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DE10341996A1 - Abgasnachbehandlungseinrichtung für Dieselmotoren von Fahrzeugen, vorzugsweise von PKWs - Google Patents

Abgasnachbehandlungseinrichtung für Dieselmotoren von Fahrzeugen, vorzugsweise von PKWs Download PDF

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DE10341996A1
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Abstract

Die Abgasnachbehandlungseinrichtung hat eine Pumpe für das Abgasnachbehandlungsmedium. Die Einrichtung hat ferner Sensoren, ein Einspritzventil und eine Steuerung für die Pumpe, die Sensoren und das Einspritzventil. Diese Bauelemente liegen räumlich zum Teil weit auseinander, so daß sie über einen Kabelbaum verknüpft werden müssen. Die Kabel müssen hierbei außerdem häufig in der Nähe des Auspuffes verlegt werden, wo hohe Temperaturen herrschen. DOLLAR A Damit die Einrichtung bei einfachem Aufbau problemlos eingebaut werden kann, sind zumindest die Pumpe und die Steuerung zu einer Einbaueinheit zusammengefaßt. Das aufwendige Verlegen von Kabeln zwischen den Komponenten kann dadurch entfallen. DOLLAR A Die Einrichtung wird bei Dieselmotoren eingesetzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für Dieselmotoren von Fahrzeugen, vorzugsweise von PKWs, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Solche Abgasnachbehandlungseinrichtungen werden hauptsächlich in Lastkraftwagen eingesetzt, um die von den Dieselmotoren erzeugten Abgase so zu behandeln, daß die Stickoxide (NO, NO2) zumindest teilweise gebunden werden. Hierzu ist eine Pumpe vorgesehen, die eine 32,5 %-ige Harnstoff-Wasser-Lösung als Abgasnachbehandlungsmedium aus einem Vorratstank fördert und unter einem bestimmten Druck dem Einspritzventil zuführt. Es dosiert die benötigte Menge an Harnstoff-Wasser-Lösung in einen druckgeregelten Luftstrom ein. Er wird bei LKWs dem Fahrzeugbordnetz entnommen. Für einen PKW muß die Druckluft über einen gesonderten Luftkompressor bereitgestellt werden. Der Luftstrom reißt die eingespritzte Harnstoff-Wasser-Lösung mit. Die auf diese Weise entstehende Emulsion wird über eine Aerosolleitung zur Einspritzdüse am Abgasrohr geführt und dort vor dem Katalysator in das Abgasrohr eingedüst. Die Steuerung, die verschiedenen Sensoren, die Einspritzdüse am Abgasrohr oder die Pumpen liegen räumlich zum Teil weit auseinander. Darum müssen diese einzelnen Komponenten über einen Kabelbaum verknüpft und die Kabel zu allen diesen Komponenten gezogen werden. Häufig müssen die Kabel hierbei in der Nähe des Auspuffes verlegt werden, wo hohe Temperaturen herrschen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung so auszubilden, daß sie bei einfachem Aufbau einfach in das Fahrzeug eingebaut werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung sind zumindest die Pumpe und die Steuerung zu einer Einbaueinheit zusammengefaßt. Das aufwendige Verlegen von Kabeln zwischen diesen Komponenten kann dadurch entfallen, so daß die Einrichtung einfach eingebaut werden kann.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
    •
  • Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung in schematischer Darstellung.
  • Für die Abgasnachbehandlung von Dieselmotoren in Lastkraftwagen und Personenkraftwagen werden die Stickoxide (NO, NO2) durch einen Katalysator reduziert. Hierfür wird eine Lösung verwendet, die in den Abgasstrom des Dieselmotors eingeführt wird. Als Lösung wird vorteilhaft 32,5 %-ige Harnstoff-Wasser-Lösung verwendet, die in einem Vorratsbehälter 1 untergebracht ist. Er befindet sich in einem Tank 2 für Dieselkraftstoff. In den Vorratsbehälter 1 ragt eine Austragleitung 3, die innerhalb des Vorratsbehälters 1 vorteilhaft an einen Filter 4 angeschlossen ist. Die Austragleitung 3 durchsetzt abgedichtet den Vorratsbehälter 1 und ist an der Wandung des Tanks 2 an eine Leitung 5 angeschlossen. Sie verzweigt zu einem Pumpenblock 6, der zwei parallelgeschaltete Pumpeneinheiten 7 und 8 aufweist. Beiden Pumpeneinheiten 7, 8 ist jeweils ein Rückschlagventil 9, 10 vorgeschaltet, das einen Rückfluß des Mediums in den Vorratsbehälter 1 verhindert. Die beiden Pumpeneinheiten 7, 8 sind an eine elektrische/elektronische Steuerung 11 angeschlossen.
  • Mit den Pumpeneinheiten 7, 8 wird das Medium über jeweils eine Auslaßleitung 12, 13 einer Förderleitung 14 zugeführt, in der das Medium zu einem Schaltventil 15 gelangt. In den Auslaßleitungen 12, 13 sitzt jeweils ein Rückschlagventil 16, 17, das gegen die Pumpeneinheiten 7, 8 sperrt. Das Schaltventil 15 ist ebenfalls an die Steuerung 11 angeschlossen.
  • Der Druck des Mediums in der Förderleitung 14 wird durch einen Drucksensor 18 überwacht, der an die Steuerung 11 angeschlossen ist.
  • In der Zeichnung nimmt das Schaltventil 15 seine Sperrstellung ein, so daß das Medium nicht in Richtung auf eine an einem Abgasrohr 19 vorgesehene Drosselstelle 20 gelangen kann. Die Drosselstelle 20 ist Bestandteil eines Einspritzventils 25, mit dem das Abgasbehandlungsmedium in das Abgasrohr 19 eingespritzt werden kann. Die durch das Abgasrohr 19 strömenden Abgase nehmen das eingesprühte Abgasbehandlungsmedium auf. Wird das Schaltventil 15, gesteuert durch die Steuerung 11, in seine Durchlaßstellung geschaltet, strömt das Abgasnachbehandlungsmedium von der Förderleitung 14 durch das Schaltventil 15 in eine Förderleitung 21, die vorteilhaft als Dehnschlauch ausgebildet ist. Die Förderleitung 21 ist an das Drosselventil 20 angeschlossen.
