DE102007005005B4

DE102007005005B4 - Einrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Zuführen eines flüssigen Additivs

Info

Publication number: DE102007005005B4
Application number: DE102007005005.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Bruhn; Jonas WACHTER; Udo STRATHOFF; Guenther SCHNEIDER
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2027-02-02
Also published as: DE102007005005A1

Abstract

Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Additivs aus einem Behälter (1) in eine Kraftstoffleitung oder in eine Abgasleitung (2) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Behälter (1) aus einem ebenfalls im Kraftfahrzeug untergebrachten größeren Vorratsbehälter (11) über eine Verbindungsleitung (10) mit Additiv befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) im Motorraum und der Vorratsbehälter (11) nicht im Motorraum untergebracht ist und dass das flüssige Additiv mittels einer absperrbaren Zuführleitung (4) und mittels einer Pumpe (15), die mindestens zeitweilig einen Förderdruck in der Zuführleitung (4) erzeugt, aus dem Behälter (1) in die Kraftstoffleitung oder in die Abgasleitung (2) gelangt und dass die Zuführleitung (4) zwischen dem Behälter (1) und dem Vorratsbehälter (11) von der Verbindungsleitung (10) abzweigt, wobei die Pumpe (15) im Behälter (1) oder zwischen dem Behälter (1) und dem Abzweig der Zuführleitung (4) in die Verbindungsleitung (10) eingebaut ist und wobei die Verbindungsleitung (10) im Vorratsbehälter (11) oder zwischen dem Vorratsbehälter (11) und dem Abzweig der Zuführleitung (4) absperrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Additivs aus einem Behälter in eine Kraftstoffleitung oder in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Dieselmotoren, ist es bereits bekannt, dem Kraftstoff oder dem Abgas ein Additiv zuzuführen, das zur Abgasreinigung beiträgt. Ein solches Additiv kann zum Beispiel die Entzündungstemperatur für Rußpartikel zu deren Verbrennung absenken und bei der Rußfilterreinigung in der Abgasanlage Verwendung finden. Diesen Stand der Technik beschreibt die DE 102 29 483 A1 . Zur genaueren Dosierung des Additivs wird hier ein Additiv-Vorvolumen in einem zum Additivtank separaten Behälter gebildet. Dieses Additiv-Vorvolumen wird mittels einer Saugstrahlpumpe dosiert der Kraftstoffleitung zugeführt.
Des Weiteren beschreibt die WO 2003/029640 A1 einen Vergasermotor, dessen Kraftstoff ein Additiv aus einem Behälter zugeführt wird, der wiederum aus einem Vorratsbehälter befüllt wird und die US 4 393 817 A offenbart einen in einem Kofferraum untergebrachten Vorratsbehälter für ein Additiv. Letztendlich zeigt die EP 0 928 884 A2 eine Gemischabgabevorrichtung mit einem Reduktionsmittelverbrauchsbehälter, der mittels eines Reduktionsmittelvorratsbehälters nachgefüllt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Additivs aus einem Behälter in eine Kraftstoffleitung oder in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine so auszuführen, dass ein möglichst problemloser und sicherer Betrieb gewährleistet ist, bei einfachem Aufbau und unter allen Betriebsbedingungen. Insbesondere sollen sowohl eine Zuführleitung, als auch der Behälter aus einem Vorratsbehälter, über eine Verbindungsleitung mittels einer Pumpe beschickt werden können.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach der Erfindung ist eine Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Additivs aus einem Behälter in eine Kraftstoffleitung oder in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Behälter aus einem ebenfalls im Kraftfahrzeug untergebrachten größeren Vorratsbehälter über eine Verbindungsleitung mit Additiv befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter im Motorraum und der Vorratsbehälter nicht im Motorraum, insbesondere in einem Gepäck- oder Laderaum oder unter dem Kofferraum anstatt oder in einer Ersatzradmulde, untergebracht ist. Die Erfindung sieht vor, dass das flüssige Additiv mittels einer absperrbaren Zuführleitung und mittels einer Pumpe, die mindestens zeitweilig einen Förderdruck in der Zuführleitung erzeugt, aus dem Behälter in die Kraftstoffleitung oder in die Abgasleitung gelangt und dass die Zuführleitung zwischen dem Behälter und dem Vorratsbehälter von der Verbindungsleitung abzweigt, wobei die Pumpe im Behälter oder zwischen dem Behälter und dem Abzweig der Zuführleitung in die Verbindungsleitung eingebaut ist und wobei die Verbindungsleitung im Vorratsbehälter oder zwischen dem Vorratsbehälter und dem Abzweig der Zuführleitung absperrbar ist.
