DE10359522A1 - Reduktionsmitteldosiersystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmitteldosiersystem für ein Kraftfahrzeug.
Es wird ein Reduktionsmitteldosiersystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Abgasleitung (5) mit einem darin angeordneten Katalysatorsystem vorgeschlagen. Das Reduktionsmitteldosiersystem (1) umfasst einen Dosierbehälter (14) zur Aufnahme des zu dosierenden flüssigen Reduktionsmittels und ein Dosiermodul (4) zur dosierten Zugabe des Reduktionsmittels in die Abgasleitung (5). Dabei ist das Reduktionsmittel unter einem Dosierdruck dem Dosiermodul (4) zuführbar und der Dosierdruck wird durch Einwirkung eines unter einem Innendruck stehenden Luftvolumens (22) im Dosierbehälter (14) auf ein im Dosierbehälter (14) vorhandenes Reduktionsmittelvolumen (21) aufgebracht.
Erfindungsgemäß wird der Innendruck des Luftvolumens (22) über einen Trennkörper (23) auf das Reduktionsmittelvolumen (21) übertragen.
Die Erfindung ist insbesondere in Nutzfahrzeugen mit Dieselmotoren anwendbar.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmitteldosiersystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Aus der Offenlegungsschrift DE 198 00 421 A1 ist ein Reduktionsmitteldosiersystem bekannt, bei welchem ein in einem Dosierbehälter vorhandenes flüssiges Reduktionsmittel von einer Druckgasquelle mit Druck beaufschlagt wird und unter diesem als Dosierdruck wirksamen Druck einer Dosiereinrichtung zugeführt wird. Über die Dosiereinrichtung wird das Reduktionsmittel stromaufwärts eines Katalysators in das Abgassystems eines Kraftfahrzeugs gegeben. Zum Nachfüllen von Reduktionsmittel wird der Dosierbehälter über ein entsprechendes Ventil entspannt und Reduktionsmittel aus einem Vorratsbehälter zugeführt. Während dieser Zeit ist die Reduktionsmitteldosierung unterbrochen.
• Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Reduktions- mitteldosiersystem für ein flüssiges Reduktionsmittel zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine gleichmäßige und genaue Dosierung des Reduktionsmittels ermöglicht ist.
• Diese Aufgabe wird durch eine Reduktionsmitteldosiersystem mit den Merkmalen des Annspruchs 1 gelöst.
• Das erfindungsgemäße Reduktionsmitteldosiersystem zeichnet sich dadurch aus, dass der Dosierdruck durch Einwirkung eines unter einem Innendruck stehenden Luftvolumens im Dosierbehälter auf ein im Dosierbehälter vorhandenes Reduktionsmittelvolumen aufgebracht wird, wobei der Innendruck des Luftvolumens über einen Trennkörper auf das Reduktionsmittelvolumen übertragen wird. Durch diese Maßnahme können harte Druckstöße vermieden bzw. Druckpulsationen gedämpft und ein gleichförmiger Dosierdruck erreicht werden, was beispielsweise gegenüber einer hydraulischen Druckübertragung eine verbesserte Dosiergenauigkeit ergibt. Als Trennkörper ist besonders ein gasdichter Körper geeignet, der das Luftvolumen und das Reduktionsmittelvolumen derart voneinander trennt, dass das Luftvolumen keinen direkten Kontakt mit den Reduktionsmittelvolumen aufweist, aber dennoch eine Druckübertragung vom Luftvolumen auf das Reduktionsmittelvolumen und umgekehrt ermöglicht ist. Mittels des Trennkörpers kann im Dosierbehälter ein separates, abgeschlossenes Luftvolumen mit einer über den Innendruck regulierbaren Größe geschaffen werden. Vorteilhaft hierfür ist es, den Trennkörper hohl auszugestalten. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der im Dosierbehälter angeordnete Trennkörper beweglich und/oder verformbar ausgebildet ist. Eine Aufnahme von Luftbestandteilen unter Druck in das Reduktionsmittel mit der Gefahr deren späterer Abgabe unter Blasenbildung wird durch den Trennkörper ebenfalls vermieden. Vorzugsweise ist als Reduktionsmittel eine Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen und das Katalysatorsystem umfasst einen sogenannten SCR-Katalysator zur selektiven Reduktion von Stickoxiden.
