DE102010030399A1

DE102010030399A1 - Additiv-Dosiersystem für SCR-Einspritzsysteme

Info

Publication number: DE102010030399A1
Application number: DE102010030399A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kruse; Franz-Josef Trompeter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung 1 einer Brennkraftmaschine, wobei in die Abgasleitung 1 ein SCR-Katalysator 2 eingeschaltet ist, wobei dem SCR-Katalysator 2 über eine stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator 2 in die Abgasleitung 1 eingeschaltete Dosiereinrichtung 7 ein in einem Vorratstank 3 gespeichertes Reduktionsmittel dosiert von einer Steuereinrichtung zuführbar ist. Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung 1 bereitgestellt, bei der die Gefahr von möglichen Ablagerungen des Reduktionsmittels in der Abgasleitung 1 zumindest deutlich reduziert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Vorratstank 3 mit einem Zusatztank 8 für ein Reduktionsmitteladditiv verschaltet ist. Solche Reduktionsmitteladditive sind entwickelt worden, um das Risiko von Reduktionsmittelablagerungen, beispielsweise Harnstoffablagerungen, zu vermindern oder ganz zu verhindern. Durch die Verschaltung des Vorratstanks 3 mit einem Zusatztank 8 für Reduktionsmitteladditiv kann das Reduktionsmitteladditiv bedarfsweise dem Reduktionsmittel zugegeben werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, wobei in die Abgasleitung ein SCR-Katalysator eingeschaltet ist, wobei dem SCR-Katalysator über eine stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator in die Abgasleitung eingeschaltete Dosiereinrichtung ein in einem Vorratstank gespeichertes Reduktionsmittel dosiert von einer Steuereinrichtung zuführbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zuführung beziehungsweise Dosierung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine.
Eine derartiger Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine ist aus der DE 10 2008 056 392 A1 bekannt. Diese Anordnung weist einen in die Abgasleitung eingesetzten SCR-Katalysator auf, dem ein Reduktionsmittel zugeführt, um gewünschte chemische Reaktionen umzusetzen. In dieser Abgasleitung ist der SCR-Katalysator eingeschaltet und weiterhin ist stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator in die Abgasleitung eine Einspritzvorrichtung mit einem Reduktionsmitteleinspritzventil zum Zuführen des Reduktionsmittels zu dem SCR-Katalysator vorgesehen. Die Einspritzvorrichtung weist einen Einströmabschnitt auf, der in einem Vereinigungsabschnitt mit der Abgasleitung angeordnet ist.
Es ist weiterhin allgemein bekannt, dass es gerade bei SCR-Applikationen mit mittleren und niedrigen Lastprofilen und daher niedrigen Abgastemperaturen, die beispielsweise bei Stadtfahrten von Bussen auftreten, immer wieder zur Bildung von Ablagerungen zum Beispiel aus Folgeprodukten aus Harnstoff, aus dem das Reduktionsmittel im Wesentlichen besteht, in der Abgasleitung kommt. Diese Ablagerungen können ein Problem darstellen, da sie den Strömungsquerschnitt der Abgasleitung bis hin zur vollkommenen Verblockung herabsetzen können. Darüber hinaus können die Ablagerungen die Ausbreitung des Reduktionsmittels, das beispielsweise unter dem Markennamen AdBlue bekannt ist, behindern, und somit zu vermindertem NOx-Umsatz oder zu weiteren Systemfehlfunktionen führen.
Zusammengefasst stellen die häufig auftretenden Ablagerungen ein hohes Fehlerrisiko für das gesamte SCR-System und durch den erhöhten Abgasgegendruck ein Gefahrenpotential für den Ausfall der Brennkraftmaschine dar.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine für ein SCR-Katalysatorsystem bereitzustellen, bei dem die Gefahr von möglichen Ablagerungen zumindest deutlich reduziert ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Zuführung beziehungsweise Dosierung eines Reduktionsmittels angegeben werden.
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Vorratstank mit einem Zusatztank für ein Reduktionsmitteladditiv verschaltet ist. Solche Reduktionsmitteladditive sind entwickelt worden beziehungsweise werden entwickelt, um das Risiko von Harnstoffablagerungen zu vermindern oder ganz zu verhindern. Dabei liegt der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Erkenntnis zu Grunde, dass es aus verschiedenen Gründen nicht wünschenswert oder möglich ist, das Reduktionsmitteladditiv dem Reduktionsmittel beispielsweise bei dessen Herstellung zuzugeben. Hierbei träte unter Anderem der Nachteil auf, dass zwei unterschiedliche Reduktionsmittel, nämlich mit und ohne Reduktionsmitteladditiv, bevorratet werden müssten, die dann jeweils bedarfsweise eingesetzt werden müssten. Dabei tritt ein Vertauschungsrisiko auf und der Einsatz des für den Anwendungszweck falschen Reduktionsmittels besteht. Außerdem träten Normungsprobleme auf, da die Zusammensetzung des bisherigen Reduktionsmittels genormt ist (ISO 22241) und daher nicht ohne Weiteres geändert werden kann. Durch die Verschaltung des Vorratstanks mit einem Zusatztank für Reduktionsmitteladditiv kann diese ganze Problematik umgangen werden und das