-
Stand der Technik
-
Bei
einem mit Diesel-Kraftstoff betriebenen Fahrzeug muss aufgrund der
in den nächsten Jahren anstehenden verschärften
Abgasgesetzgebungen in Europa und USA unter anderem der Schadstoff
NOx erheblich reduziert werden. Eine Methode, die zur Anwendung
kommt, ist das SCR-Verfahren, bei dem der Schadstoff NOx unter Zuhilfenahme
eines Reduktionsmittels an einem Katalysator zu N2 und
H2O reduziert wird. Mit SCR (selective catalytic
reduction) bezeichnet man die Technik der selektiven katalytischen
Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Feuerungsanlagen und Motoren.
Die chemische Reaktion der Reduktion ist selektiv, das heißt,
es werden nicht alle Abgaskomponenten reduziert, sondern nur die
Stickoxide (NO, NO2). Zum Ablauf der Reaktion
wird Ammoniak (NH3) benötigt, der
dem Abgas zugemischt wird. Die Produkte der Reaktion sind Wasser
(H2O) und Stickstoff (N2).
Chemisch gesehen handelt es sich bei der Reaktion um eine Umwandlung
der Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff. Es gibt zwei Arten von
Katalysatoren: Die eine Art umfasst im Wesentlichen Titandioxid,
Vanadiumpentoxid und Wolframoxid, die andere verwendet Zeolithe.
-
Die
Aufgabe des Fahrzeugkatalysators ist die chemische Umsetzung der
Verbrennungsschadstoffe Kohlenwasserstoff (HmCn), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Stickoxide
(NOx) zu Kohlendioxid (CO2), Wasser
(H2O) und Stickstoff (N2)
durch Oxidation beziehungsweise Reduktion. Je nach Betriebspunkt des
Motors und bei optimalen Betriebsbedingungen können Konvertierungsraten
nahe 100% erreicht werden.
-
Je
stärker der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren optimiert
wird, desto höher ist die Verbrennungstemperatur. Bei hohen
Verbrennungstemperaturen entstehen jedoch zunehmend mehr Stickoxide
NOx, die beispielsweise maßgeblich
an der Bildung von Sommersmog beteiligt sind.
-
In
der Fahrzeugtechnik wird deshalb das SCR-Verfahren angewendet, um
bei Dieselfahrzeugen, vor allem bei Nutzfahrzeugen, die Schadstoffemissionen
zu senken. Damit können diese Dieselfahrzeuge die EU-5-Abgasnorm erfüllen.
Der benötigte Ammoniak wird hierbei nicht direkt, d. h.
in reiner Form, verwendet, sondern in Form einer wässrigen Harnstofflösung
(AdBlue). Die Zusammensetzung ist in der DIN 70070 geregelt.
Die Lösung wird vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang,
z. B. mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors, eingespritzt. Aus
der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch eine Hydrolysereaktion
Ammoniak und Wasser. Der so erzeugte Ammoniak kann im SCR-Katalysator
bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas reagieren.
Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der motorischen
Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment
des Motors abhängig. Der Verbrauch an Harnstoff-Wasser-Lösung
beträgt abhängig von der Rohemission des Motors
etwa 2% bis 8% des eingesetzten Dieselkraftstoffs. Es muss deshalb
ein entsprechendes separates Tankvolumen mitgeführt werden.
-
Der
Grund dafür, dass der benötigte Ammoniak nicht
in reiner Form mitgeführt wird, ist die Gefährlichkeit
dieses Stoffs. Ammoniak wirkt auf Haut und Schleimhaut (insbesondere
auch auf die Augen) ätzend, zudem bildet sich mit Luft
ein explosionsfähiges Gemisch.
-
Dazu
wird ein Medium, z. B. wässrige Harnstofflösung
(AdBlue) mit Zusätzen, vor dem SCR-Katalysator in das Abgasrohr
mit Hilfe eines Dosierventils eingespritzt. Zum Schutz vor Einfrieren
wird bisher eine elektrisch beheizte Leitung benützt, um
das System bei Minus-Temperaturen funktionsfähig zu erhalten.
Eine derartige Einrichtung ist jedoch kostenaufwändig.