Das hat den Vorteil, dass sowohl die Zuführleitung, als auch der Behälter aus dem Vorratsbehälter, über die Verbindungsleitung mittels der Pumpe beschickt werden können. Die Verbindungsleitung, fungierend als Vorlaufleitung, führt vom Behälter zum Vorratsbehälter und kann dort zum Beispiel mittels eines T-Stücks an einem Magnetventil als weiterem Absperrventil und an der Zuführleitung angeschlossen sein. Das Befüllen des Behälters aus dem Vorratsbehälter erfolgt zum Beispiel im Steuergerätenachlauf. Dazu wird die Förderrichtung der Pumpe umgekehrt und das Magnetventil am Vorratsbehälter bei durch das Einspritzventil geschlossener Zuführleitung geöffnet. Erkennt der Füllstandsgeber, dass der Behälter gefüllt ist, wird das Magnetventil geschlossen und das Einspritzventil geöffnet, um die Leitung leer zu saugen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass sowohl der Behälter, als auch der Vorratsbehälter mindestens eine verschliessbare, insbesondere von Hand und/oder selbst schließende, Nachfüllöffnung besitzen. Dadurch bleiben vorteilhafterweise verschiedene Vorgangsweisen offen zur Bewerkstellung der notwendigen Befüllaufgaben. Vor allem wenn die, insbesondere selbstschließende, Nachfüllöffnung als Kupplungsvorrichtung zur Verbindung mit einer Einfülleinrichtung ausgebildet ist, wenn der Behälter eine von Hand verschließbare Nachfüllöffnung besitzt und wenn im Behälter eine Füllstandsmesseinrichtung für das Additiv vorhanden ist.
Bei einer mit diesen Merkmalen ausgestatteten Einrichtung braucht der Vorratsbehälter für das Additiv vorteilhafterweise nicht beheizbar sein. Er hat ein Volumen zwischen 16 und 35 Litern, um jeweils nur im Serviceintervall beim Werkstattbesuch nachgefüllt werden zu müssen. Dazu besitzt er in der besonderen Ausführungsform eine selbst schließende Nachfüllöffnung, ausgebildet als Kupplungsvorrichtung für eine Einfülleinrichtung. Es ist so vorteilhafterweise eine stationäre Befüllung durch einen Betankungsschlauch möglich, bei der das Additiv abgeschlossen von der Umgebung eingefüllt wird. Eine Absaugeinrichtung, die Füllstandsmess- bzw. -abschalteinrichtung und weitere Mittel finden Verwendung, ähnlich dem Stand der Technik bei Betankungsanlagen für Kraftstoffe. Bei der Benutzung des Kraftfahrzeugs muss der Vorratsbehälter vom Fahrer gewöhnlich nicht beachtet werden bzw. tritt für ihn nicht in Erscheinung.
Der Behälter für das Additiv dagegen ist im Motorraum untergebracht und mit dem Vorratsbehälter über die Verbindungsleitung verbunden. Er besitzt die von Hand zu bedienende Nachfüllöffnung mit einem Schraubdeckel. Eine solche kundentaugliche Befüllmöglichkeit an dem gegenüber dem Vorratsbehälter relativ kleinen Behälter ist einfach und ohne Rohbauänderung vorzusehen und notwendig, zum Beispiel für den Fall, dass das Additiv im Vorratsbehälter einfriert und sich deshalb der Behälter aus dem Vorratsbehälter über die Pumpe nicht mehr befüllen lässt. In diesem Fall zeigt die im Behälter vorhandene Füllstandsmesseinrichtung für das Additiv an, dass eine Nachfüllung des Behälters zum Beispiel durch den Fahrer gegeben ist. Es wird so vorteilhafterweise das Risiko eines Systemausfalls bei tiefen Temperaturen minimiert.
Ist die Förderrichtung der Pumpe umkehrbar, vereinfacht dies den Aufbau der Einrichtung. Über ein Steuergerät können dabei vorteilhafterweise die Funktionen einerseits Zuführen von Additiv aus dem Behälter über das Einspritzventil in die Kraftstoffleitung oder die Abgasleitung der Brennkraftmaschine und andererseits Befüllen des Behälters aus dem Vorratsbehälter über die Änderung der Drehrichtung der Pumpe angesteuert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die absperrbaren Leitungen mittels Absperrventilen, insbesondere Magnetventilen, absperrbar sind. Ebenfalls über das Steuergerät angesteuert, ist es so einfach möglich, die für die jeweilige Betriebssituation notwendigen Leitungen zu öffnen oder zu schliessen.