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DE10218355A1 - Abgasnachbehandlungsanlage und Verfahren zum Befüllen eines Reduktionsmittelbevorratungsraums - Google Patents

Abgasnachbehandlungsanlage und Verfahren zum Befüllen eines Reduktionsmittelbevorratungsraums

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Publication number
DE10218355A1
DE10218355A1 DE10218355A DE10218355A DE10218355A1 DE 10218355 A1 DE10218355 A1 DE 10218355A1 DE 10218355 A DE10218355 A DE 10218355A DE 10218355 A DE10218355 A DE 10218355A DE 10218355 A1 DE10218355 A1 DE 10218355A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reducing agent
agent storage
storage container
aftertreatment system
exhaust aftertreatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10218355A
Other languages
English (en)
Inventor
Mika Von Der Laden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10218355A priority Critical patent/DE10218355A1/de
Priority to PCT/EP2003/003119 priority patent/WO2003090908A1/de
Publication of DE10218355A1 publication Critical patent/DE10218355A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
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Abstract

Es wird eine Abgasnachbehandlungsanlage (1) für die Reinigung von Abgasen, insbesondere zur Reinigung von Abgasen von Fahrzeugen, mit mindestens einem Reduktionsmittelspeicherbehälter (7; 7') für die Speicherung eines Reduktionsmittels vorgeschlagen. Die Abgasnachbehandlungsanlage (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7; 7') als modulare, auswechselbare Baueinheit ausgebildet ist. DOLLAR A Ferner wird ein Verfahren zum Befüllen eines wenigstens einen Reduktionsmittelspeicherbehälter (7; 7') aufweisenden Reduktionsmittelbevorratungsraums (9) einer Abgasnachbehandlungsanlage (1) vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsanlage für die Reinigung von Abgasen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Reduktionsmittelspeichersystem für eine Abgasnachbehandlungsanlage gemäß Anspruch 16 sowie ein Verfahren zum Befüllen eines Reduktionsmittelbevorratungsraums gemäß Oberbegriff des Anspruchs 17.
  • Abgasnachbehandlungsanlagen der hier angesprochenen Art sind bekannt (DE 197 29 003 C2). Sie werden insbesondere in Fahrzeugen eingesetzt und umfassen einen Katalysator, beispielsweise SCR-DeNOx-Katalysator, zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine. Zum Betrieb des Katalysators wird ein flüssiges Reduktionsmittel, beispielsweise eine Harnstoff- Wasser-Lösung, benötigt, die in einem mitgeführten, im Fahrzeug fest eingebauten Reduktionsmittelspeicherbehälter gespeichert ist. Da sich das Reduktionsmittel im Betrieb der Abgasnachbehandlungsanlage verbraucht, muss der Reduktionsmittelspeicherbehälter mit dem Reduktionsmittel wiederbefüllbar sein. Zu diesem Zweck weist er einen Zugangsstutzen auf, in den zum Befüllen des Reduktionsmittelspeicherbehälters - ähnlich wie bei einem Kraftstofftank - ein Zapfhahn eingesteckt wird. Nachteilig bei dem bekannten Reduktionsmittelspeichersystem ist, dass aufgrund einer fehlender Infrastruktur der Betankungseinrichtungen das Nach- beziehungsweise Auffüllen des Reduktionsmittels problematisch ist und gegebenenfalls einen Werkstattbesuch erforderlich macht.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abgasnachbehandlungsanlage der eingangs genannten Art und ein Reduktionsmittelspeichersystem zu schaffen, bei denen ein einfaches und vorzugsweise auch schnelles Nach- beziehungsweise Auffüllen des Reduktionsmittels gewährleistet werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der hier angesprochenen Art zu schaffen, das ein ortsungebundenes Auffüllen eines Reduktionsmittelbevorratungsraums ermöglicht.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird eine Abgasnachbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter als modulare, auswechselbare Baueinheit ausgebildet ist. Der Reduktionsmittelspeicherbehälter kann also von der Abgasnachbehandlungsanlage abgetrennt und als Ganzes entnommen und durch einen neuen beziehungsweise neu aufgefüllten Reduktionsmittelspeicherbehälter ausgetauscht werden. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann das Betanken mit dem Reduktionsmittel praktisch an jedem Ort durchgeführt werden. Eine flächendeckes Netz von aufwendigen Betankungseinrichtungen ist also nicht erforderlich.