-
Die
NOx-Minimierung von Dieselmotoren kann zunächst
durch innermotorische Maßnahmen, also die gezielte Beeinflussung
der Verbrennung, z. B. durch eine teilweise Abgasrückführung,
erfolgen. Dies ist jedoch nur in engen Grenzen möglich,
da sonst die Ruß-Emission ansteigt und die Motorleistung
sinkt. Mit Hilfe von SCR-Katalysatoren lässt sich der NOx-Ausstoß von Dieselfahrzeugen optimal
senken.
-
Durch
selektive katalytische Reduktion werden Stickoxide aus dem Abgas
zu großen Teilen entfernt. Im Gegensatz zum Einsatz eines
Dieselpartikelfilters stellt sich kein Kraftstoffmehrverbrauch ein. Dieser
Vorteil gilt auch gegenüber der alternativen Tech nologie
zur Reduktion von Stickoxiden mittels eines NOx-Speicherkatalysators,
der wie der DPF eine zeitweise Abwendung von optimalen Verbrennungsverhältnissen
erfordert. Der wesentliche Nachteil bei der Verwendung der SCR-Technologie,
z. B. in Lastfahrzeugen, ergibt sich aus dem benötigten
Ammoniak in Form einer Harnstofflösung oder von anderen Medien.
Dieser Betriebsstoff muss wegen seiner besonderen Eigenschaften
in einem Edelstahl- oder Kunststofftank mitgeführt und
kontinuierlich in den Abgasstrom eingesprüht werden. Dadurch
ergibt sich neben dem SCR-Katalysator und der Einsprühanlage
die Notwendigkeit eines zweiten, meist kleineren Tanks zusätzlich
zum Kraftstofftank. Es gibt eine Reihe von Versuchen, das Speicherproblem
durch die Verwendung von Stoffen mit höherer Speicherdichte zu
verringern oder durch die direkte Erzeugung von Ammoniak aus Kraftstoff
im Fahrzeug zu umgehen. Da diesen jedoch bisher der Erfolg versagt
blieb, hat sich die SCR-Technologie mit AdBlue Tank, SCR-Katalysator
und Einspritzregelung bei nahezu allen großen LKW-Herstellern
zur Erreichung der EU-5-Abgasnorm durchgesetzt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Um
hohe Durchsatzraten am SCR-Katalysator zu erzielen, ist es wichtig,
dass die Aufbereitung des Reduktionsmittels bis zur Düse
bzw. Einspritz-Düse in flüssiger Form und gleichmäßig
guter Qualität mit dem erforderlichen Druck an die Düse gelangt.
-
Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, dass die von dem Medium durchströmte Zuführleitung
mit Hilfe einer Einrichtung, die mittel- oder unmittelbar an die
Verbrennungskraftmaschine oder an die Abgasanlage angeschlossen
ist, auf eine bestimmte Betriebstemperatur und/oder Durchflussmenge
eingestellt werden kann, die so gewählt ist, dass ein bestimmter
Druck des Mediums im Bereich einer Einspritzstelle an der Abgasanlage
gewährleistet ist. Die in der Abgasanlage vorhandene Wärmeenergie
kann auf kostengünstige Weise der von dem Medium durchströmten
Zuführleitung zur Verfügung gestellt werden, so
dass auf eine aufwändige, separate Heizung im Leitungssystem,
insbesondere in der Zuführleitung, verzichtet werden kann.
Die für das Leitungssystem notwendige Wärmenergie
kann auf einfache Weise an anderer Stelle an der Verbrennungskraftmaschine
z. B. vom Kühlwasser abgenommen und dem Leitungssystem
zur Verfügung gestellt werden. Hierzu ist die Zuführleitung
entsprechend an eine nahe liegende Wärmequelle heranzuführen.
Somit wird sichergestellt, dass an sehr kalten wie auch heißen
Tagen das die Zuführleitung durchströmende Medium
stets auf die optimale Temperatur und somit auf den optimalen Viskositätsgrad
einge stellt ist, so dass dadurch die gewünschte Fördergeschwindigkeit bzw.
Fördermenge des Mediums erreicht und damit auch die erforderliche
Menge des Mediums zum Einbringen in die Abgasanlage zur Verfügung
gestellt wird. Ein weiterer Vorteil des in einem Kreislauf geförderten
Mediums im Bereich der Zuführleitungen führt insbesondere
bei sehr hohen Temperaturen zur Vermeidung des Ausgasens und somit
zur Vermeidung einer Blasenbildung im Medium, so dass mit der erfindungsgemäßen
Anordnung und Ausbildung der Zuführleitung kein Sprayproblem
auftritt, wenn das Medium in die Abgasanlage eingespritzt wird.
