DE102009029247A1

DE102009029247A1 - Reduktionsmitteltank

Info

Publication number: DE102009029247A1
Application number: DE102009029247A
Authority: DE
Inventors: Michael Krause; Rainer Haeberer; Matthias Horn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-10
Also published as: FR2949814B1; FR2949814A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Förderung eines Reduktionsmittels (13) aus einem Vorratstank (12) sowie auf einen Vorratstank (12) zur Aufnahme eines Betriebs-Hilfsstoffes für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Reduktionsmittels (13). Der Vorratstank (12) umfasst einen Schwapptopf (22) und einen Untertopf (18). Gemäß einem ersten Verfahrensschritt wird ein niedriger Flüssigkeitspegel (52) im Vorratstank (12) detektiert. Beim Abstellen oder im Betrieb des Fahrzeugs erfolgt eine Umpolung eines Förderaggregats (42) und ein Dosiermodul (52) wird geöffnet. Danach wird das Förderaggregat (42) für eine kurze Zeitspanne in Förderrichtung betrieben, bis eine Vereinigungsstelle (38) von Saugleitung (30, 32) geflutet ist. Anschließend erfolgt ein Überströmen des sich im Schwapptopf (22) befindlichen Volumens (62) aufgrund des hydrostatischen Drucks über die kurzgeschlossene Saugleitungen (30, 32) in den Vorratstank (12) oder den Untertopf (18). Dies kann sowohl während des Betriebs als auch während des Stillstands des Fahrzeugs erfolgen.

Description

Stand der Technik
DE 10 2006 027 487 A1 offenbart einen Fahrzeugtank für ein flüssiges Reduktionsmittel, insbesondere für eine Harnstofflösung. Es wird ein Vorratstank für ein flüssiges, beispielsweise wässriges Reduktionsmittel, insbesondere für eine Harnstofflösung zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen offenbart. Der Fahrzeugtank weist eine Behälterwand auf, die aus Kunststoff gefertigt ist. Bevorzugt wird der gesamte Vorratstank im Kunststoffblasverfahren hergestellt. Die Behälterwand umfasst mehrere Werkstoffschichten, von denen wenigstens eine als Sperrschicht dient. Die Wand des Vorratstanks ist mit einer Wärmeisolation versehen, die an einer bestimmten Stelle eine gegenüber anderen Stellen stärkere Isolationswirkung bewirkt, indem die Wärmeisolation die Behälterwand beispielsweise nur teilweise überdeckt.
Zur Reduzierung des Schadstoffes NO_x im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen hat sich das SCR-Verfahren (Selektive Katalytische Reduktion) durchgesetzt, bei dem der im Abgas der Verbrennungskraftmaschine enthaltene Schadstoff NO_x unter Zuhilfenahme von flüssigem Reduktionsmittel zu N₂ und H₂O reduziert wird. Das Reduktionsmittel, bei dem es sich um Harnstoff oder um eine wässrige Harnstofflösung handelt, wird in der Regel von einer Pumpe, welche das Fördermodul darstellt, in einer Leitung vom Vorratstank zum Dosiermodul transportiert, wo das Reduktionsmittel in den Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine eingebracht wird. Die Druckregelung erfolgt stellerseitig über die Drehzahl des Pumpenmotors und im Rückkopplungszweig über einen Drucksensor. In gängigen Systemen ist ferner eine permanente Rückströmdrossel in der Nähe des Druckerzeugers vorgesehen, welches dem hydraulischen System eine recht hohe regelungstechnische Druckstabilität verleiht.
Um eine eventuelle Schädigung des Dosiersystems zum Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas der Verbrennungskraftmaschine durch Gefrieren auszuschließen, wird das System beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine durch ein Umpolen der Förderpumpe bei gleichzeitigem Öffnen des Dosiermoduls zum Abgas belüftet. Die Gefriergefahr rührt daher, dass das Reduktionsmittel, bei dem es sich in der Regel um Harnstoff oder um eine wässrige Harnstofflösung handelt, sich beim Gefrieren um ca. 10 Vol.-% ausdehnt.