  • Die Temperatur des Abgases im Abgasrohr 19 wird durch einen Temperatursensor 22 gemessen, der über einen Bus 23, vorzugsweise einen CAN-Bus, an die Steuerung 11 angeschlossen ist.
  • Die Förderleitung 21 ist vorzugsweise beheizbar. In diesem Falle ist eine Heizeinrichtung 24 vorgesehen, die an der Förderleitung 21 vorgesehen oder in sie integriert sein kann. Diese Heizeinrichtung 24 ist ebenfalls an die Steuerung 11 angeschlossen.
  • Das Einspritzventil 25 kann optional mit einem Rückschlagventil 26 versehen sein, das gegen die Förderleitung 21 sperrt. Durch das Rückschlagventil 26 wird die Funktionssicherheit des Einspritzventils 25 verbessert.
  • An die Steuerung 11 ist das elektrische Bordnetz 27 des Kraftfahrzeuges angeschlossen. Die Steuerung 11 sitzt auf einem Gehäuse 28, in dem die Pumpe 6, deren Drucksensor 18 und das Schaltventil 15 untergebracht sind. Das Gehäuse 28 selbst ist Bestandteil einer Einbaueinheit 31, die ihrerseits Teil einer Dosiereinheit 29 ist, die in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet ist. Die Dosiereinheit 29 enthält zusätzlich zur Einbaueinheit 31 mit der Steuerung 11 das Einspritzventil 25.
  • Da die wesentlichen Bestandteile der Dosiereinheit 29 im Gehäuse 28 untergebracht sind, kann auf lange Kabelführungen zu den Einzelkomponenten der Nachbehandlungseinrichtung verzichtet werden. Hierzu trägt wesentlich bei, daß die Steuerung 11 selbst am Gehäuse 28 vorgesehen ist und gegebenenfalls auch in das Gehäuse 28 integriert sein kann. Somit sind die wesentlichen Bestandteile der Nachbehandlungseinrichtung räumlich sehr nah beieinander angeordnet. Im Gehäuse 28 sind diese Teile vor einer Zerstörung beispielsweise durch Frost geschützt.
  • An der Steuerung 11 müssen lediglich die Anschlußmöglichkeiten für das elektrische Bordnetz 27, für die Busleitung 23 und für die Heizeinrichtung 24 der Förderleitung 21 vorgesehen sein.
  • Vom Gehäuse 28 der Dosier- bzw. Einbaueinheit 31 führt der elektrisch beheizbare Dehnschlauch 21 zum Einspritzventil 25 an der Einspritzstelle am Abgasrohr 19. Über das Einspritzventil 25 wird das Abgasbehandlungsmedium in das im Abgasrohr 19 strömende Abgas eindosiert.
  • Wenn bei tiefen Außentemperaturen das Abgasbehandlungsmedium einfriert, kann das durch den Einfriervorgang auftretende zusätzliche Volumen über das Einspritzventil 25 in das Abgasrohr 19 gedrückt werden, falls es nicht vom beheizbaren Dehnschlauch 21 aufgenommen wird.
  • Innerhalb des Gehäuses 28 der Einbaueinheit 31 kann eine Pumpenmagnetspule der Pumpe 6 elektrisch dauerbestromt werden, ohne daß die Pumpe fördert. Die damit verbundene Erwärmung kann zum Auftauen der Einbaueinheit 31 herangezogen werden. Dadurch kann ein separater Anschluß an das Fahrzeugkühlsystem, der zum Auftauen ansonsten nötig wäre, entfallen.
  • Außerhalb des Gehäuses 28 wird der Dehnschlauch 21 in der beschriebenen Weise beheizt, so daß das durch den Dehnschlauch strömende Abgasbehandlungsmedium erwärmt wird. Dies hat zur Folge, daß auch das Einspritzventil 25 so weit erwärmt wird, daß eventuell gefrorenes Abgasbehandlungsmedium auftaut. Die am Austritt des Einspritzventils 25 vorgesehene Einspritzdüse 30 kann auf diese Weise zuverlässig so erwärmt werden, daß sie nicht zufriert.
  • Da die in der Dosiereinheit befindlichen Komponenten räumlich sehr eng zusammenliegen, sind auch die entsprechenden Leitungen, die zwischen der Steuerung 11 und diesen Komponenten notwendig sind, nur kurz. Dadurch kann ein Kabelbaum entfallen. Alle elektrisch anzusteuernden Komponenten werden im Gehäuse 28 bzw. in der Dosiereinheit 29 elektrisch über Stanzgitter oder flexible Kontaktfolien kontaktiert. Eine elektrische Leitung zum Abgasrohr 19 für den Drucksensor 18 ist nicht erforderlich, da er im Gehäuse 28 selbst untergebracht ist. Die Pumpe 6 kann bei eingefrorenem Abgasbehandlungsmedium in der beschriebenen Weise durch Dauerbestromung ihrer Magnetspule als Heizelement benutzt werden, so daß das in der Pumpe eingefrorene Medium aufgetaut wird.
  • Vorteilhaft wird die Einbaueinheit 31 mit dem Gehäuse 28 unmittelbar auf dem Tank 2 montiert, so daß eine zusätzliche externe Ansaugleitung für das Abgasbehandlungsmedium nicht erforderlich ist.
  • Da die Abgasnachbehandlungseinrichtung vorteilhaft für Personenkraftfahrzeuge vorgesehen ist, in denen ein Druckluftnetz – im Gegensatz zu Lastkraftwagen – nicht zur Verfügung steht, läßt sich das Abgasbehandlungsmedium in der beschriebenen Weise ohne Probleme druckluftfrei dem Abgasstrom im Abgasrohr 19 zudosieren.
  • Längs des Abgasrohres 19, das im Betrieb sehr heiß wird, ist kein Kabel oder eine elektrische Leitung vorgesehen.
  • Die beschriebene Abgasnachbehandlungseinrichtung ist frostsicher, hat eine kompakte Ausbildung und ist kostengünstig herstellbar. Die Vorrichtung kann auch für LKWs eingesetzt werden.

