DE102007027413A1 - Reduktionsmittelversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Reduktionsmittelversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmittelversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator (1) einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Reduktionsmitteltank (3) zur Aufnahme von flüssigem Reduktionsmittel, mit einer elektrisch beheizbaren Flüssigkeitsleitung (6, 7), um Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank (3) zu einem Abgasreinigungskatalysator (1) zu befördern, und mit einer Pumpe (5), um Reduktionsmittel durch die Flüssigkeitsleitung (6) von dem Reduktionsmitteltank (3) zu dem Abgasreinigungskatalysator (1) zu pumpen, wobei zumindest ein Abschnitt der Flüssigkeitsleitung (6, 7) als ein Metallrohr ausgebildet ist, das mit elektrischen Anschlüssen kontaktiert ist, um zum Beheizen der Flüssigkeitsleitung (6, 7) einen elektrischen Heizstrom durch das Metallrohr zu leiten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Metallrohr (6, 7) aus einer Legierung besteht, welche mindestens am Gefrierpunkt des Reduktionsmittels pseudoelastisch ist.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Reduktionsmittelversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator, wie es aus der WO 2006/136306 bekannt ist. Zu einem derartigen Reduktionsmittelversorgungssystem gehören ein Reduktionsmitteltank, eine elektrisch beheizbare Flüssigkeitsleitung und eine Pumpe, um Reduktionsmittel durch die Flüssigkeitsleitung von dem Reduktionsmitteltank zu dem Katalysator zu pumpen.
  • Der Begriff Abgasreinigungskatalysator wird im Rahmen der Anmeldung gemäß dem in der Fahrzeugtechnik üblichen Sprachgebrauch für ein Gerät zur Abgasreinigung gebraucht, das einen Katalysator im chemischen Sinn enthalten kann. Derartige Abgasreinigungskatalysatoren sind serienmäßig in Kraftfahrzeugen eingebaut. In der Regel wird das Reduktionsmittel einem Abgasstrom zugesetzt, bevor dieser den Be reich des Abgasreinigungskatalysators erreicht, der den Katalysator im chemischen Sinne enthält.
  • Mit dem Reduktionsmittel werden Stickstoffoxide in dem Abgasreinigungskatalysator zu Stickstoff reduziert. Als Reduktionsmittel im eigentlichen Sinne wird standardmäßig Ammoniak verwendet, der aus Harnstoff gewonnen wird. Im Sinne der Anmeldung wird deshalb unter einem Reduktionsmittel auch dessen Vorprodukt, beispielsweise Harnstoff, verstanden, aus dem das eigentliche Reduktionsmittel im chemischen Sinne, beispielsweise Ammoniak, gewonnen wird, sowie eine damit hergestellte, insbesondere wässrige, Lösung.
  • Bei Frost kann die Harnstofflösung einfrieren, die als Ammoniaklieferant von einem Abgasreinigungskatalysator benötigt wird. Aus diesem Grund werden für Reduktionsmittelversorgungssysteme elektrisch beheizbare Flüssigkeitsleitungen verwendet, so dass auch bei starkem Frost rasch Harnstofflösung zu dem Katalysator gepumpt werden kann.
  • Bei dem aus der WO 2006/136306 bekannten Reduktionsmittelversorgungssystem werden dünne Edelstahlrohre als Flüssigkeitsleitungen verwendet, durch die zum Beheizen ein elektrischer Strom geleitet wird. Bei dem bekannten System werden dünne Edelstahlrohre mit einem Innendurchmesser von weniger als 4 mm und einer Wandstärke von 0,2 mm bis 0,3 mm als Flüssigkeitsleitungen und zugleich auch als Widerstandsheizelemente verwendet. Dies ist möglich, weil derartige Edelstahlrohre einen ausreichend großen elektrischen Widerstand haben, um bei Anlegen der üblichen Bordspannung eines Kraftfahrzeugs eine Heizleistung zu bewirken, die zum Auftauen von in den Rohren enthaltener Harnstofflösung gut geeignet ist.
