WO2006045672A1 - Tankmodul für ein reduktionsmittel und dosiersystem - Google Patents

Tankmodul für ein reduktionsmittel und dosiersystem Download PDF

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Dieter Sorg
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Tank module for a reducing agent and dosing system
  • the invention is based on a tank module for a reducing agent and a metering system according to the preambles of the independent claims.
  • a method for selective catalytic reduction has proven advantageous for combustion engines of this type which are operated with excess air.
  • the nitrogen oxides are reacted together with ammonia in a selek ⁇ tive catalyst to nitrogen and water.
  • the reducing agent necessary for the catalytic conversion of the nitrogen oxides is carried in the vehicle instead of the ammonia in the form of an aqueous urea solution, from which the ammonia can be liberated by hydrolysis of the urea solution in the amount required in each case for the reaction. It is known to treat the urea solution by means of a mixing chamber arranged in a metering system, for example by aerosol formation, and to inject it into an exhaust gas stream.
  • the dosing system is usually arranged in a die-cast housing.
  • the disadvantage here is the relatively large design and the complex, internal and external connecting pipes and connecting hoses. These are installation-intensive and prone to repair.
  • a reducing agent for the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine comprising at least one tank module housing to arrange a metering system for metering a reducing agent in an exhaust system of a vehicle within a tank chamber of the tank module housing.
  • the dosing system is preferably designed as a compact installation module.
  • the installation of the Dosiersys ⁇ system in the tank module designed by the arrangement according to the invention is particularly simple. It is advantageous that the dosing system can be accommodated in the tank module in a space-saving manner, so that the size can be reduced.
  • the dosing system suitably comprises all necessary components, such as electronics, pumps and / or dosing means, which are arranged within the installation module such that no separate hose lines are necessary.
  • the assembly of the metering system into the tank module can be carried out in a particularly simple manner, and the connection of the connecting lines and connecting hoses can be carried out very quickly and simply. It is advantageous that the repair vulnerability of the connecting lines and connecting hoses by their internal installation can be reduced to a minimum.
  • the tank module can form a structural unit with a fuel tank, in which fuel is carried along for operating the vehicle, or, alternatively, a separate tank module can be independent of the fuel tank.
  • the dosing system is advantageously less sensitive to mechanical environmental influences.
  • the shaking load can be damped by the reducing agent located in the tank chamber.
  • the use of the tank module according to the invention in commercial vehicles is particularly advantageous, which enables easy pre-assembly of the tank module.
  • the mounting solution can be performed independently of the equipment level of the utility vehicle, since no special mounting angles are required.
  • the tank module housing can preferably encompass a fuel tank, so that a compact built-in module can be realized with the tank module according to the invention.
  • the metering system can be heated by means of a heating device arranged inside the tank chamber.
  • the tank heater may preferably be arranged around a housing of the metering system so that it can be heated simultaneously with the tank chamber fueled with reducing agent. There is thus no need for a separate heater for the tank chamber and the dosing system.
  • a heating of the internal connecting lines can be omitted since the entire dosing system can be co-heated by the tank heater.
  • a separate heating of a suction line can be omitted because the dosing system includes a pump that sucks directly from the tank. It is particularly advantageous in the case of the tank heating of the tank module according to the invention which is operated via a water circuit of an engine cooling system that a connected load on the vehicle electrical system can be significantly reduced because no electrical heating cable is required.
  • the dosing system can be cooled by means of a cooling system arranged an ⁇ in the tank chamber.
  • the cooling water lines fed by an external feed can be guided around the housing of the metering system and be discharged via an external return for the cooling water.
  • Thedewasserlei ⁇ lines are conveniently ange ⁇ arranged within the tank module and thus have a particularly efficient efficiency.
  • the dosing system can have a cover with which the complete installation module can be flanged to the tank module housing.
  • circumferential bores are arranged on the cover for receiving fastening elements, with which the modular Ein ⁇ can be flanged to the tank module housing.
  • a metering system for feeding a reducing agent from a tank chamber into an exhaust gas system is configured as a single-bed module.
  • the dosing system can preferably be arranged, for example, in a cylindrical housing, with control components, for example a control unit, sensors and the like, being arranged at least partially on a printed circuit board in the modular module.
  • a tank level sensor and preferably a quality level can also be conveniently used in the installation module. tucissensor be arranged for the reducing agent.
  • the metering system can be designed both for an air-assisted metering of the reducing agent and for metering of the reducing agent without air assistance.
  • the installation module preferably has a pump.
  • the pump can suck the reducing agent directly from the tank chamber or via a filter chamber arranged between an inlet of the tank chamber and the pump.
