WO2010046152A1 - Dosiersystem für ein flüssiges medium, insbesondere harnstoff-wasser-lösung - Google Patents

Dosiersystem für ein flüssiges medium, insbesondere harnstoff-wasser-lösung Download PDF

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WO2010046152A1
WO2010046152A1 PCT/EP2009/060810 EP2009060810W WO2010046152A1 WO 2010046152 A1 WO2010046152 A1 WO 2010046152A1 EP 2009060810 W EP2009060810 W EP 2009060810W WO 2010046152 A1 WO2010046152 A1 WO 2010046152A1
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WO
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suction
suction lance
dosing system
tank
heating pot
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PCT/EP2009/060810
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English (en)
French (fr)
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Michael Krause
Rainer Haeberer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Dosing system for a liquid medium in particular urea-water solution
  • the emission limit values for nitrogen oxides especially in heavy motor vehicles, require exhaust aftertreatment devices which carry out a selective catalytic reduction (SCR) of the nitrogen oxides contained in the raw emissions of the internal combustion engine.
  • SCR selective catalytic reduction
  • An example of such an exhaust aftertreatment device is known from DE 10 2006 012 855 Al.
  • an aqueous urea solution is stored in a tank and injected by a metering pump and with the aid of a metering valve as needed in an exhaust pipe of the internal combustion engine.
  • the customary liquid reducing agents freeze depending on the added protective agents at temperatures between -11 ° C and -40 0 C. Since even at low temperatures, the pollutants must be reduced, the reducing agent must first be thawed. For cars, an electric heater is used in the tank of the dosing system for this purpose.
  • a metering system for a liquid medium in particular a liquid reducing agent, such as an aqueous urea-water solution (HWL), with a tank, with a metering pump and with a metering valve, wherein the metering pump and the metering valve by a first conduit are connected to each other, wherein the tank and the metering pump by a second
  • the tank comprises a heating pot with an electric heater
  • the second conduit at its tank end has a first suction lance and a second suction lance
  • the first suction lance outside of the heating pot opens into the tank and wherein the second suction lance in opens the heating pot, thereby solved that the first lance is passed through the heating pot.
  • the first suction lance and the second suction lance from an extruded tube or tube with two parallel channels inexpensive and easy to manufacture.
  • This extruded raw material with two parallel channels is cut to length at different points, so that the channel which forms the first suction lance is longer and can be passed through the heating pot into the tank.
  • the channel which forms the second suction lance is dimensioned correspondingly shorter, so that the suction opening of the second suction lance opens into the heating pot.
  • this arrangement ensures that reductant is thawed and liquefied in the heating pot and that the first and second suction lances are reliably thawed.
  • the fact that the first suction lance but is again led out of the heating pot, the suction port of the first suction lance is still much longer closed by frozen reducing agent, so that initially only the thawed reducing agent is sucked in the heating pot through the second suction lance and conveyed to the metering valve.
  • the delay time between the thawing of the reducing agent located in the heating pot and the thawing of the suction opening of the first suction lance located reducing agent within wide limits of the application to make accordingly. Namely, if the first suction lance is thawed too early and thus activated, it may be the case that the insufficiently liquefied in the tank reducing agent is present and the first suction lance sucks in air,. As a result, the dosing system is at least impaired in its function.
  • the volume of the frozen reducing agent which is located in the immediate vicinity of the suction opening of the first suction lance, can be clearly defined.
  • this threefold procedure achieves efficient thawing and, on the other hand, ensures that the delay between the thawing of the activation of the second suction lance and the first suction lance is sufficiently great.
  • the inventive thermal decoupling between the heating pot and suction pot is another parameter for controlling the delay between the activation of the second suction lance and the first suction lance available.
  • this thermal decoupling can be achieved by choosing a suitable container material for both
  • Heating pot as well as for the suction cup to be taken may be a poorly heat-conducting plastic. This is particularly useful when heating pot and suction cup are made in one piece.
  • a further advantageous possibility for thermal decoupling of heating pot and suction pot is to provide an inlet opening in the suction cup, which is arranged in the installation position of the tank in a vehicle spaced from the highest point of the Saugtopfvolumens in the vertical direction.
  • This inventive arrangement of the inlet opening makes it possible to form an air cushion at the upper end of the suction cup, which serves for thermal insulation.