  • Beim Gefrieren dehnt sich Harnstofflösung unter Atmosphärendruck um über 7 Vol.-% aus und kann einen größeren Eisdruck als Wasser von vielen hundert Bar erzeugen. Damit die Rohrleitungen eines Harnstoffversorgungssystems durch eine derartige Volumenausdehnung nicht beschädigt werden, ist es aus der WO 2006/136306 bekannt, in die Leitungen ein elastisches Volumenausgleichselement, beispielsweise einen Kunststoffstrang mit gasgefüllten Kammern, einzulegen. Das Volumenausgleichselement wird beim Gefrieren umgebender Harnstofflösung komp rimiert und kann so die Volumenausdehnung der Harnstofflösung kompensieren. Allerdings können die Kammern eines solchen Volumenausgleichelements im Laufe der Zeit ausgasen, so dass diese in sich zusammenfallen und die Komprimierbarkeit des Volumenausgleichselements schwindet.
  • Um die Flüssigkeitsleitungen eines Harnstoffversorgungssystems vor Frostschäden zu schützen, ist es aus der WO 2006/136306 auch bekannt, Edelstahlrohre mit einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt, beispielsweise mit elliptischem Querschnitt, zu verwenden. Eine beim Gefrieren auftretende Volumenausdehnung der Harnstofflösung führt dazu, dass sich der Rohrquerschnitt der Kreisform annähert oder diese sogar erreicht. Auf diese Weise kann sich die Querschnittsfläche des Metallrohres und damit sein Innenvolumen bei Frost anpassen, so dass ein Bersten der Leitung verhindert wird. Nach dem Auftauen behält ein Edelstahlrohr jedoch seinen nun kreisförmigen Querschnitt weitgehend bei, so dass sich auf diese Weise nur eine einmalige Sicherung vor Forstschäden realisieren lässt.
  • Zur Vermeidung von Frostschäden ist es ferner bekannt, die Leitungen des Harnstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs beim Abschalten des Motors automatisch leer zu pumpen oder anstelle von berstgefährdeten Edelstahlrohren elastische Kunststoffschläuche zu verwenden. Nachteilig hieran ist jedoch, dass bei einem Ausfall der Pumpe Harnstofflösung in den Leitungen bleibt und dann bei Frost Schäden verursachen kann. Hinzu kommt, dass ein vollständiges Leerpumpen der Leitungen in der Regel nicht gelingt und Tröpfchen zurückbleiben. Diese Tröpfchen können verdunsten, so dass Harnstoffkristalle ausfallen, welche sich in der konzentrierten Harnstofflösung nur schlecht wieder auflösen und die Leitung verstopfen können. Kunststoffschläuche sind zwar frostsicher, können aber relativ leicht beschädigt werden, beispielsweise durch Nagetiere.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen zuverlässigen Weg aufzuzeigen, wie ein frostsicheres Reduktionsmittelversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Reduktionsmittelversorgungssystem mit den im Anspruch 1 angegeben Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird als Flüssigkeitsleitung ein Metallrohr aus einer Legierung verwendet, welche mindestens beim Gefrierpunkt des flüssigen Reduktionsmittels pseudoelastisch ist. Solche Legierungen können – abhängig von der gewählten Temperatur – entweder in austenitischem oder in martensitischem Zustand vorliegen. Martensit liegt bei der niedrigeren Temperatur, Austenit bei der höheren Temperatur vor. Die Temperatur, bei welcher sich die Legierung beim Abkühlen von Austenit in Martensit umzuwandeln beginnt, bezeichnet man als Umwandlungstemperatur oder als den Ms-Punkt.
  • Mit Unterschreiten des Ms-Punkts erfolgt die Umwandlung von Austenit in Martensit nicht schlagartig, vielmehr erfolgt die Umwandlung über einen Temperaturbereich; die Umwandlung von Austenit in Martensit und von Martensit in Austenit zeigt eine Hysterese. Unterhalb des Ms-Punktes können solche Legierungen im martensitischem Zustand Formgedächtnis zeigen: Eine im martensitischen Zustand erfolgte plastische Verformung kann durch Erwärmen auf Temperaturen oberhalb des Ms-Punktes wieder rückgängig gemacht werden. Im austenitischem Zustand kann eine solche Formgedächtnislegierung pseudoelastisches Verhalten zeigen. Das pseudoelastische Verhalten ist umso ausgeprägter, je größer das Verhältnis von Austenit zu Martensit ist. Das pseudoelastische Verhalten ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftbedarf für eine zunehmende Dehnung zwar zunächst, wie bei einem Austenit erwartet, deutlich ansteigt, dann jedoch nach Erreichen von ungefähr 1% bis 2% Dehnung mit weiter fortschreitender Dehnung nur noch geringfügig zunimmt und erst nach Erreichen größerer Dehnungen von 6% bis 8% wieder steil ansteigt. Der mittlere Dehnungsbereich wird als das "Martensit-Plateau" bezeichnet. Der Name stammt daher, dass sich in der Legierung unter der Einwirkung der Zugspannung Martensit bildet. Wird das Material vom Zug entlastet, kehrt es in den austenitischen Zustand zurück. Diese pseudoelastischen Dehnungen sind in hohem Ausmaß, bis zu Dehnungen von über 6% bis 8%, reversibel.