Vorteilhaft ist es auch, dass das Medium exakt in der benötigten
Menge eingebracht werden kann.
-
Durch
die vorteilhafte Ausbildung des Zuführsystems kann eine
optimale selektive katalytische Reduktion der Stickoxide aus dem
Abgas erreicht werden. Im Gegensatz zum Dieselpartikelfilter (DPF)
stellt sich kein Kraftstoffmehrverbrauch ein. Dieser Vorteil gilt
auch gegenüber der alternativen Technologie zur Reduktion
von Stickoxiden mittels eines NOx-Speicherkatalysators,
der wie der DPF eine zeitweise Abwendung von optimalen Verbrennungsverhältnissen
der Verbrennungskraftmaschine erfordert.
-
Im
Zuführsystem, sei es als Schlauch-in-Schlauch-System oder
sei es als Rohr-in-Rohr-System ausgeführt, wird das Einfrieren oder
Ausgasen dadurch verhindert, dass eine definierte Mediummenge im
Schlauch oder Rohr bzw. in eine Rücklaufleitung zurückfließt,
die durch eine feste Blende oder optional durch ein einstellbares
Ventil am Tank sehr gut geregelt werden kann. Ein weiterer Vorteil
des Schlauch-Schlauch-Systems ist der Wegfall eines elektrischen,
separat zu kontaktierenden Heizungs-Schlauchs. Hierdurch können
Montagezeit und Energie eingespart werden.
-
Vorteilhaft
ist es, eine Zuführleitung des Zuführsystems in
die Pumpe oder einen Druckbehälter zu integrieren und an
den Tank zur Aufnahme des Mediums anzuschließen, der über
ein steuerbares Ventil mit der Abgasanlage verbunden ist.
-
Eine
zusätzliche Möglichkeit besteht gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Zuführleitung
mit einer Gegenstromeinrichtung in Wirkverbindung steht. Ferner
ist es vorteilhaft, dass die Gegenstromeinrichtung mit dem gleichen
Medium durchströmt wird wie die Zuführleitung
des Zuführsystems, bei dem es sich bevorzugt um wässrige Harnstofflösung
handelt. Dies führt im Sommer zu einer kontinuierlichen
Kühlung, so dass ein Ausgasen des Mediums und damit die
sehr störende Blasenbildung im Medium vermieden wird, die
das Einspritzen des Mediums in die Abgasanlage be hindert. Im Winter
kann das Medium auf die gewünschte Temperatur erwärmt
und dadurch die für die Fließgeschwindigkeit des
Mediums erforderliche Viskosität verändert werden,
so dass die Einspritzdüse vor der Abgasanlage stets optimal
arbeiten kann.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die Gegenstromeinrichtung
eine zweite Leitung umfasst, die sich innerhalb der Zuführleitung befindet
bzw. diese ummantelt. Von besonderer Bedeutung ist für
die vorliegende Erfindung, dass die zweite, innenliegende Leitung
zumindest teilweise koaxial in der Zuführleitung des Zuführsystems
aufgenommen und als Rücklaufleitung ausgebildet ist. Diese
Anordnung ist Platz sparend und kostengünstig und lässt
sich auch auf einfache Weise bei vorhandenen Anlagen nachrüsten.
-
Im
Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung
und Anordnung ist es von Vorteil, dass die zweite, innenliegend
verlaufende Leitung an einen Verteiler und an ein Rücklaufsteuerventil
angeschlossen ist, das mittel- oder unmittelbar mit dem Tank für
die wässrige Harnstofflösung verbunden ist. Der
mit der zweiten, als Rücklaufleitung ausgebildeten Leitung
verbundene Verteiler und das Rücklaufsteuerventil sind
mit einer an den Tank angeschlossenen Abflussleitung verbunden. Über
diese fließt ein Teil des Mediums, bevorzugt wässrige
Harnstofflösung, in den Tank zurück.
