DE102009008743B4 - Heating circuit for heating an ammonia storage device when the internal combustion engine is at a standstill - Google Patents
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Abstract
Heizkreislauf zum Aufheizen einer Ammoniak in gebundener Form speichernden, von Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs einer eine Kühlmittelförderpumpe (4) aufweisenden Brennkraftmaschine (3) durchströmten Vorrichtung (2), wobei der Heizkreislauf eine Förderpumpe (9) zur Kühlmittelförderung zur Vorrichtung (2) hin aufweist und mittels der von der Brennkraftmaschine (3) abgegebenen Wärme die Vorrichtung (2) aufheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkreislauf ein Rückschlagventil (6) aufweist, welches derart betätigbar ist, dass mittels der Förderpumpe (9) bei stillstehender Brennkraftmaschine (3) erwärmtes Kühlmittel zur Vorrichtung (2) hin und durch Wärme der Brennkraftmaschine (3) an das Kühlmittel abgebende Mittel hindurch förderbar ist.Heating circuit for heating a device (2) that stores ammonia in bound form and through which coolant of a coolant circuit of an internal combustion engine (3) having a coolant delivery pump (4) flows, wherein the heating circuit has a delivery pump (9) for delivering coolant to the device (2) and by means the heat emitted by the internal combustion engine (3), the device (2) can be heated, characterized in that the heating circuit has a non-return valve (6) which can be actuated in such a way that coolant heated by means of the feed pump (9) when the internal combustion engine (3) is at a standstill can be conveyed to the device (2) and through the heat of the internal combustion engine (3) to the means releasing the coolant.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkreislauf zum Aufheizen einer Ammoniak in gebundener Form speichernden, von Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs einer eine Kühlmittelförderpumpe aufweisenden Brennkraftmaschine durchströmten Vorrichtung, wobei der Heizkreislauf eine Förderpumpe zur Kühlmittelförderung zur Vorrichtung hin aufweist und mittels der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Wärme die Vorrichtung aufheizbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a heating circuit for heating a device that stores ammonia in bound form and through which coolant of a coolant circuit of an internal combustion engine having a coolant delivery pump flows, wherein the heating circuit has a delivery pump for delivering coolant to the device and the device can be heated by means of the heat emitted by the internal combustion engine , according to the preamble of claim 1.
Fahrzeuge mit Brennkraftmaschinen besitzen üblicherweise einen Kühlmittelkreislauf, dessen Wärme beispielsweise zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums über einen Wärmetauscher genutzt wird. Der Wärmetauscher wird von Kühlmittel durchströmt, welches mittels einer Kühlmittelförderpumpe der Brennkraftmaschine im Kreislauf umgepumpt wird. Damit wird der Wärmetauscher aufgrund der Druckdifferenz im Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine auch dann durchströmt, wenn dies funktional nicht erforderlich ist, also der Wärmetauscher nicht zur Abgabe von Wärme an dem Fahrzeuginnenraum benötigt wird.Vehicles with internal combustion engines usually have a coolant circuit whose heat is used, for example, to heat the vehicle interior via a heat exchanger. Coolant flows through the heat exchanger and is circulated by means of a coolant feed pump of the internal combustion engine. Due to the pressure difference in the coolant circuit of the internal combustion engine, the heat exchanger is also flowed through when this is not functionally required, ie the heat exchanger is not required to emit heat to the vehicle interior.
Brennkraftmaschinen, die nach dem Prinzip des Magermotors betrieben werden, werden mit Luftüberschuss betrieben und in den sauerstoffhaltigen Abgasen von diesen Brennkraftmaschinen finden sich Stickoxide wieder, die mittels einer selektiven katalytischen Reduktion entfernt werden können, wobei zu diesem Zweck Ammoniak als selektives und effizientes Reduktionsmittel eingesetzt wird. Die Reduktion findet dabei in einem so genannten SCR Katalysator statt, dem Ammoniak zur Reduktion zugeführt wird.Internal combustion engines that operate on the principle of the lean-burn engine are operated with excess air and nitrogen oxides are found in the oxygen-containing exhaust gases from these internal combustion engines, which can be removed by means of selective catalytic reduction, for which purpose ammonia is used as a selective and efficient reducing agent . The reduction takes place in a so-called SCR catalytic converter, to which ammonia is fed for reduction.