  • Ein Metallrohr aus einer pseudoelastischen Legierung kann deshalb eine durch gefrierende Harnstofflösung erzwungene Dehnung überstehen und bei einem anschließenden Auftauen der Lösung seine Querschnittsfläche wieder reduzieren, so dass eine große Zahl von Gefrier- und Auftauzyklen schadlos überstanden werden kann.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der pseudoelastischen Legierung um eine Nickel-Titan-Legierung, beispielsweise eine unter dem Handelsnamen Nitinol bekannte Legierung, welche Nickel und Titan in ungefähr gleichen Atomprozenten enthält. Pseudoelastische Nickel- und Titanlegierungen sind chemisch sehr korrosionsbeständig und können einer Harnstofflösung auch über einen Zeitraum von vielen Jahren widerstehen.
  • Bevorzugt hat die Formgedächtnislegierung eine Umwandlungstemperatur (Ms-Punkt), die unter dem Gefrierpunkt der im Reduktionsmittelversorgungssystem verwendeten Lösungen, insbesondere Harnstofflösung liegt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die pseudoelastische Legierung beim Gefrieren der Lösung stets in ihrer für das pseudoelastische Verhalten wichtigen Hochtemperaturphase vorliegt.
  • Die für Kraftfahrzeuge übliche wässrige Harnstofflösung hat einen Gefrierpunkt von –11°C. Die pseudoelastische Legierung ist deshalb so ausgewählt, dass sie einen Temperaturbereich hat, in welchem sie sich von Austenit in Martensit umwandelt, der den Gefrierpunkt der Harnstofflösung von z. B. –11°C einschließt oder vorzugsweise darunter liegt. Vorzugsweise liegt die Umwandlungstemperatur unter –11°C, vorzugsweise unter –20°C oder sogar unter –40°C, so dass die Pseudoelastizität der Legierung auch noch bei starker Frost die Volumenzunahme des gefrierenden wässrigen Reduktionsmittels reversibel kompensieren kann.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Dabei erläuterte Merkmale können einzeln oder in Kombination zum Gegenstand von Ansprüchen gemacht werden. Gleiche und einander entsprechende Bauteile sind in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Harnstoffversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator eines Kraftfahrzeugs; und
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer Steckverbindung, die zwei Flüssigkeitsleitungsabschnitte des Reduktionsmittelversorgungssystems verbindet.
  • 1 zeigt schematisch einen Abgasreinigungskatalysator 1 eines Kraftfahrzeugs und ein dazu gehörendes Reduktionsmittelversorgungssystem 2, welches insbesondere mit einer Harnstofflösung arbeitet. In dem Abgasreinigungskatalysator 1 werden Stickstoffoxide mittels Ammoniak zu Stickstoff reduziert. Der dafür benötigte Ammoniak wird aus der Harnstofflösung gewonnen, die von dem Reduktionsmittelversorgungssystem 2 bereitgestellt und im Katalysator 1 dem Abgasstrom 1b über ein Dosierventil 1c zugegeben wird.
  • Das in 1 gezeigte Reduktionsmittelversorgungssystem 2 umfasst einen Reduktionsmitteltank 3 zur Aufnahme einer Harnstofflösung 4 als Reduktionsmittel, eine elektrisch beheizbare Flüssigkeitsleitung 6, um das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 3 zu dem Abgasreinigungskatalysator 1 zu befördern, eine Pumpe 5, um das Reduktionsmittel durch die Flüssigkeitsleitungen 6 von dem Reduktionsmitteltank 3 zu dem Katalysator 1 zu pumpen, und einen Heizeinsatz 8 zum Erwärmen der Harnstofflösung in dem Tank 3. Von der Flüssigkeitsleitung 6 zweigt in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 5 eine Rückführleitung 7 ab, die in den Tank 3 führt, so dass erwärmte Harnstofflösung in den Tank 3 zurückgeleitet werden kann.