• In Ausgestaltung der Erfindung kann der Trennkörper eine Grenzlage einnehmen, durch welche ein vorgegebener oberer Luftvolumengrenzwert des Luftvolumens bestimmt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einem Einschaltvorgang des Reduktionsmitteldosiersystems dafür gesorgt wird, dass der Trennkörper die Grenzlage im Dosierbehälter einnimmt und der obere Luftvolumengrenzwert des Luftvolumens eingestellt wird. Der vorgegebene obere Luftvolumengrenzwert des Luftvolumens kann beispielsweise durch die Geometrie des Dosierbehälters und/oder des Trennkörpers fest vorgegeben sein. Somit ist ein definierter und bekannter Anfangswert sowohl für das Luftvolumen als auch für das Reduktionsmittelvolumen im Dosierbehälter gegeben. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass das Reduktionsmittel beim Einschaltvorgang des Reduktionsmitteldosiersystems druckentlastet wird. Bei einer nachfolgenden Auffüllung des Reduktionsmittels wird das abgeschlossene Luftvolumen zwangsläufig komprimiert, so dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Reduktionsmittelvolumen im Dosierbehälter und dem Innendruck im Luftvolumen bzw. dem Dosierdruck gegeben ist. Vorteilhaft für eine genaue Dosierung ist in diesem Zusammenhang die laufende Messung und Überwachung des Innendrucks im Luftvolumen bzw. des Dosierdrucks.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Trennköper als verformbare dichte Folie ausgebildet. Somit wird im Dosierbehälter eine dichte Blase geschaffen. Nimmt die Folie ihre Grenzlage bzw. Grenzausdehnung an, so weist die Blase ein bekanntes oberes Grenzvolumen und somit eine bekannte Luftfüllung auf. Bei einer Komprimierung der Blase bleibt die Luftfüllung konstant, so dass über die Gasgesetze ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Blasenvolumen und Blasendruck gegeben ist. Da eine Änderung des Blasenvolumens mit einer entsprechenden Änderung des Reduktionsmittelvolumens korrespondiert, kann über eine Druckbestimmung die dosierte Reduktionsmittelmenge genau bestimmt werden. Für die Schaffung definierter Ausgangsvolumenverhältnisse kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Grenzlage der Folie dadurch erreicht wird, dass sich die Folie ganz oder teilweise an die Innenwand des Dosierbehälters anlegen kann.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Luftvolumen über eine Ventilanordnung an eine bordeigene Druckluftversorgung des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Die Versorgung mit Druckluft erfolgt somit bedarfsgerecht, wenn das Kraftfahrzeug bzw. dessen Motor in Betrieb gesetzt wird. Falls die zur Anwendung vorgesehenen Kraftfahrzeuge über eine bordeigene Druckluftversorgung verfügen, entfällt die Notwendigkeit für das Reduktionsmitteldosiersystem eine eigene Druckluftversorgung zur Verfügung zu stellen. Die für die Betriebsbereitschaft des Reduktionsmittelsystems maßgebende Druckluftversorgung ist somit automatisch bei einem in Betrieb gesetzten Kraftfahrzeug gegeben.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt über die Ventilanordnung bei einem Abstellen des Reduktionsmitteldosiersystems eine Druckentspannung des Luftvolumens. Damit wird die Druckbelastung des Reduktionsmittelsystems minimal gehalten. Dies ist insbesondere bei Verwenung einer Harnstoff-Wasser-Lösung als Reduktionsmittel von Vorteil. Im Falle eines an sich unerwünschten Einfrierens der Harnstoff-Wasser-Lösung kann die damit verbundene Volumenausdehnung beispielsweise durch die Elastizitäten des Systems aufgefangen werden. Jedoch wird die damit verbundene Druckbelastung der Leitungen nicht zusätzlich durch eine Druckluftbeaufschlagung erhöht. Vorzugsweise erfolgt bei einem Abstellen des Reduktionsmitteldosiersystems eine Druckentspannung bis auf Umgebungsdruck oder nur unwesentlich darüber. Eine zusätzliche Absicherung gegen Einfrieren der Harnstoff-Wasser-Lösung kann durch eine Beheizung mit Hilfe der Motorwärme und der entsprechenden Restwärme nach Abschalten des Motors erfolgen.