Bei bekannten Systemen wird Ammoniak durch Hydrolyse aus wässrigem Harnstoff gewonnen, indem der Harnstoff verdampft und über einen Katalysator zur Bildung von Ammoniak geleitet wird.In known systems, ammonia is obtained from aqueous urea by hydrolysis by evaporating the urea and passing it over a catalyst to form ammonia.
Anhand der
Als Heizvorrichtung ist nach dieser Druckschrift eine Heizvorrichtung bekannt geworden, die die Abwärme des Motorkühlmittels der Brennkraftmaschine nutzt. Über die Heizvorrichtung wird der Behälter zur Abgabe von Ammoniak aus dem Metallsalz beheizt. Es hat sich gezeigt, dass solche mit Metallsalz betriebenen Ammoniakspeicher je nach Füllstand oder Restbeladung mit Ammoniak sehr träge auf die Zufuhr von Wärme reagieren.According to this publication, a heating device which uses the waste heat from the engine coolant of the internal combustion engine has become known as a heating device. The container for releasing ammonia from the metal salt is heated via the heating device. It has been shown that such ammonia storage tanks operated with metal salt react very sluggishly to the supply of heat, depending on the fill level or residual load with ammonia.
Anhand der
Anhand der
Anhand der
Anhand ist WO 2008/ 065 390 A1 ein kombiniertes System aus einer Vorrichtung zur Abgasrückführung und selektiver katalytischer Reduktion bekannt geworden, welches einen AGR Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit einem Kühlfluid vor der Abgasrückführung zum Motor zur Verringerung der Bildung von Stickoxiden aufweist, und einen SCR Katalysator zur Abscheidung der Stickoxide aus dem Abgas, bevor dieses in die Atmosphäre entspannt wird.Based on WO 2008/ 065 390 A1, a combined system consisting of a device for exhaust gas recirculation and selective catalytic reduction has become known, which has an EGR heat exchanger for heat exchange with a cooling fluid before exhaust gas recirculation to the engine to reduce the formation of nitrogen oxides, and an SCR catalyst for Separation of the nitrogen oxides from the exhaust gas before it is released into the atmosphere.
Anhand der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Heizkreislauf zum Aufheizen einer Ammoniak in gebundener Form speichernden Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, dass die Abgabe von Ammoniak auch bei einer bereits träge reagierenden Ammoniakspeichervorrichtung beschleunigt vonstatten geht. Auch soll ein zur Verbesserung des Abgabeverhaltens von Ammoniak bei einer solchen Ammoniakspeichervorrichtung dienendes Verfahren geschaffen werden.The present invention is based on the object of creating a heating circuit for heating a device storing ammonia in bound form, which makes it possible for ammonia to be released more quickly even in the case of an ammonia storage device which is already reacting sluggishly. A method serving to improve the release behavior of ammonia in such an ammonia storage device is also to be created.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Heizkreislaufs die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus weist die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale auf, eine vorteilhafte Ausgestaltung hiervon ist im weiteren Anspruch angegeben.In order to solve this problem with regard to the heating circuit, the invention has the features specified in claim 1 . Advantageous Expenses Arrangements thereof are described in the further claims. In addition, the invention has the features specified in claim 7 with regard to the method, an advantageous embodiment of which is specified in the further claim.
Die Erfindung schafft einen Heizkreislauf zum Aufheizen einer Ammoniak in gebundener Form speichernden, von Kühlmittel eines Kühlkreislaufs einer eine Kühlmittelförderpumpe aufweisenden Brennkraftmaschine durchströmten Vorrichtung, wobei der Heizkreislauf eine Förderpumpe zur Kühlmittelförderung zur Vorrichtung hin aufweist und mittels der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Wärme die Vorrichtung aufheizbar ist, wobei der Heizkreislauf ein Rückschlagventil aufweist, welches derart betätigbar ist, dass mittels der Förderpumpe bei stillstehender Brennkraftmaschine erwärmtes Kühlmittel zur Vorrichtung hin und durch Wärme der Brennkraftmaschine an das Kühlmittel abgebende Mittel hindurch förderbar ist.The invention provides a heating circuit for heating a device that stores ammonia in bound form and through which coolant of a cooling circuit of an internal combustion engine having a coolant delivery pump flows, wherein the heating circuit has a delivery pump for delivering coolant to the device and the device can be heated by means of the heat given off by the internal combustion engine. wherein the heating circuit has a non-return valve which can be actuated in such a way that coolant heated by means of the delivery pump when the internal combustion engine is at a standstill can be delivered to the device and through heat from the internal combustion engine to the coolant-emitting means.
