WO2020035202A1 - Arrangement for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine and method for operating same - Google Patents

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WO2020035202A1
WO2020035202A1 PCT/EP2019/066681 EP2019066681W WO2020035202A1 WO 2020035202 A1 WO2020035202 A1 WO 2020035202A1 EP 2019066681 W EP2019066681 W EP 2019066681W WO 2020035202 A1 WO2020035202 A1 WO 2020035202A1
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reducing agent
cooling
exhaust gas
suction line
arrangement according
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PCT/EP2019/066681
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Guenter Keusen
Volker Reusing
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention is based on an exhaust gas aftertreatment arrangement or a method for operating one according to the preamble of the independent claim.
  • aqueous urea solution as a reducing agent is conveyed from a tank to a metering module with the aid of a conveyor module, which module supplies the necessary flow rate
  • the pump of the delivery module in which the pump of the delivery module is located outside or above the tank, in addition to the main task of the pressure module on the metering module side, the pump also has to provide an additional suction power due to a spatial distance from the tank, which can influence the overall efficiency of the pump.
  • a pump in the tank at the bottom of the tank has a very short suction path, which plays a smaller role for the delivery capacity of such an arrangement.
  • the invention makes it possible to set the temperature of the fluid in the suction path of the pump to a low value, as a result of which the vapor pressure of the fluid to be drawn in is also kept low. This avoids the occurrence of high vapor pressures, which favor the formation of cavitation and can significantly limit the suction capacity of the pump. This improvement in the suction conditions also improves the pressure generation of the pump or increases its delivery rate in the direction of the metering module.
  • the delivery capacity of the system is typically limited by the pressure difference available in the intake tract of the pump.
  • cooling device helps to avoid excessive aging of the fluid reducing agent, in particular an aqueous urea solution. Aging products such as Ammonia, can lead to metal corrosion and chemical attacks on plastics. Cooling can therefore increase the service life of delivery and metering modules, i.e. pumps and valves.
  • Figure 1 shows an arrangement with a passive cooling device in the inlet path of a pump
  • Figure 2 shows an arrangement with an active cooling device in the inlet path of a pump.
  • FIG. 1 shows an arrangement 1 for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine, with a container 3 for storing an aqueous urea solution 5 as a fluid reducing agent for exhaust gas denitrification.
  • a pump 7 draws the fluid from the container 3 via a suction line 9 and conveys it via the pressure line 11 to a metering module (not shown in more detail), which injects the fluid in a metered manner into the exhaust tract of the internal combustion engine.
  • the suction line can optionally have a filter 8, which is preferably arranged at the end of the suction line 9 near the container bottom.
  • a cooling device 13 with cooling fins 15 is coupled to the suction line 9 in a thermally conductive manner.
  • the cooling device works passively, ie it supports the heat dissipation from the suction line to the ambient air by distributing and contacting the ambient air over a large area, here, for example, via the cooling fins 15.
  • a large cooling fin area should preferably be provided for effective heat dissipation to the ambient air, preferably in combination with forced convection by choosing a vehicle installation position which can benefit from the wind.
  • an active fan (not shown here) can be provided on the cooling fins.
  • the cooling device 13 makes it possible to keep the temperature of the aqueous urea solution in the suction line, in particular in the end of the suction line 9 facing the pump, within a narrow temperature range. This range can include, for example, 15 ° C to 30 ° C.
  • the cooling device 13 can also use a cooling circuit of the interior cooling system or air conditioning system which is present in the vehicle anyway.
  • FIG. 2 shows a further arrangement 100 in which, instead of the cooling device 13 shown in FIG. 1, a cooling device 23 with a cooling unit or heat exchanger, for example a cooling coil or a cooling spiral, it is provided which is coupled to a cooling circuit 25, in particular a cooling circuit with its own cooling medium, which is independent of a liquid circuit already present in the vehicle.
  • a cooling device 23 with a cooling unit or heat exchanger for example a cooling coil or a cooling spiral
  • Such an active cooling device 23 can alternatively also be equipped with Peltier elements, which serve as a heat pump between the wall of the suction line and a heat sink, for example large cooling fins.