In der Regel umfassen Vorratstanks zur Aufnahme eines Reduktionsmittels einen Schwapptopf, in dessen unterem Bereich ein Heizelement positioniert ist. Um zu gewährleisten, dass in einer akzeptablen Zeitspanne mit minimaler Heizleistung selbst bei tiefen Temperaturen eine Dosierbereitschaft erreicht werden kann, ist das Heizelement, auf den Bodenbereich des Schwapptopfes beschränkt. Durch die Kunststoffwandung des Schwapptopfes wird der Inhalt des Topfes gegenüber dem gesamten Vorratstank isoliert, so dass die durch das Heizelement erzeugte Heizenergie für das Auftauen des Inhaltes des Schwapptopfes zur Verfügung steht.
Die Auslegung des Schwapptopfes ist in der Regel so gewählt, dass unabhängig vom im Vorratstank herrschenden Flüssigkeitspegel der Schwapptopf stets komplett gefüllt ist. Dies bietet bei tiefen Temperaturen hinsichtlich der Reichweite Vorteile, da somit ein komplett gefüllter Topfinhalt zum Auftauen durch das Heizelement zur Verfügung steht. In der Regel wird über zwei Leitungen gleichzeitig aus dem Schwapptopf und dem Vorratstank abgesaugt. Über eine entsprechende Drosselabstimmung in beiden Absaugleitungen ist gewährleistet, dass aus dem Tank mehr als die Dosiermenge abgesaugt wird. Die Rücklaufmenge fließt zunächst in den Schwapptopf. Damit ist gewährleistet, dass der Schwapptopf stets unabhängig vom Flüssigkeitsspiegel im Vorratstank gefüllt ist. Die tankseitige Ansaugstelle liegt aus Gründen der mit der Schwappbewegung des Reduktionsmittels einhergehenden Geräuschen in einem geschlossen Untertopf, der im oberen Bereich einen hydraulischen Durchbruch zum Tankvolumen des Vorratstanks hat.
Diese Auslegung mit zwei Absaugstellungen – im Schwapptopf und im Vorratstank – geht mit dem Nachteil einher, dass die Förderung des Reduktionsmittels genau dann beendet ist, wenn die tankseitige Ansaugstelle Luft zieht, d. h. der Vorratstank vollständig entleert ist. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch der Schwapptopf noch komplett mit Reduktionsmittel gefüllt, eine Menge, die konstruktionsbedingt nicht mehr aufgebraucht werden kann, sofern über zwei Absaugleitungen gleichzeitig aus dem Schwapptopf und dem Vorratstank abgesaugt wird.
Dies stellt insgesamt gesehen einen äußerst unbefriedigenden Zustand dar.
Darstellung der Erfindung
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird bei nahezu leerem Vorratstank die Förderpumpe, d. h. das Fördermodul des Dosiersystems nach dem Belüftungsvorgang über den Abgastrakt nochmals in Förderrichtung für eine kurze Zeitspanne betrieben. Diese Förderung, dauert solange bis die Flüssigkeitssäule den Eingang des Fördermoduls, d. h. der Förderpumpe erreicht hat. Aufgrund der Rückstrom drossel ist ein Öffnen des Ventils nicht erforderlich. Durch das nochmalige Betreiben der Förderpumpe nach dem Belüftungsvorgang für eine kurze Zeitspanne in Förderrichtung sind an einem Verbindungspunkt beider Saugleitungen, d. h. der in den Tank mündenden Saugleitung und der in den Schwapptopf mündenden Saugleitung – beide geflutet.
Wird zu diesem Zeitpunkt das Förderaggregat ausgeschaltet, so erfolgt durch die Wirkung des hydrostatischen Druckes, die Förderung der sich im Schwapptopf befindlichen Menge von Reduktionsmittel über die Saugleitung in den Vorratstank bzw. in den Untertopf des Schwapptopfes.