  • the conveying direction of the metering pump is reversed and the metering valve is opened, so that sucked from the exhaust pipe of the engine air or exhaust gases and conveyed through the first line and the second line in the suction lances.
  • this exhaust gas displaces the reducing agent located above the inlet opening and thereby forms an air cushion.
  • this air cushion serves as an elastic element, which gives way upon freezing of the reducing agent and thereby prevents the bursting of the suction cup.
  • this gas cushion serves as thermal insulation between the heating pot and the frozen reducing agent located in the suction cup.
  • the suction line opens into a filter housing with a filter inlet opening, wherein a filter element is provided in the filter housing and / or in the filter inlet opening.
  • the excess reducing agent conveyed by the dosing pump is returned to the tank via a return line, preferably into the heating pot of the tank. This ensures that there is always a sufficient amount of liquid reducing agent in the heating pot and only when the heating pot is filled, the still available liquid reducing agent flows through an overflow into the tank and there thaws the existing reducing agent.
  • the first suction lance Preferably, the reducing agent sucks, which promotes the metering pump, a throttle element in the first suction lance and / or the second suction lance is arranged.
  • a particularly cost-effective variant for producing the first and second suction lance according to the invention is to extrude a pipe or a hose made of a plastic or to form in some other way, in this hose or pipe, two parallel channels are present. These channels are cut to length at different points, resulting in suction lances of different lengths.
  • Figure 1 shows the schematic structure of a metering system according to the invention
  • an internal combustion engine 1 with an exhaust gas aftertreatment device 3 is greatly simplified and shown schematically.
  • the exhaust aftertreatment device 3 comprises an exhaust pipe 5, an oxidation catalyst 7 and an SCR catalyst 11. Not shown is a particulate filter, which is usually arranged downstream of the oxidation catalyst 7.
  • the flow direction of the exhaust gas through the exhaust pipe 5 is indicated by arrows (not numbered).
  • a metering valve 13 for the reducing agent is arranged upstream of the SCR catalytic converter 11 on the exhaust gas pipe 5.
  • the metering valve 13 injects reducing agent upstream of the SCR catalyst 11 into the exhaust pipe 5 as needed. In some applications is between
  • Dosing valve 13 and SCR catalyst 11 is still provided a mixer, not shown.
  • the metering system comprises the metering valve 13, a metering pump 15 and a storage tank 17.
  • the metering valve 13 is shown schematically as a spring-loaded valve. Between the metering pump 15 and the metering valve 13, a first line 19 is provided. Between the tank 17 and the metering pump 15, a second conduit 21 is provided.
  • the tank 17 is shown as a "black box" in Figure 1. Details of the tank 17 according to the invention are explained below with reference to Figures 2 and 3.
  • the return line 22 could also branch off from the metering valve 13 or the metering pump 15.
  • control unit 29 controls the internal combustion engine 1 and, inter alia, the metering pump 15.
  • the signal connection between the control unit 29 and the metering pump 15 is shown in Figure 1 by a dashed arrow (not numbered).
  • FIG. 2 a first exemplary embodiment of a tank 17 designed according to the invention is cut and shown schematically.
  • a heating pot 31 and a suction cup 33 In the tank 17 are a heating pot 31 and a suction cup 33.
  • the heating pot 31 and the suction cup 33 can be made of one piece, for example of plastic. Alternatively, it is also possible to produce the two parts separately and then to connect to each other, for example by a snap connection or by welding.
  • a specially shaped tube with two channels is passed from top to bottom.
  • This hose 35 forms a first suction lance 37 with a channel and a second suction lance 39 with the other channel.
  • In the left part of Figure 2 is a section along the line A-A through the hose 35 is shown.
  • Cutting off the channels constituting the first suction lance 37 and the second suction lance 39 at different heights makes it possible to make the suction openings 41 of the first suction lance 37 and the suction opening 43 of the second suction lance 39 spaced from each other. This ensures that the suction opening 43 of the second suction lance 39 ends in the heating pot and the suction opening 41 of the first suction lance 37 opens into the suction cup 33.
  • an electric heater 45 is provided in the lower part of the heating pot.
  • the electrical connections of this heater 45 are not shown. Only indicated is an electrical winding 45.1, which is wound around the tube 35 and thereby reliably ensures the thawing of the suction lances 37 and 39 over the entire length within the heating pot.