-
Außerdem
ist es vorteilhaft, dass an den Verteiler und/oder das Rücklaufsteuerventil
eine dritte Leitung für ein gasförmiges Medium,
z. B. Druckluft, angeschlossen ist, mit deren Hilfe das Medium durch den
im Verteiler bzw. im Bereich des Rücklaufsteuerventils
und/oder in der zweiten Leitung gebildeten Überdruck in
den Tank befördert wird. Diese Einrichtung kann in einer
Notlaufsituation eingesetzt werden, wenn beispielsweise Gefahrengüter
transportiert werden. In einer solchen Notsituation wird die im LKW
erzeugte und ständig zur Verfügung stehende Druckluft
in die dritte Leitung einströmen und Überdruck
im Bereich des Rücklaufsteuerventils erzeugen, so dass
mit Hilfe der dadurch gebildeten Druckwirkung eine Zwangsentleerung
des Systems herbeigeführt und damit das Einfrieren des
Systems verhindert wird.
-
So
lässt sich eine Funktion ”Not-Aus” implementieren.
-
Um
hohe Durchsatzraten am SCR-Katalysator zu erzielen, ist es wichtig,
dass die Aufbereitung des Reduktionsmittels bis zur Einspritzdüse
in flüssiger Form mit der gewünschten Viskosität
an die Einspritzdüse gelangt. Dies ist nur möglich,
wenn das Zu führsystem mit der Pumpeneinheit, der vorteilhaft ausgestalteten
Leitung und der Einspritzdüse zur Spray-Aufbereitung einwandfrei
funktioniert. Damit das Medium zur Düse optimal transportiert
werden kann, ist die zweite, innenliegende Leitung als eine Schlauch-Leitung
oder Rohr-Leitung in der Zuführleitung, die ebenfalls als
Schlauch-Leitung oder als Rohr-Leitung ausgebildet sein kann, eingebaut.
Diese Schlauch-in-Schlauch-Leitung gewährleistet eine konstante
Durchströmung von Medium aus dem beheizten Vorrats-Tank über
den Rücklauf wieder zurück in den Tank. Die Schlauch-in-Schlauch-Leitung kann
auch als Rohr-in-Rohr-Konfiguration ausgebildet werden. Der Druck
kann auf einfache und vorteilhafte Weise mit Hilfe in eine dritte
Leitung einströmender Druckluft erzeugt werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Anhand
der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
-
Es
zeigt:
-
1 eine
Zuführ- und Rückführleitung einer Vorrichtung
zur Zuführung eines Mediums, insbesondere einer wässrigen
Harnstofflösung, vor einen Katalysator aus einem Tank mit
Hilfe einer Pumpe;
-
2 eine
schematische Darstellung eines 3/2-Wege-Ventils zum Einblasen von
Druckluft,
-
3 ein
Endstück einer Zuführ- und Rückführleitung
für wässrige Harnstofflösung und
-
4 die
zusammengeschalteten Komponenten des Systems zum Einbringen von
Reduktionsmittel in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine.
-
Ausführungsformen
-
Der
Darstellung gemäß 1 ist eine
Vorrichtung zur Zuführung eines Mediums, insbesondere einer
wässrigen Harnstofflösung 8, in den Abgastrakt
einer Verbrennungskraftmaschine zu entnehmen.
-
Die
Vorrichtung weist einen schematisch dargestellten Tank 16 auf,
zur Aufnahme eines Mediums, bei dem es sich bevorzugt um wässrige
Harnstofflösung 8 oder auch um ein anderes Reduktionsmittel
handelt. Der Tank 16 kann als Stahl- oder als Kunststoffbehälter
ausgebildet sein und im Bereich des Kraftstofftanks an geschützter
Stelle untergebracht werden.
-
Der
Tank 16 kann als eine Tank-Einheit ausgebildet sein, aus
der das Medium, bevorzugt ein Reduktionsmittel wie z. B. wässrige
Harnstofflösung 8, mit Hilfe einer in 1 nicht
dargestellten Einspritzdüse in einen Abgastrakt 18 (vergleiche 4)
einer Verbrennungskraftmaschine gefördert, dort in der
gewünschten Menge dosiert in eine Abgasleitung eingegeben
wird. Hierzu befindet sich an der Abgasleitung 19 ein steuerbares
bzw. von der Motorelektronik regelbares Einspritzventil 17,
mit dem die Zufuhr des Mediums 8 optimal gesteuert oder
geregelt werden kann.