Diese Umpumpprozedur, d. h. das kurze Betreiben des Förderaggregats nach dem Belüftungsvorgang in Förderrichtung zum Aufbau einer Flüssigkeitssäule kann im Prinzip jederzeit durchgeführt werden, so z. B. nach dem Abstellen des Fahrzeugs als auch während dessen Betrieb. Beim Umpumpvorgang während des Betriebs ist sicherzustellen, dass ausreichend NH₃ im Katalysator eingelagert wurde, so dass die NO_x-Emissionen nicht unzulässig hohe Werte erreichen.
Bei abgestelltem Verbrennungsmotor wird der Volumenaustausch zwischen dem Schwapptopf und dem Untertopf des Vorrattanks solange andauern, bis sich die Flüssigkeitspegel im Schwapptopf und im Untertopf egalisiert haben.
Aus diesem Grunde ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens vorgesehen, dass Untertopf etwa das halbe Volumen des Schwapptopfs aufweist. Der hydraulische Durchbruch im Untertopf zum Volumen des im Vorratstank bevorrateten Reduktionsmittels ist in einer entsprechenden Höhe angeordnet. Des Weiteren hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Saugstelle im Schwapptopf möglichst tief liegt. Dazu kann der Boden des Schwapptopfes teilweise in Richtung des Tankbodens ausgebildet werden. Eine in der Geometrie des Bodens ausgebildete Vertiefung bildet dann den Raum, in den die sich im Schwapptopf erstreckende Saugleitung bzw. deren Saugstelle liegt.
Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass der Schwapptopf nicht völlig leer läuft und somit die Saugstelle am Schwapptopf keine Luft zieht.
Die vorstehend skizzierten Schritte zum, wie z. B. bei einem nahezu leeren Vorratstank sowie nach dem Belüftungsvorgang durchgeführt werden, d. h. das Betreiben der Förderpumpe nochmals kurz in Förderrichtung nach dem Belüften, setzen voraus, dass beim Abstellen des Fahrzeugs die Förderpumpe bei gleichzeitigem Öffnen des Dosiermoduls umgepolt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass das Dosiersystem belüftet wird und somit gegen die sich beim möglichen Gefrieren des Reduktionsmittels einstellende Volumenzunahme geschützt ist.
Mittels des Sensors, welcher den Flüssigkeitspegel innerhalb des Vorratstanks überwacht, wird festgestellt, dass der Flüssigkeitspegel im Vorratstank sehr niedrig ist. Das System wird nunmehr bald die Förderung von Reduktionsmittel einstellen, da an der tankseitigen Saugstelle Luft angesaugt wird, da dort kein Reduktionsmittel mehr vorliegt. Der Schwapptopf, der innerhalb des Vorratstanks ausgebildet ist, ist hingegen komplett gefüllt.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist zu nennen, dass während des Auftauvorgangs sich im Untertopf ein Kavität ausbilden kann. Dies bedeutet, dass die Saugstelle im Untertopf Luft saugt, was zu einem baldigen Absterben des Systems führen würde. Im Topf ist jedoch noch ausreichend Flüssigkeit vorhanden. Durch die zuvor beschriebene Prozedur wird der Untertopf aus dem Topf wieder befüllt, so dass sich das System weiter betreiben ließe.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhang der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 die Ausführung eines Vorratstanks mit im Vorratstank und im Schwapptopf ausgebildeten Saugstellen gemäß dem Stand der Technik und
2 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung.
1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsvariante eines Dosiersystems mit Vorratstank, Schwapptopf, Förderaggregat, Drucksensor, Filter und Dosiermodul mit einer ersten Saugleitung in den Schwapptopf und einer zweiten Saugleitung in den Tank.