  • a check valve can be arranged at the inlet.
  • the filter chamber On its side remote from the pump, the filter chamber may comprise a closure device with which the filter chamber can be closed.
  • a filter insert is preferably arranged in the filter chamber, which filters possible impurities, particles and the like from the reducing agent. A change of the filter insert is preferably possible after removal of the complete unit.
  • a mixing chamber and air supply elements are combined in the installation module.
  • the reducing agent can be transported by means of a suction pipe from the Filter ⁇ chamber via the pump with attached pressure and Temperatur ⁇ sensor in the mixing chamber.
  • air can be transported into the mixing chamber via a compressed air connection arranged on a cover, wherein an air control valve with mounted air pressure and air temperature sensor controls the air supply.
  • a pressure line By means of a pressure line, the reducing agent-air mixture is transported into the exhaust system. It is also a direct injection of the reducing agent possible.
  • the metering system can be closed by means of a cover, preferably screwed.
  • the cover is preferably oval and comprises circumferential bores for receiving fastening elements with which the mounting module can be flanged onto the tank module housing.
  • the lid may have a connecting piece for a return of the reducing agent in the Tankkam ⁇ mer.
  • the housing of the dosing system is preferably made of a plastic which is resistant to reducing agent, except for the cover flange, since the tank installation into the tank module formed from stainless steel provides adequate protection against electromagnetic radiation.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of a tank module according to the invention
  • FIG. 2 shows the tank module according to FIG. 1 with a cooling system
  • FIG. 3 shows the tank module according to FIG. 1 with a tank return line provided in a cover
  • FIG. 4 schematically shows a representation of a metering system according to the invention.
  • FIG. 5 shows a preferred metering system arrangement in an exhaust gas line of a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a preferred tank module for a reducing agent for the after-treatment of exhaust gases from an internal combustion engine.
  • the tank module comprises a tank module housing 10 with a Tankkam ⁇ mer 11 and a fuel tank 14. On the tank chamber 11, a filler neck 27 is arranged, with the reducing agent in the Tank ⁇ chamber 11 can be fueled.
  • a metering system 12 is arranged for metering a reducing agent in an exhaust system.
  • the dosing system 12 is designed as a compact installation module 13, which is completely surrounded by the tank chamber 11 for the reducing agent.
  • the metering system 12 is arranged in a cylindrical housing and can be closed with a cover 17.
  • the lid 17 has circumferential bores 28, with which the complete installation module 13 can be flanged to the tank module housing 10.
  • the dosing system 12 is connected by means of a within the tank chamber 11 ordered heating device heated, which is not er ⁇ visible in the figure 1.
  • a partition wall 26 arranged between the fuel tank 14 and the tank chamber 11 provided for the reducing agent is double-walled.
  • the fuel tank 14 has a filler neck 25 for fuel.
  • FIG. 2 shows schematically the tank module according to FIG. 1 with a cooling system 16, which is arranged inside the tank chamber 11.
  • the cooling system 16 comprises an inlet 29 for cooling water, a cooling water line 30 arranged spirally around the installation module 13 of the metering system 12 and a return 31 for the cooling water.
  • the cooling water line 30 is advantageously arranged within the tank module and thus has a particularly effi ⁇ cient efficiency, because the cooling can not be submit outward Tar and thus no losses occur.
  • FIG. 3 shows a metering system 12 according to the invention, which is designed as a mounting module 13.
  • the built-in module 13 is cylindrical and has an oval cover 17 with a protruding edge on one side.
  • cover holes 28 are arranged for receiving Befest Trentselemen ⁇ not shown, with which the dosing system 12 is flanged to the tank module housing 10, not shown in the figure 3.
  • a tank return 32 is arranged, via which the reducing agent can be returned to the tank chamber 11.
  • a compressed air connection 33 is further arranged, is introduced via the air for aerosol formation in a mixing chamber of the dosing system 12, not shown. Further is - 9 -
  • a pressure line connection 34 is provided, via which the reducing agent prepared in the mixing chamber is injected into an exhaust system (not shown) for exhaust gas purification.
  • Control components 22, for example sensors, are arranged on a printed circuit board 21.
  • FIG. 4 schematically shows a representation of a metering system 12 according to the invention, in which at least the components pump 18, mixing chamber 19 and air supply elements 20 are combined in the installation module 13.
  • the reducing agent is introduced via a direct feed 35 from the tank chamber 11, not shown, into the metering system 12.
  • a check valve Rag ⁇ 23 is arranged, which is closable, for example, in a sudden pressure change in the direction of the tank chamber 11.
  • the reducing agent is first introduced into a filter chamber 24 in a normal operating conveying direction. This can be closed at its free end by a closure lid 38.