  • the cooling device 23 can optionally be designed such that it also allows the heat flow to be reversed, so that the aqueous urea solution, ie the reducing agent, is heated in the suction line 9 if necessary. This is interesting for use under climatic conditions that require heating to avoid freezing damage or to ensure the presence of an eligible liquid phase of the reducing agent.
  • the control loop to be provided for this can receive the temperature of a sensor attached to / in the suction line as an input variable and / or deduce a cooling requirement from the operating state of the pump, in particular its current profile or its power consumption.
  • the fluid content of the container 3 can also be cooled.
  • Devices similar to the suction line cooling described above can be used for this.
  • a variant of the container cooling is to blow ambient air into the space between the walls of a double wall tank. If only the tank is cooled, it must be ensured that the operating conditions, in particular the temperature of the aqueous urea solution in the suction line and the differential pressure between the tank bottom and the pump-side end of the suction line allow suction at all, so that the hot aqueous urea solution in the supply line is finally cooled by aqueous ones Urea solution from the tank replaced and so the full pump performance can be achieved.

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Abstract

The invention relates to an arrangement (1, 100) for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine, having a container (3) for storing a fluid reducing agent (5) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas and a pump (7) for conveying the reducing agent out of the container via a suction line (9) and from the pump to a dosing module via a pressure line (11) for metering into the exhaust gas, wherein there is at least one cooling apparatus (13, 23) for cooling the reducing agent, characterized in that the cooling apparatus (13, 23) is designed to adjust the temperature of the reducing agent (5) in the suction line (9) such that the vapor pressure of the reducing agent (5) is kept low in the suction line.

Description

Beschreibung  description
Titel  title
Anordnung zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine und Arrangement for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine and
Verfahren zum Betreiben einer solchen Method for operating such a
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Abgasnachbehandlungsanordnung bzw. einem Verfahren zum Betreiben einer solchen nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. The invention is based on an exhaust gas aftertreatment arrangement or a method for operating one according to the preamble of the independent claim.
Aus der DE 103 24 482 B4 ist schon eine solche Such is already known from DE 103 24 482 B4
Abgasnachbehandlungsanordnung bekannt, bei der aber lediglich stromabwärts einer Förderpumpe für ein flüssiges Reduktionsmittel oder an dem  Exhaust gas treatment arrangement known, but in which only downstream of a feed pump for a liquid reducing agent or on the
Vorratsbehälter Kühlmaßnahmen vorgesehen sind. Die wässrige Harnstofflösung als Reduktionsmittel wird mit Hilfe eines Fördermoduls aus einem Tank zu einem Dosiermodul gefördert, welches den notwendigen Mengenstrom an Reservoir cooling measures are provided. The aqueous urea solution as a reducing agent is conveyed from a tank to a metering module with the aid of a conveyor module, which module supplies the necessary flow rate
Reduktionsmittel als Spray in den Abgasstrang abgibt. Releases reducing agent as a spray in the exhaust system.
Bei solchen Anordnungen, bei welchen sich die Pumpe des Fördermoduls außerhalb bzw. oberhalb des Tanks befindet, muss die Pumpe zusätzlich zur Hauptaufgabe der dosiermodulseitigen Druckerzeugung auch allein aufgrund einer räumlichen Distanz vom Tank eine zusätzliche Ansaugleistung erbringen, welche die Gesamteffizienz der Pumpe beeinflussen kann. Im Unterschied hierzu hat eine Pumpe im Tank am Tankboden einen sehr kurzen Ansaugpfad, welcher für die Förderleistung einer solchen Anordnung eine geringere Rolle spielt. In such arrangements, in which the pump of the delivery module is located outside or above the tank, in addition to the main task of the pressure module on the metering module side, the pump also has to provide an additional suction power due to a spatial distance from the tank, which can influence the overall efficiency of the pump. In contrast to this, a pump in the tank at the bottom of the tank has a very short suction path, which plays a smaller role for the delivery capacity of such an arrangement.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Anordnung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat The arrangement according to the invention and the method according to the invention with the characterizing features of the independent claim has
demgegenüber den Vorteil, einer verbesserten, d.h. vergrößerten Ansaugfähigkeit bzw. Förderrate bzw. -kapazität der Pumpe, welche zum in contrast the advantage of an improved, ie enlarged Suction capacity or delivery rate or capacity of the pump, which for
Herauspumpen des Reduktionsmittels aus dem Tank zum Einsatz kommt. Pumping out the reducing agent from the tank is used.