Der erfindungsgemäße Heizkreislauf macht es möglich, die in der Brennkraftmaschine nach deren Abstellen gespeicherte Wärmeenergie zum Aufheizen der Ammoniakspeichervorrichtung zu nutzen. Zu diesem Zweck kann das Rückschlagventil so betätigt werden, dass mittels der im Heizkreislauf vorgesehenen Förderpumpe Kühlmittel zur Vorrichtung hin gefördert werden kann, um diese aufzuheizen und Kühlmittel durch Wärme der Brennkraftmaschine an das Kühlmittel abgebende Mittel hindurch gefördert werden kann. Bei diesen Mitteln kann es sich beispielsweise um Kühlwasserkanäle der Brennkraftmaschine handeln, die vom Kühlmittel durchströmt werden und sich dabei aufheizen.The heating circuit according to the invention makes it possible to use the thermal energy stored in the internal combustion engine after it has been switched off to heat up the ammonia storage device. For this purpose, the check valve can be actuated in such a way that the supply pump provided in the heating circuit can be used to convey coolant to the device in order to heat it up and coolant can be conveyed through heat from the internal combustion engine to the coolant-emitting agent. These means can be, for example, cooling water ducts of the internal combustion engine, through which the coolant flows and which heat up in the process.
Diese Kühlwasserkanäle können beispielsweise im Kurbelhaus, im Zylinderkopf oder anderen Bereichen der Brennkraftmaschine vorgesehen sein, ganz allgemein solchen Bereichen, die durch den bestimmungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine erwärmt werden und die vom Kühlmittel durchströmt werden können, so dass sich das Kühlmittel dabei erwärmt und seine Wärme dann an die Ammoniakspeichervorrichtung abgeben kann.These cooling water ducts can be provided, for example, in the crankcase, in the cylinder head or in other areas of the internal combustion engine, very generally those areas that are heated by the intended operation of the internal combustion engine and through which the coolant can flow, so that the coolant heats up and its heat then to the ammonia storage device.
Es ist also auch möglich, dass es sich bei den an das Kühlmittel Wärme abgebende Mitteln beispielsweise um Wärmetauscheinrichtungen handelt, die durch den bestimmungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine erwärmt werden, beispielsweise also den im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehenen Wärmetauscher, einen Wärmetauscher für die Beheizung des Fahrzeuginnenraums oder auch einen Wärmetauscher, der zum Kühlen des Motoröls der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.It is therefore also possible that the means that give off heat to the coolant are, for example, heat exchange devices that are heated by the intended operation of the internal combustion engine, for example the heat exchanger provided in the cooling circuit of the internal combustion engine, a heat exchanger for heating the vehicle interior or also a heat exchanger provided for cooling the engine oil of the internal combustion engine.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Rückschlagventil im Heizkreislauf derart vorgesehen ist, dass es mittels des von der Kühlmittelförderpumpe erzeugten Systemdrucks zum Durchlass von Kühlmittel in Richtung zu einem Wärmetauscher betätigbar ist.According to a development of the invention, it is provided that the non-return valve in the heating circuit is provided in such a way that it can be actuated by means of the system pressure generated by the coolant feed pump to allow coolant to pass in the direction of a heat exchanger.
Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Kühlmittelförderpumpe, die das Kühlmittel zunächst im kleinen, inneren Kühlkreislauf und dann auch im großen, äußeren Kühlkreislauf fördert, im Heizkreislauf einen solchen Systemdruck erzeugt, dass das Rückschlagventil geöffnet wird und das Kühlmittel in Richtung zu einem Wärmetauscher durchlässt, bei dem es sich um den Fahrzeugkühler handeln kann.In other words, this means that the coolant feed pump, which first delivers the coolant in the small, inner cooling circuit and then also in the large, outer cooling circuit, generates such a system pressure in the heating circuit that the non-return valve is opened and the coolant flows in the direction of a heat exchanger lets through, which may be the vehicle radiator.
Während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Brennkraftmaschine wird also das Rückschlagventil so geöffnet, dass die an der Brennkraftmaschine angeordnete Kühlmittelförderpumpe das Kühlmittel in bestimmungsgemäßer Weise zum Fahrzeugkühler pumpen kann. Von dort gelangt es wieder in Richtung zur Brennkraftmaschine hin und tritt in diese ein, der Kreislauf beginnt von neuem.During the intended operation of the internal combustion engine, the check valve is opened in such a way that the coolant feed pump arranged on the internal combustion engine can pump the coolant to the vehicle radiator in the intended manner. From there it goes back towards the internal combustion engine and enters it, the cycle begins again.
Während dieses offenen Zustands des Rückschlagventils tritt aufgrund des geringen Druckunterschieds zwischen dem Austritt des Kühlmittels an der Brennkraftmaschine und dem Eintritt des Kühlmittels in die Brennkraftmaschine kein wesentlicher Massenstrom an Kühlmittel durch den Heizkreislauf in Richtung zur Ammoniakspeichervorrichtung hin auf, ein ungewünschter, nicht kontrollierter Massenstrom an Kühlmittel durch die Ammoniakspeichervorrichtung hindurch wird auf diese Weise vermieden. Daher kann auch kein nicht gewünschter Ammoniak-Dampfdruck in der Ammoniakspeichervorrichtung entstehen.During this open state of the check valve, due to the small pressure difference between the exit of the coolant at the internal combustion engine and the entry of the coolant into the internal combustion engine, there is no significant mass flow of coolant through the heating circuit in the direction of the ammonia storage device, an undesired, uncontrolled mass flow of coolant through the ammonia storage device is thus avoided. Therefore, no undesired ammonia vapor pressure can arise in the ammonia storage device.
Wird es gewünscht, den Ammoniak-Dampfdruck zu erhöhen, so ist es nur erforderlich, die Förderpumpe zur Förderung von Kühlmittel in Richtung zur Vorrichtung hin in Betrieb zu setzen und zwar solange, bis der gewünschte Ammoniak-Dampfdruck erreicht worden ist. Durch eine entsprechende Steuerung oder Regelung der Betriebsweise der Förderpumpe kann somit ein jeweils gewünschter Ammoniak-Dampfdruck erreicht werden. Ein unkontrollierter Anstieg des Ammoniak-Dampfdrucks wird aber auf diese Weise vermieden, da der Heizkreislauf nicht zwangsweise vom durch die Kühlmittelförderpumpe geförderten Kühlmittelstrom durchströmt wird.If it is desired to increase the ammonia vapor pressure, it is only necessary to operate the feed pump to feed coolant towards the device until the desired ammonia vapor pressure has been reached. A respectively desired ammonia vapor pressure can thus be achieved by appropriate control or regulation of the mode of operation of the feed pump. However, an uncontrolled increase in the ammonia vapor pressure is avoided in this way, since the coolant flow conveyed by the coolant feed pump does not necessarily flow through the heating circuit.
Nachdem die Brennkraftmaschine abgestellt worden ist, kann über eine entsprechende Ansteuerung der Förderpumpe weiterhin erwärmtes Kühlmittel durch den Heizkreislauf in Richtung zur Ammoniakspeichervorrichtung hin und durch die noch erwärmte Brennkraftmaschine hindurch gepumpt werden, um die vorhandene Restwärme zur Aufrechterhaltung des Ammoniak-Dampfdrucks zu nutzen. Wird die Brennkraftmaschine für eine vorbestimmte Zeitdauer abgestellt, so kann auf diese Weise der Ammoniak-Dampfdruck aufrechterhalten werden und es steht ausreichend gasförmiges Ammoniak auch unmittelbar nach der Wiederinbetriebnahme der Brennkraftmaschine zur Verfügung, um sofort eine selektive katalytische Reaktion im SCR Katalysator zur Abgasnachbehandlung einzuleiten.After the internal combustion engine has been switched off, heated coolant can continue to flow through the heating circuit in the direction of the ammonia storage device and through the still via a corresponding control of the feed pump Heated internal combustion engine are pumped through to use the existing residual heat to maintain the ammonia vapor pressure. If the internal combustion engine is switched off for a predetermined period of time, the ammonia vapor pressure can be maintained in this way and sufficient gaseous ammonia is also available immediately after the internal combustion engine is restarted to immediately initiate a selective catalytic reaction in the SCR catalytic converter for exhaust gas aftertreatment.