  • a filter insert 37 By a filter insert 37, the reducing agent is roughly cleaned and spielmik freed of particles and impurities.
  • the reducing agent is introduced via a suction pipe 39 and via a pump 18 into the mixing chamber 19.
  • the pump 18 and the mixing chamber 19 are arranged in a second chamber 40 of the metering system 12 separated from the filter chamber 24.
  • a pressure sensor 41 and a temperature sensor 42 control the pressure and temperature of the reducing agent introduced into the mixing chamber 19.
  • the pressure sensor 41 and the temperature sensor 42 are formed together with further control components 22 on a printed circuit board 21.
  • Compressed air is introduced into the mixing chamber 19 of the metering system 12 via a compressed air connection 33 for aerosol formation, with an air control valve 20 and an air pressure sensor 36 taking over the control.
  • a pressure line connection 34 Via a pressure line connection 34, the reducing agent prepared in the mixing chamber 19 is injected via a nozzle, not shown, into an exhaust gas system for exhaust gas purification.
  • the compressed air connection 33 and the pressure line connection 34 are arranged on a cover 17 with which the dosing system 12 can be closed on a side facing away from the closure lid 38.
  • the cover 17 has a larger diameter than the cylindri ⁇ cal housing of the dosing system 12 and is more on one side over on the other.
  • a Steuer ⁇ device connector 43 and a tank return 32 are also arranged.
  • a tank level sensor and preferably a quality sensor for the reducing agent, which are not shown in FIG. 4, may expediently also be arranged in the modular module.
  • the metering system 12 is designed as an installation module 13.
  • the Reduktions ⁇ medium for exhaust aftertreatment for the purification of an exhaust gas of an internal combustion engine is stored, which is introduced via a pump 18 and an unspecified line and a pre-filter 50 in a mixing chamber 19.
  • the reducing agent is roughly purified.
  • the pump 18 can be bypassed with a bypass valve 51, which opens at too high a pressure in a normal operating conveying direction 44 downstream of the pump 18.
  • the Pump 18 conveys into the normal operating conveying direction 44, indicated by an arrow, to a mixing chamber 19, in which the reducing agent is prepared with aerosol formation with aerosol formation.
  • the air supply from an air reservoir 52 is controlled via an air control valve 20 and an air pressure sensor 36.
  • a throttle 49 is provided.
  • a filter 53 Downstream of the pump 18, a filter 53 is arranged with which the reducing agent is purified before it reaches the mixing chamber 19. Downstream of the filter 53, a sensor 54 for determining the reducing agent pressure is arranged, which is connected via an unspecified be ⁇ signal line with an engine control unit 55. Furthermore, a temperature sensor 56, which is arranged downstream of the sensor 54 and is provided for determining the temperature of the reducing agent, is coupled to the engine control unit 55. Between the pump 18 and the mixing chamber 19, a vent valve 57 and a metering valve 58 are further arranged.
  • the treated reducing agent is introduced from the mixing chamber 19 into a catalyst 60.
  • An exhaust gas flow direction at the exhaust gas inlet region 59 and at the exhaust gas outlet region 61 is indicated by arrows.
  • Conventional sensors 62 and 63 are provided at the exhaust gas inlet region 59 and at the exhaust gas outlet region 61, for example pressure sensors, temperature sensors, lambda sensors, NOx sensors and the like, which are connected to the control unit 55 by means of signal lines which are not described in more detail.
  • the control unit 55 further controls, depending on operating parameters and / or operating conditions via unspecified signal lines, the metering valve 58 and the pump 18th or their drive motor 45.
  • the control unit 55 is ver ⁇ connected via a CAN bus 46 with the internal combustion engine of the vehicle.
  • sensors 64 and 65 for level measurement and for tank temperature measurement are provided, which are connected to the control unit 55 by means of unspecified data lines.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tankmodul für ein Reduktionsmittel zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, um- fassend wenigstens ein Tankmodulgehäuse (10). Es wird vorgeschlagen, dass innerhalb einer Tankkammer (11) des Tankmodulgehäuses (10) ein Dosiersystem (12) zur Dosierung eines Reduktionsmittels in ein Abgassystem angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Dosiersystem zum Zuführen eines Reduktionsmittels aus einer Tankkammer (11) in ein Abgassystem, wobei das Dosiersystem (11) als Einbaumodul (13) ausgestaltet ist.

Description

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGART
R. 309458
Tankmodul für ein Reduktionsmittel und Dosiersystem
Die Erfindung geht aus von einem Tankmodul für ein Reduktionsmit¬ tel sowie einem Dosiersystem nach den Oberbegriffen der unabhän¬ gigen Ansprüche.
