WO2007118729A1 - Verfahren und vorrichtung zum schutz des einfrierens eines flüssigen reduktionsmittels für die abgasnachbehandlung einer brennkraftmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device and a method for heating a reducing agent system for an exhaust gas treatment system of an internal combustion engine according to the features of patent claims 1 and 2.
- aqueous urea solution is used, which is carried in a separate reservoir.
- the entrained in the vehicle reducing agent is supplied from the separate reducing agent tank via a pump to a metering module, from which it is injected into the exhaust stream upstream of the catalyst.
- Storage tank, pump and metering module are connected to each other via hose lines, via which the reducing agent representing an aqueous solution, such as a urea solution, is conveyed.
- aqueous solutions such as a urea solution
- a disadvantage of these aqueous solutions is that depending on the concentration of the dissolved substance, the risk of freezing from about H 0 C consists. It is known to heat the reservoir and the supply lines by means of an electric heater to minimize the risk of freezing.
- the invention has for its object to avoid the freezing of the guided in the connecting lines via the feed pump to the metering liquid reducing agent safely and with less effort.
- the heating water circuit branched off from the cooling water circuit of the internal combustion engine is circulated through the entire reducing agent system. He goes in close heat donating neighborhood to the aggregates or apparatuses of the reducing agent system connecting hose lines, which is made possible for example by a close common, running under contact laying of the lines. The units or appliances themselves and the connection connections of the hose lines are flowed through by the closed Edelwassernikank.
- the heating water circuit branched off from the cooling water circuit, not shown here, of the internal combustion engine has a water pump 2, from which the heating water is led via a hose line 3 to a connection block 4 of a conveyor module 5.
- the heating water flows through the connection block 4 and is led from there via a further hose line 6 to a connection block 7 on the storage medium container 8, which also flows through the heating water and leaves radially again. From there, the heating water is passed to a heat exchanger 9 located inside the storage container 8. After passing through the heat exchanger 9, the heating water is led via a further hose 11 to a further connection block 12 of the reservoir 8, flows through this and is passed via a hose 13 to a connection block 14 on the conveyor module 5.
- connection block 14 After flowing through this connection block 14, the heating water is passed to a further connection block 15 of the conveyor module 8, flows through this and is guided to a connection block 16 of a dosing 17 via a further hose 18. After flowing through this connection block 16, the heating water is fed back to the cooling circuit of the internal combustion engine.
- the conveying path of the urea solution taken from the reservoir 8 is shown by the dashed line. It is via the terminal block 7 and a
- the delivery module 5 ensures a further delivery of a certain amount of urea solution via the connection block 15 and a hose 22 to the dosing 17, from which the urea solution dosed into the exhaust stream before the SCR catalyst not shown here by means of a line 20 from the conveyor module 5 supplied compressed air is injected.
- the excess amount of urea solution will returned via the terminal block 14 and a hose 23 to the reservoir 8 via its terminal block 12.
- the hose lines 21, 22, 23 of the urea solution and the hose lines 6, 13, 18 of the heating water run between the apparatuses 5, 8 and 17 in close heat-emitting neighborhood, which can be realized for example by a common laying of the hose lines as pairs.
- the flowing through the heating water through the terminal blocks 4,7, 12, 14, 15 and 16 results in a sufficient temperature of the terminal blocks, so that these and the equipment are sufficiently heated.
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Abstract
Die Reduktionsmittelanlage eines Abgasbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine wird durch einen vom Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigten Heizwasserkreislauf (1) beheizt. Das Heizwasser wird dabei durch die Apparaturen (5,8,17) der Reduktionsmittelanlage unter enger Wärme abgebender Nachbarschaft zu den Reduktionsmittelschlauchleitungen (21,22,23) geführt.
Description
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Schutz des Einfrierens eines flüssigen Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beheizen einer Reduktionsmittelanlage für ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2.