Reduktionsmitteladditiv bedarfsweise gesteuert dem Reduktionsmittel zugegeben werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Zusatztank über eine Dosierpumpe mit dem Vorratstank verschaltet. Dadurch kann bedarfsweise das Reduktionsmitteladditiv aus dem Zusatztank dem Vorratstank zugeführt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Dosierpumpe mit der Steuereinrichtung verschaltet und weiterhin ist die Steuereinrichtung mit einem in den Vorratstank angeordneten Füllstandssensor verschaltet. Dadurch kann beispielsweise eine Befüllung des Vorratstanks mit Reduktionsmittel detektiert werden und abhängig von der Befüllmenge eine abgestimmte Menge Reduktionsmitteladditiv aus dem Zusatztank in den Vorratstank gepumpt werden. Diese Steuerung ist die bevorzugte Ausführungsform. Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch möglich beziehungsweise vorgesehen, das Reduktionsmitteladditiv kontinuierlich dem Reduktionsmittel zuzugeben. Dazu wird das Reduktionsmitteladditiv beispielsweise in eine Mischzone in Ausgang des Vorratstanks in die Leitung zu der Dosiereinrichtung eingespeist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass kurzfristig in Abhängigkeit von Betriebsanforderungen die Dosierung geändert werden kann.
Während die Betankung mit dem Reduktionsmittel von dem Endkunden durchgeführt wird, ist es vorteilhaft, das Reduktionsmitteladditiv beispielsweise in den Wartungsintervallen der Brennkraftmaschine aufzufüllen. Dabei kann beispielsweise eine Kartusche, die den Zusatztank darstellt oder in diesen eingesetzt wird, gewechselt werden. Da die Konzentration von dem Reduktionsmitteladditiv in dem Reduktionsmittel normalerweise sehr gering ist, reicht eine kleine, wenige 10–100 Milliliter umfassende Kartusche vollkommen aus. Die genaue Größe kann über den zu erwartenden Reduktionsmittelverbrauch einer bestimmten Reduktionsmitteladditivkonzentration errechnet werden.
Die Gefrierfestigkeit spielt keine große Rolle, da das Reduktionsmitteladditiv erst dann zu dosiert wird, nachdem das Reduktionsmittel getankt wurde. Demzufolge haben die Leitungen, der Zusatztank und die Dosierpumpe eine für eine Dosierung ausreichend hohe Temperatur.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Ausführungsform der Erfindung
Die Figur zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung beziehungsweise das System. Eine Abgasleitung 1 führt in Pfeilrichtung das von einer mit einem Dieselkraftstoff betriebenen selbstzündenden Brennkraftmaschine emittierte Abgas zu einem SCR-Katalysator 2, der in geeigneter Weise beispielsweise über eine Flanschverbindung in die Abgasleitung eingeschaltet ist. Neben dem SCR-Katalysator 2 können anschließend an diesen noch weitere Katalysatoren und/oder ein Rußfilter in die Abgasleitung 1 eingeschaltet sein. Dem SCR-Katalysator 2 wird zur Einleitung der gewünschten chemischen Reaktion, nämlich einer NOx-Reduzierung des Abgases, ein Reduktionsmittel, das bevorzugt eine Harnstoffwasserlösung (Markenname AdBlue) ist, zugeführt. In dem heißen Abgas entwickelt sich gasförmiger Ammoniak, mit dem NOx an dem SCR-Katalysator selektiv reduziert werden kann.
Dieses Reduktionsmittel wird in einem Vorratstank 3, der über einen Tankstutzen 4, der in geeigneter Weise an dem Fahrzeug angebracht ist, befüllt. Der Vorratstank 3 ist über eine Leitung 5, in die eine Förderpumpe 6 eingeschaltet ist, einer Dosiereinrichtung 7 zugeführt. Von der Dosiereinrichtung 7 wird das zugeführte Reduktionsmittel gesteuert in die Abgasleitung 1 eingespritzt.
Insbesondere um Ablagerungen zum Beispiel aus Harnstoffkristallfolgeprodukten in der gesamten Abgasanlage, speziell aber in der Abgasleitung 1, die insbesondere bei mittleren und niedrigen Lastprofilen und daher niedriger Abgastemperatur, die beispielsweise bei Stadtfahrten von Bussen auftreten können, zu vermeiden, wird dem in dem Vorratstank 3 bevorrateten Reduktionsmittel ein Reduktionsmitteladditiv bedarfsweise zugegeben. Dieses Reduktionsmitteladditiv wird in einem Zusatztank 8, der beispielsweise eine Kartusche sein kann, bevorratet. Der Zusatztank ist mit dem Vorratstank 3 über eine Dosierpumpe 9 verschaltet. Dabei ist es möglich, den Zusatztank 8 und die Dosierpumpe 9 als bauliche Einheit mit dem Vorratstank 3 zu vereinigen.
Eine als Steuergerät 10 ausgebildete Steuereinrichtung, wobei das Steuergerät 10 Bestandteil der zentralen Fahrzeug und/oder Brennkraftmaschinenelektronik ist oder mit dieser verschaltet ist, steuert die Förderpumpe 6, die Dosiereinrichtung 7 und die Dosierpumpe 9. Weiterhin ist das Steuergerät 10 mit einem Füllstandssensor 11 verschaltet, der in den Vorratstank 3 eingebaut ist. Mit dem Füllstandssensor 11 wird eine Befüllung des Vorratstanks 3 mit Reduktionsmittel detektiert und dann beispielsweise in Abhängigkeit von der befüllten Menge an Reduktionsmittel mittels der Dosierpumpe 9 eine bestimmte Menge Reduktionsmittel additiv aus dem Zusatztank 8 in den Vorratstank 3 gefördert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008056392 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 22241 [0006]