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass eine absperrbare Rücklaufleitung in den Behälter von der Verbindungsleitung oder der Zuführleitung zwischen der Pumpe und den Absperrventilen abzweigt. Zusammen mit einer Heizeinrichtung im Behälter, zur Erwärmung mindestens eines Teilvolumens des Additivs, wird dadurch ein nachhaltiges Heizkonzept realisiert, was notwendig ist, da zum Beispiel eine 32,5 % ige Harnstofflösung als Additiv bei etwa minus 11 Grad Celsius einfriert. Im Behälter, mit einem vorgesehenen Volumen von 5 bis 8 Litern, schmilzt das Heizelement zuerst eine Art höhlenförmiges Loch in die gefrorene Harnstofflösung. Wenn dann genug geschmolzenes Additiv zur Verfügung steht, kann durch die Pumpe über die Rücklaufleitung warmes Additiv auf die Oberfläche des gefrorenen Additivs gefördert werden und damit wird dieses von oben abgeschmolzen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsleitung in der Nähe der Heizeinrichtung, insbesondere im Bodenbereich, des Behälters endet und wenn die Rücklaufleitung oben im Behälter endet. So kann über Rücklaufleitung und Behälter ein Additivkreislauf entstehen, der das Heizelement beim Auftauen des Additivs unterstützt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Dazu zeigt die einzige Figur in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Additivs aus einem Behälter in eine Kraftstoffleitung oder in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Die Figur zeigt die Einrichtung zum Zuführen einer unter dem Begriff AddBlue bekannten Harnstofflösung als flüssiges Additiv aus einem Behälter 1 in eine Abgasleitung 2 eines nicht gezeichneten Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs. Eine durch ein Absperrventil 3 schließbare Zuführleitung 4 mündet über ein Einspritzventil 5 in die Abgasleitung 2. Dabei kann alternativ das Einspritzventil 5 auch die Funktion des Absperrventils 3 übernehmen, worauf dieses dann entfallen kann.
Der Behälter 1 ist im Motorraum untergebracht und besitzt eine von Hand durch einen Schraubdeckel 6 offen- und verschliessbare Nachfüllöffnung 7, außerdem eine Füllstandsmesseinrichtung 8 für das Additiv und eine Heizeinrichtung 9 zur Erwärmung mindestens eines Teilvolumens des Additivs. In der Nähe der Heizeinrichtung 9, im Bodenbereich des Behälters 1 mündet eine Verbindungsleitung 10 in den Behälter 1. Diese verbindet einen unter dem Kofferraum, statt der Reserveradmulde, angebrachten Vorratsbehälter 11 für das Additiv mit dem Behälter 1 und ist ebenfalls mittels eines weiteren Absperrventils 12 verschließbar. Außerdem zweigt eine mittels eines zusätzlichen Absperrvenils 13 absperrbare, in den Behälter 1 mündende Rücklaufleitung 14 von der Verbindungsleitung 10 ab und zwischen deren Abzweig und dem Behälter 1 ist in die Verbindungsleitung 10 noch eine Pumpe 15 eingebaut, deren Förderrichtung umkehrbar ist.
Verschließt das weitere Absperrventil 12 die Verbindungsleitung 10 vor dem Vorratsbehälter 11 und das zusätzliche Absperrventil 13 verschließt die Rücklaufleitung 14, kann die Pumpe 15 einen Förderdruck in der Zuführleitung 4 erzeugen, der bei geöffnetem Absperrventil 3 das Einspritzen von Additiv in die Abgasleitung 2 über das Einspritzventil 5 ermöglicht. Durch ein nicht gezeichnetes Steuergerät, das auch das Motorsteuergerät sein kann, werden die Pumpe 15, die Absperrventile 3, 12, 13 und die Heizeinrichtung 9 angesteuert, abhängig von Sensorsignalen, Betriebsbedingungen und Vorgaben.
Wird die Drehrichtung der Pumpe 15 umgekehrt, die Verbindungsleitung 10, hin zum Vorratsbehälter 11 durch Öffnen des weiteren Absperrventils 12 geöffnet und das Absperrventil 3 und das zusätzliche Absperrventil 13 geschlossen, so wird der Behälter 1 aus dem Vorratsbehälter 11 über die Verbindungsleitung 10 mit Additiv befüllt, bis das Steuergerät aufgrund eines Signals der Füllstandsmesseinrichtung 8 den Befüllvorgang beendet.
Der Vorratsbehälter 11 besitzt eine selbstschließende Nachfüllöffnung 16, die als Kupplungsvorrichtung zur Verbindung mit einer nicht gezeichneten Einfülleinrichtung ausgebildet ist. So kann dieser sicher beim Service in der Werkstatt aufgefüllt werden.
Friert das Additiv aufgrund zu niedriger Umgebungstemperaturen ein, kann über das Steuergerät ein Auftauvorgang eingeleitet werden. Dazu verschließt das weitere Absperrventil 12 die Verbindungsleitung 10 vor dem Vorratsbehälter 11 und das Absperrventil 3 verschließt die Zuführleitung 4.
Das geöffnete zusätzliche Absperrventil 13 ermöglicht der Pumpe 15 eine Entnahme von mittels der Heizeinrichtung 9 aufgetautem Additiv und ein Rückpumpen dessen über die Rücklaufleitung 14. Da die Rücklaufleitung 14 oben im Behälter 1 endet, fließt das in den Behälter 1 zurück gepumpte Additiv dort über das gefrorene Additiv und taut dieses weiter auf. Bei leerem Behälter 1 und gefrorenem Additiv im Vorratsbehälter 11, wird ein Weiterbetreiben der Einrichtung dadurch ermöglicht, dass der Behälter 1 von Hand mit Additiv nachfüllbar ist.

