DE102008061471B4 - A method of melting and / or heating a reductant fluid in an SCR exhaust aftertreatment system - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Abschmelzen und/oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit in einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1) umfassend mindestens einen Vorratsbehälter (2) für die Reduktionsmittelflüssigkeit, eine Heizeinrichtung (2a), eine Leitung zum Zuführen der Reduktionsmittelflüssigkeit (4) zu einer Dosiereinrichtung (5) zum Einführen des Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (6) einer Brennkraftmaschine (7), eine Reduktionsmittelpumpe (3), eine der Dosiereinrichtung (5) vorgeschaltet angeordnete Rückleitung (9) zum Vorratsbehälter (2) und ein in die Rückleitung (9) eingesetztes Ventil (10) zum Zirkulieren von fließfähiger Reduktionsmittelflüssigkeit in dem der Dosiereinrichtung (5) vorgeschalteten SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1), während die Reduktionsmittelflüssigkeit mit der Heizeinrichtung (2a) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittelflüssigkeit beim Zirkulieren in der Rückleitung (9) gefiltert wird.A method for melting and / or heating a reducing agent liquid in an SCR exhaust aftertreatment system (1) comprising at least one reducing agent liquid reservoir (2), a heater (2a), a conduit for supplying the reducing agent liquid (4) to a metering device (5) Introducing the reducing agent into an exhaust gas line (6) of an internal combustion engine (7), a reducing agent pump (3), a return line (9) arranged upstream of the metering device (5) to the reservoir (2) and a valve (10) inserted into the return line (9) ) for circulating flowable reducing agent liquid in the SCR exhaust aftertreatment system (1) upstream of the metering device (5) while heating the reducing agent liquid with the heating device (2a), characterized in that the reducing agent liquid is circulated in the return line (9) when circulating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum beschleunigten Abschmelzen und/oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit in einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein SCR-Abgasnachbehandlungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for accelerated melting and / or heating of a reducing agent liquid in an SCR exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1 and an SCR exhaust aftertreatment system for carrying out the method according to the invention.

Zur Reduktion von Schadstoffen, insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden, haben sich verschiedene Verfahren etabliert, bei denen reduzierende Fluide (Gase oder Flüssigkeiten) in das Abgassystem eines Verbrennungsmotors eingeleitet werden.To reduce pollutants, in particular for the reduction of nitrogen oxides, various methods have been established in which reducing fluids (gases or liquids) are introduced into the exhaust system of an internal combustion engine.

Zur Verminderung der Stickoxide hat sich besonders die SCR-Technologie bewährt, bei der im sauerstoffreichen Abgas enthaltene Stickoxide (NOx) mit Hilfe von Ammoniak oder einer entsprechenden zu Ammoniak umsetzbaren Vorläufersubstanz selektiv zu Stickstoff und Wasser reduziert werden. Bevorzugt wird hierbei auf wässrige Harnstofflösungen zurückgegriffen. Die Harnstofflösung wird mittels Hydrolysekatalysatoren oder direkt auf dem SCR-Katalysator zu Ammoniak und Kohlendioxid hydrolysiert. Dazu wird die Harnstofflösung in einem oder mehreren Tanks mitgeführt und mit einer Fördereinrichtung zu einem Dosiersystem geführt, das die Harnstofflösung vor dem Hydrolysekatalysator oder dem SCR-Katalysator in den Abgasstrom einspritzt.For the reduction of nitrogen oxides, especially the SCR technology has proved successful, in which the nitrogen oxides (NOx) contained in the oxygen-rich exhaust gas are selectively reduced to nitrogen and water with the aid of ammonia or a corresponding precursor substance convertible to ammonia. Preference is given here to aqueous urea solutions. The urea solution is hydrolyzed by means of hydrolysis catalysts or directly on the SCR catalyst to ammonia and carbon dioxide. For this purpose, the urea solution is carried in one or more tanks and fed with a conveyor to a metering system, which injects the urea solution before the hydrolysis or the SCR catalyst in the exhaust stream.

Besonders bewährt hat sich als Reduktionsmittel eine 32,5%ige wässrige Harnstofflösung, die von der Industrie einheitlich mit „Adblue” bezeichnet wird und deren Zusammensetzung in der DIN 70070 geregelt ist. Wie bei anderen Reduktionsmittellösungen besteht auch bei dieser Harnstofflösung das Problem zum Einen darin, dass sie unterhalb von –11°C, insbesondere im Tank der SCR-Anlage, einfriert und nicht mehr zum Katalysator gefördert werden kann und zum Anderen sich das Volumen beim Einfrieren um ca. 10% vergrößert.A particularly effective reducing agent is a 32.5% strength aqueous urea solution, which is uniformly designated "Adblue" by the industry and whose composition is regulated in DIN 70070. As with other reducing agent solutions, the problem with this urea solution, on the one hand, is that it freezes below -11 ° C., in particular in the tank of the SCR unit and can no longer be conveyed to the catalyst and, on the other hand, the volume freezes about 10% enlarged.

Für die Betriebsaufnahme und die einwandfreie Funktion der SCR-Anlagen ist es daher notwendig, insbesondere die Tanks mit Heizsystemen auszustatten, welche die gefrorene Flüssigkeit im Tank abschmelzen und in einen flüssigen, das heißt fließfähigen Aggregatzustand überführen.For the start of operation and the proper functioning of the SCR systems, it is therefore necessary, in particular to equip the tanks with heating systems, which melt the frozen liquid in the tank and convert it into a liquid, that is flowable state of aggregation.