  • the suction opening 41 of the first suction lance 37 is surrounded by a flexible filter screen 47, so that no impurities can be sucked in via the suction lance 37.
  • the return line 22 opens into the heating pot 31, so that the excess reducing agent is first conveyed back into the heating pot 31. When the heating pot 31 is full, the excess liquid reducing agent is passed through an overflow opening 47 in the tank 17.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a tank 17 according to the invention. Identical components are provided with the same reference numerals and it is the case with respect to the figures said accordingly.
  • an inlet opening 51 of the suction cup is arranged in the embodiment of Figure 3 below a lid 53 of the suction cup 33.
  • the suction cup 33 is arranged in a sump 50 of the tank 17.
  • the upper end of the inlet opening 51 has a distance S to the cover 53 of the suction cup 33.
  • This air cushion is shown in Figure 3 by indicated bubbles. The thickness of this air cushion depends on the distance S.
  • This air cushion serves, on the one hand, to form an elastic buffer volume, so that the volume increase taking place when the reducing agent solidifies does not lead to the bursting of the suction cup 33. Furthermore, this air cushion forms a thermal insulation and thereby supports the thermal decoupling between the heating pot 31 and the suction cup 33.
  • the first suction lance 37 opens into a filter housing 55.
  • a filter element 47 and a suction port 57 is provided in this filter housing 55.
  • the distance between the suction opening 41 of the first suction lance 37 and the inlet opening 57 in the filter housing 55 is a further parameter with the help of the time delay between the second suction lance 39, which opens in the heating pot 31 and the first suction lance 37, which opens in the suction cup 33 to Taxes.

Abstract

Es wird ein Dosiersystem für ein flüssiges Medium insbesondere ein flüssiges Reduktionsmittel vorgeschlagen, bei dem eine erste Sauglanze (37) und eine zweite Sauglanze (39) gemeinsam durch einen Heiztopf (31) geführt werden und die erste Sauglanze (37) anschließend wieder aus dem Heiztopf (31) herausgeführt wird. In dem Heiztopf (31) ist eine elektrische Heizung (45). Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, mit verhältnismäßig geringer elektrischer Leistung das im Heiztopf (31) befindliche gefrorene Reduktionsmittel rasch aufzutauen und gleichzeitig zu gewährleisten, dass die erste Sauglanze (37) erst dann aktiviert wird, wenn eine ausreichende Menge von Reduktionsmittel bereits verflüssigt wurde.

Description

Titel
Dosiersystem für ein flüssiges Medium, insbesondere Harnstoff- Wasser- Lösung
Stand der Technik
Die Immissionsgrenzwerte für Stickoxide erfordern vor allem bei schweren Kraftfahrzeugen Abgasnachbehandlungseinrichtungen, die eine selektive katalytische Reduktion (SCR) der in den Rohemissionen der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxide vornehmen. Dieses sogenannte SCR-Verfahren zur Abgasreinigung ist aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auf eine detaillierte Erläuterung der bei diesem Verfahren ablaufenden chemischen Vorgänge verzichtet werden kann.
Ein Beispiel einer solchen Abgasnachbehandlungseinrichtung ist aus der DE 10 2006 012 855 Al bekannt. Dort wird eine wässerige Harnstoff lösung in einem Tank gespeichert und von einer Dosierpumpe und mit Hilfe eines Dosierventils bedarfsabhängig in ein Abgasrohr der Brennkraftmaschine eingedüst.
Die heute üblichen flüssigen Reduktionsmittel gefrieren je nach zugesetzten Schutzmitteln bei Temperaturen zwischen -11°C und -400C. Da auch bei tiefen Temperaturen die Schadstoffe verringert werden müssen, muss das Reduktionsmittel zunächst aufgetaut werden. Bei PKWs wird zu diesem Zweck eine elektrische Heizung im Tank des Dosiersystems eingesetzt.
Da das SCR-System aufgrund der gesetzlichen Vorgaben selbst bei tiefen Temperaturen innerhalb einer vorgegebenen Zeit betriebsbereit sein muss, ist eine Heizung, mit der das Auftauen des gefrorenen Reduktionsmittels rasch erreicht wird, unverzichtbar.