Die Erfindung ermöglicht es hierzu, die Temperatur des Fluids im Saugpfad der Pumpe auf einen niedrigen Wert einzustellen, wodurch auch der Dampfdruck des anzusaugenden Fluids gering gehalten wird. Vermieden wird somit das Auftreten hoher Dampfdrücke, welche die Bildung von Kavitation begünstigen und die Ansaugfähigkeit der Pumpe signifikant limitieren können. Diese Verbesserung der Ansaugbedingungen verbessert ebenfalls die Druckerzeugung der Pumpe bzw. erhöht ihre Förderrate in Richtung Dosiermodul. For this purpose, the invention makes it possible to set the temperature of the fluid in the suction path of the pump to a low value, as a result of which the vapor pressure of the fluid to be drawn in is also kept low. This avoids the occurrence of high vapor pressures, which favor the formation of cavitation and can significantly limit the suction capacity of the pump. This improvement in the suction conditions also improves the pressure generation of the pump or increases its delivery rate in the direction of the metering module.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Pumpe das Reduktionsmittel aus einem unterhalb der Pumpe angeordneten Behälter ansaugen muss. Die Förderkapazität des Systems ist dabei nämlich typischerweise durch die zur Verfügung stehende Druckdifferenz im Ansaugtrakt der Pumpe begrenzt. This is particularly advantageous when the pump has to suck in the reducing agent from a container arranged below the pump. The delivery capacity of the system is typically limited by the pressure difference available in the intake tract of the pump.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, dass die Kühlvorrichtung hilft, eine übermäßige Alterung des fluiden Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, zu vermeiden. Alterungsprodukte, wie z.B. Ammoniak, können zu Metallkorrosion und chemischen Angriffen auf Kunststoffe führen. Eine Kühlung kann somit die Lebensdauer von Förder- und Dosiermodulen, also Pumpen und Ventilen, erhöhen. Another advantage is that the cooling device helps to avoid excessive aging of the fluid reducing agent, in particular an aqueous urea solution. Aging products such as Ammonia, can lead to metal corrosion and chemical attacks on plastics. Cooling can therefore increase the service life of delivery and metering modules, i.e. pumps and valves.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Anordnung bzw. des zugehörigen The measures listed in the dependent claims and in the description are advantageous developments and improvements of the arrangement specified in the independent claim and the associated
Betriebsverfahrens möglich. Operating procedure possible.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it
Figur 1 eine Anordnung mit einer passiven Kühlvorrichtung im Zulaufpfad einer Pumpe und Figure 1 shows an arrangement with a passive cooling device in the inlet path of a pump and
Figur 2 eine Anordnung mit einer aktiven Kühlvorrichtung im Zulaufpfad einer Pumpe. Figure 2 shows an arrangement with an active cooling device in the inlet path of a pump.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt eine Anordnung 1 zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, mit einem Behälter 3 zur Bevorratung einer wässrigen Harnstofflösung 5 als fluidem Reduktionsmittel zur Abgasentstickung. Eine Pumpe 7 saugt das Fluid über eine Saugleitung 9 aus dem Behälter 3 an und fördert es über die Druckleitung 11 zu einem nicht näher dargestellten Dosiermodul, welches das Fluid dosiert in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine einspritzt. Die Saugleitung kann wahlweise, wie in der Figur 1 auch dargestellt, ein Filter 8 aufweisen, welches vorzugsweise am behälterbodennahen Ende der Saugleitung 9 angeordnet ist. An die Saugleitung 9 gut thermisch leitend angekoppelt ist eine Kühlvorrichtung 13 mit Kühlrippen 15. Die Kühlvorrichtung arbeitet passiv, d.h. sie unterstützt die Wärmeableitung von der Saugleitung zur Umgebungsluft