Claims

Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Additivs aus einem Behälter (1) in eine Kraftstoffleitung oder in eine Abgasleitung (2) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Behälter (1) aus einem ebenfalls im Kraftfahrzeug untergebrachten größeren Vorratsbehälter (11) über eine Verbindungsleitung (10) mit Additiv befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) im Motorraum und der Vorratsbehälter (11) nicht im Motorraum untergebracht ist und dass das flüssige Additiv mittels einer absperrbaren Zuführleitung (4) und mittels einer Pumpe (15), die mindestens zeitweilig einen Förderdruck in der Zuführleitung (4) erzeugt, aus dem Behälter (1) in die Kraftstoffleitung oder in die Abgasleitung (2) gelangt und dass die Zuführleitung (4) zwischen dem Behälter (1) und dem Vorratsbehälter (11) von der Verbindungsleitung (10) abzweigt, wobei die Pumpe (15) im Behälter (1) oder zwischen dem Behälter (1) und dem Abzweig der Zuführleitung (4) in die Verbindungsleitung (10) eingebaut ist und wobei die Verbindungsleitung (10) im Vorratsbehälter (11) oder zwischen dem Vorratsbehälter (11) und dem Abzweig der Zuführleitung (4) absperrbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) und der Vorratsbehälter (11) jeweils mindestens eine von Hand verschliessbare und/oder jeweils mindestens eine selbstschließende Nachfüllöffnung (7,16) besitzen.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Nachfüllöffnungen (7,16) als Kupplungsvorrichtung zur Verbindung mit einer Einfülleinrichtung ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) eine von Hand verschließbare Nachfüllöffnung (7) besitzt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (1) eine Füllstandsmesseinrichtung (8) für das Additiv vorhanden ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (1) eine Heizeinrichtung (9) zur Erwärmung mindestens eines Teilvolumens des Additivs vorhanden ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (11) in einem Gepäck- oder Laderaum oder unter dem Kofferraum anstatt oder in einer Ersatzradmulde untergebracht ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrichtung der Pumpe (15) umkehrbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (10) in der Nähe der Heizeinrichtung (9), insbesondere im Bodenbereich, des Behälters (1) endet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die absperrbaren Leitungen (4,10,14) mittels Absperrventilen (3,12,13) absperrbar sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine absperrbare Rücklaufleitung (14) in den Behälter (1) von der Verbindungsleitung (10) oder der Zuführleitung (4) zwischen der Pumpe (15) und den Absperrventilen (3,12,13) abzweigt.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (14) oben im Behälter (1) endet.