  • Die Pumpe 5 und der Katalysator 1 werden von einer Steuereinheit 11 gesteuert, die bei Frost eine elektrische Beheizung des Reduktionsmitteltanks 3, der Pumpe 5, der Leitung 6 und vorzugsweise auch der Rückführleitung 7 einschaltet. Bei der Steuereinheit kann es sich um die Motorsteuerung des Fahrzeugs handeln, die über Sensoren Daten u. a. über die Außentemperatur erhält und deshalb den Bedarf einer Beheizung ermitteln kann. Temperatursensoren können auch an oder in Teilen des Reduktionsmittelversorgungssystems 2 vorgesehen sein, beispielsweise in oder an dem Tank 3 oder der Pumpe 5.
  • Mindestens die Leitung 6, vorzugsweise auch die Leitung 7, ist aus einem oder mehreren Metallrohren aus einer pseudoelastischen Legierung, bevorzugt einer Nickel-Titan-Legierung, gebildet, die mit elektrischen Anschlüssen kontaktiert ist bzw. sind, um zum Beheizen der Flüssigkeitsleitungen 6, 7 einen elektrischen Heizstrom durch die Metallrohre zu leiten. Zum Beheizen wird zwischen den Enden der die Leitungen 6, 7 bildenden Metallrohre eine elektrische Spannung angelegt, so dass ein Strom fließt. Die Metallrohre 6, 7 werden durch den durch sie fließenden Strom erwärmt und so gewissermaßen als Widerstandsheizelemente genutzt. Die die Leitungen 6, 7 bildenden Metallrohre haben bevorzugt eine Gesamtlänge von mindestens 3 m, typischerweise 3,5 m bis 9 m. Dabei können einzelne Metallrohre hintereinander zusammengesetzt sein oder unterbrechungslos durchgehende Rohre von entsprechender Länge verwendet werden. Die Leitungen 6, 7 enthalten bevorzugt aber mindestens ein Metallrohr mit einer Länge von mindestens 1 m, vorzugsweise mindestens 2 m, um die Anzahl von Rohr-Verbindungsstellen möglichst gering zu halten.
  • Gefriert in den Metallrohren 6, 7 Harnstofflösung, vergrößert sich deren Volumen um etwa 7%. Dieser Volumenzuwachs führt zu einer Dehnung der Metallrohre 6, 7, welche diese wegen ihrer pseudoelastischen Eigenschaften schadlos überstehen und bei einem anschließenden Auftauen der Harnstofflösung reversibel in ihre ursprüngliche Gestalt zurückkehren. Handelübliche pseudoelastische Nickel-Titan-Legierungen, die beispielsweise unter den Handelsnamen Nitinol oder Flexinol vertrieben werden, haben wegen ihrer pseudoelastischen Eigenschaften eine Elastizitätsgrenze von über 8% und können demnach reversibel um bis zu 8% gedehnt werden.
  • Derartige pseudoelastische Legierungen können mit unterschiedlichen Umwandlungstemperaturen erzeugt werden. Zweckmäßigerweise hat die verwendete Formgedächtnislegierung eine Umwandlungstemperatur von unter 0°C, vorzugsweise unter –11°C, beispielsweise –50°C, so dass die pseudoelastischen Eigenschaften der Legierung beim Gefrieren der Harnstofflösung genutzt werden können, um den beim Gefrieren auftretendem Volumenzuwachs zu Kompensieren.
  • Bei häufiger Verformung können pseudoelastische Legierungen Ermüdungserscheinungen zeigen, die zu einer reduzierten Pseudoelastizität führen. Es ist deshalb vor teilhaft, wenn die Metallrohre 6, 7 eine von der Zylinderform abweichende Form haben, beispielsweise als Wellrohr geformt sind oder einen von der Kreisform abweichenden, beispielsweise einen elliptischen oder nierenförmigen Querschnitt haben. Auf diese Weise kann bei einem Gefrieren von Harnstofflösung die nötige Zunahme des Innenvolumens der Metallrohre 6, 7 schon bei einer geringeren Dehnungsbeanspruchung als bei zylindrischen Rohren erreicht werden.