durch eine möglichst großflächige Verteilung und großflächigen Kontakt mit der Umgebungsluft, hier beispielhaft über die Kühlrippen 15. Für eine effektive Wärmeabgabe an die Umgebungsluft ist vorzugsweise eine große Kühlrippenfläche vorzusehen, vorzugsweise in Kombination mit erzwungener Konvektion durch Wahl einer Fahrzeugeinbauposition, welche vom Fahrtwind profitieren kann. Im Falle einer gekapselten Bauweise ist ein aktiver Lüfter/Ventilator (hier nicht dargestellt) an den Kühlrippen vorsehbar. Die zwischen der Pumpenansaugöffnung und dem Behälter bzw. Tank, also dem behälterbodennahen Ende der Saugleitung 9 sich ausbildende Fluiddruckdifferenz wird maßgeblich mitbeeinflusst durch den Dampfdruck der wässrigen Harnstofflösung bzw. des fluiden Reduktionsmittel, der stark von der Temperatur der wässrigen Harnstofflösung abhängt. Mittels der Kühlvorrichtung 13 ist es möglich, die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung in der Saugleitung, insbesondere im pumpenzugewandten Ende der Saugleitung 9, in einem engen Temperaturbereich zu halten. Dieser Bereich kann z.B. 15 °C bis 30 °C umfassen. Eine an sich vorbekannte Anordnung, welche in an sich vorbekannter Weise auch Mittel zur Beheizung des Behälters bzw. der Pumpe zur Vermeidung von Gefrierschäden aufweisen kann, wird somit um eine Kühlvorrichtung 13 ergänzt. FIG. 1 shows an arrangement 1 for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine, with a container 3 for storing an aqueous urea solution 5 as a fluid reducing agent for exhaust gas denitrification. A pump 7 draws the fluid from the container 3 via a suction line 9 and conveys it via the pressure line 11 to a metering module (not shown in more detail), which injects the fluid in a metered manner into the exhaust tract of the internal combustion engine. As shown in FIG. 1, the suction line can optionally have a filter 8, which is preferably arranged at the end of the suction line 9 near the container bottom. A cooling device 13 with cooling fins 15 is coupled to the suction line 9 in a thermally conductive manner. The cooling device works passively, ie it supports the heat dissipation from the suction line to the ambient air by distributing and contacting the ambient air over a large area, here, for example, via the cooling fins 15. A large cooling fin area should preferably be provided for effective heat dissipation to the ambient air, preferably in combination with forced convection by choosing a vehicle installation position which can benefit from the wind. In the case of an encapsulated construction, an active fan (not shown here) can be provided on the cooling fins. The fluid pressure difference that forms between the pump suction opening and the container or tank, i.e. the end of the suction line 9 near the container bottom, is significantly influenced by the vapor pressure of the aqueous urea solution or of the fluid reducing agent, which is strongly dependent on the temperature of the aqueous urea solution. The cooling device 13 makes it possible to keep the temperature of the aqueous urea solution in the suction line, in particular in the end of the suction line 9 facing the pump, within a narrow temperature range. This range can include, for example, 15 ° C to 30 ° C. An arrangement known per se, which in a manner known per se can also have means for heating the container or the pump to avoid freezing damage, is thus supplemented by a cooling device 13.
Alternativ zum Vorsehen von Kühlrippen, welche unmittelbar mit der Umgebungsluft im Wärmeaustausch stehen, kann die Kühlvorrichtung 13 auch einen Kühlkreislauf der im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Innenraumkühlanlage bzw. Klimaanlage nutzen. As an alternative to providing cooling fins which are in direct heat exchange with the ambient air, the cooling device 13 can also use a cooling circuit of the interior cooling system or air conditioning system which is present in the vehicle anyway.