  • Der Reduktionsmittelspeicherbehälter kann als Einwegbehälter ausgebildet sein, beispielsweise als Tetra-Pack, der ein nur geringes Leergewicht aufweist und im geleerten Zustand auf ein geringes Volumen komprimierbar ist. Unter dem Begriff "Tetra- Pack" wird ein aus Pappe oder Karton hergestellter Behälter verstanden, der üblicherweise zumindest auf seinen mit dem aufzubewahrenden flüssigen oder festen Produkt in Kontakt kommenden Flächen mit einer dünnen, insbesondere Flüssigkeit undurchlässigen Schicht (Folie) versehen ist. Diese Schicht kann beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff bestehen. Derartige Einwegbehälter werden bisher beispielsweise als Milch- oder sonstige Getränkebehälter eingesetzt. Nach einer weiteren Ausführungsvariante ist der Reduktionsmittelspeicherbehälter als Mehrwegbehälter ausgebildet, der also wiederbefüllbar ist.
  • Die Abgasnachbehandlungsanlage weist in bevorzugter Ausführungsform eine Aufnahmevorrichtung für den Reduktionsmittelspeicherbehälter auf, in der er gegenüber den einzelnen Komponenten der Abgasnachbehandlungsanlage, beispielsweise einer Reduktionsmitteldosieranlage, einem Abgaskatalysator und dergleichen ortsfest angeordnet ist. Die Aufnahmevorrichtung erleichtert den Wechsel und das Anschließen des Reduktionsmittelspeicherbehälters an die Abgasnachbehandlungsanlage insofern, dass sie dessen Einbauposition vorgibt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Aufnahmevorrichtung ein als Reduktionsmittelbevorratungsraum dienendes Gehäuse zur Aufnahme des mindestens einen Reduktionsmittelspeicherbehälters auf. An dem Gehäuse ist mindestens ein in das Gehäuseinnere hineinragendes, gegenüber dem Gehäuse lagefest fixiertes Entnahmerohr für das Reduktionsmittel zum Anschluss an ein Dosiersystem vorgesehen. Das Entnahmerohr ragt so weit in das Gehäuseinnere hinein, dass beim Einbringen des Reduktionsmittelspeicherbehälters sein freier Endbereich in den Reduktionsmittelspeicherbehälter eingeführt wird, was über eine eigens dafür vorgesehene Zugangsöffnung im Reduktionsmittelspeicherbehälter oder insbesondere bei Einwegbehältern durch Einstechen in eine Wand des Reduktionsmittelspeicherbehälters erfolgen kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Abgasnachbehandlungsanlage ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen genannten Merkmale.
  • Der Gegenstand der Erfindung betrifft auch ein Reduktionsmittelspeichersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 16.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum Befüllen eines wenigstens einen Reduktionsmittelspeicherbehälter aufweisenden Reduktionsmittelbevorratungsraums einer Abgasnachbehandlungsanlage gemäß Anspruch 17 vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, dass in einem ersten Schritt der Reduktionsmittelspeicherbehälter aus dem Reduktionsmittelbevorratungsraum entfernt und in einem zweiten Schritt ein neuer beziehungsweise neu befüllter Reduktionsmittelspeicherbehälter in den Reduktionsmittelbevorratungsraum eingebracht wird. Es wird also anders als bei bekannten Betankungsverfahren der komplette Reduktionsmittelspeicherbehälter ausgetauscht. Es ist daher keine spezielle Betankungseinrichtung erforderlich, so dass der Vorrat an Reduktionsmittel praktisch an jedem Ort erneuerbar ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen genannten Merkmale.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Reduktionsmittelspeichersystems in einer ersten Funktionsstellung;
  • Fig. 2 einen Ausschnitt des Reduktionsmittelspeichersystems gemäß Fig. 1 in einer zweiten Funktionsstellung;
  • Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines in eine Wandung eines Reduktionsmittelspeicherbehälters eingestochenen Entnahmerohrs und
  • Fig. 4 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Reduktionsmittelspeichersystems.