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist über die Ventilanordnung bei einer Inbetriebnahme des Reduktionsmitteldosiersystems ein Anfangsluftdruckwert für den Innendruck des Luftvolumens einstellbar. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Ventilanordnung ein Lufteinlassventil in der Art eines Federrückschlagventils umfasst. Durch die Einstellung der Vorspannung eines solchen Ventils kann ein vorgebbarerer Differenzdruck eingestellt werden, der zum Öffnen des Ventils überwunden werden muss. Über den Druck der bordeigenen Druckluftversorgung mit definiertem Druck wird dann bei einem Einschaltvorgang das Luftvolumen mit einer vorgebbaren Luftmenge gefüllt. Diese ist insbesondere dann genau definiert, wenn das Luftvolumen dabei seinen oberen Grenzwert einnimmt, weil der Trennkörper sich in seiner Grenzlage befindet.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird beim Betrieb des Reduktionsmitteldosiersystems im Dosierbehälter ein zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert liegender Dosierdruck aufrechterhalten. Diesen Druckgrenzwerten sind definierte Reduktionsmittelvolumenwerte zugeordnet, da einer Veränderung des Dosierdrucks eine entsprechende Veränderung des Luftvolumens bzw. des Reduktionsmittelvolumens zugeordnet ist. Ist nach Abdosieren einer bestimmten Reduktionsmittelmenge der untere Grenzwert für den Dosierdruck erreicht, so wird druckgesteuert eine Reduktionsmittelpumpe in Betrieb gesetzt und Reduktionsmittel in den Dosierbehälter gepumpt bis der obere Grenzwert für den Dosierdruck wieder erreicht ist. Die Reduktionsmittelpumpe ist somit lediglich zeitweise in Betrieb, so dass sie nur geringen Belastungen ausgesetzt ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Dosierdrucks jeweils zuordenbare Reduktionsmittelvolumen durch eine Speicherkennlinie gegeben, wobei der Verlauf der Speicherkennlinie durch den Anfangsluftdruckwert für den Innendruck des Luftvolumens bestimmt ist. Vorzugsweise werden die einem bestimmten Anfangsluftdruckwert für den Innendruck des Luftvolumens zugeordneten Speicherkennlinien vorab durch einen Kalibriervorgang ermittelt und einer Steuereinheit zur Steuerung des Dosiervorgangs zur Verfügung gestellt. Anhand der Speicherkennlinie lässt sich ein Zusammenhang zwischen dosierter Reduktionsmittelmenge und Dosierdruck herstellen. Je nach Fahrzeugtyp können verschiedene Reduktionsmittelbedarfe auftreten. Darauf kann mit Vorteil dadurch reagiert werden, dass eine für den jeweiligen Bedarf angepasste Speicherkennlinie als Arbeitskennlinie gewählt wird. Somit ist das Dosiersystem ohne wesentliche apparative Änderungen für verschiedene Fahrzeugtypen verwendbar.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reduktionsmit- teldosiersystems und
• 2 ein Diagramm mit schematisch dargestellten Speicherkennlinien zur Reduktionsmitteldosierung.
• Zunächst wird ein grober Überblick über eine in 1 schematisch dargestellte bevorzugte Ausführungsform des Reduktionsmitteldosiersystems 1 gegeben. Das Reduktionsmitteldosiersystem 1 umfasst im wesentlichen ein Luftversorgungsmodul 2, ein Reduktionsmittelversorgungsmodul 3 sowie ein Dosiermodul 4. Dabei ist das Luftversorgungsmodul 2 einerseits über eine Dosierluftleitung 17 an das Dosiermodul 4 und andererseits über eine Druckluftleitung 18 an das Reduktionsmittelversorgungsmodul 3 angeschlossen. Das Reduktionsmittelversorgungsmodul 3 ist wiederum über eine Reduktionsmittelleitung 19 an das Dosiermodul 4 angeschlossen. Zur Dosierung des Reduktionsmittels wird dem Dosiermodul 4 einerseits über die Dosierluftleitung 17 Dosierluft aus dem Luftversorgungsmodul 2 und andererseits über die Reduktionsmittelleitung 19 Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelversorgungsmodul 3 zugeführt. Vom Dosiermodul 4 wird das Reduktionsmittel mittels der Dosierluft fein verteilt bedarfsgerecht über eine nicht dargestellte Zugabevorrichtung einer Abgasleitung 5 und einem ebenfalls nicht dargestellten Katalysatorsystem zugeführt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reduktionsmittel um eine Harnstoff-Wasserlösung und das Katalysatorsystem umfasst einen sogenannten SCR-Katalysator.