In der EP 1 767 417 A1 ist offenbart, dass aus dem Stand der Technik bekannt ist, die Flüssigkeitstanks in Kraftfahrzeugen mit Heizfolien oder Heizmatten zu ummanteln, um die im Tank gefrorene Flüssigkeit aufzutauen. Außen an der Tankwand angeordnete Heizfolien oder Heizmatten weisen aber nur schlechte Wirkungsgrade auf, weil ein Großteil der erzeugten Wärme nicht zum Abschmelzen der gefrorenen Flüssigkeit in den Tank geleitet sondern als Verlustleistung in die Tankumgebung abgegeben wird. Daher ist entweder eine Erhöhung der Heiztemperatur und/oder der Einschaltzeit der Heizung erforderlich, um den Tank oder zumindest den Teil des Tanks, aus dem das Reduktionsmittel entnommen wird, so zu heizen, dass das Reduktionsmittel ausreichend schnell aufgetaut wird und/oder aufgetaut und damit in fließfähigem Aggregatzustand bleibt.In the EP 1 767 417 A1 It is disclosed that it is known from the prior art to coat the liquid tanks in motor vehicles with heating foils or heating mats in order to thaw the liquid frozen in the tank. However, arranged outside of the tank wall heating foils or heating mats have only poor efficiencies, because a large part of the heat generated is not passed to the melting of the frozen liquid in the tank but delivered as power loss in the tank environment. Therefore, either an increase in the heating temperature and / or the on-time of the heating is required to heat the tank or at least the part of the tank from which the reducing agent is taken, so that the reducing agent is thawed and / or thawed sufficiently quickly and thus remains in flowable state of aggregation.

Eine andere Entwicklung von Tankheizungen geht dahin, Heizschlangen im Tank anzuordnen, um Wärmeverluste an die Tankumgebung zu vermeiden. Eine solche Heizlösung ist jedoch insoweit nachteilig, als die Wärme nur auf ein relativ kleines Volumen verteilt wird. Beim Abschmelzen können sich außerdem durch das Ablaufen des schon fließfähigen Reduktionsmittels an den Heizschlangen Luftpolster bilden, die den Wirkungsgrad der Heizschlangen drastisch abfallen lassen.Another development of tank heaters is to arrange heating coils in the tank to avoid heat losses to the tank environment. However, such a heating solution is disadvantageous in that the heat is distributed only to a relatively small volume. When melting can also form by the drainage of the already flowable reducing agent to the heating coils air cushion, which can drastically decrease the efficiency of the heating coils.

Bei beiden Heizsystemen ist außerdem zu beachten, dass die Heiztemperatur nicht beliebig hoch gewählt werden darf. Zum Einen darf die Siedetemperatur der zu schmelzenden Flüssigkeit nicht überschritten werden, da sonst in der Nähe der Heizflächen eine Verdampfung auftritt, die zu Gas-/Luftblasen führen kann die, wie schon vorstehend erwähnt, den Wirkungsgrad der Heizelemente drastisch herabsetzen. Beim Abschmelzen wässriger Harnstofflösungen führen zu hohe Temperaturen zudem zu einer thermischen Zersetzung von Harnstoff und Bildung von Zersetzungsprodukten. Durch ein Überschreiten der zulässigen Temperatur kann es hierdurch daher gerade an den Heizelementen zu Umwandlungsprozessen und Ablagerungen kommen. Ablagerungen wiederum können genau wie Luftpolster zu einer Isolierung von der Wärmequelle führen und wiederum deren Wirkungsgrad herabsetzen. Entstehende Konzentrationsschwankungen in der Reduktionsmittellösung, beispielsweise durch Zersetzung können darüber hinaus die Bilanzierung des Reduktionsmittels verfälschen. Eine exakte Bilanzierung ist jedoch für eine exakte Dosierung des Reduktionsmittels und genaue Regelung des SCR-Abgasnachbehandlungssystem unabdingbar. Ein weiterer Nachteil der genannten Heizsysteme liegt darin, dass sie einen extrem hohen Energieverbrauch aufweisen, wobei in vorstehend schon beschriebener Weise ein hoher Anteil der verbrauchten Energie als Verlustleistung verloren geht. Besonders kritisch ist dieser hohe Verbrauch bei Verwendung elektrischer Energie für die Heizung zu betrachten, da diese gerade beim Start eines Kraftfahrzeugs und bei niedrigen Temperaturen nur begrenzt zur Verfügung steht.For both heating systems, it should also be noted that the heating temperature must not be set arbitrarily high. On the one hand, the boiling point of the liquid to be melted must not be exceeded, since otherwise an evaporation occurs in the vicinity of the heating surfaces, which can lead to gas / air bubbles, as already mentioned above, drastically reduce the efficiency of the heating elements. When melting aqueous urea solutions too high temperatures also lead to a thermal decomposition of urea and formation of decomposition products. By exceeding the permissible temperature, therefore, this can lead to conversion processes and deposits at the heating elements. Deposits in turn, just like air cushions, can lead to insulation from the heat source and in turn reduce their efficiency. Resulting concentration fluctuations in the reducing agent solution, for example by decomposition can also falsify the accounting of the reducing agent. However, accurate balancing is indispensable for accurate metering of the reducing agent and accurate control of the SCR exhaust aftertreatment system. Another disadvantage of said heating systems is that they have an extremely high energy consumption, wherein in the manner already described above, a high proportion of the energy consumed is lost as power loss. Particularly critical is this high consumption when using electrical energy to consider for the heating, as this is only limited at the start of a motor vehicle and at low temperatures available.