-
Der
Tank 16 ist an eine in 1 gezeigte
Zuführleitung 5 angeschlossen und über
ein Einspritzventil 17 mit dem Abgastrakt 18 verbunden,
so dass das Medium, bevorzugt wässrige Harnstofflösung 8, in
der gewünschten Weise in die Abgasleitung 19 eingesprüht
oder eingespritzt werden kann. Das Einspritzventil 17,
z. B. als Einspritzdüse beschaffen oder als Steuer- oder
Regelventil ausgebildet, ist mit der Regeleinrichtung der Fahrzeugelektronik
verbunden, die entsprechend der erfassten Parameter-Werte den Zulauf
des Mediums 8 zu einem SCR-Katalysator 21 (4)
im Abgastrakt 18 steuert oder regelt. SCR bedeutet selektive
katalytische Reduktion, bei der der Schadstoff NO, unter Zuhilfenahme
eines Reduktionsmittels in einem Katalysator zu N2 und
H2O reduziert wird. Die chemische Reaktion
der Reduktion ist selektiv, das heißt, es werden nicht
alle Abgaskomponenten reduziert, sondern nur die Stickoxide (NO,
NO2). Zum Ablauf der Reaktion wird Ammoniak (NH3) benötigt, der dem Abgas zugemischt
wird. Die Produkte der Reaktion sind Wasser (H2O)
und Stickstoff (N2).
-
Der
Tank 16 kann nach einer Variante mit Hilfe einer integrierten
Heizung aufgeheizt werden, um das Medium 8 so weit zu temperieren,
dass es ohne weiteres zur Einspritzdüse 17 des
Abgastraktes 18 gefördert werden kann.
-
Nach
einer anderen, kostengünstigen Variante strömt
das Medium mit Hilfe einer Einrichtung, so z. B. einer Pumpe 14 oder
eines in der Zeichnung nicht dargestellten Druckspeichers, durch
die Zuführleitung 5, in der eine bestimmte Betriebstemperatur herrscht,
die so gewählt ist, dass der einwandfreie Zufluss des Mediums 8 zum
Ein spritzventil 17 vor den Katalysator 21 des
Abgastraktes 18 gewährleistet ist, ungeachtet
der jeweils herrschenden Außentemperaturen. Gemäß 1 ummantelt
die Zuführleitung 5 die Rücklaufleitung 2,
so dass eine Temperaturangleichung zwischen dem in Einströmrichtung 26 eintretenden
Medium 8 und dem durch die Rücklaufleitung 2 in
Ausströmrichtung 28 strömenden Medium 8 stattfindet.
Gemäß der Darstellung in 1 ist die
Zuführleitung 5 als T-Stück 3 ausgebildet,
an dem die Rücklaufleitung 2 aus der Zuführleitung 5 herausgeführt
und abgedichtet ist. Eine Einströmseite des T-Stücks 3 ist
durch Bezugszeichen 30, eine Austrittseite durch Bezugszeichen 32 gekennzeichnet.
Zwischen dem Mantel der Rücklaufleitung 2 und
der Innenwand der Zuführleitung 5 erstreckt sich
ein Ringraum 24, der den Strömungsquerschnitt
für das Medium 8 in Einströmrichtung 26 bildet.
Wie aus der Darstellung gemäß 1 überdies
hervorgeht, wird das Medium 8, welches über die
Rücklaufleitung 2 aus dem T-Stück 3 austritt,
in den Tank 16 geführt, in dem sich ein Ansaugstutzen
der Pumpe 14 zur Förderung des im Tank 16 bevorrateten
Mediums 8 befindet.
-
2 zeigt
eine schematische Darstellung eines 3/2-Wege-Ventils zum Einblasen
von Druckluft.
-
Über
das 3/2-Wege-Ventil fließt das Medium 8, insbesondere
wässrige Harnstofflösung, über die Zuführleitung 5 zum
Einspritzventil 17 und von dort über die weitere,
zweite, innenliegende Rücklaufleitung 2 wiederum
in den Tank 16 zurück. Dazu umfasst die koaxial
angeordnete, weitere innenliegende Rücklaufleitung 2 am
Ende eine Blende 22. Die Blende 22 kann zum Beispiel
als eine gelochte Scheibe mit dem Umfang der Rücklaufleitung 2 vergossen,
in diese eingestanzt oder eingeprägt, oder auf andere Art
und Weise befestigt sein. Vom Ringraum 24 zwischen der
Mantelfläche der Rücklaufleitung 2 und von
der Innenwand der Zuführleitung 5 begrenzt, strömt
das Medium 8 über die Blende 22 in die
von der Zuführleitung 5 umschlossene Rücklaufleitung 2 ein
und durch diese in Ausströmrichtung 28 dem Tank 16 zu.