  • Die von den Metallrohren 6, 7 bei Raumtemperatur eingeschlossene durchströmbare Querschnittsfläche, also die lichte innere Querschnittsfläche, beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weniger als 20 mm2, bevorzugt weniger als 17 mm2. Die Wandstärke beträgt zweckmäßigerweise 0,1 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 0,8 mm, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 0,6 mm. Ergänzend soll bei der Bemessung der Metallrohre 6, 7 berücksichtigt werden, dass für die Beheizung des Reduktionsmittelversorgungssystems in einem Pkw typisch eine Heizleistung von nicht mehr als 100 Watt zur Verfügung steht, welche von der Fahrzeugbatterie aufzubringen ist.
  • Die Metallrohre 6, 7 sind mit Steckverbindungen an andere Teile des Reduktionsmittelversorgungssystems 2, beispielsweise an die Pumpe 5 und an das Dosierventil 1c angeschlossen. Ein Ausführungsbeispiel einer geeigneten Steckverbindung ist in 2 dargestellt.
  • Die Steckverbindung umfasst eine Kupplung 24 als weibliches Anschlussteil, das Öffnungen zur Aufnahme von Steckern 13, 14, 15 als männliche Anschlussteile aufweist. Der von einem Metallrohr der Flüssigkeitsleitung 6 an seinen beiden Enden getragene Stecker 13 wird von einem Isolator 16 und einer ihn umgebenden Metallhülse 17, bevorzugt aus Edelstahl, gebildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Isolator 16 ein Kunststoffkörper, der das Metallrohr 6 umschließt und von der Metallhülse 17 umschlossen ist. Die Metallhülse 17 kontaktiert mit ihrem Ende elektrisch das Ende des Metallrohrs 6, indem sie stoffschlüssig mit ihm verbunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Metallhülse 17 mit dem Rand des Metallrohrs 6 verschweißt, so dass sich die Metallhülse 17 und das Metallrohr 6 nur an ihren Enden berühren.
  • Die Metallhülse 17 berührt in der Kupplung 24 einen elektrischen Kontakt 18, der bevorzugt als Rastfeder ausgebildet ist. Der elektrische Kontakt 18 ist an eine elektrische Leitung 19 angeschlossen, über die im Betrieb der Heizstrom durch die Metallhülse 17 zu dem Metallrohr 6 fließt. Auf diese Weise wird das Metallrohr 6 auf seiner gesamten Länge von dem Heizstrom durchflossen und beheizt.
  • Die Metallhülse 17 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel formschlüssig mit dem Kunststoffkörper 16 verbunden. Auf diese Weise wird ein Verschieben der Hülse 17 relativ zu dem Kunststoffkörper 16 verhindert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Formschluss von Durchbrüchen der Hülse 17 bewirkt, durch die Rastnasen 21 des Kunststoffkörpers 16 hindurch greifen. An ihrem hinteren Ende ist die Metallhülse 17 geschlitzt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass sich die Metallhülse 17 beim Aufschieben auf den Kunststoffkörper 16 etwas spreizt, so dass sich der Stecker 13 leichter zusammenbauen lässt.
  • Als O-Ringe ausgeführte Dichtungen 20 verhindern ein Durchsickern von Flüssigkeit zwischen den Steckern 13, 14, 15 und der Kupplung 24. Der Stecker 13 hat an seinem hinteren Ende eine Tasche zur Aufnahme einer Isolationshülle 22 des Metallrohrs 6.
  • Der in der Kupplung 24 steckende Stecker 15 ist ein Normstecker, wie er beispielsweise an der Pumpe 5, dem Tank 3 oder dem Dosierventil 1c angebracht sein kann. Ein derartiger Normstecker 15 ist normalerweise nicht beheizt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragt deshalb in den Stecker 15 ein Heizstab 23 hinein. Der Heizstab 23 wird von einem elektrischen Anschlussstecker 14 getragen, der in der dritten Öffnung der Kupplung 10 steckt. Der Heizstab 23 ist ebenso wie das Metallrohr 6 über eine Metallhülse 17 und einen elektrischen Kontakt 18 an die Leitung 19 angeschlossen.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des Flüssigkeitskanals in dem Normstecker 15 zur Vereinfachung ebenso groß wie der Innendurchmesser des Metallrohrs 6 dargestellt. Zwecksmäßigerweise ist der Innendurchmesser des Metallrohrs 6 aber kleiner als der Innendurchmesser des Flüssigkeitskanals in dem Normstecker 15.