Zur Verminderung von Stickoxidemissionen einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, mit Hilfe der Selectiv-Catalytic-Reduktions-Technologie (SCR) Stickoxid in Luftstickstoff und Wasserdampf umzuwandeln. Als Reduktionsmittel wird wässerige Harnstofflösung verwandt, die in einem separaten Vorratsbehälter mitgeführt wird.
Das im Fahrzeug mitgeführte Reduktionsmittel wird aus dem separaten Reduktionsmittelbehälter über eine Pumpe einem Dosiermodul zugeführt, von dem es in den Abgasstrom vor dem Katalysator eingespritzt wird. Vorratsbehälter, Pumpe und Dosiermodul sind über Schlauchleitungen miteinander verbunden, über die das eine wässerige Lösung darstellende Reduktionsmittel wie z.B. eine Harnstofflösung gefördert wird. Nachteilig bei diesen wässrigen Lösungen ist, dass in Abhängigkeit der Konzentration der gelösten Substanz die Gefahr des Einfrierens ab ca. H0C besteht. Es ist bekannt, den Vorratsbehälter und die Zuführungsleitungen mittels einer elektrischen Heizung zu beheizen, um die Einfriergefahr zu minimieren.
Aus der DE 199 35 920 Al ist es bekannt, das im Reduktionsmittelvorratsbehälter gespeicherte Reduktionsmittel durch die Abwärme der Brennkraftmaschine zu beheizen, in dem die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine durch einen Wärmetauscher im
Reduktionsmittelvorratsbehälter geführt wird. Dieses löst zwar das Problem des Einfrierens der Harnstofflösung im Vorratsbehälter, gewährleistet aber noch nicht die Einsatzbereitschaft des Dosiersystems bei sehr niedrigen Temperaturen, da die Verbindungsleitungen, Ventile und Pumpe weiterhin den niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind und dort das Reduktionsmittel Gefahr läuft, einzufrieren.
Aus der EP 1 388 648 Bl ist es daher bekannt, den von einem Hochdruckkraftstoffeinspritzsystem zurückfließenden erwärmten Kraftstoff zur Aufheizung der Reduktionsmittelleitungen zu verwenden. Dabei ist innerhalb der Kraftstoffrückleitung eine Reduktionsmittelleitung angeordnet, in dem das flüssige Reduktionsmittel in Gegenrichtung zum Einspritzpunkt gefördert wird.
Diese Anordnung ist nachteilig, da innerhalb der Koaxialleitung die Reduktionsmittelpumpe angeordnet werden muss und diese Anordnung nur bei der Erwärmung bei Hochdruckkraftstoff einspritzsystemen möglich ist. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass es zu einer Vermischung der Medien kommt, wenn nur die kleinste Undichtigkeit entsteht. Eine solche Vermischung zerstört in kurzer Zeit den kompletten Motor durch Korrosion aufgrund der korrosiven Eigenschaften der Harnstofflösung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einfrieren des in den Anschlussleitungen über die Förderpumpe zum Dosiermodul geleiteten flüssigen Reduktionsmittels sicher und mit geringerem Aufwand zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird für die Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
Der vom Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigte Heizwasserkreislauf wird zirkulierend durch die gesamte Reduktionsmittelanlage geführt. Dabei verläuft er in enger Wärme abgebender Nachbarschaft zu den die Aggregate bzw. Apparaturen der Reduktionsmittelanlage verbindenden Schlauchleitungen, was beispielsweise durch eine enge gemeinsame, unter Berührung verlaufende Verlegung der Leitungen ermöglicht wird.
Die Aggregate bzw. Apparaturen selbst sowie die Verbindungsanschlüsse der Schlauchleitungen werden von dem geschlossenen Heizwasserkreislauf durchströmt.