• Dem Luftversorgungsmodul 2 wird über eine Luftversorgungsleitung 6 Versorgungsluft von einer nicht näher dargestellten Luftdruckversorgung eines zugehörigen Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt. Diese liefert die Versorgungsluft mit einem Versorgungsdruck von beispielsweise 8 bar. Das Luftversorgungsmodul 2 umfasst ein Luftversorgungsventil 7, welches vorzugsweise als 2/2-Wege-Magnetventil ausgeführt ist. Ferner umfasst das Luftversorgungsmodul 2 einen Druckminderer 8 mit welchem der Versorgungsdruck auf den Betriebsdruck von beispielsweise 6 bar gemindert wird. Die auf den Betriebsdruck geminderte Versorgungsluft wird einerseits über eine Verzweigung 9 zur Druckluftleitung 18 und eine Ventilanordnung 10 als Druckluft dem Reduktionsmittelversorgungsmodul 3 zugeführt. Andererseits wird sie über die Dosierluftleitung 17 als Dosierluft dem Dosiermodul 4 zugeführt.
• Das Dosiermodul 4 umfasst eine Mischkammer 11, welcher einerseits die Dosierluft über eine Venturidüse 12 und andererseits das Reduktionsmittel über ein getaktetes Dosierventil 13 zugeführt wird. Dabei dient die Venturidüse 12 der Bereitstellung eines gleichmäßigen Dosierluftstroms. Über eine entsprechend gesteuerte Taktung der Öffnung des Dosierventils 13 wird bedarfsgerecht die jeweils benötigte Menge Reduktionsmittel der Mischkammer 11 zugeführt. In der Mischkammer 11 erfolgt eine Vermischung und Homogenisierung des Reduktionsmittels mit der Dosierluft, so dass das erzeugte Luft-Reduktionsmittelgemisch über die oben erwähnte Zugabevorrichtung dem Abgasstrang 5 zugegeben werden kann. Das Dosiermodul 4 umfasst ferner einen ersten Drucksensor 24 und einen zweiten Drucksensor 25 zur Erfassung des Reduktionsmitteldrucks in der Reduktionsmittelleitung 19 eingangsseitig und ausgangsseitig des Dosierventils 13. Die Drucksignale der Drucksensoren 24, 25 dienen zur Systemkontrolle und zur Steuerung des Dosiervorgangs, was weiter unten beschrieben wird.
• Das Reduktionsmittelversorgungsmodul 3 umfasst einen Dosierbehälter 14 zur Aufnahme des Reduktionsmittels sowie eine Reduktionsmittelpumpe 15 zum bedarfsweisen Auffüllen des Dosierbehälters 14 mit dem Reduktionsmittel. Dabei ist die Reduktionsmittelpumpe 15 über eine Reduktionsmittelversorgungsleitung 20 an einen nicht dargestellten Reduktionsmittelvorratsbehälter angeschlossen. Ferner ist eine Heizeinrichtung 29 vorgesehen, durch welche das Reduktionsmittel beheizt werden kann. Aus dem Dosierbehälter 14 wird das Dosierventil 13 des Dosiermoduls 4 über ein Filter 16 und die Reduktionsmittelleitung 19 mit dem Reduktionsmittel versorgt. Der Dosierbehälter weist einerseits ein Reduktionsmittelvolumen 21 und andererseits ein Luftvolumen 22 auf, welche durch einen Trennkörper 23 voneinander getrennt sind.
• Der Trennkörper 23 kann beispielsweise als verschieblicher Stempel oder anderweitig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Trennkörper 23 jedoch als verformbare und dichte Folie ausgebildet. Durch diese Folie 23 ist das über die Ventilanordnung 10 mit Druckluft versorgbare Luftvolumen 22 als eine Art Blase ausgebildet, deren Innendruck auf das im Reduktionsmittelvolumen 21 vorhandene Reduktionsmittel übertragen wird. Die Folie 23 definiert somit stets ein vom Innendruck abhängiges abgeschlossenes Luftvolumen 22. Die Folie 23 ist außerdem so beschaffen, dass sie innerhalb des Dosierbehälters 14 eine obere Grenzausdehnung annehmen kann, bei welcher das von ihr begrenzte abgeschlossene Luftvolumen 22 einen oberen Luftvolumengrenzwert erreicht, wobei dann das Reduktionsmittelvolumen 21 im Dosierbehälter 14 einen unteren Reduktionsvolumengrenzwert erreicht. Beim normalen Betrieb der Reduktionsmitteldosier-einrichtung 1 stehen der Innendruck des Luftvolumens 22 und der sich im Reduktionsmittelvolumen 21 ausbildende Druck im Gleichgewicht. Im folgenden wird dieser Druck als Dosierdruck bezeichnet, da er als wirksamer Druck bis zum Dosierventil 13 ansteht.