In der DE 10 2006 053 556 A1 sind eine Vorrichtung zum Dosieren von Reduktionsmittel und ein Injektor in einer Vorrichtung zum Dosieren von Reduktionsmittel zur Abgasnachbehandlung einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Das Reduktionsmittel, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung wird in einen Abgastrakt der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Einspritzung erfolgt mittels eines Injektors, welchem das Reduktionsmittel aus einem Vorratsbehälter über eine Zulaufleitung mittels einer Dosierpumpe zuführbar ist und über eine Rücklaufleitung in den Vorratsbehälter rückführbar ist. Eine federbelastete Einspritzdüse des Injektors öffnet sich selbsttätig durch den Druck des Reduktionsmittels und das Reduktionsmittel wird in den Abgastrakt abgespritzt. In dem Zulauf des Injektors ist ein erstes Filterelement verbaut und in einem Rücklauf des Injektors ist ein zweites Filterelement verbaut.In the DE 10 2006 053 556 A1 are a device for metering reducing agent and an injector in a device for metering reducing agent for exhaust gas aftertreatment Diesel engine described. The reducing agent, in particular an aqueous urea solution, is injected into an exhaust tract of the internal combustion engine. The injection takes place by means of an injector, to which the reducing agent can be fed from a reservoir via a feed line by means of a metering pump and can be returned to the reservoir via a return line. A spring-loaded injection nozzle of the injector opens automatically by the pressure of the reducing agent and the reducing agent is injected into the exhaust tract. In the inlet of the injector, a first filter element is installed and in a return of the injector, a second filter element is installed.

Die DE 10 2007 005 004 A1 zeigt eine Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Additivs aus einem Behälter in eine Kraftstoffleitung oder in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei der Behälter aus einem ebenfalls im Kraftfahrzeug untergebrachten größeren Vorratsbehälter über eine Verbindungsleitung mit Additiv befüllbar ist. Die Pumpe ist dabei im Behälter oder in die Verbindungsleitung eingebaut, und der Behälter weist eine Heizeinrichtung zur Erwärmung mindestens eines Teilvolumens des Additivs auf, sowie eine absperrbare Rücklaufleitung in den Behälter von der Verbindungsleitung zwischen der Pumpe und dem Absperrorgan.The DE 10 2007 005 004 A1 shows a device for supplying a liquid additive from a container in a fuel line or in an exhaust pipe of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the container from a likewise accommodated in the motor vehicle larger reservoir can be filled via a connecting line with additive. The pump is installed in the container or in the connecting line, and the container has a heater for heating at least a partial volume of the additive, and a lockable return line into the container from the connecting line between the pump and the obturator.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein einfaches und verbessertes Verfahren zum Abschmelzen und/oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit in einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem bereitzustellen, mit dem eine ausreichend schnelle und gleichmäßigere Erwärmung der Reduktionsmittelflüssigkeit erzielt werden kann.The object of the invention is therefore to provide a simple and improved method for melting and / or heating a reducing agent liquid in an SCR exhaust aftertreatment system, with which a sufficiently rapid and more uniform heating of the reducing agent liquid can be achieved.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und mit einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 6 erreicht.According to the invention this is achieved by a method according to claim 1 and with an SCR exhaust aftertreatment system for performing the method according to claim 6.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein Verfahren zum Abschmelzen und/oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit in einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem umfassend mindestens einen Vorratsbehälter für die Reduktionsmittelflüssigkeit, eine Heizeinrichtung, eine Leitung zum Zuführen der Reduktionsmittelflüssigkeit zu einer Dosiereinrichtung zum Einführen des Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, eine Reduktionsmittelpumpe, eine der Dosiereinrichtung vorgeschaltet angeordnete Rückleitung zum Vorratsbehälter und ein in die Rückleitung eingesetztes Ventil bereit gestellt, bei dem Reduktionsmittelflüssigkeit in dem der Dosiereinrichtung vorgeschalteten SCR-Abgasnachbehandlungssystem zirkuliert wird.According to the invention, a method for melting and / or heating a reducing agent liquid in an SCR exhaust gas aftertreatment system comprising at least one reservoir for the reducing agent liquid, a heater, a conduit for supplying the reducing agent liquid to a metering device for introducing the reducing agent in an exhaust pipe of an internal combustion engine, a Reductant pump, one of the metering arranged upstream return line to the reservoir and provided in the return line valve provided, is circulated in the reducing agent liquid in the metering device upstream SCR exhaust aftertreatment system.