Wie es vorstehend bereits erwähnt wurde, ist es also nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass der Heizkreislauf derart ausgebildet ist, dass bei geöffnetem Rückschlagventil ohne betätigte Förderpumpe eine Kühlmittelströmung in Richtung zur Vorrichtung hin weit gehend vermieden wird.As already mentioned above, a further development of the invention also provides for the heating circuit to be designed in such a way that when the check valve is open and the feed pump is not actuated, a flow of coolant in the direction of the device is largely avoided.
Bei dem Rückschlagventil kann es sich um ein Rückschlagventil vom normal geschlossenen Typ handeln. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Kühlmittelförderpumpe der Brennkraftmaschine das Rückschlagventil beispielsweise gegen eine Federeinrichtung aktiv aufdrücken muss. Wird die Brennkraftmaschine abgestellt, schließt sich das Rückschlagventil aufgrund der Federeinrichtung automatisch und eine in Betrieb genommene oder sich bereits in Betrieb befindliche Förderpumpe, die das erwärmte Kühlmittel in Richtung zur Vorrichtung hin befördert, kann mit wenig Leistung betrieben werden, um erwärmtes Kühlmittel durch den Heizkreislauf in Richtung zur Ammoniakspeichervorrichtung hin zu befördern.The check valve may be a normally closed type check valve. In other words, this means that the coolant feed pump of the internal combustion engine must actively press open the check valve, for example against a spring device. If the internal combustion engine is switched off, the non-return valve closes automatically due to the spring device and a feed pump which has been put into operation or is already in operation and which conveys the heated coolant towards the device can be operated with little power in order to pump heated coolant through the heating circuit towards the ammonia storage device.
Bei einer solchen Ausbildung des Rückschlagventils kann also mit einer mit geringer Leistung versehenen Förderpumpe eine Beheizung der Ammoniakspeichervorrichtung erreicht werden und ein undefinierter Zustand des Heizkreislaufs wird vermieden, der darin bestehen könnte, dass das Kühlmittel von der Förderpumpe in Richtung zur Ammoniakspeichervorrichtung hin gefördert wird, diese wieder verlässt und ohne durch die Wärme der Brennkraftmaschine an das Kühlmittel abgebende Mittel hindurch zu treten, wieder in die Ammoniakspeichervorrichtung eintritt.With such a design of the check valve, heating of the ammonia storage device can be achieved with a low-power delivery pump and an undefined state of the heating circuit is avoided, which could consist in the coolant being delivered by the delivery pump in the direction of the ammonia storage device, this leaves again and without passing through the heat of the internal combustion engine to the coolant-releasing agent, re-enters the ammonia storage device.