  • Die im Folgenden beschriebene Abgasnachbehandlungsanlage 1 ist allgemein zum Nachbehandeln beziehungsweise Reinigen von Abgasen einer Brennkraftmaschine einsetzbar. Als besonders vorteilhaft hat sich deren Verwendung in Fahrzeugen mit kleinerer bis mittlerer Größe herausgestellt. Die Abgasnachbehandlungsanlage 1 weist einen in den Figuren nicht dargestellten Katalysator auf, der nach dem "Selectiv- Catalytic-Reduction(SCR)"-Verfahren mit einem Reduktionsmittel, beispielsweise einem in flüssiger Form vorliegenden Harnstoff oder gasförmigen oder in wässriger Lösung vorliegenden Ammoniak betrieben wird. Das Reduktionsmittel wird genau dosiert in den Abgasstrom eingespritzt, bevor die Abgase durch den Katalysator geleitet werden. Aufbau und Funktion der Abgasnachbehandlungsanlage 1 ist allgemein bekannt, zum Beispiel aus der DE 197 29 003 C2 und der DE 199 35 920 A1, so dass auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird. Im Folgenden wird lediglich auf eine der Komponenten der Abgasnachbehandlungsanlage 1 näher eingegangen, nämlich auf ein Reduktionsmittelspeichersystem 3.
  • Fig. 1 und 2 zeigen jeweils in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des Reduktionsmittelspeichersystems 3 im Längsschnitt, das eine Aufnahmevorrichtung 5 für einen Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 aufweist. Die Aufnahmevorrichtung 5 umfasst ein als Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 dienendes beziehungsweise den Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 umschließendes Gehäuse 11, in dem der Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 im eingebauten Zustand vollständig aufgenommen ist. Das schachtförmige Gehäuse 11 weist eine Öffnung 13 auf, über die der Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 in den Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 einbringbar beziehungsweise entnehmbar ist. Die Öffnung 13 ist mittels einer um eine Achse 15 schwenkbaren Klappe 17 verschließbar.
  • Am Boden des Reduktionsmittelspeicherbehälters 7 ist eine Zugangsöffnung 18 vorgesehen, die zumindest vor dem erstmaligen Anschließen des vollen Reduktionsmittelspeicherbehälters 7 an ein Dosiersystem mittels eines nicht dargestellten, beispielsweise von einer Membran gebildeten Dichtelements dichtend verschlossen ist. Über die Zugangsöffnung 18 kann das Reduktionsmittel entnommen werden. Sofern der Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 als Mehrwegbehälter ausgebildet ist, ist eine Befüllung über die Zugangsöffnung 18 ebenfalls möglich.
  • Die Aufnahmevorrichtung 5 umfasst ferner einen in das Gehäuse 11 einschieb- und herausziehbaren, hier als Transport- und Positionierungsmittel dienenden Schlitten 19, auf dem der Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 abgestellt ist. Mit Hilfe des Schlittens 19 ist der Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 in eine außerhalb des Gehäuses 11 befindliche Austauschposition (nicht dargestellt) und in eine im Gehäuse 11 vorgesehene Reduktionsmittelentnahmeposition (Fig. 2) verlagerbar. In Fig. 1 ist der Schlitten 19 in einer Zwischenposition abgebildet. In der Austauschposition kann der darauf abgestellte Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 dem Schlitten 19 entnommen und durch einen neuen beziehungsweise aufgefüllten Reduktionsmittelspeicherbehälter ersetzt werden.
  • Die Abgasnachbehandlungsanlage 1 weist ferner ein Entnahmerohr 21 auf, über das das Reduktionsmittel dem Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 entnommen und dem nicht dargestellten Dosiersystem zugeführt wird. Das Entnahmerohr 21 ragt mit seinem freien Ende 23 ein Stück weit in das Innere des Gehäuses 11 hinein und ist gegenüber dem Gehäuse 11 lagefest fixiert. Das freie Ende 23 des Entnahmerohrs 21 ist angespitzt und gegebenenfalls auch angeschärft. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ragt das freie Ende 23 des Entnahmerohrs 21 bei in Reduktionsmittelentnahmeposition angeordnetem Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 in desselben hinein.
