.
Erfmdungsgemaß ist deshalb eine Pumpenbypassleitung vorgese- hen, die den Emlass der Reduktionsmittelpumpe mit dem Aus- lass der Reduktionsmittelpumpe verbindet, wobei in dieser Pumpenbypassleitung ein elektrisch ansteuerbares Ventil vor- gesehen ist. Die Pumpenbypassleitung ist wahrend des Betriebes der Brennkraftmaschine geschlossen. Durch Offnen dieser Pumpenbypassleitung nach Abstellen der Brennkraftmaschine und Aufrechterhaltung der Gaszufuhr kann sowohl die Reduktions- mittelpumpe selbst, als auch die Reduktionsmittelleitungen von Reduktionsmittel befreit werden, wodurch eine Beschädigung dieser Komponenten durch Einfrieren des Reduktionsmittels sicher verhindert werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert. Die einzige Figur zeigt in Blockdarstellung eine Abgasnachbehandlungsanlage mit luftunterstutzter Reduktionsmitteldosierung einer mit Luftuberschuß betriebenen Brennkraftma- schine. Dabei sind nur diejenigen Teile dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Insbesondere sind Sensoren für die Temperatur des Reduktionsmittels und den Füllstand im Reduktionsmittelvorratsbehalter, sowie Sensoren für die Abgastemperatur und die Abgaszusammensetzung weggelassen. In diesem Ausfuhrungsbeispiel ist als Brennkraftmaschine eine Dieselbrennkraftmaschine gezeigt und als Reduktionsmittel zum Nachbehandeln des Abgases wird wasserige Harnstofflosung verwendet.
Die Abgasnachbehandlungsanlage weist einen Reduktionskatalysator 10 auf, der mehrere, in Reihe geschaltete, nicht naher bezeichnete Katalysatoreinheiten beinhaltet. Stromabwarts und/oder stromaufwärts des Reduktionskatalysators 10 kann zusatzlich je ein Oxidationskatalysator angeordnet sein (in der Figur in strichlinierter Darstellung angedeutet) . Bei Betrieb der Brennkraftmaschine strömt das Abgas in der eingezeichneten Pfeilrichtung durch den Reduktionskatalysator 10.
Das zur Abgasnachbehandlung eingesetzte Reduktionsmittel 11 ist in einem Reduktionsmittelvorratsbehalter 12 gespeichert. Zur Forderung des Reduktionsmittels 11 ist eine Reduktionsmittelpumpe 13 vorgesehen, die eingangsseitig über eine Re- duktionsmittelleitung 14 und ein Filter 15 mit dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 12 verbunden ist. Als Reduktionsmittelpumpe 13 kann vorzugsweise eine Membranpumpe oder eine e- lektromagnetisch angetriebene Schwingkolbenpumpe eingesetzt werden.
Eingangsseite und Ausgangsseite der Reduktionsmittelpumpe 13 sind über eine Pumpenbypassleitung 19 verbunden, wobei in die Pumpenbypassleitung 19 ein Pumpenbypassventil 20 angeordnet ist. Dieses Pumpenbypassventil 20 ist als Ein/Aus -Ventil ausgebildet und kann demzufolge die Pumpenbypassleitung 19 vollständig öffnen oder schließen. Die Pumpenbypassleitung 19 ist vorgesehen, weil die Reduktionsmittelpumpe 13 Rückschlagventile aufweist und dadurch ein Rückstrom von Dosierventil 17 zu dem Reduktionsmittelbehalter 12 direkt über die Reduktionsmittelpumpe 13 nicht möglich ist.
Der Ausgang der Reduktionsmittelpumpe 13 ist über eine Reduktionsmittelleitung 16 mit einem Dosierventil 17 verbunden. In diese Reduktionsmittelleitung 16 ist ein Drucksensor 18 eingeschaltet, der den Druck im Dosiersystem erfasst und ein entsprechendes Signal an eine Steuerungseinrichtung 29, im folgenden als Dosiersteuergerät bezeichnet, abgibt.
Das Dosierventil 17 ist an eine Mischkammer 21 angeschlossen, ebenso wie eine Druckgasleitung 22. Mittels der Druckgasleitung 22 kann Gas unter Druck in die Mischkammer 21 eingebracht werden. Hierzu ist im Leitungszug der Druckgasleitung 22 eine Druckgasquelle 23 vorgesehen, welche Gas ansaugt und in einen Druckgasspeicher 24 pumpt. Das im Druckgasspeicher 24 bevorratete Druckgas gelangt über einen Druckminderer 25 und ein Druckgasventil 26 zur Mischkammer 21. Als Druckgas wird bevorzugt Luft verwendet. Wird die Abgasnachbehandlungsanlage bei einem Lastkraftwagen eingesetzt, so kann als Druckgasquelle 23 der Kompressor für die Druckluftanlage des Fahrzeuges benutzt werden. Von der Mischkammer 21 fuhrt eine Gemischleitung 27 zu einer Stelle in einer Abgasleitung 28 stromaufwärts des Reduktionskatalysators 10, an der das mit dem Gas durchmischte Reduktionsmittel 11 eingedust wird.