• Die Ventilanordnung 10 umfasst ein Lufteinlassventil 26 und ein Luftablassventil 27, welche in einer Parallelschaltung in der Druckluftleitung 18 eingangsseitig des Dosierbehälters 14 angeordnet sind. Zwischen die Ventile 26, 27 und dem Dosierbehälter 14 ist ferner ein Belüftungsventil 28 in die Druckluftleitung 18 geschaltet. Vorzugsweise sind die Ventile 26, 27, 28 als Rückschlagventile mit einer einstellbaren Vorspannung ausgeführt. Dadurch wird nach Überwindung des durch die Vorspannung gegebenen Differenzdrucks eine Luftströmung durch ein jeweiliges Ventil 26, 27, 28 in nur einer Richtung ermöglicht. Das Lufteinlassventil 26 ermöglicht einen Luftdruckaufbau im Luftvolumen 22 durch Einströmung von Druckluft in den Dosierbehälter 14, während das Luftablassventil 27 einen Abbau des Luftdrucks im Luftvolumen 22 des Dosierbehälters ermöglicht. Das Belüftungsventil 28 ermöglicht die Einströmung von Umgebungsluft, für den Fall, dass der Druck im Luftvolumen 22 unter einen vorgegebenen Wert unterhalb des Umgebungsdrucks absinkt.
• Ein wichtiger Vorteil der Ventilanordnung 10 besteht darin, dass bei einem Abschalten der gesamten Luftdruckversorgung und des Reduktionsmitteldosiersystems 1 selbsttätig eine Druckentspannung des Dosierbehälters 14 und der angeschlossenen Reduktionsmittelleitung 19 erfolgt. Baut sich nämlich der über die Verzweigung 9 und die Druckluftleitung 18 anstehende Betriebsdruck auf Umgebungsdruck ab, so wird durch den nun größeren Innendruck des Luftvolumens 22 im Dosierbehälter 14 das Luftablassventil 27 geöffnet. Infolgedessen erfolgt ein Druckabbau im Dosierbehälter 14 und der angeschlossenen Reduktionsmittelleitung 19 auf einen Wert, der entsprechend der Vorspannung des Luftablassventils 27 geringfügig über dem Umgebungsdruck liegt. Tritt nun ein an sich unerwünschtes Einfrieren des Reduktionsmittels ein, so resultiert daraus zwar eine Volumenausdehnung und damit eine Druckbelastung der mit dem Reduktionsmittel gefüllten Leitungen und Behälter. Jedoch ist diese Druckbelastung durch den vorherigen Druckabbau auf ein Minimum begrenzt. Infolgedessen ist eine hochdruckfeste Ausführung der reduktionsmittelführenden Teile des Reduktionsmitteldosiersystems 1 nicht erforderlich.