Claims (20)

  1. Abgasnachbehandlungseinrichtung für Dieselmotoren von Fahrzeugen, insbesondere von PKWs, mit wenigstens einer Pumpe für ein Abgasnachbehandlungsmedium, mit wenigstens einem Sensor, mit wenigstens einem Einspritzventil mit einer Einspritzdüse, über die das Abgasnachbehandlungsmedium in ein Abgasrohr gelangt, und mit wenigstens einer Steuerung, an die die Pumpe, der Sensor und das Einspritzventil angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Pumpe (6) und die Steuerung (11) zu einer Einbaueinheit (31) zusammengefaßt sind.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaueinheit (31) den Sensor (18) aufweist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaueinheit (31) das Einspritzventil (25) aufweist.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (6) und/oder der Sensor (18) und/oder das Einspritzventil (25) innerhalb der Einbaueinheit (31) mit der Steuerung (11) elektrisch verbunden sind.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaueinheit (31) ein Gehäu se (28) aufweist, in dem die Pumpe (6) untergebracht ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (28) der Sensor (18) untergebracht ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (18) ein Drucksensor ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (28) ein Schaltventil (15) untergebracht ist.
  9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (15) dem Einspritzventil (25) vorgeschaltet ist.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (11) am Gehäuse (28) vorgesehen ist.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (11) einen Anschluß für das Bordnetz des Fahrzeuges aufweist.
  12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (11) einen Anschluß für mindestens einen außerhalb des Gehäuses (28) angeordneten weiteren Sensor (22), vorzugsweise einen Temperatursensor, aufweist.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (25) über einen Dehnschlauch (21) mit dem Gehäuse (28) verbunden ist.
  14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnschlauch (21) beheizbar ist.
  15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (28) auf einem Tank (2) für den Dieselkraftstoff sitzt.
  16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (25) ein in Richtung auf die Einspritzdüse (30) öffnendes Rückschlagventil (26) aufweist.
  17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückschlagventil (26) eine Drosselstelle (20) nachgeschaltet ist.
  18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaueinheit (31) Teil einer Dosiereinheit (29) ist.
  19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Sensor (22) im Bereich außerhalb der Einbaueinheit (31) angeordnet ist.
  20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinheit (29) mit der Einbaueinheit (31) ein Einbaumodul bildet.
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