Beim Ansaugvorgang sind vor allem der Druckverlust bei der Leitungsdurchströmung sowie die höhendifferenzbedingte Druckdifferenz der Flüssigkeitssäule zwischen Behälterboden und pumpenzugewandtem Ende der Saugleitung zu überwinden. Ist eine Filtervorrichtung im Tank oder in der Saugleitung, kommt auch ihr Druckverlust noch hinzu. Die Pumpe muss also einen Unterdrück gegenüber dem im Tank herrschenden Druck erzeugen. Dies kann zu einer lokalen Unterschreitung des HWL- Dampfdrucks führen, insbesondere bei Temperaturen oberhalb 30 °C und insbesondere nahe der Pumpe. Die entstehenden Kavitationsblasen behindern den Weitertransport der Flüssigkeit, was eine Limitierung der Förderrate der Pumpe zur Folge hat, wenn nicht, wie erfindungsgemäß vorgesehen, eine Kühlung eingerichtet ist. During the suction process, the pressure loss in the line flow and the height difference-related pressure difference of the liquid column between the tank bottom and the pump-facing end of the suction line must be overcome. If there is a filter device in the tank or in the suction line, there is also a loss of pressure. The pump must therefore create a vacuum against the pressure in the tank. This can lead to a local drop in the HWL vapor pressure, especially at temperatures above 30 ° C and especially near the pump. The cavitation bubbles that arise hinder the further transport of the liquid, which results in a limitation of the delivery rate of the pump if cooling is not set up, as provided according to the invention.
Figur 2 zeigt eine weitere Anordnung 100, bei der anstelle der in Figur 1 abgebildeten Kühlvorrichtung 13 eine Kühlvorrichtung 23 mit einem Kühlaggregat bzw. Wärmetauscher, beispielsweise einer Kühlschlange oder eine Kühlspirale, vorgesehen ist, welches bzw. welcher mit einem von einem bereits im Fahrzeug vorhandenen Flüssigkeitskreislauf unabhängigen Kühlkeislauf 25, insbesondere einem Kühlkreislauf mit einem eigenen Kühlmedium, gekoppelt ist. FIG. 2 shows a further arrangement 100 in which, instead of the cooling device 13 shown in FIG. 1, a cooling device 23 with a cooling unit or heat exchanger, for example a cooling coil or a cooling spiral, it is provided which is coupled to a cooling circuit 25, in particular a cooling circuit with its own cooling medium, which is independent of a liquid circuit already present in the vehicle.
Eine solche aktive Kühlvorrichtung 23 kann alternativ auch mit Peltier-Elementen ausgestattet sein, welche als Wärmepumpe zwischen der Wandung der Ansaugleitung und einer Wärmesenke, beispielsweise großen Kühlrippen, dienen. Such an active cooling device 23 can alternatively also be equipped with Peltier elements, which serve as a heat pump between the wall of the suction line and a heat sink, for example large cooling fins.
Die Kühlvorrichtung 23 kann wahlweise so ausgestaltet sein, dass sie auch eine Umkehr des Wärmestroms erlaubt, so dass die wässrige Harnstofflösung, also das Reduktionsmittel, in der Saugleitung 9 nötigenfalls beheizt wird. Dies ist für den Einsatz unter klimatischen Bedingungen interessant, die eine Beheizung zur Vermeidung von Gefrierschäden bzw. zur Sicherstellung des Vorhandenseins einer förderfähigen flüssigen Phase des Reduktionsmittels erfordern. Der hierfür vorzusehende Regelkreis kann die Temperatur eines an/in der Saugleitung angebrachten Sensors als Eingangsgröße erhalten und/oder aus dem Betriebszustand der Pumpe, insbesondere deren Stromverlauf bzw. deren Leistungsaufnahme, auf einen Kühlbedarf schließen. The cooling device 23 can optionally be designed such that it also allows the heat flow to be reversed, so that the aqueous urea solution, ie the reducing agent, is heated in the suction line 9 if necessary. This is interesting for use under climatic conditions that require heating to avoid freezing damage or to ensure the presence of an eligible liquid phase of the reducing agent. The control loop to be provided for this can receive the temperature of a sensor attached to / in the suction line as an input variable and / or deduce a cooling requirement from the operating state of the pump, in particular its current profile or its power consumption.