Das geschlossene Rückschlagventil sorgt dafür, dass das von der Förderpumpe geförderte Kühlmittel durch die Wärme der Brennkraftmaschine abgebende Mittel hindurch tritt.The closed non-return valve ensures that the coolant conveyed by the feed pump passes through the medium giving off heat from the internal combustion engine.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch vorgesehen, dass das Rückschlagventil mittels des von der Förderpumpe im Heizkreislauf erzeugten Systemdrucks verschließbar ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Förderpumpe aufgrund des von ihr erzeugten Systemdrucks dafür sorgt, dass das Rückschlagventil geschlossen wird, so dass die vorstehend beschriebene Kurzschlussströmung zwischen dem Kühlmitteleintritt und dem Kühlmittelaustritt an der Ammoniakspeichervorrichtung wiederum vermieden wird, ohne dass das Kühlmittel durch die Wärme der Brennkraftmaschine abgebenden Mittel hindurch geleitet wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Kühlmittelförderpumpe der Brennkraftmaschine mit geringer Antriebsleistung versehen werden, da es nicht erforderlich ist, dass sie das normal geschlossene Rückschlagventil aufdrückt. Mit einer solchen Ausgestaltung kann elektrische Antriebsenergie zum Betrieb der Kühlmittelförderpumpe eingespart werden.According to a development of the invention, it is also provided that the check valve can be closed by means of the system pressure generated by the feed pump in the heating circuit. In other words, this means that the feed pump ensures that the check valve is closed due to the system pressure it generates, so that the short-circuit flow described above between the coolant inlet and the coolant outlet at the ammonia storage device is avoided in turn, without the coolant flowing through the Heat of the internal combustion engine emitting agent is passed through. With such an embodiment, the coolant feed pump of the internal combustion engine can be provided with low power since it is not required to force open the normally closed check valve. With such a configuration, electrical drive energy for operating the coolant feed pump can be saved.
Zur Verbesserung des Ammoniakabgabeverhaltens der Ammoniakspeichervorrichtung sieht die Erfindung ein Verfahren vor zum Aufheizen einer Ammoniak in gebundener Form speichernden, von Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine Durchströmtenvorrichtung, nach dem bei stillstehender Brennkraftmaschine mittels einer Förderpumpe Kühlmittel durch Wärme an das Kühlmittel abgebende Mittel der Brennkraftmaschine hindurch und das erwärmte Kühlmittel zum Aufheizen der Vorrichtung verwendet wird.In order to improve the ammonia release behavior of the ammonia storage device, the invention provides a method for heating a device that stores ammonia in bound form and through which coolant of a coolant circuit of an internal combustion engine flows, according to which, when the internal combustion engine is at a standstill, coolant is pumped by means of a feed pump through means of the internal combustion engine that release heat to the coolant and the heated coolant is used to heat the device.
Nach diesem Verfahren kann also die in der Brennkraftmaschine gespeicherte Restwärme dazu verwendet werden, die Ammoniakspeichervorrichtung aufzuheizen und auf diese Weise für einen ausreichenden Ammoniak-Dampfdruck zu sorgen, der zur katalytischen Reduktion unmittelbar nach dem Start oder der Wiederinbetriebnahme der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht.According to this method, the residual heat stored in the internal combustion engine can be used to heat the ammonia storage device and in this way to ensure sufficient ammonia vapor pressure, which is available for catalytic reduction immediately after the internal combustion engine is started or restarted.
Um einer nicht gewünschten Bildung von Ammoniak-Dampfdruck in der Ammoniakspeichervorrichtung entgegenzuwirken, sieht das erfindungsgemäße Verfahren nach einer Weiterbildung vor, dass ein Rückschlagventil in einem Heizkreislauf zum Aufheizen der Vorrichtung derart betätigt wird, dass das Kühlmittel bei stillstehender Brennkraftmaschine durch die Mittel hindurch gefördert wird und bei laufender Brennkraftmaschine ohne die Förderung von Kühlmittel mittels einer im Heizkreislauf vorgesehenen Förderpumpe eine Strömung von Kühlmittel in Richtung zur Vorrichtung hin weit gehend vermieden wird.In order to counteract an undesired formation of ammonia vapor pressure in the ammonia storage device, the method according to the invention provides, according to a development, that a check valve in a heating circuit for heating up the device is actuated in such a way that the coolant is conveyed through the means when the internal combustion engine is at a standstill and when the internal combustion engine is running without the conveyance of coolant by means of a conveying pump provided in the heating circuit, a flow of coolant in the direction of the device is largely avoided.
Auf diese Weise wird es erreicht, dass durch die im Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehene Kühlmittelförderpumpe keine zwangsweise Durchströmung der Ammoniakspeichervorrichtung mit heißem Kühlmittel stattfindet. Auf diese Weise kann eine ungewünschte Bildung von Ammoniak-Dampfdruck in der Ammoniakspeichervorrichtung vermieden werden.In this way it is achieved that the coolant feed pump provided in the coolant circuit of the internal combustion engine does not force hot coolant to flow through the ammonia storage device. In this way, an undesired formation of ammonia vapor pressure in the ammonia storage device can be avoided.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine schematische Darstellung eines Heizkreislaufs nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in the single figure a schematic representation of a heating circuit according to an embodiment of the present invention.