Offenbarung der Erfindung
Da jedoch die Bordelektrik nur eine begrenzte elektrische Leistung zur Verfügung stellen kann, ist ein ein effizientes Auftauen des im Tank befindlichen Reduktionsmittels besonders wichtig, Gleichzeitig soll das Ansaugen von Luft in das Dosiersystem zuverlässig verhindert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Dosiersystem für ein flüssiges Medium, insbesondere einem flüssigen Reduktionsmittel, wie zum Beispiel einer wässrigen Harnstoff- Wasser- Lösung (HWL), mit einem Tank, mit einer Dosierpumpe und mit einem Dosierventil, wobei die Dosierpumpe und das Dosierventil durch eine erste Leitung miteinander verbunden sind, wobei der Tank und die Dosierpumpe durch eine zweite
Leitung miteinander verbunden sind, wobei der Tank einen Heiztopf mit einer elektrischen Heizung umfasst, wobei die zweite Leitung an ihrem tankseitigen Ende eine erste Sauglanze und eine zweite Sauglanze aufweist, wobei die erste Sauglanze außerhalb des Heiztopfs in den Tank mündet und wobei die zweite Sauglanze in den Heiztopf mündet, dadurch gelöst, dass die erste Lanze durch den Heiztopf hindurchgeführt wird.
Durch die erfindungsgemäße Verlegung/Führung der Sauglanze durch den Heiztopf hindurch, wird sichergestellt, dass das in der ersten Sauglanze befindliche gefrorene Reduktionsmittel auftaut. Des Weiteren ergibt sich daraus eine Vereinfachung von Herstellung und Montage, da es erfindungsgemäß möglich ist, die erste Sauglanze und die zweite Sauglanze aus einem extrudierten Schlauch oder Rohr mit zwei parallel zueinander verlaufenden Kanälen kostengünstig und einfach herzustellen. Dieses extrudierte Rohmaterial mit zwei parallelen Kanälen wird an unterschiedlichen Stellen abgelängt, so dass der Kanal, welcher die erste Sauglanze bildet, länger ist und durch den Heiztopf hindurch in den Tank geführt werden kann. Der Kanal, welcher die zweite Sauglanze bildet, wird entsprechend kürzer bemessen, so dass die Saugöffnung der zweiten Sauglanze in den Heiztopf mündet.
Durch diese Anordnung ist einerseits sichergestellt, dass im Heiztopf Reduktionsmittel aufgetaut und verflüssigt wird und auch die erste und die zweite Sauglanze zuverlässig aufgetaut werden. Dadurch, dass die erste Sauglanze aber wieder aus dem Heiztopf hinausgeführt wird, ist die Saugöffnung der ersten Sauglanze noch erheblich länger von gefrorenem Reduktionsmittel verschlossen, so dass zunächst ausschließlich das aufgetaute Reduktionsmittel im Heiztopf durch die zweite Sauglanze angesaugt und zum Dosierventil gefördert wird.
Durch eine geeignete Abstimmung der Längen von erster Sauglanze und zweiter Sauglanze und einer geeigneten Positionierung der Saugöffnung der ersten Sauglanze im Tank außerhalb des Heiztopfs ist es möglich, die Verzögerungszeit zwischen dem Auftauen des im Heiztopf befindlichen Reduktionsmittels und dem Auftauen des an der Saugöffnung der ersten Sauglanze befindlichen Reduktionsmittels in weiten Grenzen dem Anwendungsfall entsprechend zu gestalten. Wenn nämlich die erste Sauglanze zu früh aufgetaut und damit aktiviert wird, kann der Fall eintreten, dass die im Tank nicht ausreichend verflüssigtes Reduktionsmittel vorhanden ist und die erste Sauglanze Luft ansaugt ,. Dadurch wird das Dosiersystem in seiner Funktion zumindest beeinträchtigt wird.
Da bei modernen PKWs in aller Regel der Bauraum sehr knapp ist, ist es erforderlich, den Tank und die darin befindlichen Einbauten, wie Heiztopf, Sauglanzen und elektrische Heizung, möglichst kompakt auszubilden. Gleichzeitig soll natürlich die sichere Funktion des Dosiersystems unter allen Umständen und auch bei tiefsten Außentemperaturen gewährleistet sein. Aus diesem Grund ist in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Dosiersystems unterhalb des Heiztopfs ein zusätzlicher Saugtopf vorgesehen, wobei die erste Sauglanze in den Saugtopf mündet.