1 ist ein Dosiersystem 10 zu entnehmen, welches insbesondere zum Bevorraten eines Reduktionsmittels zum Einbringen im SCR-Verfahren in den Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine einen Vorratstank 12 umfasst. Im Vorratstank wird insbesondere ein gefrierfähiges Reduktionsmittel 13, wie Harnstoff oder eine Harnstoff/Wasser-Lösung, aufgenommen. Das gefrierfähige Reduktionsmittel 13 gefriert im Vorratstank 12 je nach dem Zusatz von Antifrost-Additiven innerhalb eines Temperaturbereichs von –11°C bis –40°C. Das Dosiersystem 10 umfasst neben dem Vorratstank 12, darin eingelassenen Schwapptopf 22, ein Förderaggregat 42, einen diesem nachgeschalteten Drucksensor 44, einen Filter 46 sowie ein Dosiermodul 52, mit welchem das flüssige Reduktionsmittel 13 in den Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird.
Aus der Darstellung gemäß 1 ist zu entnehmen, dass der Vorratstank 12 einen Boden 14 sowie einen Deckel 16 aufweist. Oberhalb des Bodens 14 des Dosiersystems 10 befindet sich ein Untertopf 18, welcher über einen hydraulischen Durchbruch 20 mit dem Volumen des Vorratstanks 12 in Verbindung steht.
Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass sich der hydraulische Durchbruch 20 gemäß der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsvariante in einer Höhe h₁ über dem Tankboden 14 bzw. einen in diesem ausgebildeten Sumpf befindet.
Oberhalb des Untertopfes 18 erstreckt sich ein Schwapptopf 22. Der Schwapptopf 22 ist über eine Wand 24 begrenzt, in der ein Überlauf 26 ausgebildet ist, der in der Darstellung gemäß 1 etwa auf der Höhe des Flüssigkeitspegels 72 liegt.
Oberhalb des Bodens des Schwapptopfes 22 ist ein Heizelement 28 angeordnet, welches üblicherweise elektrisch betrieben wird. Das Heizelement 28 umgibt gemäß der in 1 darstellten Darstellung eine erste Saugleitung 30. Die erste Saugleitung 30 mündet an einer Saugstelle 34 in den Untertopf 18, der über den in der geodätischen Höhe h₁ bezogen auf den Sumpf im Vorratstank 12 in einer Höhe h₁ angeordnet ist.
Des Weiteren ist in der Darstellung gemäß 1 eine zweite Saugleitung 32 vorgesehen, welche sich bis in die Nähe des Bodens des Schwapptopfes 22 erstreckt. Die zweite Saugleitung ist durch Position 32 kenntlich gemacht und weist eine Saugstelle 36 auf, die knapp oberhalb des Bodens des Schwapptopfes 22 liegt.
Die erste Saugleitung 30 und die zweite Saugleitung 32 erstrecken sich bis zu einer Vereinigungsstelle 38, die in der Darstellung gemäß 1 oberhalb des Deckels 16 des Vorratstanks 12 liegt. Hinter der Vereinigungsstelle 38 der ersten Saugleitung 30 sowie der zweiten Saugleitung 32 erstreckt sich ein Förderleitungsabschnitt 40 bis zum Eingang des Förderaggregates 42, bei dem es sich in der Regel um eine elektrisch betriebene Pumpe handelt. Ausgangsseitig ist dem Förderaggregat 42 ein Drucksensor 44 nachgeschaltet. Hinter dem Drucksensor 44 zweigt ein Rücklauf 48 ab, mit dem überschüssiges Reduktionsmittel wieder in den Vorratstank 12, insbesondere in den Schwapptopf 22, zurückgeführt wird. Im Rücklauf 48 befindet sich eine Rückströmdrossel 50. Stromab der Abzweigstelle des Rücklaufs 48 ist ein Filter 46 vorgesehen, an den sich das Dosiermodul 52 anschließt, über welches das geförderte Reduktionsmittel 13 in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine eingebracht wird, so dass der NO_x-Anteil des Gases im Wege der selektiven katalytischen Reduktion in N₂ und H₂O reduziert wird.