Über den Heizkreislauf 1 kann eine Ammoniakspeichervorrichtung 2 beheizt werden, in der sich ein Metallsalz in der Form von beispielsweise Strontiumchlorid befindet, welches in gebundener Form Ammoniak enthält. Durch eine Beheizung der Ammoniakspeichervorrichtung 2 wird Ammoniak freigesetzt, welches über eine nicht dargestellte Fluidleitung einer Abgasanlage zugeführt werden kann, in der sich ein SCR Katalysator befindet zur katalytischen selektiven Reduktion von Stickoxiden im Abgas des Fahrzeugs.An
Im Heizkreislauf 1 zirkuliert Kühlmittel aus einem Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine 3, die eine Kühlmittelförderpumpe 4 besitzt, die dafür vorgesehen ist, durch den Betrieb der Brennkraftmaschine erwärmtes Kühlmittel durch einen Wärmetauscher 5, bei dem es sich um den Fahrzeugkühler handeln kann, zu pumpen.Coolant circulates in the heating circuit 1 from a coolant circuit of an
Der Heizkreislauf 1 weist ein Rückschlagventil 6 auf, welches zwischen einem Kühlmittelaustritt A der Brennkraftmaschine 3 und einem Kühlmittelaustritt D der Ammoniakspeichervorrichtung 2 beziehungsweise einer mit dem Kühlmittelaustritt D verbundenen Fluidleitung 7 fluidisch eingebunden ist.The heating circuit 1 has a check valve 6 which is fluidically integrated between a coolant outlet A of the
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 3 wird das Rückschlagventil 6 durch die Kühlmittelströmung, die von der Kühlmittelförderpumpe 4 erzeugt wird, geöffnet.During the operation of the
Das erhitzte Kühlmittel tritt an dem Punkt A aus der Brennkraftmaschine 3 aus und tritt durch das geöffnete Rückschlagventil 6 hindurch und an dem Punkt B in die Fluidleitung 7 ein und wird von der Kühlmittelförderpumpe 4 in Richtung zu dem Eintritt E des Wärmetauschers 5 gefördert, dort während des Durchtritts gekühlt, und tritt an dem Punkt F aus dem Wärmetauscher 5 wieder aus. Von dort strömt es in Richtung zu der Brennkraftmaschine 3 und tritt in diese wieder ein, der Kreislauf beginnt von neuem.The heated coolant exits the
Aufgrund des beim normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 3 geöffneten Rückschlagventils 6 tritt zwischen dem Punkt A und dem Punkt B keine wesentliche Druckdifferenz auf, so dass eine unbeabsichtigte Fluidströmung an Kühlmittel in Richtung zu der Ammoniakspeichervorrichtung 2 nicht stattfindet.Because the check valve 6 is open during normal operation of the
In der Fluidleitung 8 zwischen der Brennkraftmaschine 3 und der Ammoniakspeichervorrichtung 2 ist eine elektrisch betriebene Förderpumpe 9 vorgesehen, über die erwärmtes Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 3 zur Ammoniakspeichervorrichtung 2 hin gepumpt werden kann, dort an dem Punkt C in die Ammoniakspeichervorrichtung 2 eintritt, das Metallsalz beispielsweise über einen in der Ammoniakspeichervorrichtung 2 angeordneten Wärmetauscher erwärmt, so dass Ammoniak freigesetzt wird, und die Ammoniakspeichervorrichtung 2 an dem Punkt D wieder verlässt und über die Fluidleitung 7 dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine wieder zugeführt wird.An electrically operated
Aufgrund der geringen Druckdifferenz zwischen dem Punkt A und dem Punkt B kommt es nicht zu einer wesentlichen Fluidströmung an Kühlmittel durch die Ammoniakspeichervorrichtung 2 hindurch, wenn die elektrische Förderpumpe 9 nicht betrieben wird. Eine unerwünschte Bildung von Ammoniak-Dampfdruck in der Ammoniakspeichervorrichtung 2 wird auf diese Weise vermieden.Due to the small pressure difference between point A and point B, there is not a significant fluid flow of refrigerant through the