Durch diesen zusätzlichen Saugtopf kann das Volumen des gefrorenen Reduktionsmittels, welches sich in unmittelbarer Nähe der Saugöffnung der ersten Sauglanze befindet, eindeutig festgelegt werden. Dadurch ist es möglich, gezielt in drei Schritten zuerst das im Heiztopf befindliche Reduktionsmittel und die Sauglanzen aufzutauen, in einem zweiten Schritt den im Saugtopf befindlichen Teil der ersten Sauglanze und die im Saugtopf befindliche Reduktionsmittel aufzutauen: Anschließend wird in einem dritten Schritt das im übrigen Tank befindliche Reduktionsmittel aufgetaut. Durch diese dreistufige Vorgehensweise wird einerseits ein effizientes Auftauen erreicht und andererseits sichergestellt, dass die Verzögerung zwischen dem Auftauen der Aktivierung von zweiter Sauglanze und erster Sauglanze ausreichend groß ist.
Durch die erfindungsgemäße thermische Entkopplung zwischen Heiztopf und Saugtopf steht ein weiterer Parameter zur Steuerung der Verzögerung zwischen dem Aktivieren von zweiter Sauglanze und erster Sauglanze zur Verfügung. Diese thermische Entkopplung kann naturgemäß durch die Wahl eines geeigneten Behältermaterials sowohl für den
Heiztopf als auch für den Saugtopf getroffen werden. Beispielsweise kann dies ein schlecht wärmeleitender Kunststoff sein. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn Heiztopf und Saugtopf aus einem Stück hergestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur thermischen Entkopplung von Heiztopf und Saugtopf besteht darin, eine Zulauföffnung im Saugtopf vorzusehen, die in Einbaulage des Tanks in einem Fahrzeug beabstandet zum in vertikaler Richtung höchsten Punkt des Saugtopfvolumens angeordnet ist. Diese erfindungsgemäße Anordnung der Zulauföffnung ermöglicht es, ein Luftpolster am oberen Ende des Saugtopfs auszubilden, welche zur Wärmedämmung dient. Dazu nützt man den häufig durchgeführten Entlüftungsvorgang des Dosiersystems nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine aus. Dazu wird die Förderrichtung der Dosierpumpe umgekehrt und das Dosierventil geöffnet, so dass aus dem Abgasrohr der Brennkraftmaschine Luft beziehungsweise Abgase angesaugt und durch die erste Leitung und die zweite Leitung in die Sauglanzen gefördert werden. Dieses Abgas verdrängt bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Zulauföffnung das oberhalb der Zulauföffnung befindliche Reduktionsmittel und bildet dadurch ein Luftpolster. Dieses Luftpolster dient einerseits als elastisches Element, welches beim Gefrieren des Reduktionsmittels nachgibt und dadurch das Bersten des Saugtopfs verhindern hilft. Des Weiteren dient dieses Gaspolster als Wärmedämmung zwischen dem Heiztopf und dem im Saugtopf befindlichen gefrorenen Reduktionsmittel. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dosiersystems mündet die Saugleitung in einem Filtergehäuse mit einer Filterzulauföffnung, wobei im Filtergehäuse und/oder in der Filterzulauföffnung ein Filterelement vorgesehen ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Verunreinigungen oder noch teilweise gefrorenen Partikel von Reduktionsmittel in die erste Saugleitung gesaugt werden und diese Saugleitung möglicherweise verstopfen. Weil die Heizung im Heiztopf angeordnet ist, wird dies dazu führen, dass das im Heiztopf befindliche Reduktionsmittel rasch und mit hoher Heizleistung aufgeheizt wird und nach dem das im Heiztopf befindliche Reduktionsmittel aufgetaut wurde, die Heizleistung reduziert wird. Dadurch verzögert sich das Auftauen des im Saugtopf befindlichen Reduktionsmittels, so dass die erfindungsgemäße gewünschte Verzögerungszeit zwischen dem Auftauen der zweiten Sauglanze und dem Aktivieren der ersten Sauglanze weiter zunimmt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heizung kann vorgesehen sein, die Heizung als sogenannte selbstregelnde oder PTC-Heizung (PTC = positive temperature coefficient) kann vorgesehen sein, dass die Leistung der Heizung reduziert wird, wenn das Reduktionsmittel in unmittelbarer Nähe zu der Heizung flüssig ist, und dass die elektrische Heizung abgeschaltet wird, wenn die Heizung von Luft umgeben ist.