Wie aus der Darstellung gemäß 1 hervorgeht, ist sichergestellt, dass die aus dem Rücklauf 48 austretende Menge von Reduktionsmittel 13 nicht in den Vorratstank 12 sondern unmittelbar in den Schwapptopf 22 gefördert wird. Somit ist stets gewährleistet, dass der Schwapptopf 22 unabhängig vom Flüssigkeitspegel 72 im Vorratstank 12 gefüllt ist. Die tankseitige Ansaugstelle 34 liegt aus Gründen der bei den Schwappbewegungen des Reduktionsmittels 13 auftretenden Geräuschen in dem geschlossenen Untertopf 18, der im oberen Bereich den hydraulischen Durchbruch 20, in einer geodätischen Höhe h₁ bezogen auf den Boden des Sumpfes des Vorratstanks 12 liegt. Diese Auslegung mit den Absaugstellen mit den Saugstellen 34 bzw. 36 geht mit dem Nachteil einher, dass die Förderung des Reduktionsmittels 13 dann beendet ist, wenn an der Saugstelle 34 im Untertopf 18 Luft gezogen wird, d. h. der Vorratstank 12 nahezu vollständig entleert ist. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch ist der Schwapptopf 22 noch komplett mit Reduktionsmittel 13 gefüllt, eine Menge, die konstruktionsbedingt bei der in 1 dargestellten Ausführung nicht mehr aufgebraucht werden kann, da das Förderaggregat 42 beim Ansaugen von Luft an der Saugstelle 34 kein Reduktionsmittel mehr fördert und das im Schwapptopf 22 bevorratete Reduktionsmittel aufgrund dieser Verbindung zur Umgebungsluft nicht mehr ansaugt.
In der Darstellung gemäß 2 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eines Dosiersystems einen Vorratstank, einen Schwapptopf, ein Förderaggregat, einen Drucksensor, einen Filter und ein Dosiermodul sowie zwei Saugleitungen umfassend, dargestellt.
Im Unterschied zur in 1 dargestellten Ausführungsvariante eines Vorratstanks für ein Dosiersystem 10 zum Einbringen eines Reduktionsmittels 13 in den Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine, erstreckt sich die zweite Saugleitung 32 möglichst tief in eine Vertiefung 38 eines Topfbodens 66 des Schwapptopfes 22. Der Untertopf 18 ist dahingehend modifiziert, dass dessen hydraulischer Durchbruch in einer höheren geodätischen Höhe h₂ verglichen zur geodätischen Höhe h₁ des hydraulischen Durchbruchs 20 gemäß der Ausführungsvariante in 1 liegt. Mit Bezugszeichen 62 ist das im Schwapptopf 22 bevorratete Volumen des Reduktionsmittels 13 bezeichnet, während das im Untertopf 18 gemäß der Ausführungsvariante in 2 bevorratete Volumen des Reduktionsmittels 13 mit Bezugszeichen 64 bezeichnet ist. Das Verhältnis der Volumina 62 und 64, welche im Schwapptopf 22 bzw. im Untertopf 18 bevorratet werden, liegt bevorzugt bei 2:1. Dies bedeutet, dass im Inneren des Schwapptopfs 22 oberhalb der Bodenfläche 66 das doppelte Volumen bevorratet wird, verglichen mit dem Volumen, welches im Untertopf 18 bevorratet wird.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht überdies hervor, dass sich oberhalb eines Deckels 74 des Schwapptopfs 22 ein Balg 70 findet, welcher eine Fortsetzung der Wand 24 darstellt, welche die Wand des Schwapptopfs 22 darstellt und dessen Volumen vom im Vorratstank 12 bevorrateten Volumens des Reduktionsmittels 13 trennt. Bezugszeichen 72 markiert den Flüssigkeitspegel innerhalb des Vorratstanks 12. Des Weiteren ist der Darstellung gemäß 2 zu entnehmen, dass die Saugstelle 36 der zweiten Saugleitung 32 möglichst tief in den Schwapptopf gelegt ist und sich in etwa in der selben geodätischen Höhe h in Bezug auf den Boden 14 des Vorratstanks 12 befindet, wie die Saugstelle 34 der ersten Saugleitung 30, die sich in den Untertopf 18 erstreckt.