• Nachfolgend wird der Einschaltvorgang des Reduktionsmitteldosiersystems erläutert. Da wie oben beschrieben nach einem Abschaltvorgang der Dosierdruck abgebaut wird, liegt bei einem Einschalten des Reduktionsmitteldosiersystems 1 im Dosierbehälter 14 und somit im Luftvolumen 22 ein nur geringfügig über dem Umgebungsdruck liegender Druck vor. Beim Einschalten erfolgt ein Aufbau des Betriebsdrucks und das Luftvolumen 22 wird mit Druckluft aus der Druckluftleitung 18 gefüllt. Dabei erfolgt die Füllung bis zu einem vorgebbaren Anfangswert des Luftinnendrucks, der sich aus dem vom Luftversorgungsmodul 2 bereitgestellten Betriebsdruck und der Vorspannung des Lufteinlassventils 26 ergibt. Dieser Anfangswert des Luftinnendrucks ist maßgebend für die Reduktionsmittelmenge, die bei einer bestimmten Abnahme des Dosierdrucks durch Absinken des Reduktionsmittelvolumens 21 abdosiert werden kann und bestimmt den Verlauf einer Speicherkennlinie, wie weiter unten näher erläutert wird. Dieser Anfangswert des Luftinnendrucks wird über die Folie 23 auf das Reduktionsmittelvolumen 21 übertragen und ist deshalb auch im Reduktionsmittelvolumen 21 wirksam. Als nächster Schritt wird das Dosierventil 13 geöffnet, so dass sich der Reduktionsmitteldruck abbaut. Infolgedessen vergrößert sich das Luftvolumen 22, wobei jedoch der Anfangswert des Luftinnendrucks im Luftvolumen 22 erhalten bleibt, da über das Lufteinlassventil 26 Druckluft nachgeliefert wird. Da das Luftvolumen 22 durch die Folie 23 abgeschlossen und begrenzt ist, erfolgt eine Ausdehnung des Luftvolumens 22 allerdings nur bis zu einem durch die Grenzausdehnung der Folie 23 begrenzten Wert. Ist dies erfolgt, wird das Dosierventil 13 geschlossen und über die Reduktionsmittelpumpe 15 Reduktionsmittel in den Dosierbehälter 14 gepumpt. Ein Entweichen der Luft aus dem Luftvolumen 22 wird durch die geschlossenen Ventile 26, 27, 28 verhindert und das Luftvolumen 22 wird komprimiert.
• Nachfolgend wird der Betrieb des Reduktionsmitteldosiersystems 1 beim Dosieren des Reduktionsmittels erläutert. Dabei wird davon ausgegangen, dass wie oben beschrieben bei geschlossenem Dosierventil 13 beim Einschaltvorgang durch die Reduktionsmittelpumpe 15 Reduktionsmittel in den Dosierbehälter 14 gepumpt wurde, bis sich ein über den ersten Drucksensor 24 einstellbarer oberer Grenzwert p_o für den Dosierdruck von beispielsweise p_o = 5,8 bar im Dosierbehälter 14 einstellt. Nach erstmaligem Einstellen des oberen Grenzwerts für den Dosierdruck ist das Reduktionsmittelsystem 1 betriebsbereit, und die Reduktionsmittelpumpe 15 wird abgestellt. Entsprechend einem durch Abgaskennwerte oder auf andere weise ermitteltem Reduktionsmittelbedarf des Katalysatorsystems wird das Dosierventil 13 des Dosiermoduls 4 vorzugsweise so getaktet geöffnet, dass die erforderliche Menge Reduktionsmittel der Mischkammer 11 zugeführt wird und nach Vermischung mit der Dosierluft der Abgasleitung 5 und dem Katalysatorsystem zugeführt wird. Dabei wird die dosierte Reduktionsmittelmenge im wesentlichen durch die Öffnungsdauer des Dosierventils 13 und den Dosierdruck im Dosierbehälter 14 und der Reduktionsmittelleitung 19 bestimmt. Mit zunehmender Dosierzeit sinkt das Reduktionsmittelvolumen 21 im Dosierbehälter 14 ab und das Luftvolumen 22 vergößert sich entsprechend. Gleichzeitig sinkt der im Reduktionsmittelvolumen 21, im Luftvolumen 22 und in der Reduktionsmittelleitung 19 wirksame Dosierdruck. Ist ein vorgebbarer unterer Grenzwert p_u für den Dosierdruck von beispielsweise p_u = 4 bar erreicht, was durch den ersten Drucksensor 24 festgestellt wird, so wird die Reduktionsmittelpumpe 15 eingeschaltet und der Dosierbehälter 14 mit Reduktionsmittel aufgefüllt, bis der obere Grenzwert p_o für den Dosierdruck erneut erreicht ist.
