DE20116379U1

DE20116379U1 - Vorrichtung zum Dosieren eines gasförmigen Reduktionsmittels

Info

Publication number: DE20116379U1
Application number: DE20116379U
Authority: DE
Original assignee: Purem Abgassysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Unna GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2011-10-06
Also published as: US20030068255A1

Description

Vorrichtung zum Dosieren eines gasförmigen Reduktionsmittels

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren eines gasförmigen Reduktionsmittels zum Zuführen in den Abgasstrang eines Dieselmotors umfassend eine in den Abgasstrang mündende Leitung, in die in Zuführrichtung des Reduktionsmittels ein Verdampfer, ein Druckminderer sowie ein Dosierventil eingeschaltet sind.

Zum Reduzieren der in dem Abgasstrom eines Dieselmotors enthaltenen Schadstoffe kann neben anderen Maßnahmen eine Entstickung durchgeführt werden. Ein solches Entstickungsverfahren ist bekannt geworden als das SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction). Um eine Reduktion der Stickoxide an einem dafür geeigneten Katalysator durchführen zu können, muß dem Abgasstrom ein Reduktionsmittel zuvor beigemengt werden. Als Reduktionsmittel wird Ammoniak (NH₃) eingesetzt. Das NH₃ wird - wie in DE 200 21 401 U1 beschrieben - in flüssigem Aggregatzustand aus einem Tank, beispielsweise einer Druckflasche entnommen. Das entnommene NH₃ wird über eine Zuführleitung von dem NH₃-Tank in den Abgasstrang geführt. Eingeschaltet in die Zuführleitung ist ein durch eine Steuereinrichtung betätigtes Dosierventil. In Abhängigkeit vom Betriebszustand des Dieselmotors befindet sich im Abgasstrom jeweils eine unterschiedliche Stickoxidmenge. Um eine bestimmungsgemäße Redukti-

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on der Stickoxide an dem SCR-Katalysator durchführen zu können, muß eine an die in dem Abgasstrom vorhandene Stickoxidmenge angepaßte NH₃-Menge als Reduktionsmittel zugeführt werden. Es ist somit wesentlich, daß die zugeführte NH₃-Menge ausreicht, um eine möglichst vollständige Reduktion der im Abgasstrom enthaltenen Stickoxide gewährleisten zu können. Auf der anderen Seite ist man zur bestmöglichen Ausnutzung von Ressourcen bestrebt, in den Abgasstrrom nur eine solche NH₃-Menge einzudüsen, die tatsächlich zum Durchführen der bestimmungsgemäßen Entstickung benötigt wird.

Zum Dosieren von gasförmigem NH₃ ist bekannt, daß aus einem NH₃-Tank, beispielsweise einer NH₃-Flasche entnommene NH₃ an einem Verdampfer zu verdampfen, der in die NH₃-Zuführleitung eingeschaltet ist. Dem Verdampfer nachgeschaltet ist ein Dosierventil, dem ein Druckminderer vorgeschaltet ist. In dem Verdampfer wird das in flüssiger Form zugeführte NH₃ verdampft, so daß an dem Dosierventil gasförmges NH₃ ansteht. Damit über das Dosierventil eine möglichst definierte NH₃-Gasmenge abgegeben werden kann, ist dem Dosierventil vorgeschaltet ein Druckminderer mit dem Zweck, daß am Dosierventil eingangsseitig möglichst konstante Druckverhältnisse herrschen. Die üblichweise in derartige Vorrichtungen eingesetzten Druckminderer vermögen zwar grundsätzlich die gewünschte Druckminderung herbeizuführen, jedoch vermögen diese Druckminderer die beim Verdampfen von NH₃ in dem dem Druckminderer vorgeschalteten Verdampfer entstehenden Druckspitzen nicht vollständig zu kompensieren, so daß derartige Druckspitzen - wenn auch in abgeschwächter Form - ebenfalls am Dosierventil detektierbar sind. Da der Verdampfungsprozeß bei geöffnetem Dosierventil in aller Regel stattfindet, resultieren diese Druckspitzen in einer zu hohen NH₃-Dosierung.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte gattungsgemäße Vorrichtung dergestalt weiterzubilden, daß die Dosiergenauigkeit bei der Abgabe von gasförmigen NH₃ durch das Dosierventil verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Zuführleitung eingeschaltet und dem Druckminderer vorgeschaltet ein Pufferbehälter vorgesehen ist.

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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Pufferbehälter in die NH₃-Zuführleitung eingeschaltet, so daß die beim Verdampfen von flüssigem Reduktionsmittel entstehenden Druckspitzen durch dieses Ausgleichsbehältnis weggepuffert werden. Folglich besteht bei dieser Vorrichtung nicht die Gefahr, daß durch den Druckminderer durchgeschlagene Druckspitzen eine vorgesehene Reduktionsmitteldosierung durch das Dosierventil bezüglich der dosierten Menge erhöhen würde. Folglich wird durch das Dosierventil genau die vorgesehene Reduktionsmenge zum Eindüsen in