Zur Verminderung der in einem Abgas eines Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide hat sich für solche Verbrennungsmotoren, die mit Luftüberschuss betrieben werden, ein Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion als vorteilhaft erwiesen. Bei diesem Verfah¬ ren werden die Stickoxide zusammen mit Ammoniak in einem selek¬ tiven Katalysator zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Das zur kata- lytischen Umsetzung der Stickoxide notwendige Reduktionsmittel wird anstelle des Ammoniaks in Form einer wässrigen Hamstofflö- sung im Fahrzeug mitgeführt, aus der das Ammoniak durch Hydroly¬ se der Hamstofflösung in der jeweils zur Umsetzung benötigten Menge freigesetzt werden kann. Bekannt ist, die Harnstofflösung mit- tels einer in einem Dosiersystem angeordneten Mischkammer bei¬ spielsweise durch Aerosolbildung aufzubereiten und in einen Abgas¬ strang einzuspritzen. Eine Einbringung der Harnstofflösung ohne Luftzufuhr ist ebenfalls möglich. Das Dosiersystem ist dabei übli¬ cherweise in einem Druckguss-Gehäuse angeordnet. Nachteilig da- bei ist die relativ große Bauform und die aufwendigen, internen und externen Verbindungsleitungen und Verbindungsschläuche. Diese sind montageintensiv und reparaturanfällig. In Abhängigkeit von der Harnstoffkonzentration besteht zudem vor allem in den externen Verbindungsleitungen und Verbindungsschläuchen die Gefahr des Einfrierens der wässrigen Harnstofflösung. Bei bestimmten Tempera¬ turen sind sogar die internen Verbindungsleitungen durch Einfrieren gefährdet.
Vorteile der Erfindungen
Es wird vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäßen Tankmodul für ein Reduktionsmittel zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, umfassend wenigstens ein Tankmodulgehäuse, innerhalb einer Tankkammer des Tankmodulgehäuses ein Dosier- System zur Dosierung eines Reduktionsmittels in ein Abgassystem eines Fahrzeugs anzuordnen. Bevorzugt ist das Dosiersystem als ein kompaktes Einbaumodul ausgestaltet. Der Einbau des Dosiersys¬ tems in das Tankmodul gestaltet sich durch die erfindungsgemäße Anordnung besonders einfach. Es ist dabei von Vorteil, dass das Do- siersystem Platz sparend im Tankmodul untergebracht werden kann, so dass die Baugröße reduziert werden kann. Als kompaktes Ein¬ baumodul umfasst das Dosiersystem günstigerweise alle notwendi¬ gen Komponenten, wie z.B. Elektronik, Pumpen und/oder Dosiermit¬ tel, die innerhalb des Einbaumoduls so angeordnet sind, dass keine separaten Schlauchleitungen notwendig sind. Dadurch kann die Montage des Dosiersystems in das Tankmodul besonders einfach durchgeführt werden, und der Anschluss der Verbindungsleitungen und Verbindungsschläuche kann sehr rasch und einfach durchge¬ führt werden. Es ist dabei von Vorteil, dass die Reparaturanfälligkeit der Verbindungsleitungen und Verbindungsschläuche durch deren internen Einbau auf ein Minimum reduziert werden kann. Das Tank¬ modul kann eine bauliche Einheit mit einem Kraftstofftank bilden, in dem Kraftstoff zum Betreiben des Fahrzeugs mitgeführt wird, oder alternativ ein separates Tankmodul unabhängig vom Kraftstofftank sein.
Durch die kompakte Bauweise innerhalb des Tankmoduls ist das Dosiersystem vorteilhafterweise unempfindlicher gegen mechanische Umwelteinflüsse. Beispielsweise kann die Schüttelbelastung durch das sich in der Tankkammer befindliche Reduktionsmittel gedämpft werden.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Tank¬ moduls bei Nutzfahrzeugen, wodurch eine leichte Vormontage des Tankmoduls ermöglicht wird. Günstigerweise kann die Montagelö¬ sung unabhängig vom Ausstattungsgrad des Nutzfahrzeugs durch¬ geführt werden, da keine speziellen Montagewinkel benötigt werden. Das Tankmodulgehäuse kann vorzugsweise einen Kraftstofftank um¬ fassen, so dass mit dem erfindungsgemäßen Tankmodul ein kom- paktes Einbaumodul realisiert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tankmoduls ist das Do¬ siersystem mittels einer innerhalb der Tankkammer angeordneten Heizvorrichtung beheizbar. Bevorzugt kann die Tankheizung um ein Gehäuse des Dosiersystems angeordnet sein, so dass dieses gleichzeitig mit der mit Reduktionsmittel betankten Tankkammer be¬ heizt werden kann. Es erübrigt sich somit eine separate Heizung für die Tankkammer und das Dosiersystem. Ferner kann eine Heizung der internen Verbindungsleitungen entfallen, da das gesamte Dosier¬ system von der Tankheizung mitbeheizt werden kann. Ebenso kann eine separate Heizung einer Saugleitung entfallen, denn das Dosier- system umfasst eine Pumpe, die direkt aus dem Tank ansaugt. Be¬ sonders vorteilhaft bei der über einen Wasserkreislauf eines Motor¬ kühlsystems betriebenen Tankheizung des erfindungsgemäßen Tankmoduls ist, dass eine Anschlussleistung am Bordnetz deutlich verringert werden kann, weil keine elektrische Heizleitung erforder¬ lich ist.