Mit Position 38 ist die Vereinigungsstelle bezeichnet, an der sich die erste Saugleitung 30, die in den Untertopf 18 verläuft und die zweite Saugleitung 32, die in die Vertiefung 68 des Schwapptopfs 22 eintaucht, vereinigen. Nach der Vereinigungsstelle 38 erstreckt sich die Förderleitung 40 bis zu Saugseite eines Förderaggregates 42, bei dem es sich bevorzugt um eine elektrisch betriebene Pumpe handelt. Dieser ist analog zur Darstellung gemäß 1 der Drucksensor 44 nachgeschaltet. Hinter dem Drucksensor 44 und vor dem Filter 46 zweigt der Rücklauf 48 ab, über den überschüssiges Reduktionsmittel bei zu hohem Druck über die Rückströmdrossel 50 mittels des Rücklaufs 48 in den Schwapptopf 22 zurückläuft. Durch den Balg 70 ist sichergestellt, dass das Reduktionsmittel 13, welches aus dem Rücklauf 48 am Deckel 16 des Vorratstanks 12 in diesen eintritt, auch tatsächlich in den Schwapptopf 22 gelangt. Im Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß 2 ist aufgrund der Vertiefung 68 in der Bodenfläche 66 des Schwapptopfes 22 die zweite Saugleitung 32 in einer Verlängerung 76 ausgebildet, an deren bodenseitigem Ende, d. h. in geringem Abstand über dem Boden der Vertiefung 68 sich die Saugstelle 36 des Schwapptopfes 22 befindet.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Vorgehensweise zur Nutzung des im Schwapptopf enthaltenen Volumens von Reduktionsmittel 13 bei nahezu leerem Vorratstank 12 wird nachfolgend eingehender beschrieben. Beim Abstellen des Fahrzeugs wird das Förderaggregat 42 bei gleichzeitigem Öffnen des Dosiermoduls 52, Dosiersystems 10 umgepolt. Dadurch, dass das Förderaggregat 42 nun in umgekehrte Richtung betrieben wird, wird das Dosiersystem 10 über das Dosiermodul 52 belüftet und somit gegen die beim Gefrieren des Reduktionsmittels 13 entstehende Volumenzunahme geschützt. Mittels eines in der Darstellung gemäß den 1 und 2 dargestellten Flüssigkeitspegelsensors wurde zuvor festgestellt, dass der Flüssigkeitspegel 72 im Vorratstank 12 sehr niedrig ist. Bei der Lösung gemäß dem Stand der Technik – wie in 1 dargestellt – wird das Dosiersystem 10 nunmehr bald die Förderung einstellen, da an der Saugstelle 34 im Vorratstank 10 nur noch Luft angesaugt wird, wohingegen der Schwapptopf 22 innerhalb des Vorratstanks 12 vollständig befüllt ist.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorgehensweise folgend, wird bei einem nahezu leeren Vorratstank 12 das Förderaggregat 42 nach dem Belüftungsvorgang nochmals kurz in Förderrichtung getrieben. Dieser Fördervorgang, der nach dem Belüftungsvorgang vorgenommen wird, dauert nur solange, bis die Flüssigkeitssäule die Saugseite des Förderaggregates 42 erreicht hat. aufgrund der im Rücklauf 48 vorgesehenen Rückströmdrossel 50 ist ein Öffnen des Dosiermoduls 52 nicht erforderlich. Die Vereinigungsstelle 38 der beiden Saugleitungen 