Claims

Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (1) einer Brennkraftmaschine, wobei in die Abgasleitung (1) ein SCR-Katalysator (2) eingeschaltet ist, wobei dem SCR-Katalysator (2) über eine stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator (2) in die Abgasleitung (1) eingeschaltete Dosiereinrichtung (7) ein in einem Vorratstank (3) gespeichertes Reduktionsmittel dosiert von einer Steuereinrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratstank (3) mit einem Zusatztank (8) für ein Reduktionsmitteladditiv verschaltet ist.
Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (1) einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatztank (8) über eine Dosierpumpe (9) mit dem Vorratstank (3) verschaltet ist.
Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (1) einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (9) mit der Steuereinrichtung verschaltet ist.
Anordnung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (1) einer Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einem in dem Vorratstank (3) angeordneten Füllstandssensor (11) verschaltet ist.
Verfahren zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung (1) einer Brennkraftmaschine, wobei in die Abgasleitung (1) ein SCR-Katalysators (2) eingeschaltet ist, dem über eine stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator (2) in die Abgasleitung (1) eingeschaltete Dosiereinrichtung (7) ein in einem Vorratstank (3) gespeichertes Reduktionsmittel dosiert von einer Steuereinrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reduktionsmitteladditiv aus einem Zusatztank (8) dem Vorratstank (3) gesteuert zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmitteladditiv nach einer Reduktionsmittelbefüllung des Vorratstanks (3) diesem zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung das Reduktionsmitteladditiv dem Vorratstank (3) gesteuert nach einer Befüllung des Vorratstanks (3) mit Reduktionsmittel zuführt, wobei die Befüllung mit einem Füllstandssensor (11) von der Steuereinrichtung detektiert wird.
Verfahren Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das Reduktionsmitteladditiv betriebsabhängig dem Vorratstank (3) zugeführt wird.