Es ist mit anderen Worten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass schon fließfähige Reduktionsmittellösung in einem Kreislauf vom Reduktionsmitteltank in einer Leitung zur Reduktionsmittelpumpe und über eine Rücklaufleitung mit einem darin angeordneten Ventil wieder in den Vorratsbehälter, der erfindungsgemäß auch als Reduktionsmitteltank oder Tank bezeichnet wird, zurückgeführt wird. Die Reduktionsmittelpumpe dient dabei der Erzeugung des jeweils erforderlichen Reduktionsmitteldrucks. Die Heizeinrichtung dient der Erwärmung der Reduktionsmittelflüssigkeit. Ist die Reduktionsmittelflüssigkeit noch in gefrorenem Zustand, dient die Heizeinrichtung dazu diese Abzuschmelzen und in einen fließfähigen Aggregatzustand zu überführen. Als Heizeinrichtung kann jede bekannte Heizeinrichtung eingesetzt werden, mit der die Reduktionsmittelflüssigkeit erwärmt werden kann. Zum Beispiel kann die Heizeinrichtung eine Reduktionsmitteltank-Heizung und/oder eine Reduktionsmittelleitungs-Heizung sein. Zusätzlich kann auch die Reduktionsmittelpumpe als Heizeinrichtung funktionieren. Somit kann erwärmte Reduktionsmittellösung in den Tank zurückgeführt werden. Im Tank kann durch die Zirkulation eine Vermischung von unterschiedlich erwärmter Reduktionsmittellösung und ein beschleunigtes und schonendes Auftauen noch gefrorener Reduktionsmittellösung erzielt werden. Zugeführte Wärme kann erfindungsgemäß besser im Vorratsbehälter verteilt und ein effektiverer Wärmetransport erzielt werden. Eine punktuelle Erhitzung des Reduktionsmittelmediums und das hierdurch verursachte Auftreten von Zersetzung und Bildung von Ablagerungen können erfindungsgemäß deutlich reduziert oder sogar vermieden werden. Dies bedeutet auch, dass das erfindungsgemäße Verfahren erheblich zur Stabilisierung der Reduktionsmittelflüssigkeit in ihrer Konzentration und Zusammensetzung beiträgt. Beispielsweise kann ein Ausfallen des Harnstoffs durch Zersetzung, Hydrolyse und/oder Konzentrationsschwankungen reduziert oder sogar vermieden werden. Hierdurch kann auch ein Verstopfen der Leitungen oder der Dosiereinrichtung, beispielsweise einer Düse in einem Reduktionsmittelinjektor vermieden werden.It is provided in other words in the inventive method that already flowable reducing agent solution in a circuit from the reducing agent tank in a line to the reducing agent pump and via a return line with a valve disposed therein back into the reservoir, which is also referred to as reducing agent tank or tank according to the invention becomes. The reducing agent pump serves to generate the respectively required reducing agent pressure. The heating device serves to heat the reducing agent liquid. If the reducing agent liquid is still in the frozen state, the heating device serves to melt it off and to convert it into a flowable state of aggregation. As a heater, any known heating device can be used, with which the reducing agent liquid can be heated. For example, the heater may be a reductant tank heater and / or a reductant line heater. In addition, the reducing agent pump can also function as a heating device. Thus, heated reductant solution can be returned to the tank. In the tank, a circulation of differently heated reductant solution and an accelerated and gentle thawing of still frozen reductant solution can be achieved by the circulation. Added heat can be better distributed according to the invention in the reservoir and a more effective heat transfer can be achieved. A punctual heating of the reducing agent medium and the thereby caused occurrence of decomposition and formation of deposits can be significantly reduced according to the invention or even avoided. This also means that the inventive method contributes significantly to the stabilization of the reducing agent liquid in its concentration and composition. For example, precipitation of the urea by decomposition, hydrolysis and / or concentration fluctuations can be reduced or even avoided. In this way, a clogging of the lines or the metering device, for example a nozzle in a reducing agent injector can be avoided.

Durch die kürzere Auftauzeit kann zudem der Energieverbrauch des Heizprozesses für das Reduktionsmittel optimiert und eine enorme Energieersparnis erreicht werden. Insgesamt kann vorteilhafterweise die Standzeit des gesamten Abgasnachbehandlungssystems erfindungsgemäß verlängert werden.Due to the shorter thawing time, the energy consumption of the heating process for the reducing agent can be optimized and an enormous energy saving can be achieved. Overall, advantageously, the service life of the entire exhaust aftertreatment system can be extended according to the invention.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren problemlos und ohne zusätzlichen aparativen Aufwand mit bisher bekannten Heizsystemen in Kombination eingesetzt werden kann.A further advantage is that the method according to the invention can be used without problems and without additional expense with previously known heating systems in combination.

Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Reduktionsmittelflüssigkeit beim Zirkulieren gefiltert. Etwaige, trotz der erfindungsgemäß besonders schonenden Erwärmung der Reduktionsmittelflüssigkeit, beispielsweise durch Zersetzung des Reduktionsmittels, auftretende Feststoffe können entfernt und ein Verstopfen der Leitungen oder Komponenten des SCR-Systems und deren Zerstörung kann auf diese Weise sicher verhindert werden.According to a further feature of the method according to the invention is the Reducing agent liquid filtered while circulating. Any, despite the invention especially gentle heating of the reducing agent liquid, for example, by decomposition of the reducing agent, occurring solids can be removed and clogging of the lines or components of the SCR system and their destruction can be safely prevented in this way.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous embodiments and further developments of the procedure according to the invention will become apparent from the dependent claims.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zirkulieren der Reduktionsmittelflüssigkeit durch Aktivierung des Ventils in der Rückleitung eingeleitet werden. Das Ventil kann beispielsweise ein Druckablassventil sein, das dafür vorgesehen sein kann, beim Abstellen der Brennkraftmaschine, also beispielsweise des Motors eines Kraftfahrzeugs, den Druck in den Leitungen abzubauen und das Reduktionsmittel wieder zurück in den Vorratsbehälter zu befördern, damit ein Einfrieren der Reduktionsmittelflüssigkeit unschädlich für die Bauteile des SCR-Abgasnachbehandlungssystems verläuft. So kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne zusätzlichen aparativen Aufwand durchgeführt werden.In a preferred embodiment, the circulation of the reducing agent liquid may be initiated by activation of the valve in the return line. The valve may be, for example, a pressure relief valve, which may be provided when stopping the engine, so for example the engine of a motor vehicle to reduce the pressure in the lines and to transport the reducing agent back into the reservoir, thus freezing the reducing agent liquid harmless for the components of the SCR exhaust aftertreatment system runs. Thus, the inventive method can be performed without additional aparativen effort.