• Die beim Absinken des Dosierdrucks vom oberen Grenzwert p_o auf den unteren Grenzwert p_u insgesamt dosierte Reduktionsmittelmenge ergibt sich aus einer Speicherkennlinie, wie nachfolgend anhand des in 2 dargestellten Diagramms erläutert wird. In diesem Diagramm sind verschiedene Speicherkennlinien 30, 31, 32, 33, 34 eingetragen, mit welchen die funktionale Abhängigkeit der dem Reduktionsmittelvolumen 21 zugeordneten Reduktionsmittelmasse vom Dosierdruck graphisch dargestellt ist. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass eine Systemeinstellung entsprechend der Speicherkennlinie 32 eingestellt ist. Wie oben beschrieben wird beim Einschaltvorgang des Reduktionsmitteldosiersystems 1 von der Reduktionsmittelpumpe 15 Reduktionsmittel in den Dosierbehälter 14 gepumpt, bis sich im Dosierbehälter ein vorgebbarer oberer Grenzwert p_o für den Dosierdruck einstellt. Diesem ist eine obere Reduktionsmittelmenge m_o im Reduktionsmittel-volumen 21 zugeordnet. Im Laufe des Dosiervorganges sinkt der Dosierdruck infolge des sich verringernden Reduktionsmittelvolumens 21 ab. Mit Erreichen des unteren Grenzwerts p_u für den Dosierdruck wird im Reduktionsmittelvolumen 21 die untere Reduktionsmittelmenge m_u erreicht und die Reduktionsmittelpumpe 15 erneut solange eingeschaltet, bis das Reduktionsmittelvolumen 21 auf den ursprünglichen Wert aufgefüllt ist. Dabei stellt sich erneut der obere Grenzwert p_o für den Dosierdruck ein. Durch die Speicherkennlinie 32, welche einer nicht näher dargestellten Steuerung zur Verfügung steht, ist demnach ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dosierter Reduktionsmittelmenge und Dosierdruck gegeben, so dass eine genaue Reduktionsmitteldosierung ermöglicht ist.
• Wie oben erwähnt, kann beim Einschaltvorgang des Reduktionsmitteldosiersystems 1 über den einstellbaren Anfangswert des Luftinnendrucks des Luftvolumens 22 eine vorgebbare Speicherkennlinie bestimmt werden. Dies erklärt sich wie folgt. Beim Einschaltvorgang wird durch Öffnen des Dosierventils 13 der Druck im Reduktionsmittelvolumen 21 unter den Anfangswert des Luftinnendrucks des Luftvolumens 22 abgesenkt. Infolgedessen erreicht das Luftvolumen 22 unabhängig vom Anfangswert des Luftinnendrucks einen oberen Luftvolumengrenzwert, welcher durch die Grenzausdehnung der Folie 23 bestimmt ist. Wird nun durch Einschalten der Reduktionsmittelpumpe 15 Reduktionsmittel bis zu einem vorgebbaren oberen Grenzwert p_o für den Dosierdruck in den Dosierbehälter 14 gepumpt, so wird das Luftvolumen 22 je nach Anfangswert des Luftinnendrucks mehr oder weniger stark komprimiert. Daher wird bei einem geringen Anfangswert des Luftinnendrucks mehr Reduktionsmittel in den Dosiebehälter gepumpt als bei einem größeren Anfangswert des Luftinnendrucks. Sinkt nun infolge der Abdosierung von Reduktionsmittel der Dosierdruck auf den vorgebbaren unteren Grenzwert p_u, so stellt sich entsprechend den Gasgesetzen ein vom Anfangswert des Luftinnendrucks bestimmtes Luftvolumen 22 ein. Daher ist auch das dem oberen Grenzwert p_o und dem unteren Grenzwert p_u zugeordnete Reduktionsmittelvolumen 21 und somit die abdosierte Reduktionsmittelmenge vom Anfangswert des Luftinnendrucks des Luftvolumens 22 abhängig. Somit ist der Verlauf der Speicherkennlinie ebenfalls vom Anfangswert des Luftinnendrucks des Luftvolumens 22 abhängig. Beispielsweise ist die Speicherkennlinie 31 einem kleineren Anfangswert des Luftinnendrucks zugeordnet als die Speicherkennlinie 32.
• Über die Einkalibrierung beispielsweise der Speicherkennlinien 30, 31, 32, 33, 34 und Auswahl einer der Speicherkennlinien als Arbeitskennlinie kann auch eine Überwachung oder Diagnose des Reduktionsmitteldosiersystems 1 vorgenommen werden. Steigt beispielsweise durch Undichtigkeiten der Innendruck im Luftvolumen 22 mit der Zeit an, so dehnt sich dieses aus und und es stellt sich eine andere Speicherkennlinie als Arbeitskennlinie ein. Die zwischen dem oberen Grenzwert p_o und dem unteren Grenzwert p_u des Dosierdrucks abdosierbare Reduktionsmittelmenge verringert sich und die Pumpeneinschaltfrequenz erhöht sich. Wird dies von der Steuerung erkannt, so kann durch Abschalten und Wiedereinschalten des Reduktionsmitteldosiersystems 1 der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt werden.