30 bzw. 32 ist somit geflutet. Damit besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Schwapptopf 22 und dem Untertopf 18 bei fast leerem Vorratstank 12 über die beiden an der Vereinigungsstelle 38 kurzgeschlossenen Saugleitungen 30 bzw. 32. Wird zu diesem Zeitpunkt, d. h. im Fluten der Vereinigungsstelle 38 beider Saugleitungen 30 bzw. 32 das Förderaggregat 42 abgestellt, so erfolgt aufgrund des hydrostatischen Drucks ein Überströmen des sich im Schwapptopf 22 befindlichen Volumens 62 über die kurzgeschlossenen Saugleitungen 30 und 32 in den Untertopf 18. Damit wird der Untertopf 18, in welchen über erhöhte Zulaufstelle 60 aufgrund des nahezu leeren Vorratstanks 12 kein Reduktionsmittel 13 nachströmen kann, über die in diesem Falle als Ausströmstelle dienende Saugstelle 34 der ersten Saugleitung 30 wieder mit Reduktionsmittel 13 befüllt, so dass an beiden Saugstellen 34 und 36 der beiden Saugleitungen 30 bzw. 32 keine Luft gezogen wird, sondern diese stets in das Reduktionsmittel 13 – sei es in das Volumen 62, sei es in das Volumen 64 – eintauchen.
Dieser Umpumpvorgang, d. h. das interne Überströmen des im Schwapptopf 22 enthaltenen Volumens 62 innerhalb des Vorratstanks 10 in den Untertopf 18 kann prinzipiell jederzeit durchgeführt werden, d. h. sowohl nach dem Abstellen des Fahrzeugs oder auch während dessen Betriebs, insbesondere auch während des Auftauvorgangs, wenn sich an der Absaugstelle 34 eine Kavität bildet. Beim Überströmen während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ist sicherzustellen, dass ausreichend NH₃ im Katalysator eingelagert ist, so dass die NO_x-Emissionen nicht unzulässig groß werden. Bei abgestellter Verbrennungskraftmaschine wird der Volumenaustausch zwischen dem Volumen 62, welches im Schwapptopf 22 bevorratet ist und dem Volumen 64, welches im Untertopf 18 vorliegt, solange dauern, bis sich die Flüssigkeitsspiegel im Schwapptopf 22 und dem Untertopf 18 einander angenähert haben.
Es ist deshalb, wie aus der Darstellung gemäß 2 hervorgeht, besonders vorteilhaft, wenn das Volumen 64, welches im Untertopf 18 bevorratet wird, etwa dem halben Volumen des im Schwapptopf 22 bevorrateten Volumens 62 entspricht. 2 zeigt zudem, dass die erhöhte Zulaufstelle 60 in einer geodätischen Höhe h₂ angeordnet ist, welche die Höhe des hydraulischen Durchbruchs 20 gemäß der Ausführungsvariante in 1, die dort mit h₁ bezeichnet ist, deutlich übersteigt. Die erhöhte Zulaufstelle 60 wird bevorzugt trichterförmig ausgebildet sein, so dass die im äußeren Tank schwappende Flüssigkeit in den Untertopf geleitet werden kann.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass aufgrund der in der Bodenfläche 66 des Schwapptopfs 22 ausgebildeten Vertiefung 68 die beiden Saugstellen 34, 36 der beiden Saugleitungen 30, 32 annähernd auf gleicher geodätischer Höhe h liegen.