  • Um bei Bedarf einen gegebenenfalls leeren Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 durch einen gefüllten Reduktionsmittelspeicherbehälter auszutauschen, muss zunächst die Klappe 17 in ihre in Fig. 1 dargestellte Freigabestellung verschwenkt werden. Dann wird durch Herausziehen des Schlittens 19 aus dem Gehäuse 11 der darauf abgestellte Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 in eine Austauschposition verlagert, in der er dem Schlitten 17 entnommen werden kann. Beim Entfernen des Reduktionsmittelspeicherbehälters 7 aus dem Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 wird das Entnahmerohr 21 aus dem Reduktionsmittelspeicherbehälter herausgezogen, wodurch dieser vom Dosiersystem abgekoppelt ist. Nachfolgend wird der gefüllte Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 auf dem Schlitten 17 abgestellt und in das Gehäuse 11/den Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 eingeschoben. Beim Einschieben des Reduktionsmittelspeicherbehälters 7 durchsticht das Entnahmerohr 21 das bis dahin die Zugangsöffnung 18 verschließende Dichtelement, wodurch der Anschluss an das Dosiersystem hergestellt ist. Der Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 wird soweit in das Gehäuse 11 eingeschoben, bis er die Reduktionsmittelentnahmeposition erreicht hat, in der er vollständig im Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 angeordnet ist (Fig. 2). Durch Schwenken der Klappe 17 in ihre in Fig. 2 dargestellte Endstellung wird die Gehäuseöffnung 13 verschlossen. Damit ist gleichzeitig auch der Behälterwechsel abgeschlossen. Der entnommene Reduktionsmittelspeicherbehälter kann nun entweder zur weiteren Verwendung einer Wiederbefüllung zugeführt oder entsorgt werden.
  • Es wird ohne weiteres deutlich, dass ein Behälterwechsel und somit ein Befüllen des Reduktionsmittelbevorratungsraums 9 schnell und in einfacher Weise sowie ohne Werkzeug durchgeführt werden kann. Dadurch, dass beim Befüllen des Reduktionsmittelbevorratungsraums 9 - anders als bei bekannten Befüllverfahren - kein Umleeren des Reduktionsmittels erfolgt, kann ein Verschütten des Reduktionsmittels praktisch ausgeschlossen werden.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der vorzugsweise quaderförmige Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 in Form und Größe an den Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 angepasst und füllt diesen im Wesentlichen vollständig aus.
  • Um den Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 in einfacher Weise vollständig beziehungsweise im Wesentlichen vollständig entleeren zu können, kann die gesamte Einheit, umfassend das Gehäuse 11 und den darin untergebrachten Reduktionsmittelspeicherbehälter 7, zum Entnahmerohr 21 hin leicht gegenüber einer gedachten Horizontalen geneigt angeordnet werden, so dass das Reduktionsmittel selbstständig zum Entnahmerohr 21 hinläuft.
  • Um einen zügigen Einstechvorgangs des Entnahmerohrs 21 in das die Zugangsöffnung 18 dichtend verschließende Dichtelement gewährleisten zu können, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Klappe 17 und der Schlitten 19 vorzugsweise mechanisch, insbesondere über eine Hebelvorrichtung mit entsprechender Kinematik so miteinander gekoppelt sind, dass bei einem Verschwenken der Klappe 17 der Schlitten 19 zwangsverlagert wird. Das Einstechen des Entnahmerohrs 21 erfolgt hier also beim Verschließen der Gehäuseöffnung 13.
  • Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Entnahmerohr 21 an seinem freien Ende nicht umlaufend angeschärft ist, so dass beim Einstechen des Entnahmerohrs 21 in den Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 quasi eine Lasche aus dem Dichtelement herausgeschnitten wird. Diese, mit dem übrigen Teil des Dichtelements verbundene Lasche wird in Richtung zum Behälterboden aufgeklappt.
  • Sofern der Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 als Mehrwegbehälter ausgebildet ist, muss das durchstochene Dichtelement ausgetauscht werden. Hierzu ist vorgesehen, dass das Dichtelement an einem mit dem Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 lösbar verbundenen, beispielsweise aufgeschraubten Deckel angeordnet ist. Nach dem Wiederbefüllen des Behälters wird ein neuer Deckel angebracht, der eine Zugangsöffnung für das Entnahmerohr 21 aufweist, die mit einem intakten Dichtelement verschlossen ist.
  • Bei einem weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement Teil einer Ventilanordnung, welche durch das Eindringen des Entnahmerohrs 21 die Zugangsöffnung öffnet und beim Herausziehen wieder dicht verschließt. Das Wiederverschließen erfolgt vorzugsweise selbsttätig dadurch, dass das elastische Dichtelement in seine Schließ- /Dichtstellung zurückfedert. Bei dieser Ausführungsvariante kann auf das Anschärfen des Entnahmerohrs 21 verzichtet werden.