• Durch Überwachen der Pumpeneinschaltfrequenz ist es zudem möglich, Fehler im System zu erkennen. Wird die Pumpeneinschaltfrequenz als zu hoch erkannt, so kann beispielsweise bei geschlossenem Dosierventil 13 ein Abbau des Dosierdrucks durch den ersten Drucksensor 24 verfolgt werden; somit können Undichtigkeiten erkannt werden. Ferner kann über die Pumpeneinschaltfrequenz ein zu hoher oder zu niedriger Innnendruck des Luftvolumens 22 erkannt werden.
• Um ein Verlassen der als Arbeitskennlinie festgelegten Speicherkennlinie zu erkennen, ist vorgesehen, über die Öffnungszeiten des Dosierventils 13 und die mittels des ersten Drucksensors 24 und/oder des zweiten Drucksensors 25 gemessenen Druckverhältnisse die abdosierte Reduktionsmittelmenge laufend zu verfolgen. Korrespondiert diese nicht mit der durch die Speicherkennlinie festgelegten Reduktionsmittelmenge, so kann ebenfalls durch Abschalten und Wiedereinschalten des Reduktionsmitteldosiersystems 1 der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt werden oder es kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Zusätzlich kann die sich im Betrieb ergebende Steigung der Arbeitskennlinie durch Auswertung des Dosierdrucks und der dosierten Reduktionsmittelmenge überwacht werden und so ein fehlerhaftes Verlassen der als Arbeitskennlinie eingestellten Speicherkennline erkannt werden.
• Aufgrund der kurzen Betriebsintervalle ist die Reduktionsmittelpumpe 15 nur gering belastet und die Dosierung erfolgt mit einem gleichmäßigen Dosierdruck, da Pumpendruckstöße bei der Dosierung vermieden werden.

Claims (8)

1. Reduktionsmitteldosiersystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Abgasleitung (5) mit einem darin angeordneten Katalysatorsystem, umfassend einen Dosierbehälter (14) zur Aufnahme des zu dosierenden flüssigen Reduktionsmittels und ein Dosiermodul (4) zur dosierten Zugabe des Reduktionsmittels in die Abgasleitung (5), wobei das Reduktionsmittel unter einem Dosierdruck dem Dosiermodul (4) zuführbar ist und der Dosierdruck durch Einwirkung eines unter einem Innendruck stehenden Luftvolumens (22) im Dosierbehälter (14) auf ein im Dosierbehälter (14) vorhandenes Reduktionsmittelvolumen (21) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck des Luftvolumens (22) über einen Trennkörper (23) auf das Reduktionsmittelvolumen (21) übertragen wird.
2. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkörper (23) eine Grenzlage einnehmen kann, durch welche ein vorgegebener oberer Luftvolumengrenzwert des Luftvolumens (22) bestimmt ist.
3. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennköper (23) als verformbare dichte Folie ausgebildet ist.
4. Reduktionsmitteldosiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftvolumen (22) über eine Ventilanordnung (10) an eine bordeigene Druckluftversorgung des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist.
5. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Ventilanordnung (10) bei einem Abstellen des Reduktionsmitteldosiersystems (1) eine Druckentspannung des Luftvolumens (22) erfolgt.
6. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass über die Ventilanordnung (10) bei einer Inbetriebnahme des Reduktionsmitteldosiersystems (1) ein Anfangsluft-druckwert für den Innendruck des Luftvolumens (22) einstellbar ist.
7. Reduktionsmitteldosiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb des Reduktionsmitteldosiersystems (1) im Dosierbehälter (14) ein zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert liegender Dosierdruck aufrechterhalten wird.
8. Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Dosierdrucks jeweils zuordenbare Reduktionsmittelvolumen (21) durch eine Speicherkennlinie gegeben ist, wobei der Verlauf der Speicherkennlinie durch den Anfangsluft-druckwert für den Innendruck des Luftvolumens (22) bestimmt ist.