-
Das
in 2 schematisch gezeigte 3/2-Wege-Ventil 12 dient
dem Spülen des Zuführsystems bei ”Not-Aus” für
den Fall einer Gefahrensituation.
-
Im
Falle eines Stromausfalls wird z. B. in einem Druckluftspeicher
bei einem Lastkraftwagen ein Druckluftvorrat bei einem Druckniveau
von 5 bis 9 bar bevorratet. Dieser kann bei einem Stromausfall zum Spülen
des Dosierungssystems für das Medium 8, insbesondere
wässrige Harnstofflösung, genutzt werden. Dazu
erfolgt über eine Druck luftleitung 9 eine Beaufschlagung
der Rücklaufleitung 2 mit Druckluft 11.
Durch das Anliegen der Druckluft 11 mit einem Druckluftniveau
in der Größenordnung von 5 bar bis 9 bar wird
einerseits das 3/2-Wege-Ventil 12 ausgebildet, gespült
und das Medium 8 über eine Abflussleitung 10 in
den Tank 16 ausgetrieben, andererseits treibt die Druckluft 11 das
Medium 8 auch aus der Rücklaufleitung 2 in
Ausströmrichtung 28 in den Tank 16 aus.
-
Im
Störfall wird die regelbar ausgebildete Pumpe 14 in
umgekehrter Richtung betrieben. Beim Rücksaugen wird die
regelbar ausgebildete Pumpe 14 in umgekehrter Richtung
betrieben. Dies bedeutet, die ursprüngliche Druckseite
wird zur Saugseite und die ursprüngliche Saugseite zur
Druckseite. Durch das Rücksaugen über die regelbare
Pumpe 14 kann das Medium 8, bei dem es sich bevorzugt
um wässrige Harnstofflösung handelt, aus dem Leitungssystem,
insbesondere aus dem Ringraum 24, zwischen der Zuführleitung 5 und
der innenliegend angeordneten, von der Zuführleitung 5 koaxial
umschlossenen, weiteren Leitung 2 abgesaugt werden, so
dass der Ringraum 24 im Wesentlichen frei von Medium 8 ist.
-
3 zeigt
ein Endstück einer Zuführ- und Rückführleitung
für ein Medium, insbesondere wässrige Harnstofflösung.
-
Der
Darstellung gemäß 3 ist zu
entnehmen, dass es sich um ein Endstück 34 handelt. 3 zeigt,
dass die Zuführleitung 5, die vom Medium 8, insbesondere
wässrige Harnstofflösung, in Einströmrichtung 26 durchströmt
wird, die Rücklaufleitung 2 koaxial umschließt.
Zwischen der Mantelfläche der Rücklaufleitung 2 und
der Innenwand der Zuführleitung 5 verläuft
der Ringraum 24, wie bereits in Zusammenhang mit 1 bei
der Erläuterung des T-Stücks 3 dargestellt.
-
Am
Endbereich der Zuführleitung 5, unmittelbar vor
dem Einspritzventil 17, welches in die in 3 nur
schematisch angedeutete Abgasleitung 19 hineinragt, befindet
sich der Anschluss für die Druckluftleitung 9,
welche zum Ausblasen des Eindosierungssystems für ein Medium 8,
insbesondere wässrige Harnstofflösung, dient,
sollte eine Gefahrensituation vorliegen, so z. B. ein Stromausfall
eintreten. Wie aus der Darstellung gemäß 3 hervorgeht,
ist die Rücklaufleitung 2 durch eine Blende 22 verschlossen,
die in die Wand der Rückleitung 2 eingestanzt,
eingeprägt oder stoffschlüssig mit dieser verbunden
sein kann. Wird bei Auftreten eines Störfalles die Pumpe 14,
vergleiche Darstellung gemäß 1, in
umgekehrte Richtung, d. h. im Rücksaugmodus be trieben,
wird die Zuführleitung 5 leergesaugt. Das Leersaugen
im Bereich des Endstücks 34 wird durch das Einblasen
der Druckluft 11 über deren Anschlussstutzen noch
unterstützt. Des Weiteren erfolgt über das Einblasen
von Druckluft 11 in das Endstück 34 ein
Leerspülen der Rücklaufleitung 2 von
Medium 8, welches in Ausströmrichtung 28 zurück
in den Tank 16 ausgetrieben wird. Dadurch wird erreicht, dass
das Medium 8, bei dem es sich insbesondere um wässrige
Harnstofflösung handelt, die unterhalb einer Außentemperatur
von –11°C gefriert, aus den Leitungen 2 und 5 und
gegebenenfalls dem T-Stück 3 sowie aus dem Ventil
ausgetrieben wird, so dass es dort nicht gefrieren kann und sich
beim Gefrieren eine Volumenvergrößerung und damit
ein Eisdruck aufbaut, der die Komponenten zerstören könnte.