  • Das Entnahmerohr 21 kann gegebenenfalls mit einer federnden Dichtmanschette (nicht dargestellt) versehen sein, um nach dem Durchstechen des Dichtelements den Einstichbereich gegenüber der Umgebung abzudichten.
  • Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt eines angeschrägten/angespitzten Entnahmerohrs 21, dessen Kante 24 bis auf einen kleinen Bereich angeschärft ist. Das Entnahmerohr 21 ist in eine Wand 25 eines als Einwegbehälter, insbesondere Tetra-Pack ausgebildeten Reduktionsmittelspeicherbehälters 7' eingestochen und hat diese durchdrungen. Dabei wird eine Lasche 26 aus der Behälterwand 25 herausgeschnitten, die in dem Bereich, in dem das Entnahmerohr 21 nicht angeschärft ist, mit der Behälterwand 25 verbunden bleibt. Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des Reduktionsmittelspeicherbehälters 7' unterscheidet sich insofern von dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Reduktionsmittelspeicherbehälter 7, dass keine spezielle, abgedichtete Zugangsöffnung am Reduktionsmittelspeicherbehälter vorgesehen ist und das Entnahmerohr 21 direkt durch die Wand des Reduktionsmittelspeicherbehälters 7' getrieben wird. Ein separates Dichtelement zur Abdichtung der Zugangsöffnung ist hier also nicht erforderlich.
  • Bei dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungsanlage 1 ist zur Erfassung des Füllstands im Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 eine Füllstandserkennung vorgesehen, die einen in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Füllstandserkennungssensor aufweist. Dieser kann beispielsweise am Entnahmerohr 21 angebracht sein und durch eine einfache Leitfähigkeitsprüfung das Vorhandensein von Reduktionsmittel im Entnahmerohr 21 feststellen. Der Füllstandserkennungssensor erzeugt bei Überschreiten eines vorgebbaren Füllstands-Grenzwerts ein Signal, das zur Ansteuerung von zumindest einer Anzeigeeinheit genutzt wird.
  • Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Anzeigeeinheit mit einer Freigabevorrichtung für die Klappe 17 gekoppelt, das heißt, die Klappe 17 lässt sich erst dann öffnen, um den Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 aus dem Gehäuse 11 zu entnehmen, wenn die Anzeigeeinheit bei Überschreiten des Füllstands-Grenzwerts das vom Füllstandssensor ausgegebene Signal akustisch und/oder visuell meldet.
  • Damit bei tiefen Temperaturen ein Einfrieren des Reduktionsmittels im Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 verhindert wird, ist eine Heizung 27 vorgesehen, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 und 2 in die untere Gehäusewand 29 integriert ist. Die Heizung 27 kann beispielsweise elektrisch betrieben werden, wie in den Figuren mit einer Heizwendel 31 angedeutet, oder durch ein im Fahrzeug vorhandenes, Energie transportierendes Medium, zum Beispiel Kühlwasser oder aus einem Kraftstoffrücklauf umgeleiteter Kraftstoff. Die Heizung 27 kann hier entweder selbstregulierend oder als von dem Reduktionsmitteldosiersystem gesteuertes System ausgeführt sein. Im letzteren Fall ist noch ein Temperatursensor am Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 erforderlich.
  • Bei einem weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Reduktionsmittelspeichersystem 3 mehrere modulare, einzeln auswechselbare Reduktionsmittelspeicherbehälter 7, 7' aufweist, die alle im Gehäuse 11 oder gegebenenfalls in jeweils einem eigenen Schacht - entsprechend den vorhandenen Platzverhältnissen - nebeneinander oder übereinander angeordnet sind. Jedem Reduktionsmittelspeicherbehälter ist eine separate Klappe 17 zugeordnet. Der Anschluss der Reduktionsmittelspeicherbehälter an das Reduktionsmitteldosiersystem 3 wird anhand der Fig. 4 näher erläutert.
  • Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Reduktionsmittelspeichersystems 3, bei dem mehrere modulare, einzeln austauschbare Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 vorgesehen sind, die beispielhaft nebeneinander angeordnet sind. Jedem Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 ist ein Entnahmerohr 21 zur Entnahme des Reduktionsmittels und Zufuhr desselben zum Dosiersystem vorgesehen. Die Entnahmerohre 21 sind mittels einer ansteuerbaren Ventileinrichtung 33 einzeln und nacheinander mit der Saugseite einer in einer Mediumverbindung 35 angeordneten Reduktionsmittelpumpe 37 verbindbar, die das Reduktionsmittel zum Dosiersystem fördert. Die Ventileinrichtung 33 kann als Mehrwegventil ausgebildet sein oder mehrere Auf-/Zu-Ventile aufweisen. Die Ventileinrichtung 33 wird von einer Steuereinheit 39 angesteuert. Jedem Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 ist ein Füllstandserkennungssensor 41 zugeordnet, die ebenfalls mit der Steuereinheit 39 gekoppelt sind.