Das Dosiersystem kann mittels eines innerhalb der Tankkammer an¬ geordneten Kühlsystems kühlbar sein. Bevorzugt können die von einem externen Zulauf gespeisten Kühlwasserleitungen um das Ge¬ häuse des Dosiersystems geführt werden und über einen externen Rücklauf für das Kühlwasser abgeleitet werden. Die Kühlwasserlei¬ tungen sind dabei günstigerweise innerhalb des Tankmoduls ange¬ ordnet und weisen somit einen besonders effizienten Wirkungsgrad auf.
Das Dosiersystem kann einen Deckel aufweisen, mit dem das kom¬ plette Einbaumodul an das Tankmodulgehäuse anflanschbar ist. Vorzugsweise sind am Deckel umlaufende Bohrungen angeordnet zur Aufnahme von Befestigungselementen, mit welchen das Ein¬ baumodul an das Tankmodulgehäuse angeflanscht werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Dosiersystem zum Zuführen eines Redukti¬ onsmittels aus einer Tankkammer in ein Abgassystem ist als Ein- baumodul ausgestaltet. Bevorzugt kann das Dosiersystem z.B. in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet sein, wobei in dem Ein¬ baumodul zumindest teilweise auf einer Leiterplatte ausgebildete Steuerungskomponenten, beispielsweise eine Steuereinheit, Senso¬ ren und dgl., angeordnet sind. In dem Einbaumodul kann zweckmä- ßigerweise auch ein Tankfüllstandssensor und bevorzugt ein Quali- tätssensor für das Reduktionsmittel angeordnet sein. Das Dosiersys¬ tem kann sowohl für eine luftunterstützte Dosierung des Redukti¬ onsmittels ausgebildet sein als auch zur Dosierung des Reduktions¬ mittels ohne Luftunterstützung.
Vorzugsweise weist das Einbaumodul eine Pumpe auf. Die Pumpe kann das Reduktionsmittel direkt aus der Tankkammer ansaugen oder über eine zwischen einem Zulauf aus der Tankkammer und der Pumpe angeordneten Filterkammer. Am Zulauf kann ein Rück- schlagventil angeordnet sein. Die Filterkammer kann auf ihrer von der Pumpe abgewandten Seite eine Verschlussvorrichtung umfas¬ sen, mit der die Filterkammer verschließbar ist. In der Filterkammer ist vorzugsweise ein Filtereinsatz angeordnet, der mögliche Verun¬ reinigungen, Partikel und dgl. aus dem Reduktionsmittel filtert. Ein Wechsel des Filtereinsatzes ist vorzugsweise nach einem Ausbau der kompletten Einheit möglich.
In einer günstigen Ausgestaltung sind eine Mischkammer und Luftzu¬ fuhrelemente in dem Einbaumodul zusammengefasst.
Das Reduktionsmittel kann mittels eines Saugrohrs aus der Filter¬ kammer über die Pumpe mit angebautem Druck- und Temperatur¬ sensor in die Mischkammer transportiert werden. Bei einem System mit Luftunterstützung kann über einen an einem Deckel angeordne- ten Druckluft-Anschluss Luft in die Mischkammer transportiert wer¬ den, wobei ein Luftregelventil mit angebautem Luftdruck- und Luft¬ temperatursensor die Luftzufuhr steuert. Mittels einer Druckleitung wird das Reduktionsmittel-Luftgemisch in das Abgassystem transpor¬ tiert. Es ist auch eine direkte Einspritzung des Reduktionsmittels möglich. Das Dosiersystem kann mittels eines Deckels verschließbar, vor¬ zugsweise verschraubbar sein. Der Deckel ist vorzugsweise oval und umfasst umlaufende Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungs- elementen, mit welchen die Einbaumodul auf das Tankmodulgehäu¬ se angeflanscht werden kann. Der Deckel kann einen Anschluss- Stutzen für eine Rückleitung des Reduktionsmittels in die Tankkam¬ mer aufweisen. Das Gehäuse des Dosiersystems ist — bis auf den Deckelflansch - vorzugsweise aus einem reduktionsmittelbeständi- gen Kunststoff hergestellt, da durch den Tankeinbau in das aus E- delstahl gebildete Tankmodul ein ausreichender Schutz gegen elekt¬ romagnetische Strahlung gegeben ist.