Alternativ oder in Kombination zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen kann auch der Fluidinhalt des Behälters 3 gekühlt werden. Hierzu können ähnliche Vorrichtungen wie bei den oben beschriebenen Saugleitungskühlungen zum Einsatz kommen. Eine Variante der Behälterkühlung ist, Umgebungsluft in den Zwischenraum der Wände eines Doppelwandtanks zu blasen. Wird nur der Behälter gekühlt, muss sichergestellt sein, dass die Betriebsbedingungen, insbesondere die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung in der Saugleitung und der Differenzdruck zwischen Behälterboden und pumpenseitigem Ende der Saugleitung das Ansaugen überhaupt erlauben, damit die heiße wässrige Harnstofflösung in der Zulaufleitung schließlich durch kühlere wässrige Harnstofflösung aus dem Tank ersetzt und so die volle Pumpenleistung erreicht werden kann. Alternatively or in combination with the previous exemplary embodiments, the fluid content of the container 3 can also be cooled. Devices similar to the suction line cooling described above can be used for this. A variant of the container cooling is to blow ambient air into the space between the walls of a double wall tank. If only the tank is cooled, it must be ensured that the operating conditions, in particular the temperature of the aqueous urea solution in the suction line and the differential pressure between the tank bottom and the pump-side end of the suction line allow suction at all, so that the hot aqueous urea solution in the supply line is finally cooled by aqueous ones Urea solution from the tank replaced and so the full pump performance can be achieved.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Anordnung (1, 100) zur Nachbehandlung des Abgases einer 1. Arrangement (1, 100) for the aftertreatment of the exhaust gas
Brennkraftmaschine, mit einem Behälter (3) zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels (5) zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas und einer Pumpe (7) zur Förderung des Reduktionsmittels aus dem Behälter über eine Saugleitung (9) und von der Pumpe zu einem Dosiermodul über eine Druckleitung (11) zur Eindosierung in das Abgas, wobei mindestens eine Kühlvorrichtung (13, 23) vorgesehen ist zur Kühlung des Reduktionsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (13, 23) eingerichtet ist zur Einstellung der Temperatur des Reduktionsmittels (5) in der Saugleitung (9) derart, dass der Dampfdruck des Reduktionsmittels (5) in der Saugleitung gering gehalten wird.  Internal combustion engine, with a container (3) for storing a fluid reducing agent (5) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas and a pump (7) for conveying the reducing agent from the container via a suction line (9) and from the pump to a metering module via a Pressure line (11) for metering into the exhaust gas, at least one cooling device (13, 23) being provided for cooling the reducing agent, characterized in that the cooling device (13, 23) is set up to adjust the temperature of the reducing agent (5) in the Suction line (9) such that the vapor pressure of the reducing agent (5) in the suction line is kept low.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die  2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the
Kühlvorrichtung (13) eine passive Kühlvorrichtung mit Kühlrippen (15) ist. Cooling device (13) is a passive cooling device with cooling fins (15).
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen mittels eines Lüfters von Umgebungsluft umströmt werden. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that ambient air flows around the cooling fins by means of a fan.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen von Luft aus einer in einem Fahrzeug ohnehin vorhandenen Innenraumkühlanlage, insbesondere einer Klimaanlage, umströmt werden. 4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that air flows around the cooling fins from an already existing in a vehicle interior cooling system, in particular an air conditioning system.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the
Kühlvorrichtung (23) ein aktives Kühlaggregat aufweist.  Cooling device (23) has an active cooling unit.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Kühlaggregat ein separates Kühlmedium und einen unabhängigen  6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the active cooling unit has a separate cooling medium and an independent
Kühlkreislauf (25) aufweist.  Has cooling circuit (25).