Erfindungsgemäß bevorzugt findet das Zirkulieren bei geschlossen gehaltener Dosiereinrichtung statt. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch möglich, parallel zur Zirkulation der Reduktionsmittelflüssigkeit die Einführung von Reduktionsmittel in der jeweils für die SCR-Katalyse benötigten Menge in das Abgas zu bewirken.According to the invention, circulation preferably takes place when the metering device is kept closed. However, it is also possible according to the invention to effect, in parallel with the circulation of the reducing agent liquid, the introduction of reducing agent in the amount required in each case for SCR catalysis into the exhaust gas.

Die Aktivierung des Ventils kann dabei weiter bevorzugt durch ein Ansteuersignal einer Steuereinrichtung und/oder durch eine Wake-up-Prozedur erfolgen.The activation of the valve can be carried out further preferably by a drive signal of a control device and / or by a wake-up procedure.

In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Ansteuersignal und/oder die Wake-up Prozedur temperatur-, druck- und/oder zeitabhängig erfolgen.In a particularly preferred variant of the method according to the invention, the drive signal and / or the wake-up procedure can be temperature, pressure and / or time-dependent.

Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß eine Überwachung der Schlüsselparameter, wie Temperatur und Druck der Reduktionsmittelflüssigkeit und über entsprechende Signale an eine Steuerungseinrichtung eine zeitige Einleitung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen, so dass durch die erfindungsgemäß beschleunigte Bereitstellung von Reduktionsmittelflüssigkeit die vollständige und einwandfreie Funktion des SCR-Systems schnellstmöglich gewährleistet werden kann. Es kann erfindungsgemäß alternativ oder zusätzlich zu der Reduktionsmittelflüssigkeitstemperatur auch die Umgebungstemperatur gemessen werden. Ist oder fällt die Umgebungs- und/oder Flüssigkeitstemperatur unter einen bestimmten vorher festgelegten Wert kann die Einleitung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen. Diese vorher festgelegte Temperatur ist zweckmäßigerweise nahe oder am Gefrierpunkt der Reduktionsmittelflüssigkeit. Nahe dem Gefrierpunkt kann zum Beispiel bedeuten, dass beim Start oder im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine etwa 3°C bis 1°C vor Erreichen des Gefrierpunktes das erfindungsgemäße Zirkulieren des Reduktionsmittelmediums eingeleitet wird. Somit kann vorteilhafterweise auch ein Einfrieren der Flüssigkeit von vornherein vermieden werden.In other words, according to the invention, a monitoring of the key parameters, such as temperature and pressure of the reducing agent liquid and corresponding signals to a control device can be timely initiation of the method according to the invention, so that the accelerated supply of reducing agent liquid accelerates the complete and perfect functioning of the SCR system as quickly as possible can be guaranteed. It can be measured according to the invention alternatively or in addition to the reducing agent liquid temperature and the ambient temperature. If the ambient and / or liquid temperature is or falls below a certain predetermined value, the initiation of the process according to the invention can take place. This predetermined temperature is suitably near or at the freezing point of the reducing agent liquid. For example, near the freezing point, the circulating of the reducing agent medium according to the invention may be initiated at about 3 ° C. to 1 ° C. before the freezing point is reached during start-up or during ongoing operation of the internal combustion engine. Thus, advantageously, a freezing of the liquid can be avoided from the outset.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise mit einer Steuereinrichtung gesteuert werden, die in ein zentrales Steuerungssystem, beispielsweise in eine Motorsteuerung integriert ist. Hierdurch kann eine zusätzliche separate Steuerungseinrichtung eingespart werden. Auch kann auf diese Weise eine schon vorhandene Verkabelung, Verdrahtung und/oder Sensorik gegebenenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden.The method according to the invention can preferably be controlled by a control device which is integrated in a central control system, for example in a motor control. As a result, an additional separate control device can be saved. It is also possible in this way to use already existing wiring, wiring and / or sensor technology for the method according to the invention.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein SCR-Abgasnachbehandlungssystem, erfindungsgemäß auch als SCR-System oder SCR-Anlage bezeichnet, zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses weist erfindungsgemäß Mittel zum Zirkulieren der Reduktionsmittelflüssigkeit in der der Dosiereinrichtung vorgeschalteten SCR-Anlage auf. Die Dosiereinrichtung kann beispielsweise ein Reduktionsmittelinjektor sein. Die erfindungsgemäße SCR-Anlage kann mindestens einen Vorratsbehälter für die Reduktionsmittelflüssigkeit, eine Heizeinrichtung für die Erwärmung des Reduktionsmittels, eine Reduktionsmittelleitung zum Zuführen der Reduktionsmittelflüssigkeit zu einer Dosiereinrichtung zum Einbringen des Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, eine Reduktionsmittelpumpe, eine der Dosiereinrichtung in der Leitung vorgeschaltet angeordnete Rückleitung zum Vorratsbehälter und ein in die Rückleitung eingesetztes Ventil aufweisen.The invention further relates to an SCR exhaust aftertreatment system, also referred to as SCR system or SCR system according to the invention, for carrying out a method according to the invention. This has according to the invention means for circulating the reducing agent liquid in the upstream of the metering SCR system. The metering device may for example be a reducing agent injector. The SCR system according to the invention may be preceded by at least one reservoir for the reducing agent liquid, a heating means for heating the reducing agent, a reducing agent line for supplying the reducing agent liquid to a metering device for introducing the reducing agent into an exhaust line of an internal combustion engine, a reducing agent pump, one of the metering device in the line arranged return line to the reservoir and a valve inserted into the return line.