&iacgr;&ogr; den Abgasstrang des Dieselmotors abgegeben.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Pufferbehältnis dem Verdampfer vorgeschaltet und kann beispielsweise unmittelbar in die Zuführleitung eingeschaltet oder über einen Leitungsabzweig mit dieser verbunden sein. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Pufferbehälter der ohnehin vorhandene Reduktionsmitteltank, in dem das zum Eindüsen in den Abgasstrang benötigte Reduktionsmittel bevorratet ist. Die Zuführleitung zwischen dem Tank und dem Verdamper ist bei einer solchen Ausgestaltung in beide Richtungen durchlässig. Bei dieser Ausgestaltung werden durch den Tank nicht nur die beim Verdampfen von flüssigem Reduktionsmittel entstehenden Druckspitzen weggepuffert, sondern die Zuführleitung zwischen dem Tank und dem Verdampfer wird ständig durch das entstandene reduktionsmittelgas gespült. Als weiterer Vorteil bei einer solchen Ausgestaltung stellt sich das anschließende Kondensieren des gasförmigen Reduktionsmittels in dem Tank dar, da bei diesem Prozeß Wärme frei wird, und somit eine Erwärmung und ein Druckaufbau in dem Tank unterstützt ist. Dies ist von besonderem Vorteil bei einem Tank, der bereits weitestgehend entleert ist, so daß auf diese Weise eine so gut wie vollständige Entleerung möglich ist. Dies ist insbesondere bei Einsatz von Wechselbehältnissen, beispielsweise Flaschen sinnvoll. Als Reduktionsmittel ist bevorzugt Ammoniak (NH₃) eingesetzt.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur 1 beschrieben. Figur 1 zeigt in einer schematisierten Darstellung nach Art eines Blockschaltbildes eine Vorrichtung 1 zum Dosieren von gasförmigem NH₃ als Reduktionsmittel zum Zuführen in den Abgasstrang eines Dieselmotors.

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Die Vorrichtung 1 umfaßt eine insgesamt mit 2 bezeichnete Andockstation, in der zwei NH₃-Wechselbehälter 3, 4 angeordnet sind. Über Schnellkupplungen S₁, S₂ sind beiden NH₃-Wechselbehälter 3, 4 mit einem fahrzeugseitigen Zuführleitungssytem 5 verbunden. Mit jeweils einem Hauptventil V₁ bzw. V₂ erfolgt eine Beaufschlagung des Zuführleitungssystems 5 mit dem in den Wechselbehältern 3, 4 enthaltenen NH₃. Über ein Rückschlagwechselventil RWV ist entweder der NH₃-Wechselbehälter 3 oder der NH₃-Wechselbehälter 4 mit dem dem Rückschlagwechselventil RWV nachgeschalteten Leitungsstrang verbindbar. Dem Rückschlagwechselventil RWV nachgeschaltet ist ein Verdampfer H₁ zum Verdampfen von flüssigem NH₃, welches einem der beiden NH₃-Wechselbehälter 3 oder 4 entnommen ist. Dem Verdampfer H₁ nachgeschaltet ist ein Druckminderer DM, der beispielsweise auf einen Druck von 3 bar direkt eingestellt ist. Der Druckminderer DM dient zur Reduzierung des eingangsseitig am Druckminderer DM anstehenden Druckes auf einen solchen, der zum Dosieren und Eindüsen einer NH₃-Dosis in den Abgasstrang eines Dieselmotors gewünscht ist. Ausgangsseitig am Druckminderer DM wird die Zuführleitung mit einem Temperatursensor T und einem Drucksensor P₁ diesbezüglich überwacht. Dem Druckminderer DM nachgeschaltet ist ein Dosierventil V₃, mit dem die Abgabe der jeweils benötigten NH₃-Dosis erfolgt. Der Ausgang des Dosierventils V₃ wird bezüglich seines Druckes durch einen weiteren Drucksensor P₂ überwacht.

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel dient jeweils der in Verbindung mit dem Verdampfer H₁ stehende NH₃-Wechselbehälter 3 oder 4 gleichzeitig als Pufferbehälter zum wegpuffern der bei einem Verdampfen von flüssigem NH₃ in dem Verdampfer H₁ entstehenden Druckspitzen. Zu diesem Zweck ist die zwischen dem Verdampfer H₁ und jeweils einem NH₃.Wechselbehälter befindlichen Leitungsabschnitte in beiden Richtungen durchgängig. Anstelle der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung kann ein Pufferbehälter auch ein eigner Behälter sein, der in die NH₃-Zuführleitung zwischen einem NH₃-Wechselbehälter und dem Verdampfer eingeschaltet ist. Der Wechselbehälter kann in einem solchen Fall, mit einem eigenen Rückschlagventil gesichert sein.

-5-Bezugszeichenliste

1	Vorrichtung
2	Andockstation
3	NH₃-Wechselbehälter
4	NH₃-Wechselbehälter
5	Zuführleitungssystem
DM	Druckminderer
H₁	Verdampfer
Pi	Drucksensor
P₂	Drucksensor
RVW	Rückschlagventil
S₁	Schnellkupplung
S₂	Schnellkupplung
T	Temperatursensor
V₁	Hauptventil
V₂	Hauptventil
V₃	Dosierventil

Claims

1. Vorrichtung zum Dosieren eines gasförmigen Reduktionsmittels zum Zuführen in den Abgasstrang eines Dieselmotors umfassend eine in den Abgasstrang mündende Leitung, in die in Zuführrichtung des Reduktionsmittels ein Verdampfer, ein Druckminderer sowie ein Dosierventil eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführleitung eingeschaltet und dem Druckminderer vorgeschaltet ein Pufferbehälter vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferbehälter dem Verdampfer in Zuführrichtung vorgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferbehälter ein Reduktionsmitteltank ist, in dem das zum Dosieren benötigte Reduktionsmittel bevorratet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel Ammoniak (NH₃) ist.