Zeichnung
Weitere Ausführungsformen, Aspekte und Vorteile der Erfindung er¬ geben sich auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in An¬ sprüchen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus nachfolgend anhand einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Im Folgenden zeigt
Figur 1 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemä¬ ßen Tankmoduls;
Figur 2 das Tankmodul nach Figur 1 mit einem Kühlsystem; Figur 3 das Tankmodul nach Figur 1 mit einer in einem Deckel vor¬ gesehenen Tankrückleitung;
Figur 4 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Dosiersystems; und
Figur 5 eine bevorzugte Dosiersystemanordnung in einem Abgas¬ strang eines Kraftfahrzeugs.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Gleiche Elemente werden in den Figuren jeweils mit gleichen Refe¬ renznummern bezeichnet.
Figur 1 zeigt ein bevorzugtes Tankmodul für ein Reduktionsmittel zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor. Das Tankmodul umfasst ein Tankmodulgehäuse 10 mit einer Tankkam¬ mer 11 und einem Kraftstofftank 14. Auf der Tankkammer 11 ist ein Einfüllstutzen 27 angeordnet, mit dem Reduktionsmittel in die Tank¬ kammer 11 getankt werden kann. Innerhalb der Tankkammer 11 des Tankmodulgehäuses 10 ist ein Dosiersystem 12 zur Dosierung eines Reduktionsmittels in ein Abgassystem angeordnet. Insgesamt ist das Dosiersystem 12 als ein kompaktes Einbaumodul 13 ausgestaltet, das vollständig von der Tankkammer 11 für das Reduktionsmittel ummantelt ist. Das Dosiersystem 12 ist in einem zylindrischen Ge¬ häuse angeordnet und mit einem Deckel 17 verschließbar. Der De¬ ckel 17 weist umlaufende Bohrungen 28 auf, mit dem das komplette Einbaumodul 13 an das Tankmodulgehäuse 10 anflanschbar ist. Das Dosiersystem 12 ist mittels einer innerhalb der Tankkammer 11 an- geordneten Heizvorrichtung beheizbar, die in der Figur 1 nicht er¬ sichtlich ist.
Aus Sicherheitsgründen ist eine zwischen dem Kraftstofftank 14 und der für das Reduktionsmittel vorgesehenen Tankkammer 11 ange¬ ordnete Trennwand 26 doppelwandig ausgebildet. Der Kraftstofftank 14 weist einen Einfüllstutzen 25 für Kraftstoff auf.
Figur 2 zeigt schematisch das Tankmodul nach Figur 1 mit einem Kühlsystem 16, das innerhalb der Tankkammer 11 angeordnet ist. Das Kühlsystem 16 umfasst einen Zulauf 29 für Kühlwasser, eine spiralförmig um das Einbaumodul 13 des Dosiersystems 12 ange¬ ordnete Kühlwasserleitung 30 und einen Rücklauf 31 für das Kühl¬ wasser. Die Kühlwasserleitung 30 ist dabei günstigerweise innerhalb des Tankmoduls angeordnet und weist somit einen besonders effi¬ zienten Wirkungsgrad auf, weil die Kühlung nicht nach außen abge¬ geben werden kann und somit keine Verluste auftreten.
In der Figur 3 ist ein erfindungsgemäßes Dosiersystem 12 gezeigt, das als Einbaumodul 13 ausgestaltet ist. Das Einbaumodul 13 ist zylinderförmig und weist einen ovalen Deckel 17 mit einem auf einer Seite überstehenden Rand auf. Auf dem Deckel sind Bohrungen 28 angeordnet zur Aufnahme von nicht gezeigten Befestigungselemen¬ ten, mit welchen das Dosiersystem 12 an das in der Figur 3 nicht gezeigte Tankmodulgehäuse 10 anflanschbar ist. Auf dem überste¬ henden Rand des Deckels 17 ist ein Tankrücklauf 32 angeordnet, über den das Reduktionsmittel in die Tankkammer 11 zurückgeleitet werden kann. Auf dem Deckel 17 ist ferner ein Druckluft-Anschluss 33 angeordnet, über die Luft zur Aerosolbildung in einer nicht gezeig- ten Mischkammer des Dosiersystems 12 eingebracht wird. Ferner ist - 9 -
auf dem Deckel 17 ein Druckleitungsanschluss 34 vorgesehen, über den das in der Mischkammer aufbereitete Reduktionsmittel in ein nicht dargestelltes Abgassystem zur Abgasreinigung eingespritzt wird. Auf einer Leiterplatte 21 sind Steuerungskomponenten 22, bei- spielsweise Sensoren, angeordnet.