Weiters ist in der erfindungsgemäßen SCR-Anlage in der Rückleitung ein oder mehrere Filter angeordnet. Etwaige, trotz der erfindungsgemäß besonders schonenden Erwärmung der Reduktionsmittelflüssig-keit, beispielsweise durch Zersetzung des Reduktionsmittels, auftretende Feststoffe können entfernt und ein Verstopfen der Leitungen oder Komponenten des SCR-Abgasnachbehandlungssystems und deren Zerstörung kann auf diese Weise sicher verhindert werden. Ein Filter kann beispielsweise zwischen Vorratsbehälter und Reduktionsmittelpumpe angeordnet werden.Furthermore, one or more filters are arranged in the SCR system according to the invention in the return line. Any, despite the invention particularly gentle heating of Reduktionsmittelflüssi- speed, for example, by decomposition of the reducing agent, occurring solids can be removed and clogging of the lines or components of the SCR exhaust aftertreatment system and their destruction can be safely prevented in this way. A filter can be arranged, for example, between the reservoir and the reducing agent pump.

In einer bevorzugten Ausführungsform des SCR-Abgasnachbehandlungssystems kann es Mittel zum Erzeugen eines Aktivierungssignals für das Ventil aufweisen.In a preferred embodiment of the SCR exhaust aftertreatment system, it may include means for generating an activation signal for the valve.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können in dem der Dosiereinrichtung vorgeschalteten SCR-Abgasnachbehandlungssystem, beispielsweise in der Reduktionsmittelleitung, Temperatur- und/oder Drucksensoren angeordnet sein, mit denen vorteilhafterweise die entsprechenden Schlüsselparameter überwacht werden können.In a further preferred embodiment, temperature and / or pressure sensors can be arranged in the SCR exhaust aftertreatment system upstream of the metering device, for example in the reducing agent line, with which advantageously the corresponding key parameters can be monitored.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen SCR-Abgasnachbehandlungssystems kann dieses eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Verfahrens aufweisen. Diese kann als eine separate Steuerungseinrichtung ausgeführt ein. Besonders bevorzugt kann die Steuerungseinrichtung aber erfindungsgemäß in eine andere schon vorhandene Steuerung, beispielsweise einer Motorsteuerung integriert sein. Hierdurch kann eine zusätzliche separate Steuerungseinrichtung eingespart werden. Auch kann auf diese Weise schon vorhandene Verkabelung, Verdrahtung und/oder angeschlossene Sensorik gegebenenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden.In another preferred embodiment of the SCR exhaust aftertreatment system according to the invention, this may have a control device for controlling the method. This may be implemented as a separate controller. Particularly preferably, however, the control device according to the invention can be integrated into another already existing control, for example a motor control. As a result, an additional separate control device can be saved. Also already existing wiring, wiring and / or connected sensors may optionally be used for the inventive method in this way.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise in Verbindung mit der Zeichnung erläutert, ohne auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein.The invention will now be described by way of example in conjunction with the drawings, without being limited to this embodiment.

In dieser zeigt:In this shows:

1 eine schematische Darstellung eines SCR-Systems zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 a schematic representation of an SCR system for carrying out a method according to the invention.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines SCR-Abgasnachbehandlungssystems 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abschmelzen und/ oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit. Das gezeigte SCR-Abgasnachbehandlungssystem 1 beinhaltet einen Vorratsbehälter 2 für das Reduktionsmittelmedium. Am oder im Tank 2 kann eine Reduktionsmittelheizung 2a angeordnet sein. Eine Reduktionsmittelpumpe 3 ist in der Reduktionsmittelleitung 4 angeordnet. Die Reduktionsmittelleitung 4 kann ebenfalls mit einer Heizeinrichtung für die Reduktionsmittelflüssigkeit ausgestattet sein. Die Reduktionsmittelleitung 4 dient der Zuführung von Reduktionsmittelflüssigkeit vom Vorratsbehälter 2 zur Dosiereinrichtung 5. Die Dosiereinrichtung 5 kann jede Einrichtung sein, die in der Lage ist die Einführung der Reduktionsmittellösung in die Abgasleitung 6 einer Brennkraftmaschine 7, beispielsweise eines Motors eines Kraftfahrzeugs, zu regulieren. Die Dosiereinrichtung 5 kann ein Injektor sein und ist einem SCR-Katalysator 8 in der Abgasleitung 6 vorgeschaltet. Durch eine der Dosiereinrichtung 5 vorgeschalteten Rückleitung 9 mit einem darin eingesetzten Ventil 10 kann die Reduktionsmittelflüssigkeit zurück in den Vorratsbehälter 2 geführt werden. Das Ventil 10 öffnet sich zweckmäßigerweise in der Rückleitung 9 in Richtung des Reduktionsmitteltanks 2, Erfindungsgemäß kann schon in fließfähigen Zustand befindliche Reduktionsmittelflüssigkeit in dem der Dosiereinrichtung 5 vorgeschalteten SCR-Abgasnachbehandlungssystem 1 zirkuliert, das heißt in einem Kreislauf geführt, werden, während die Heizeinrichtung 2a die Reduktionsmittelflüssigkeit erwärmt. Ist beim Start der Brennkraftmaschine 7 das Reduktionsmittel noch vollständig gefroren, kann die Heizeinrichtung 2a zunächst zur Bereitstellung der minimal erforderlichen Menge an fließfähigem Reduktionsmittelmediums dienen. Dieses kann dann in dem der Dosiereinrichtung 5 vorgeschalteten SCR-Abgasnachbehandlungssystem 1 zirkulieren und zum Abschmelzen und zum beschleunigten Erwärmen des Reduktionsmittelmediums im Tank 2 beitragen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch eine Steuerungseinrichtung 11 gesteuert werden, die erfindungsgemäß bevorzugt in eine schon vorhandene Steuerung, beispielsweise einer Motorsteuerung integriert sein kann. Zusätzlich können ein oder mehrere Sensoren 12, beispielsweise Druck- und/oder Temperatursensoren der Dosiereinrichtung 5 vorgeschaltet im SCR-Abgasnachbehandlungssystem 1 angeordnet sein.The 1 shows a schematic representation of an SCR exhaust aftertreatment system 1 for carrying out the method according to the invention for melting and / or heating a reducing agent liquid. The shown SCR exhaust aftertreatment system 1 includes a reservoir 2 for the reducing agent medium. On or in the tank 2 can be a reductant heating 2a be arranged. A reducing agent pump 3 is in the reducing agent line 4 arranged. The reducing agent line 4 may also be equipped with a heating means for the reducing agent liquid. The reducing agent line 4 serves for the supply of reducing agent liquid from the reservoir 2 to the metering device 5 , The metering device 5 can be any device that is capable of introducing the reductant solution into the exhaust pipe 6 an internal combustion engine 7 To regulate, for example, an engine of a motor vehicle. The metering device 5 may be an injector and is an SCR catalyst 8th in the exhaust pipe 6 upstream. Through one of the metering device 5 upstream return line 9 with a valve inserted therein 10 can the reducing agent liquid back into the reservoir 2 be guided. The valve 10 expediently opens in the return line 9 in the direction of the reducing agent tank 2 According to the invention, reducing agent liquid already in the flowable state can be present in the metering device 5 upstream SCR exhaust aftertreatment system 1 circulated, that is, circulated, while the heating device 2a the reducing agent liquid is heated. Is at the start of the engine 7 the reducing agent is still completely frozen, the heater can 2a initially serve to provide the minimum required amount of flowable reducing agent medium. This can then be in the metering device 5 upstream SCR exhaust aftertreatment system 1 circulate and melt and accelerate heating of the reductant medium in the tank 2 contribute. The inventive method can by a control device 11 be controlled, which may be inventively preferably integrated into an already existing control, such as a motor control. In addition, one or more sensors 12 , For example, pressure and / or temperature sensors of the metering device 5 upstream in the SCR exhaust aftertreatment system 1 be arranged.

Zusammenfassend wird erfindungsgemäß demnach ein verbessertes Verfahren zum Abschmelzen und/oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit zur Verfügung gestellt, bei dem mit schon vorhandenen und nur leicht modifizierten Mitteln des SCR-Abgasnachbehandlungssystems ein beschleunigtes und gleichmäßigeres Abschmelzen und/oder Erwärmung des Reduktionsmittelmediums erzielt werden kann. Erfindungsgemäß kann zugeführte Wärme besser im Vorratsbehälter verteilt und ein effektiverer Wärmetransport erzielt werden. Eine punktuelle Erhitzung des Reduktionsmittelmediums und das hierdurch verursachte Auftreten von Zersetzung und Bildung von Ablagerungen können erfindungsgemäß deutlich reduziert oder sogar vermieden werden.In summary, the invention accordingly provides an improved process for melting and / or heating a reducing agent liquid in which accelerated and more uniform melting and / or heating of the reducing agent medium can be achieved with already existing and only slightly modified SCR exhaust aftertreatment system means. According to the invention, heat supplied can be better distributed in the reservoir and a more effective heat transfer can be achieved. A punctual heating of the reducing agent medium and the thereby caused occurrence of decomposition and formation of deposits can be significantly reduced according to the invention or even avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren trägt damit erheblich zur Stabilisierung der Reduktionsmittelflüssigkeit in ihrer Konzentration und Zusammensetzung bei. Zudem kann vorteilhafterweise der Energieverbrauch des Heizprozesses für das Reduktionsmittel optimiert und eine enorme Energieersparnis erreicht werden. Das erfindungsgemäß bereitgestellte Verfahren kann darüber hinaus problemlos und ohne zusätzlichen aparativen Aufwand mit bisher bekannten Heizsystemen in Kombination eingesetzt werden. Durch die erfindungsgemäß erzielten Effekte kann die Standzeit des gesamten Abgasnachbehandlungssystems verlängert werden.The inventive method thus contributes significantly to the stabilization of the reducing agent liquid in its concentration and composition. In addition, advantageously, the energy consumption of the heating process can be optimized for the reducing agent and an enormous energy savings can be achieved. In addition, the method provided according to the invention can be used in combination without problems and without additional expense with previously known heating systems. By the effects achieved according to the invention, the life of the entire exhaust aftertreatment system can be extended.