-
In
Zusammenhang mit den Ausführungsvarianten gemäß 1 und 3 ist
anzumerken, dass es sich bei der gezeigten Leitungsführung
der Rücklaufleitung 2, ummantelt von der Zuführleitung 5,
um eine Gegenstromführung handelt. Bei dieser Gegenstromführung
wird durch das vom warmen Abgassystem über die Rücklaufleitung 2 zurückströmende temperierte
Medium 8 ein Vorwärmen des in Einströmrichtung 26 die
Zuführleitung 5 passierenden Mediums 8,
bei dem es sich insbesondere um eine wässrige Harnstofflösung
handelt, ohne Vorsehen einer separat zu betreibenden und vorzusehenden elektrischen
Heizeinrichtung erreicht. Es werden die Temperaturunterschiede zwischen
dem zurückströmenden Medium 8 und dem
dem Einspritzventil 17 zuströmenden Medium 8 ausgenutzt.
-
4 zeigt
das System in einer möglichen Gesamtdarstellung.
-
Der
Darstellung gemäß 4 ist zu
entnehmen, dass sich ausgehend vom Tank 16, in dem das Medium 8 bevorratet
wird, ein Ansaugstutzen zum saugseitigen Ende der Pumpe 14 erstreckt.
Von der Pumpe 14 aus erstreckt sich die Zuführleitung 5 unter Zwischenschaltung
eines T-Stücks 3 zum Einspritzventil 17,
welches in die Abgasleitung 19 hineinragt. Zur Verbesserung
der Wärmeabfuhr befinden sich im Endbereich 34 gemäß 3 der
Zuführleitung 5 an deren Außenumfang
eine Anzahl von die Wärmeabfuhr begünstigenden
Rippen. Der Darstellung gemäß 4 ist
zudem zu entnehmen, dass in der Zuführleitung 5,
die sich zum Einspritzventil 17 erstreckt, eine Rücklaufleitung 2 koaxial
aufgenommen ist, über welche erwärmtes Medium 8 zum
T-Stück 3 zurückströmt. Eine
Eintrittsseite des T-Stücks 3 ist durch Bezugszeichen 30,
dessen Austrittsseite durch Bezugszeichen 32 bezogen auf
die Einströmrichtung 26 des Mediums 8 bezeichnet.
Am T-Stück 3 ist die im Wesentlichen koaxial in
der Zu führleitung 5 aufgenommene Rücklaufleitung 2,
die temperiertes Medium 8 führt, aus der Zuführleitung 5 abgedichtet
herausgeführt. Wie aus der Darstellung gemäß 4 hervorgeht,
mündet die am T-Stück 3 aus der Zuführleitung 5 herausgeführte
Rücklaufleitung 2 ebenfalls in den Tank 16.
Parallel zu dieser Ausführungsvariante kann, wie im Zusammenhang
mit 2 bereits erläutert, eine weitere Abflussleitung 10 vom
Ventil 12 in den Tank 16 verlaufen, so dass im
Falle einer Not-Aus-Funktion eine schnelle Entleerung des Dosiersystems
zum Einbringen des Mediums 8 in den Abgastrakt 18 der
Verbrennungskraftmaschine gewährleistet ist.
-
Wie
aus der Darstellung gemäß 4 des Weiteren
hervorgeht, umfasst der Abgastrakt 18 in der Abgasleitung 19 zum
Beispiel einen Dieselpartikelfilter 20 und den SCR-Katalysator 21.
Zwischen diesen Komponenten, d. h. dem DPF 20 und dem SCR-Katalysator 21,
liegt die Eindosierungsstelle für das Medium 8,
bei dem es sich insbesondere um wässrige Harnstofflösung
handelt, in das von der Abgasleitung 19 geführte
Abgas der Verbrennungskraftmaschine.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EU-5-Abgasnorm [0004]
- - DIN 70070 [0004]
- - EU-5-Abgasnorm [0008]