Das Pumpenbypassventil 20, das Dosierventil 17 und das Druck- gasventil 26 sind als elektrisch ansteuerbare Ventile ausgestaltet und werden über Signale des Dosiersteuergerates 29 u- ber nicht naher bezeichnete elektrische Leitungen angesteu- ert.
Das Dosiersteuergerat 29 ist zum gegenseitigen Datentransfer über ein elektrisches Bussystem 30 mit einem Motorsteuergerat 31 verbunden. Über das Bussystem 30 werden die zur Berechnung der zu dosierenden Menge an Harnstofflosung relevanten Betriebsparameter, wie z.B. Motordrehzahl, Luftmasse, Kraftstoffmasse, Regelweg einer Einspritzpumpe, Abgasmassenstrom, Betriebstemperatur, Ladelufttemperatur, Spritzbeginn usw. dem Dosiersteuergerat 29 übergeben.
Es ist auch möglich, die Funktionen des Dosiersteuergerates 29 für das Reduktionsmitteldosiersystem in das Motorsteuergerat 31 der mit dieser Abgasnachbehandlungsanlage ausgestatteten Brennkraftmaschine zu integrieren.
Ausgehend von diesen Parametern und den Meßwerten für die Abgastemperatur und dem NOx-Gehalt berechnet das Dosiersteuergerat 29 die einzuspritzende Menge an Harnstofflosung und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal an das Dosierven- til 17 und ein Signal zum Offnen des Druckluftventils 26 ab. Das Reduktionsmittel wird in der Mischkammer 21 mit Gas durchmischt und wird unter Druck in die Abgasleitung 28 stromaufwärts des Reduktionskatalysators 10 mittels einer Zerstäuberdüse 32 eingespritzt. Durch die Einspritzung in die Abgasleitung 28 wird der Harnstoff hydrolyisiert und durchmischt. In den Katalysatoreinheiten erfolgt dann die kataly- tische Reduktion des NOx im Abgas zu N2 und H2O. Im folgenden wird beschrieben, wie mit dieser Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung ein ausreichender Schutz vor Frostschäden aufgrund einfrierendem Reduktionsmittel erreicht werden kann.
Um Luft in das hydraulische System zu drücken, wird nach Abstellen der Brennkraftmaschine der Reduktionsmitteldruck durch Öffnen des Pumpenbypassventils 20 über die Pumpenbypassleitung 19 abgebaut. Die Reduktionsmittelpumpe 13 wird deaktiviert und das Dosierventil 17 wird geöffnet. Das Druckgasventil 26 bleibt auch nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine noch in der geöffneten Stellung. Dadurch gelangt einerseits Druckgas von der Druckgasquelle 23 oder bei deaktivierter Druckgasquelle 23 von dem gefüllten Druckgasspeicher 24 in die Mischkammer 21 und in die Gemischleitung 27. Dadurch werden die Mischkammer 21 und die Gemischleitung 27 nachgespült und von Reduktionsmittel 11 befreit.
Anderseits strömt das unter Druck zugeführte Gas über das ge- öffnete Dosierventil 17, die Dosiermittelleitung 16, den
Drucksensor 18, dem geöffneten Bypassventil 20 und den Filter 15 über die Reduktionsmittelleitung 14 bis in den Reduktionsmittelvorratsbehälter 12. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird das Pumpenbypassventil 20 wieder geschlossen, um ein Austrocknen des Dosiersystem zu vermeiden. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird auch das Druckgasventil 26 geschlossen und die Druckgasquelle 23, sofern sie noch nicht deaktiviert war, weil noch genügend Druckgas im Druckgasspeicher zum Spülen vorhanden war, auch diese abgeschaltet. Diese Zeitdauern, auch als Nachspülzeiten bezeichnet, werden abhängig von der Konstruktion und Geometrie der einzelnen Komponenten des Dosiersystem experimentell ermittelt.
Nachdem sich auf diese Weise in jeder Komponente des Dosier- systems ausreichend große Gasblasen bilden, werden diese zuverlässig vor Beschädigung beim Einfrieren des Reduktionsmittels geschützt. Als Reduktionsmittelpumpe 13 werden bevorzugt Membranpumpen oder elektromagnetisch angetriebene Schwingkolbenpumpen verwendet. Bei der Schwingkolbenpumpe wird prinzipbedingt zwi- sehen den beiden Pumpenventilen (Einlass- und Auslassventil) ein Reduktionsmittelvolumen eingeschlossen, welches mindestens dem Kolbenhubraum entspricht. Um das in der Pumpe befindliche Reduktionsmittelvolumen auszustoßen und ebenfalls Gas einzubringen, wird die Reduktionsmittelpumpe 13 bei ge- öffnetem Bypassventil 20 kurz aktiviert und dann sofort wieder abgeschaltet. Die Anschaltdauer hängt von der Größe der Pumpe, insbesondere dem Kolbenhubraum ab, bewegt sich aber im Sekundenbereich .
Das gleiche Verfahren kann auch bei Membranpumpen angewandt werden, ist jedoch wegen der prinzipbedingten Elastizität der Membran kaum nötig.