Der von der Kühlmittelförderpumpe 4 erzeugte Staudruck ist größer als der von der Förderpumpe 9 erzeugte Unterdruck, so dass sich dann, wenn sich beide Pumpen in Betrieb befinden, das Rückschlagventil 6 im geöffneten Zustand befindet.The dynamic pressure generated by the
Wird die Brennkraftmaschine 3 abgestellt, stellt auch die Kühlmittelförderpumpe 4 ihren Betrieb ein. Wird die Förderpumpe 9 betrieben, sorgt der in der Fluidleitung 8 erzeugte Unterdruck dafür, dass das Rückschlagventil 6 geschlossen wird. Das von der Förderpumpe 9 geförderte Kühlmittel tritt in die Ammoniakspeichervorrichtung 2 ein, wird über die Fluidleitung 7 in Richtung zu dem Wärmetauscher 5 gepumpt, eine Kurzschlussströmung von Punkt B zum Punkt A wird über das geschlossene Rückschlagventil 6 vermieden, das Kühlmittel durchströmt die Wärmetauscheinrichtung 5, die sich beispielsweise in körperlicher Verbindung mit dem Kühler für das Motoröl der Brennkraftmaschine 3 befindet, kann dort bereits Wärme aufnehmen und wird in Richtung zu dem Kühlmitteleintritt der Brennkraftmaschine 3 gefördert.If the
Das Kühlmittel durchströmt die Kühlmittelkanäle der Brennkraftmaschine 3, wird dort erwärmt und tritt an dem Punkt A aus der Brennkraftmaschine 3 aus. Eine Kühlmittelströmung vom Punkt A zum Punkt B wird über das geschlossene Rückschlagventil 6 vermieden, das so von der Restwärme der Brennkraftmaschine 3 erwärmte Kühlmittel wird von der Förderpumpe 9 wieder in Richtung zur Ammoniakspeichervorrichtung 2.The coolant flows through the coolant channels of the
Auf diese Weise wird mittels des erfindungsgemäßen Heizkreislaufs und des erfindungsgemäßen Verfahrens die Restwärme der Brennkraftmaschine dazu genutzt, den Ammoniak-Dampfdruck in der Ammoniakspeichervorrichtung aufrechtzuerhalten, so dass nach dem Start oder der Wiederinbetriebnahme der Brennkraftmaschine sofort Ammoniak zur Stickoxidreduktion zur Verfügung steht.In this way, the residual heat of the internal combustion engine is used to maintain the ammonia vapor pressure in the ammonia storage device by means of the heating circuit according to the invention and the method according to the invention th, so that after starting or restarting the internal combustion engine immediately ammonia for nitrogen oxide reduction is available.
Das im Heizkreislauf vorhandene Rückschlagventil sorgt dafür, dass eine zwangsweise Durchströmung der Ammoniakspeichervorrichtung aufgrund der Kühlmittelförderpumpe der Brennkraftmaschine weit gehend vermieden ist, so dass kein unerwünschter Ammoniak-Dampfdruck in der Ammoniakspeichervorrichtung entstehen kann.The check valve present in the heating circuit ensures that forced flow through the ammonia storage device due to the coolant feed pump of the internal combustion engine is largely avoided, so that no undesirable ammonia vapor pressure can develop in the ammonia storage device.
Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher dargestellter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.With regard to features of the invention that are not detailed above, reference is expressly made to the claims and the drawing.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Heizkreislaufheating circuit
- 22
- Ammoniakspeichervorrichtungammonia storage device
- 33
- Brennkraftmaschineinternal combustion engine
- 44
- Kühlmittelförderpumpecoolant feed pump
- 55
- Wärmetauscherheat exchanger
- 66
- Rückschlagventilcheck valve
- 77
- Fluidleitungfluid line
- 88th
- Fluidleitungfluid line
- 99
- Pumpepump
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-
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