  • Gemäß 1, ist an dem Heizeinsatz 8 ein an die Flüssigkeitsleitung 6 angeschlossenes Ansaugrohr 9 zum Ansaugen von Harnstofflösung befestigt. Der Ausgang der Rückführleitung 7 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass im Betrieb aus der Rückführleitung 7 austretende Harnstofflösung an dem Ansaugrohr 9 herunter rinnt. Auf diese Weise wird das Ansaugrohr 9 zusätzlich erwärmt. Ferner kann bei niedrigem Tankfüllstand die Heizleistung des dann in Luft liegenden Ansaugrohrs 9 von der an ihm herab rinnenden Lösung aufgenommen und dem Flüssigkeitsumlauf zugeführt werden.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Heizeinsatz 8 in einem Auftaubehälter 10 angeordnet, der sowohl an die Rückführleitung 7 als auch an die Flüssigkeitsleitung 6 angeschlossen und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Reduktionsmitteltank 3 angeordnet ist. Der Auftaubehälter 9 bewirkt, dass die Heizleistung des Heizeinsatzes 8 zunächst in erster Linie zum Erwärmen der in dem Auftaubehälter 9 enthaltenen Harnstofflösung genutzt werden kann.
  • Über das Ansaugrohr 9 kann sowohl aus dem Auftaubehälter 10 als auch aus dem übrigen Teil des Tanks 3 Harnstofflösung gesaugt werden. Das Ansaugrohr ragt nämlich durch den Auftaubehälter 10 hindurch in den Tank 3 hinein, so dass durch eine Ansaugöffnung aus dem Auftaubehälter 10 und durch eine zweite Ansaugöffnung aus dem Tank 3 Harnstofflösung ansaugt werden kann. Der Auftaubehälter 10 hat eine nicht dargestellte Überlauföffnung, so dass beim Ansaugen von Harnstofflösung über die zweite Ansaugöffnung die durch die Rückführleitung 7 verbesserte Wärmeverteilung auch für das Auftauen der übrigen Harnstofflösung genutzt werden kann, die sich außerhalb des Auftaubehälters 10 befindet.
  • Bei dem Ansaugrohr 9 handelt sich um ein gut wärmeleitendes, elastisches Kunststoffrohr, beispielsweise aus EPDM mit einer Shorehärte von 60 bis 80 Shore A. Das Ansaugrohr 9 trägt zwei elektrische Anschlussleitungen (nicht dargestellt), die von dem Gehäuse des Heizeinsatzes 8 ausgehen und das mindestens eine darin angeordnete Heizelement mit Strom versorgen. Prinzipiell würde eine einzige elektrische Anschlussleitung ausreichen, wenn auf andere Weise ein Massekontakt zu dem mindestens einen Heizelement hergestellt wird. Die Anschlussleitungen haben einen Kunststoffmantel, der einen Metalldraht oder eine Litze umschließt.
  • Im Betrieb findet eine Erwärmung der Anschlussleitungen durch ohmsche Widerstandsheizung statt. Die von den Anschlussleitungen abgegebene Wärme wird an das sie tragende Anschlussrohr und seine unmittelbare Umgebung abgegeben, so dass darin enthaltenes Eis rasch aufgetaut und ein Spalt, über den beim Absaugen von Flüssigkeit ein Druckausgleich erfolgen kann, freigeschmolzen werden kann. Das flexible Ansaugrohr 9 erstreckt sich in dem Auftaubehälter 10 ausgehend von dem Gehäuse des Heizeinsatzes 8 freitragend bis zu der Flüssigkeitsleitung 6, an die es angeschlossen ist.
  • Während Metallrohre wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit und guten Beheizbarkeit außerhalb des Tanks 3 vorteilhaft sind, ist in dem Tank 3 ein flexibles Ansaugrohr 9 bevorzugt, da beim Gefrieren umgebender Harnstofflösung Biegemomente auftreten können, die zu Schäden an einem Metallrohr mit den für die Flüssigkeitsleitung 6 geeigneten Maßen führen könnten, denen das flexiblen Ansaugrohr 10 aber schadlos nachgeben kann.