Claims (11)

Verfahren zum Abschmelzen und/oder Erwärmen einer Reduktionsmittelflüssigkeit in einem SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1) umfassend mindestens einen Vorratsbehälter (2) für die Reduktionsmittelflüssigkeit, eine Heizeinrichtung (2a), eine Leitung zum Zuführen der Reduktionsmittelflüssigkeit (4) zu einer Dosiereinrichtung (5) zum Einführen des Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (6) einer Brennkraftmaschine (7), eine Reduktionsmittelpumpe (3), eine der Dosiereinrichtung (5) vorgeschaltet angeordnete Rückleitung (9) zum Vorratsbehälter (2) und ein in die Rückleitung (9) eingesetztes Ventil (10) zum Zirkulieren von fließfähiger Reduktionsmittelflüssigkeit in dem der Dosiereinrichtung (5) vorgeschalteten SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1), während die Reduktionsmittelflüssigkeit mit der Heizeinrichtung (2a) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittelflüssigkeit beim Zirkulieren in der Rückleitung (9) gefiltert wird.Method for melting and / or heating a reducing agent liquid in an SCR exhaust aftertreatment system ( 1 ) comprising at least one storage container ( 2 ) for the reducing agent liquid, a heating device ( 2a ), a conduit for supplying the reducing agent liquid ( 4 ) to a metering device ( 5 ) for introducing the reducing agent into an exhaust pipe ( 6 ) an internal combustion engine ( 7 ), a reducing agent pump ( 3 ), one of the metering device ( 5 ) arranged upstream return line ( 9 ) to the reservoir ( 2 ) and one in the return line ( 9 ) inserted valve ( 10 ) for circulating flowable reducing agent liquid in the metering device ( 5 ) upstream SCR exhaust aftertreatment system ( 1 ), while the reducing agent liquid with the heating device ( 2a ) is heated, characterized in that the reducing agent liquid when circulating in the return line ( 9 ) is filtered. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zirkulieren der Reduktionsmittelflüssigkeit durch Aktivierung des Ventils (10) in der Rückleitung (9) eingeleitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the circulation of the reducing agent liquid by activation of the valve ( 10 ) in the return line ( 9 ) is initiated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Ventils (10) durch ein Ansteuersignal aus einem Steuergerät (11) und/oder durch eine Wake-up-Prozedur erfolgt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the activation of the valve ( 10 ) by a drive signal from a control unit ( 11 ) and / or by a wake-up procedure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal und/oder die Wake-up-Prozedur temperatur-, druck- und/oder zeitabhängig erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the drive signal and / or the wake-up procedure is temperature, pressure and / or time-dependent. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Steuereinrichtung (11) gesteuert wird, die in ein Motorsteuerungssystem integriert ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is provided with a control device ( 11 ), which is integrated with an engine control system. SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, umfassend mindestens einen Vorratsbehälter (2) für die Reduktionsmittelflüssigkeit, eine Heizeinrichtung (2a) zum Erwärmen der Reduktionsmittelflüssigkeit, eine Reduktionsmittelleitung (4) zum Zuführen der Reduktionsmittelflüssigkeit zu einer Dosiereinrichtung (5) zum Einbringen des Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (6) einer Brennkraftmaschine (7), eine Reduktionsmittelpumpe (3), eine der Dosiereinrichtung (5) in der Leitung vorgeschaltet angeordnete Rückleitung (9) zum Vorratsbehälter (2), ein in die Rückleitung eingesetztes Ventil (10) und ein in der Rückleitung (9) angeordnetes Filter zum Filtern der Reduktionsmittelflüssigkeit.SCR exhaust aftertreatment system ( 1 ) for carrying out a method according to one of the preceding claims 1 to 5, comprising at least one storage container ( 2 ) for the reducing agent liquid, a heating device ( 2a ) for heating the reducing agent liquid, a reducing agent line ( 4 ) for supplying the reducing agent liquid to a metering device ( 5 ) for introducing the reducing agent into an exhaust pipe ( 6 ) an internal combustion engine ( 7 ), a reducing agent pump ( 3 ), one of the metering device ( 5 ) arranged in the line upstream return line ( 9 ) to the reservoir ( 2 ), a valve inserted into the return line ( 10 ) and one in the return line ( 9 ) arranged filter for filtering the reducing agent liquid. SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass in der Reduktionsmittelleitung ein Filter angeordnet ist.SCR exhaust aftertreatment system ( 1 ) according to claim 6, characterized in that a filter is arranged in the reducing agent line. SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass in dem der Dosiereinrichtung (5) vorgeschalteten SCR-Abgasnachbehandlungssystem Temperatur- und/oder Drucksensoren (12) angeordnet sind.SCR exhaust aftertreatment system ( 1 ) according to claim 6 or 7, characterized in that in which the metering device ( 5 ) upstream SCR exhaust aftertreatment system temperature and / or pressure sensors ( 12 ) are arranged. SCR-Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zum Erzeugen eines Aktivierungssignals für das Ventil (10) aufweist.SCR exhaust aftertreatment system ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that it comprises means for generating an activation signal for the valve ( 10 ) having. SCR-Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuerungseinrichtung (11) zur Steuerung des Verfahrens aufweist.SCR exhaust aftertreatment system according to one of claims 6 to 9, characterized in that it comprises a control device ( 11 ) for controlling the method. SCR-Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (11) in eine Motorsteuerung integriert ist.SCR exhaust aftertreatment system according to claim 10, characterized in that the control device ( 11 ) is integrated in a motor control.
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