Das von der Dosierpumpe geförderte überschüssige Reduktionsmittel wird über eine Rücklaufleitung in den Tank, bevorzugt in den Heiztopf des Tanks, zurückgeführt. Dadurch ist sichergestellt, dass stets eine ausreichende Menge flüssigen Reduktionsmittels in dem Heiztopf vorhanden ist und erst wenn der Heiztopf gefüllt ist, durch einen Überlauf das noch verfügbare flüssige Reduktionsmittel in den Tank strömt und dort das vorhandene Reduktionsmittel auftaut.
Um zu gewährleisten, dass im normalen Betriebszustand, das heißt, wenn ausschließlich flüssiges Reduktionsmittel im Tank und im Saugtopf vorhanden ist, die erste Sauglanze bevorzugt das Reduktionsmittel ansaugt, welches die Dosierpumpe fördert, ist ein Drosselelement in der ersten Sauglanze und/oder der zweiten Sauglanze angeordnet.
Dadurch ist es möglich, den Strömungswiderstand der ersten Sauglanze kleiner als den Strömungswiderstand der zweiten Sauglanze zu machen, so dass auf einfachste Weise gewährleistet ist, dass die erste Sauglanze das Reduktionsmittel im Wesentlichen ansaugt. Aus diesem Grund ist es auch besonders effektiv, an der ersten Sauglanze, die im Normalbetrieb den Großteil des Reduktionsmittels ansaugt, einen Filter mit einem Filterelement vorzusehen.
Eine besonders kostengünstige Variante zur Herstellung der erfindungsgemäßen ersten und zweiten Sauglanze ist es, ein Rohr oder einen Schlauch aus einem Kunststoff zu extrudieren oder auf sonstige Weise zu formen, wobei in diesem Schlauch oder Rohr zwei parallel verlaufende Kanäle vorhanden sind. Diese Kanäle werden an unterschiedlichen Stellen abgelängt und ergeben dadurch Sauglanzen mit unterschiedlicher Länge.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
Figur 1 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Dosiersystems und
Figuren 2, 3 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Dosiersysteme.
In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 stark vereinfacht und schematisch dargestellt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 umfasst ein Abgasrohr 5, einen Oxidationskatalysator 7 und einen SCR-Katalysator 11. Nicht dargestellt ist ein Partikelfilter, der üblicherweise stromabwärts des Oxidationskatalysators 7 angeordnet wird. Die Strömungsrichtung des Abgases durch das Abgasrohr 5 ist durch Pfeile (ohne Bezugszeichen) angedeutet.
Um den SCR-Katalysator 11 mit Reduktionsmittel zu versorgen, ist stromaufwärts des SCR- Katalysators 11 am Abgasrohr 5 ein Dosierventil 13 für das Reduktionsmittel angeordnet. Das Dosierventil 13 spritzt bei Bedarf Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR- Katalysators 11 in das Abgasrohr 5 ein. Bei manchen Anwendungen ist zwischen
Dosierventil 13 und SCR-Katalysator 11 noch ein nicht dargestellter Mischer vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Dosiersystem umfasst das Dosierventil 13, eine Dosierpumpe 15 sowie einen Speicherbehälter 17. Das Dosierventil 13 ist als federbelastetes Ventil schematisch dargestellt. Zwischen der Dosierpumpe 15 und dem Dosierventil 13 ist eine erste Leitung 19 vorgesehen. Zwischen dem Tank 17 und der Dosierpumpe 15 ist eine zweite Leitung 21 vorgesehen. Der Tank 17 ist in Figur 1 als „black-box" dargestellt. Details des erfindungsgemäßen Tanks 17 werden nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 erläutert.
Von der ersten Leitung 19 zweigt eine Rücklaufleitung 22 mit einer Drossel 24 ab. Über die Rücklaufleitung 22 wird überschüssiges Reduktionsmittel in den Tank 17 zurückgeführt. Selbstverständlich könnte die Rücklaufleitung 22 auch vom Dosierventil 13 oder der Dosierpumpe 15 abzweigen.