Durch die Ausbildung der Vertiefung 68 in der Bodenfläche 66 des Schwapptopfes 22 kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Saugstelle 36 der zweiten Saugleitung 32 im Schwapptopf 22 möglichst tief liegt. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass der Schwapptopf 22 nicht völlig leer läuft und somit an der Saugstelle 36 der Saugleitung 32, die im Schwapptopf 22 der Vertiefung 68 mündet, keine Luft angesaugt wird und das System seinen Betrieb einstellen würde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006027487 A1 [0001]

Claims

Verfahren zur Förderung eines Reduktionsmittels (13) aus einem Vorratstank (12) mit einem Schwapptopf (22) und einem Untertopf (18) mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Detektion eines niedrigen Flüssigkeitspegels (72) im Vorratstank (12), b) Vornahme einer Umpolung eines Förderaggregats (42) beim Abstellen des Fahrzeugs und dem Öffnen eines Dosiermoduls (52) eines Dosiersystems, c) Betrieb des Förderaggregats (42) nach Verfahrensschritt b) kurzzeitig in Förderrichtung, bis eine Vereinigungsstelle (38) von Saugleitungen (30, 32) mit Reduktionsmittel (13) geflutet ist und d) Überströmen eines im Schwapptopf (22) befindlichen Volumens (62) aufgrund der Wirkung des hydrostatischen Drucks über die an der Vereinigungsstelle (38) über die Saugleitungen (30, 32) in den Vorratstank (12) oder den Untertopf (18) vom Schwapptopf (22).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmen des Reduktionsmittels (13) in den Vorratstank (12) oder den Untertopf (18) solange erfolgt, bis die Flüssigkeitspegel (72) in diesen einander entsprechen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung gemäß Verfahrensschritt c) solange erfolgt, bis die Flüssigkeitssäule in den Saugleitungen (30, 32) deren Vereinigungsstelle (38) erreicht.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Umpolung des Förderaggregats (42) und den Betrieb des Förderaggregats (42) entgegen der Förderrichtung eine Belüftung des Dosiersystems (10) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte c) und d) nach Abstellen des Fahrzeugs und während des Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden.
Vorratstank (12) eines Dosiersystems (10) zur Bevorratung eines Betriebs-Hilfsstoffes für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zur Aufnahme eines Reduktionsmittels (13) mit einem Schwapptopf (22) und einem Untertopf (18), zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Saugstellen (34, 36) von Saugleitungen (30, 32) in Volumina (62, 64) des Schwapptopfs (22) und des Untertopfs (18) hineinragen, wobei die Saugstellen (36, 34) im Wesentlichen auf identischer geodätischer Höhe h liegen.
Vorratstank (12) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumina (62, 64) im Schwapptopf (22) und im Untertopf (18) hydraulisch voneinander getrennt sind.
Vorratstank (12) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der im Schwapptopf (22) und der im Untertopf (18) bevorrateten Volumina (62, 64) 2:1 beträgt.
Vorratstank (12) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumina (62, 64) von Schwapptopf (22) und Untertopf (18) durch eine Bodenfläche (66) hydraulisch voneinander getrennt sind.
Vorratstank (12) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (66) eine Vertiefung (68) aufweist, in die die Saugstelle (36) der dem Schwapptopf (22) zugeordneten Saugleitung (32) hineinragt.
Vorratstank (12) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleitungen (30, 32) an einer Vereinigungsstelle (38) ineinander münden, die vor der Saugseite eines Förderaggregats (42) liegt.
Vorratstank (12) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zulaufstelle (60) auf erhöhtem geodätischen Niveau insbesondere trichterförmig ausgebildet ist, und zum Untertopf (18) in einer geodätischen Höhe h₂ bezogen auf den Boden (14) des Vorratstanks (12) angeordnet ist, die das Niveau des Bodens (66) des Schwapptopfes (22) übersteigt.
Vorratstank (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstelle (36) der zweiten Saugleitung (32), die dem Schwapptopf (22) zugeordnet ist, in einer Vertiefung (68) der Bodenfläche (66) des Schwapptopfes (22) liegt.
Vorratstank (12) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (66) des Schwapptopfes (22) eine sich in Richtung des Bodens (14) des Vorratstanks (12) erstreckende Vertiefung (68) aufweist.