Figur 4 zeigt schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Dosiersystems 12, in dem wenigstens die Komponenten Pumpe 18, Mischkammer 19 und Luftzufuhrelemente 20 in dem Einbaumodul 13 zusammengefasst sind. Das Reduktionsmittel wird über einen direkten Zulauf 35 aus der nicht gezeigten Tankkammer 11 in das Dosiersystem 12 eingebracht. Direkt am Zulauf 35 ist ein Rück¬ schlagventil 23 angeordnet, das beispielsweise bei einer plötzlichen Druckveränderung in Richtung zur Tankkammer 11 verschließbar ist. Das Reduktionsmittel wird in einer Normalbetrieb-Förderrichtung zu¬ nächst in eine Filterkammer 24 eingebracht. Diese ist an ihrem freien Ende durch einen Verschlussdeckel 38 verschließbar. Durch einen Filtereinsatz 37 wird das Reduktionsmittel grob gereinigt und bei¬ spielsweise von Partikeln und Verunreinigungen befreit. Anschlie- ßend wird das Reduktionsmittel über ein Saugrohr 39 und über eine Pumpe 18 in die Mischkammer 19 eingebracht. Die Pumpe 18 und die Mischkammer 19 sind in einer von der Filterkammer 24 getrenn¬ ten zweiten Kammer 40 des Dosiersystems 12 angeordnet. Über einen Drucksensor 41 und einen Temperatursensor 42 werden Druck und Temperatur des in die Mischkammer 19 eingebrachten Redukti¬ onsmittels gesteuert. Der Drucksensor 41 und der Temperatursensor 42 sind zusammen mit weiteren Steuerungskomponenten 22 auf ei¬ ner Leiterplatte 21 ausgebildet. Über einen Druckluftanschluss 33 wird zur Aerosolbildung Druckluft in die Mischkammer 19 des Dosiersystems 12 eingebracht, wobei ein Luftregelventil 20 und ein Luftdrucksensor 36 die Steuerung ü- bemehmen. Über einen Druckleitungsanschluss 34 wird das in der Mischkammer 19 aufbereitete Reduktionsmittel über eine nicht ge¬ zeigte Düse in ein Abgassystem zur Abgasreinigung eingespritzt. Der Druckluftanschluss 33 und der Druckleitungsanschluss 34 sind auf einem Deckel 17 angeordnet, mit dem das Dosiersystem 12 auf einer dem Verschlussdeckel 38 abgewandten Seite verschließbar ist. Der Deckel 17 weist einen größeren Durchmesser als das zylindri¬ sche Gehäuse des Dosiersystems 12 und steht auf einer Seite mehr über als auf der anderen. Auf dem Deckel 17 sind ferner ein Steuer¬ gerätestecker 43 und ein Tankrücklauf 32 angeordnet. In dem Ein¬ baumodul kann zweckmäßigerweise auch ein Tankfüllstandssensor und bevorzugt ein Qualitätssensor für das Reduktionsmittel angeord¬ net sein, die in der Figur 4 nicht gezeigt sind.
Bei einem nicht dargestellten, luftlosen System entfallen die Misch¬ kammer und die Luft führenden Elemente.
Eine bevorzugte Dosiersystemanordnung ist vereinfacht in Figur 5 dargestellt. Erfindungsgemäß ist das Dosiersystem 12 als Einbau¬ modul 13 ausgestaltet. In einer Tankkammer 11 ist das Reduktions¬ mittel zur Abgasnachbehandlung für die Reinigung eines Abgases eines Verbrennungsmotors gespeichert, welches über eine Pumpe 18 und eine nicht näher bezeichnete Leitung sowie einem Vorfilter 50 in eine Mischkammer 19 einbringbar ist. Im Vorfilter 50 wird das Re¬ duktionsmittel grob gereinigt. Die Pumpe 18 ist mit einem Bypass- ventil 51 umgehbar, welches bei einem zu hohen Druck in einer Normalbetrieb-Förderrichtung 44 stromab der Pumpe 18 öffnet. Die Pumpe 18 fördert in die durch einen Pfeil gekennzeichnete Normal¬ betrieb-Förderrichtung 44 zu einer Mischkammer 19, in welcher das Reduktionsmittel mit Luftunterstützung unter Aerosolbildung aufberei¬ tet wird. Die Luftzufuhr aus einem Luftreservoir 52 wird über ein Luft- regelventil 20 und einen Luftdrucksensor 36 gesteuert. Als weiteres Steuerungselement der Luftzufuhr in Richtung zur Mischkammer 19 ist eine Drossel 49 vorgesehen.