Der Vollständigkeit halber sei noch auf die in der Abgasanlage angeordneten Sensoren, nämlich einen NOX-Sensor 25, sowie Temperatur-Sensoren 23 und 27 hingewiesen. Diese Sensoren 23, 25 und 27 sind über Signalleitungen (ohne Bezugszeichen) mit einem Steuergerät 29 der Brennkraftmaschine verbunden. Dieses Steuergerät 29 steuert die Brennkraftmaschine 1 und unter anderem auch die Dosierpumpe 15. Die Signalverbindung zwischen dem Steuergerät 29 und der Dosierpumpe 15 ist in Figur 1 durch einen gestrichelten Pfeil (ohne Bezugszeichen) dargestellt.
In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Tanks 17 geschnitten und schematisiert dargestellt.
In dem Tank 17 befinden sich ein Heiztopf 31 und ein Saugtopf 33. Der Heiztopf 31 und der Saugtopf 33 können aus einem Stück, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt werden. Alternativ ist es auch möglich, die beiden Teile gesondert herzustellen und anschließend miteinander zu verbinden, beispielsweise durch eine Schnappverbindung oder durch Schweißen.
Durch den Heiztopf wird von oben nach unten ein speziell geformter Schlauch mit zwei Kanälen hindurchgeführt. Dieser Schlauch 35 bildet eine erste Sauglanze 37 mit einem Kanal und eine zweite Sauglanze 39 mit dem anderen Kanal. Im linken Teil der Figur 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A durch den Schlauch 35 dargestellt. Durch das
Abschneiden der Kanäle, welche die erste Sauglanze 37 und der zweiten Sauglanze 39 bilden auf unterschiedlicher Höhe ist es möglich, die Saugöffnungen 41 der ersten Sauglanze 37 und die Saugöffnung 43 der zweiten Sauglanze 39 voneinander beabstandet zu machen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Saugöffnung 43 der zweiten Sauglanze 39 im Heiztopf endet und die Saugöffnung 41 der ersten Sauglanze 37 in dem Saugtopf 33 mündet.
Im unteren Teil des Heiztopfs ist eine elektrische Heizung 45 vorgesehen. Die elektrischen Anschlüsse dieser Heizung 45 sind nicht dargestellt. Lediglich angedeutet ist eine elektrische Wicklung 45.1, die um den Schlauch 35 gewickelt ist und dadurch zuverlässig das Auftauen der Sauglanzen 37 und 39 über die gesamte Länge innerhalb des Heiztopfs gewährleistet. Die Saugöffnung 41 der ersten Sauglanze 37 ist von einem flexiblen Filtersieb 47 umgeben, so dass keine Verunreinigungen über die Sauglanze 37 angesaugt werden können. Wie aus Figur 2 ersichtlich, mündet die Rücklaufleitung 22 in den Heiztopf 31, so dass das überschüssige Reduktionsmittel zunächst in den Heiztopf 31 zurückgefördert wird. Wenn der Heiztopf 31 voll ist, wird das überschüssige flüssige Reduktionsmittel durch eine Überlauföffnung 47 in den Tank 17 geleitet.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tanks 17 dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das bezüglich der Figuren Gesagte entsprechend.
Wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 2 und 3 bestehen darin, dass eine Zulauföffnung 51 des Saugtopfs bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterhalb eines Deckels 53 des Saugtopfs 33 angeordnet ist. Der Saugtopf 33 ist in einem Sumpf 50 des Tanks 17 angeordnet.
Das obere Ende der Zulauföffnung 51 hat einen Abstand S zum Deckel 53 des Saugtopfs 33. Dies bedeutet, dass, wenn bei der Entlüftung des Dosiersystems Abgase oder Luft aus dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine über die Leitungen 19 und 21 in die Sauglanzen 31 und 39 geblasen wird, sich ein Luftpolster an dem Deckel 53 des Saugtopfs ausbildet. Dieses Luftpolster ist in Figur 3 durch angedeutete Bläschen dargestellt. Die Dicke dieses Luftpolsters hängt vom Abstand S ab. Dieses Luftpolster dient einerseits dazu, ein elastisches Puffervolumen zu bilden, so dass die beim Erstarren des Reduktionsmittels stattfindende Volumenzunahme nicht zum Platzen des Saugtopfs 33 führt. Des Weiteren bildet dieses Luftpolster eine Wärmedämmung und unterstützt dadurch die thermische Entkopplung zwischen Heiztopf 31 und Saugtopf 33.