  • Das Reduktionsmittelspeichersystem 3 gemäß Fig. 4 kann in folgender Weise betrieben werden: Erkennt die Steuereinheit 39 (Steuerelektronik) den leeren Zustand eines der Reduktionsmittelspeicherbehälters 7, so wird die Ventileinrichtung 33 auf den nächsten Reduktionsmittelspeicherbehälter 7 umgeschaltet und der leere Zustand des einen Reduktionsmittelspeicherbehälters 7 über eine Anzeigeeinheit, beispielsweise eine Lampe angezeigt. In bevorzugter Ausführungsform ist die Anzeigeeinheit mit einer Freigabevorrichtung für die Verschlussklappe 17 des jeweiligen Reduktionsmittelspeicherbehälters 7 gekoppelt.
  • Aus den Ausführungen zu Fig. 4 wird deutlich, dass das Reduktionsmittelspeichersystem 3 beziehungsweise der Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 in Einheiten von der Größe der einzelnen Reduktionsmittelspeicherbehälter aufgeteilt ist, die einzeln auswechselbar sind. Eine Reichweitenermittlung, also wie lange noch mit dem sich im Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 befindlichen Reduktionsmittelmenge eine gewünschte Abgasnachbehandlung durchgeführt werden kann, ist über die Anzahl der noch gefüllten Reduktionsmittelspeicherbehälter und die durch das Dosiersystem in den Abgasstrang eingebrachte Reduktionsmittelmenge durch eine einfache Rechnung durchführbar.
  • Allen Ausführungsformen der Abgasnachbehandlungsanlage 1 ist gemeinsam, dass der in ein oder mehrere auswechselbare Behältermodule aufgeteilte beziehungsweise daraus bestehende Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 in einfacher Weise dadurch befüllt werden kann, indem ein leeres Behältermodul dem Reduktionsmittelbevorratungsraum 9 entnommen und für dieses ein mit Reduktionsmittel gefülltes Behältermodul eingesetzt wird.
  • Alternativ zu dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Schlitten 19 zum Einbringen und Entfernen desselben aus dem Reduktionsmittelbevorratungsraum ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter durch Schwenken in das Gehäuse 11 eingeführt wird. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, indem auf der Innenseite der Klappe 17 eine entsprechende Halterung vorgesehen wird, in die der Reduktionsmittelspeicherbehälter eingehängt wird. Durch Schwenken der Klappe 17 wird automatisch auch der auszuwechselnde beziehungsweise ausgewechselte Reduktionsmittelspeicherbehälter verlagert. Auf einen vorstehend beschriebenen Schlitten 19 kann hier verzichtet werden, was den Aufbau vereinfacht. Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter direkt, das heißt manuell in den Reduktionsmittelbevorratungsraum eingebracht beziehungsweise aus diesem entnommen wird, also ohne Zuhilfenahme eines Einschubschlittens oder der vorgenannten Klappe 17.

Claims (19)

1. Abgasnachbehandlungsanlage (1) für die Reinigung von Abgasen, insbesondere zur Reinigung von Abgasen von Fahrzeugen, mit mindestens einem Reduktionsmittelspeicherbehälter (7; 7') für die Speicherung eines Reduktionsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') als modulare, auswechselbare Baueinheit ausgebildet ist.
2. Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Aufnahmevorrichtung (5), in der der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') nach seinem Einbringen in dieselbe gegenüber einzelnen Komponenten, insbesondere einem Reduktionsmitteldosiersystem, der Abgasnachbehandlungsanlage (1) ortsfest angeordnet ist.
3. Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (5) ein als Reduktionsmittelbevorratungsraum (9) dienendes Gehäuse (11) zur Aufnahme des Reduktionsmittelspeicherbehälters (7, 7') aufweist, und dass mindestens ein in das Innere des Gehäuses (11) hineinragendes, gegenüber dem Gehäuse (11) lagefest fixiertes Entnahmerohr (21) für das Reduktionsmittel zum Anschluss an ein Dosiersystem vorgesehen ist, dessen freier Endbereich (23) bei in das Gehäuse (11) eingebrachten Reduktionsmittelspeicherbehälter (7) in demselben angeordnet ist.
4. Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (5) mindestens ein in das Gehäuse (11) einschieb- und herausziehbares beziehungsweise gegenüber dem Gehäuse (11) schwenkbares Positionierungsmittel umfasst, mittels dessen der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') in eine außerhalb des Gehäuses (11) befindliche Austauschposition und in eine im Gehäuse (11) vorgesehene Reduktionsmittelentnahmeposition verlagerbar ist.
5. Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseöffnung (13), über die der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') der Aufnahmevorrichtung (5) entnommen beziehungsweise in diese eingebracht wird, mittels einer Klappe (17) verschließbar ist, und dass die Klappe (17) und das Positionierungsmittel - vorzugsweise mechanisch - so miteinander gekoppelt sind, dass bei einer Verlagerung der Klappe (17) das Positionierungsmittel zwangsverlagert wird.
6. Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) zur gleichzeitigen Aufnahme mehrerer, nebeneinander und/oder übereinander anordenbarer Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') dient.
7. Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') jeweils mindestens ein Entnahmerohr (21) vorgesehen ist, und dass die Entnahmerohre (21) mittels einer ansteuerbaren Ventileinrichtung (33) einzeln und nacheinander mit dem Dosiersystem verbindbar sind.
8. Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') jeweils ein Füllstandserkennungssensor (41) zugeordnet ist, der bei Überschreiten eines vorgebbaren Füllstands-Grenzwerts ein Signal zur Ansteuerung der Ventileinrichtung (33) und/oder zur Betätigung einer Anzeigeeinheit erzeugt.
9. Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit mit einer Freigabevorrichtung für die dem jeweiligen Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') zugeordnete Klappe (17) gekoppelt ist.
10. Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7') als Einwegbehälter, insbesondere als Tetra-Pack, ausgebildet ist.
11. Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7) als Mehrwegbehälter ausgebildet ist.
12. Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7) eine mittels eines Dichtelements dichtend verschließbare Zugangsöffnung (18) aufweist, in die das Entnahmerohr (21) mit seinem freien Ende (23) bei in Entnahmeposition angeordnetem Reduktionsmittelspeicherbehälter (7) eingreift.
13. Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement an einem lösbar mit dem Reduktionsmittelspeicherbehälter (7) verbundenen Deckel angeordnet ist.
14. Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement Teil einer Ventilanordnung ist und derart ausgebildet ist, dass es beim Einstecken des Entnahmerohrs (21) die Zugangsöffnung (18) freigibt und beim Herausziehen des Entnahmerohrs (21) die Zugangsöffnung (18) - vorzugsweise selbsttätig - wieder dichtend verschließt.
15. Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 3, 7, 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (23) des Entnahmerohrs (21) zum Zwecke des Durchstoßens einer Außenwand (25) des Reduktionsmittelspeicherbehälters (7') oder des Dichtelements angeschärft und/oder angespitzt ist.
16. Reduktionsmittelspeichersystem (3) für eine Abgasnachbehandlungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit mindestens einem an die Abgasnachbehandlungsanlage (1) anschließbaren, als Einweg- oder Mehrwegbehälter ausgebildeten Reduktionsmittelspeicherbehälter (7; 7').
17. Verfahren zum Befüllen eines wenigstens einen Reduktionsmittelspeicherbehälter (7; 7') aufweisenden Reduktionsmittelbevorratungsraums (9) einer Abgasnachbehandlungsanlage (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit folgenden Schritten:
- Entfernen des Reduktionsmittelspeicherbehälters (7; 7') aus dem Reduktionsmittelbevorratungsraum (9) und
- Einbringen eines neuen beziehungsweise neu befüllten Reduktionsmittelspeicherbehälters (7; 7') in den Reduktionsmittelbevorratungsraum (9).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') vor dem Entfernen oder durch das Entfernen aus dem Reduktionsmittelbevorratungsraum (9) von der Abgasnachbehandlungsanlage (1) abgekoppelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmittelspeicherbehälter (7, 7') nach dem Einbringen oder durch das Einbringen in den Reduktionsmittelbevorratungsraum (9) an die Abgasnachbehandlungsanlage (1) angeschlossen wird.
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