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Kühlaggregat eine elektrisch ansteuerbare Wärmepumpe, insbesondere mindestens ein Peltierelement, aufweist.  7. Arrangement according to claim 5, characterized in that the active cooling unit has an electrically controllable heat pump, in particular at least one Peltier element.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (23) eingerichtet ist zur wahlweisen Beheizung. 8. Arrangement according to one of claims 5 to 7, characterized in that the cooling device (23) is set up for optional heating.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (13, 23) in thermischem Kontakt mit der Saugleitung (9) steht. characterized in that the cooling device (13, 23) is in thermal contact with the suction line (9).
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung in thermischem Kontakt mit dem Vorratsbehälter steht.  characterized in that the cooling device is in thermal contact with the storage container.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch  11. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel (5) als Mittel zur katalytischen Reduktion, insbesondere zur selektiven katalytischen Reduktion, von  characterized in that the reducing agent (5) as a means for catalytic reduction, in particular for selective catalytic reduction, of
Stickoxiden im Abgas dient.  Nitrogen oxides in the exhaust gas.
12. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung (1, 100) nach einem der  12. Method for operating an arrangement (1, 100) according to one of the
vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine ein fluides Reduktionsmittel (5) aus einem Behälter (3) zur Bevorratung des fluiden Reduktionsmittels zur Reduktion von  The preceding claims, in which for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine, a fluid reducing agent (5) from a container (3) for storing the fluid reducing agent for reducing
Stickoxiden im Abgas mittels einer Pumpe (7) über eine Saugleitung (9) herausgepumpt und von der Pumpe zu einem Dosiermodul über eine Druckleitung (11) zur Eindosierung in das Abgas befördert wird, wobei das Reduktionsmittel zumindest zeitweise gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Reduktionsmittels zur Einstellung der Temperatur des Reduktionsmittels in der Saugleitung (9) derart erfolgt, dass der Dampfdruck des Reduktionsmittels in der Saugleitung (9) gering gehalten wird.  Nitrogen oxides in the exhaust gas are pumped out by means of a pump (7) via a suction line (9) and conveyed from the pump to a metering module via a pressure line (11) for metering into the exhaust gas, the reducing agent being cooled at least temporarily, characterized in that the The reducing agent is cooled to adjust the temperature of the reducing agent in the suction line (9) in such a way that the vapor pressure of the reducing agent in the suction line (9) is kept low.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem engen Temperaturbereich gehalten wird.  13. The method according to claim 12, characterized in that the temperature is kept in a narrow temperature range.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der  14. The method according to claim 13, characterized in that the
Temperaturbereich 15 Grad Celsius bis 30 Grad Celsius beträgt.  Temperature range is 15 degrees Celsius to 30 degrees Celsius.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021152491A1 (en) * 2020-01-28 2021-08-05 Errecinque S.R.L. Improved urea tank system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2628911A1 (en) * 2010-10-14 2013-08-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Scr reduction agent maritime supply system
EP2821608A1 (en) * 2012-10-25 2015-01-07 Komatsu Ltd. Cooling structure for urea aqueous solution conduit
WO2017168915A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 株式会社Kcm Working machine
EP3330505A1 (en) * 2015-07-29 2018-06-06 Volvo Construction Equipment AB Device for cooling and heating urea solution for construction machine, and control method therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2628911A1 (en) * 2010-10-14 2013-08-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Scr reduction agent maritime supply system
EP2821608A1 (en) * 2012-10-25 2015-01-07 Komatsu Ltd. Cooling structure for urea aqueous solution conduit
EP3330505A1 (en) * 2015-07-29 2018-06-06 Volvo Construction Equipment AB Device for cooling and heating urea solution for construction machine, and control method therefor
WO2017168915A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 株式会社Kcm Working machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021152491A1 (en) * 2020-01-28 2021-08-05 Errecinque S.R.L. Improved urea tank system

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