Stromab der Pumpe 18 ist ein Filter 53 angeordnet, mit dem das Re- duktionsmittel gereinigt wird, bevor es zu der Mischkammer 19 ge¬ langt. Stromab des Filters 53 ist ein Sensor 54 zur Bestimmung des Reduktionsmittelsdrucks angeordnet, der über eine nicht näher be¬ zeichnete Signalleitung mit einem Motorsteuergerät 55 verbunden ist. Ferner ist mit dem Motorsteuergerät 55 ein Temperatursensor 56 gekoppelt, der stromab des Sensors 54 angeordnet ist und zur Be¬ stimmung der Temperatur des Reduktionsmittels vorgesehen ist. Zwischen der Pumpe 18 und der Mischkammer 19 sind ferner ein Entlüftungsventil 57 und ein Dosierventil 58 angeordnet.
Zur Abgasreinigung wird das aufbereitete Reduktionsmittel von der Mischkammer 19 in einen Katalysator 60 eingebracht. Eine Abgas¬ strömungsrichtung am Abgaseinlassbereich 59 und am Abgasaus¬ lassbereich 61 ist jeweils durch Pfeile gekennzeichnet. Am Abgasein¬ lassbereich 59 und am Abgasauslassbereich 61 sind übliche Senso- ren 62 und 63 vorgesehen, beispielsweise Drucksensoren, Tempera¬ tursensoren, Lambdasonden, NOx-Sensoren und dgl., die mittels nicht näher bezeichneten Signalleitungen mit dem Steuergerät 55 verbunden sind. Das Steuergerät 55 steuert weiterhin abhängig von Betriebsparametern und/oder Betriebszuständen über nicht näher bezeichnete Signalleitungen das Dosierventil 58 sowie die Pumpe 18 bzw. deren Antriebsmotor 45 an. Ferner ist das Steuergerät 55 über einen CAN-Bus 46 mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ver¬ bunden. An der Tankkammer 11 sind Sensoren 64 und 65 zur Füll¬ standsmessung sowie zur Tanktemperaturmessung vorgesehen, die mittels nicht näher bezeichneter Datenleitungen mit der Steuereinheit 55 verbunden sind.

Claims

R. 309458Patentansprüche
1. Tankmodul für ein Reduktionsmittel zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor, umfassend wenigs¬ tens ein Tankmodulgehäuse (10), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Tankkammer (11) des Tankmodulgehäu- ses (10) ein Dosiersystem (12) zur Dosierung eines Redukti¬ onsmittels in ein Abgassystem angeordnet ist.
2. Tankmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dosiersystem (12) als ein kompaktes Einbaumodul (13) ausgestaltet ist.
3. Tankmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Dosiersystem (12) mittels einer innerhalb der Tankkammer (11) angeordneten Heizvor¬ richtung beheizbar ist.
4. Tankmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Dosiersystem (12) mittels eines innerhalb der Tankkammer (11) angeordneten Kühlsys¬ tems (16) kühlbar ist.
5. Tankmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Dosiersystem (12) einen Deckel (17) aufweist, mit dem das komplette Einbaumodul (13) an das Tankmodulgehäuse (10) anflanschbar ist.
6. Tankmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Tankmodulgehäuse (10) ei¬ nen Kraftstofftank (14) umfasst.
7. Dosiersystem zum Zuführen eines Reduktionsmittels aus einer Tankkammer in ein Abgassystem, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Einbaumodul (13).
8. Dosiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einbaumodul (13) zumindest teilweise auf einer
Leiterplatte (21) ausgebildete Steuerungskomponenten (22, 36, 41 , 42, 54, 55, 56, 62, 63, 64, 65) angeordnet sind.
9. Dosiersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass wenigstens eine Pumpe (18) und/oder ein Do¬ siermittel in dem Einbaumodul (13) vorgesehen ist.
10. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass wenigstens eine Mischkammer (19) und Luftzufuhrelemente (20, 33) in dem Einbaumodul (13) zusam- mengefasst sind.
11. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Ventile (20, 23, 51 , 57, 58) vorgesehen sind.
12. Dosiersystem einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Einbaumodul (13) eine Filterkammer (24) umfasst.
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