  • 1
    Abgasreinigungskatalysator
    1b
    Abgasstrom
    1c
    Dosierventil
    2
    Reduktionsmittelversorgungssystem
    3
    Reduktionsmitteltank
    4
    Harnstofflösung
    5
    Pumpe
    6
    Flüssigkeitsleitung, Metallrohr
    7
    Rückführleitung, Metallrohr
    8
    Heizeinsatz
    9
    Ansaugrohr
    10
    Auftaubehälter
    11
    Steuereinheit
    12
    Schalter
    13
    Stecker
    14
    Stecker
    15
    Stecker
    16
    Isolator
    17
    Metallhülse
    18
    Kontakt
    19
    Leitung
    20
    O-Ring
    21
    Rastnasen
    22
    Isolationshülle
    23
    Heizstab
    24
    Kupplung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2006/136306 [0001, 0005, 0006, 0007]

Claims (15)

  1. Reduktionsmittelversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator (1) einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Reduktionsmitteltank (3) zur Aufnahme von flüssigem Reduktionsmittel, mit einer elektrisch beheizbaren Flüssigkeitsleitung (6, 7), um Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank (3) zu einem Abgasreinigungskatalysator (1) zu befördern, und mit einer Pumpe (5), um Reduktionsmittel durch die Flüssigkeitsleitung (6) von dem Reduktionsmitteltank (3) zu dem Abgasreinigungskatalysator (1) zu pumpen, wobei zumindest ein Abschnitt der Flüssigkeitsleitung (6, 7) als ein Metallrohr ausgebildet ist, das mit elektrischen Anschlüssen kontaktiert ist, um zum Beheizen der Flüssigkeitsleitung (6, 7) einen elektrischen Heizstrom durch das Metallrohr zu leiten, und dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (6, 7) aus einer Legierung besteht, welche mindestens am Gefrierpunkt des Reduktionsmittels pseudoelastisch ist.
  2. Reduktionsmittelversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pseudoelastische Legierung aus Nickel-Titan, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Aluminium, Kupfer-Aluminium-Nickel oder aus Eisen-Nickel-Aluminium besteht, wobei eine Nickel-Titan-Legierung besonders bevorzugt ist.
  3. Reduktionsmittelversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pseudoelastische Legierung eine Umwandlungstemperatur von unter 0°C hat.
  4. Reduktionsmittelversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pseudoelastische Legierung eine Umwandlungstemperatur von unter –11°C hat.
  5. Reduktionsmittelversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pseudoelastische Legierung eine Umwandlungstemperatur von unter –20°C hat.
  6. Reduktionsmittelversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pseudoelastische Legierung eine Umwandlungstemperatur von unter –40°C hat.
  7. Reduktionsmittelversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (6, 7) eine Wandstärke von 0,1 mm bis 1 mm hat.
  8. Reduktionsmittelversorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (6, 7) eine Wandstärke von 0,2 mm bis 0,8 mm, insbesondere von 0,6 mm hat.
  9. Reduktionsmittelversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr einen durchströmbaren Leitungsquerschnitt von weniger als 30 mm2, vorzugsweise weniger als 25 mm2, insbesondere weniger als 20 mm2 umschließt.
  10. Reduktionsmittelversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (6, 7) eine von der Zylinderform abweichende Form hat.
  11. Reduktionsmittelversorgungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (6, 7) im Querschnitt elliptisch, oval oder nierenförmig ist.
  12. Reduktionsmittelversorgungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (6, 7) ein Wellrohr ist.
  13. Reduktionsmittelversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (6) einen elektrischen Widerstand von 0,1 Ohm bis 0,5 Ohm pro Meter hat.
  14. Reduktionsmittelversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maße des Metallrohrs (6, 7) derart auf die im Fahrzeug, insbesondere im Pkw, vorhandene elektrische Batterie abgestimmt sind, dass das Metallrohr (6, 7) beim Anschließen an die Batterie mit einer Leistung von 5 bis 25 Watt/m beheizt wird, insbesondere mit 15 Watt/m.
  15. Reduktionsmittelversorgungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pseudoelastische Legierung aus der Gruppe der Formgedächtnislegierungen ausgewählt ist.
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