Um einen sicheren und reproduzierbaren Wiederanlauf des Do- siersystems zu erreichen, wird das Dosiersystem, insbesondere der Filter 15, die Reduktionsmittelpumpe 13, das Dosierventil 17 und die Mischkammer 21 mit den jeweils zugehörigen Leitungen 14,16 möglichst tief, bezogen auf den Reduktionsmittelvorratsbehälter 12 angeordnet, weil dann der hydrostatische Druck des Reduktionsmittels 11 die Entlüftung des Dosiersystems unterstützt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraftma- schine durch Einbringen eines flüssigen Reduktionsmittels in das Abgas der Brennkraftmaschine wobei
- während des Betriebes der Brennkraftmaschine bedarfsweise das Reduktionsmittel (11) mit Hilfe einer Reduktionsmittel- pumpe (13) von einem Reduktionsmittelvorratsbehälter (12) über eine Reduktionsmittelleitung (14,16) zu einem Dosierventil (17) gefördert wird,
- das Reduktionsmittel (11) über das Dosierventil (17) in ei- ne Mischkammer (21) eingedüst wird,
- der Mischkammer (21) über eine Druckgasleitung (22) ein Gas unter Druck zugeführt wird zum Mischen des Reduktionsmittels (11) mit dem Gas,
- das Gemisch aus der Mischkammer (21) unter Druck über eine Gemischleitung (27) dem Abgas der Brennkraftmaschine zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine
- die Reduktionsmittelpumpe (13) ausgeschaltet und das Do- sierventil (17) geöffnet wird,
- weiterhin Gas in die Mischkammer (21) eingebracht wird,
- eine die Reduktionsmittelpumpe (13) umgehende Pumpenbypass- leitung (19) für eine vorgegebene Zeitdauer geöffnet wird, so dass sowohl die Mischkammer (21) , die Gemischleitung (27), das Dosierventil (17), als auch die Reduktionsmittelleitung (14,16) zumindest teilweise mit dem Gas gefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittelpumpe (13) bei geöffneter Pumpenbypassleitung (19) für eine vorgegebene kurze Zeitdauer eingeschaltet wird, so dass das in der Reduktionsmittelpumpe (13) be- findliche Reduktionsmittel (11) ausgestoßen wird und die Reduktionsmittelpumpe (13) über die Pumpenbypassleitung (19) Gas ansaugt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdurchfluss in der Druckgasleitung (22) mittels eines
Druckgasventiles (26) eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas Umgebungsluft verwendet wird, die mit Hilfe ei- ner Druckluftquelle (23) zu der Mischkammer (21) gefördert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckluftquelle (23) ein Kompressor einer Druckluftanlage eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges dient .
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Zeitdauern abhängig von der konstrukti- ven Ausgestaltung der Reduktionsmittelpumpe (13) und der Leitungslängen und Leitungsquerschnitte der das Reduktionsmittel (11) führenden Leitungen (16,14,19) experimentell ermittelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenbypassleitung (19) mittels eines elektrisch ansteu- erbaren Pumpenbypassventiles (20) geschlossen und geöffnet wird.
8. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraft- maschine durch Einbringen eines flussigen Reduktionsmittels in das Abgas der Brennkraftmaschine mit
einer Mischkammer (21) zum Mischen des Reduktionsmittels (11) mit einem Gas, in die eine das Reduktionsmittel (11) fuhrende Reduktionsmittelleitung (14,16) und eine das Gas fuhrende Druckgasleitung (22) mundet,
einer Reduktionsmittelpumpe (13) in der Reduktionsmittel- leitung (14) zum Fordern des Reduktionsmittels (11) von einem Reduktionsmittelbehalter (12) zu der Mischkammer (21),
einem Dosierventil (17) zum Einbringen des Reduktionsmittels (11) die Mischkammer (21),
einer Gemischleitung (27), welche von der Mischkammer (21) zu einer Abgasleitung (28) stromaufwärts eines Reduktionskatalysators (10) fuhrt und
- einer Steuerungseinrichtung (29) zur Steuerung des Reduk- tionsmitteldurchsatzes in der Reduktionsmittelleitung (16)
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Emlass der Reduktionsmittelpumpe (13) und der Auslass der Reduktionsmittelpumpe (13) über eine Pumpenbypassleitung (19) verbunden ist und der Pumpenbypassleitung (19) ein von der Steuerungseinrichtung (29) steuerbares Pumpenbypassventil (20) angeord-
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenbypassventil (20) als ein elektrisch ansteuerbares Ventil ausgebildet ist, das den Querschnitt der Pumpenbypassleitung (19) abhängig von Betriebsparametern der Brennkraft- maschine freigibt oder verschließt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckgasleitung (22) ein von der Steuerungseinrichtung (29) steuerbares Druckgasventil (26) zur Steuerung des Gas- durchsatzes angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittelpumpe (13) als elektromagnetisch angetriebene Schwingkolbenpumpe ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittelpumpe (13) als Membranpumpe ausgebildet ist.
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