Anhand der schematischen Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Der von dem hier nicht gezeigten Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigte Heizwasserkreislauf lweist eine Wasserpumpe 2 auf, von der das Heizwasser über eine Schlauchleitung 3 zu einem Anschlussblock 4 eines Fördermoduls 5 geführt ist. Das Heizwasser durchströmt den Anschlussblock 4 und wird von dort über eine weitere Schlauchleitung 6 zu einem Anschlussblock 7 am Vorratsmittelbehälter 8 geführt, den das Heizwasser ebenfalls durchströmt und radial wieder verlässt. Von dort wird das Heizwasser zu einem innerhalb des Vorratsbehälters 8 befindlichen Wärmetauscher 9 geführt. Nach dem Durchfluss durch den Wärmetauscher 9 wird das Heizwasser über eine weitere Schlauchleitung 11 zu einem weiteren Anschlussblock 12 des Vorratsbehälters 8 geführt, durchströmt diesen und wird über eine Schlauchleitung 13 zu einem Anschlussblock 14 an dem Fördermodul 5 geleitet. Nach Durchströmen dieses Anschlussblockes 14 wird das Heizwasser zu einem weiteren Anschlussblock 15 des Fördermoduls 8 geführt, durchströmt diesen und wird zu einem Anschlussblock 16 eines Dosiermoduls 17 über eine weitere Schlauchleitung 18 geführt. Nach Durchströmen dieses Anschlussblockes 16 wird das Heizwasser wieder dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine zugeleitet.
Der Förderweg der dem Vorratsbehälter 8 entnommenen Harnstofflösung wird durch die gestrichelte Linienführung gezeigt. Es wird über den Anschlussblock 7 und eine das
Reduktionsmittel transportierende Schlauchleitung 21 über den Anschlussblock 4 in das Fördermodul 5 geleitet. Das Fördermodul 5 sorgt für eine weitere Förderung einer bestimmten Menge Harnstofflösung über den Anschlussblock 15 und eine Schlauchleitung 22 zum Dosiermodul 17, von dem die Harnstofflösung dosiert in den Abgasstrom vor dem hier nicht gezeigten SCR- Katalysator mittels über eine Leitung 20 vom Fördermodul 5 zugeführte Druckluft eingespritzt wird. Die überschüssige Menge Harnstofflösung wird
über den Anschlussblock 14 und eine Schlauchleitung 23 dem Vorratsbehälter 8 über seinen Anschlussblock 12 zurückgeführt.
Die Schlauchleitungen 21, 22, 23 der Harnstofflösung und die Schlauchleitungen 6, 13, 18 des Heizwassers verlaufen zwischen den Apparaturen 5, 8 und 17 in enger Wärme abgebender Nachbarschaft, was beispielsweise durch eine gemeinsame Verlegung der Schlauchleitungen als Paare realisierbar ist. Das Durchströmen des Heizwassers durch die Anschlussblöcke 4,7, 12, 14, 15 und 16 ergibt eine ausreichende Temperierung der Anschlussblöcke, so dass diese und auch die Apparaturen ausreichend beheizt sind.
Claims
1. Vorrichtung zum Beheizen einer Reduktionsmittelsmittelanlage für ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine durch einen vom Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigten Heizwasserkreislauf
(1), der zirkulierend durch die gesamte Reduktionsmittelsmittelanlage geführt ist und dabei durch die Apparaturen wie Fördermodul (5) und/oder Dosiermodul (17) sowie einen Vorratsbehälters (8) für das Reduktionsmittel gefördert wird, und dabei in enger wärmeabgebender Nachbarschaft zu den das Reduktionsmittel zwischen den Apparaturen und/oder dem Vorratsbehälter führenden
Schlauchleitungen (21, 22, 23) geführt ist, und dabei durch die Schlauchleitungsanschlüsse (4, 7, 12, 14, 15, 16) zum Verbinden der Schlauchleitungen mit den Apparaturen und/oder dem Vorratsbehälter strömt.
2. Verfahren zum Erwärmen des Reduktionsmittels in einer Reduktionsmittelanlage für ein Abgasreinigungssystem, bei dem das Reduktionsmittel innerhalb der Reduktionsmittelleitungen und Apparaturen erwärmt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reduktionsmittel innerhalb der gesamten Anlage durch von dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigtes, thermische Energie tragendes Kühlwasser erwärmt wird.
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