Ein weiterer Unterschied ist darin zu sehen, dass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 die erste Sauglanze 37 in ein Filtergehäuse 55 mündet. In diesem Filtergehäuse 55 ist ein Filterelement 47 und eine Saugöffnung 57 vorgesehen. Der Abstand der Saugöffnung 41 der ersten Sauglanze 37 und der Zulauföffnung 57 im Filtergehäuse 55 ist ein weiterer Parameter mit dessen Hilfe die zeitliche Verzögerung zwischen der zweiten Sauglanze 39, die im Heiztopf 31 mündet und der ersten Sauglanze 37, die im Saugtopf 33 mündet, zu steuern.

Claims

Ansprüche
1. Dosiersystem für ein flüssiges Medium, insbesondere einem flüssigen Reduktionsmittel, wie zum Beispiel eine wässrige Harnstoff- Wasser- Lösung
(HWL), mit einem Tank (17), mit einer Dosierpumpe (15), mit einem Dosierventil (13), wobei die Dosierpumpe (15) und das Dosierventil (13) durch eine erste Leitung (19) miteinander verbunden sind, und wobei der Tank (17) und die Dosierpumpe (15) durch eine zweite Leitung (21) miteinander verbunden sind, wobei der Tank (17) einen Heiztopf (31) mit einer elektrischen Heizung (45) umfasst, wobei die zweite Leitung (21) an ihrem tankseitigen Ende eine erste Sauglanze (37) und eine zweite Sauglanze (39) aufweist, wobei die erste Sauglanze (37) außerhalb des Heiztopfs (31) in den Tank (17) mündet, und wobei die zweite Sauglanze (39) in den Heiztopf (31) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sauglanze (37) durch den Heiztopf (31) hindurchgeführt wird.
2. Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (17) unterhalb des Heiztopfs (31) ein zusätzlicher Saugtopf (33) vorgesehen ist, und dass die erste Sauglanze (37) in den Saugtopf (33) mündet.
3. Dosiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heiztopf (31) und der Saugtopf (33) thermisch entkoppelt sind.
4. Dosiersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Saugtopf (33) mindestens eine Zulauföffnung (51) vorgesehen ist, und dass die mindestens eine Zulauföffnung (51) in der Einbaulage das Tanks (17) im einem Fahrzeug beabstandet (S) zum in vertikaler Richtung höchsten Punkt (53) des
Saugtopfs (33) angeordnet ist.
5. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Saugleitung (37) in ein Filtergehäuse (55) mit einer Filterzulauföffnung (57) mündet, und dass im Filtergehäuse (55) und/oder in der Filterzulauföffnung (57) ein Filterelement (47) vorgesehen ist.
6. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung (45) die in dem Heiztopf (31) verlaufenden Abschnitte von von erster Sauglanze (37) und zweiter Sauglanze (39) direkt beheizt.
7. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung (45) als selbstregelnde Heizung, insbesondere als PTC-Heizung (PTC=Positive-Temperature-Coefficient), ausgebildet ist
8. Dosiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der elektrischen Heizung (45) reduziert wird, wenn die Heizung von flüssigem Medium umgeben ist, und dass die elektrische Heizung (45) abgeschaltet wird, wenn die Heizung von Luft umgeben ist.
9. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung (22) in den Tank (17) mündet, und dass überschüssiges von der Dosierpumpe (15) gefördertes flüssiges Medium mittels der Rücklaufleitung (22) in den Tank (17) zurückgefördert wird.
10. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Sauglanze (37) und/oder der zweiten Sauglanze (39) ein Drosselelement angeordnet ist.
11. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungswiderstand der ersten Sauglanze (37) kleiner ist als ein Strömungswiderstand der zweiten Sauglanze (39).
12. Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sauglanze (37) und die zweite Sauglanze (39) aus einem Rohr oder Schlauch mit zwei parallel verlaufenden Kanälen hergestellt werden.
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