DE102011009216B4 - Reduktionsmittelvorratssystem für eine SCR-Abgasanlage - Google Patents

Abstract

Reduktionsmittelvorratssystem (34) zur Aufnahme eines flüssigen Reduktionsmittels oder einer Reduktionsmittellösung (38) für eine SCR-Abgasanlage umfassend- einen Reduktionsmittelbehälter (36) zur Aufnahme eines flüssigen Reduktionsmittels oder seiner Lösung (38),- eine Einfüllleitung (50), deren erstes Ende (52) in den Reduktionsmittelbehälter (36) mündet und deren zweites Ende (54) oberhalb eines maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters (36) endet und mit einem Tankverschluss (56) verschließbar ist,- eine erste Entlüftungsleitung (60), die von einem oberen Abschnitt des Reduktionsmittelbehälters (36) abzweigt und die oberhalb des maximalen Füllstandsniveaus des Reduktionsmittelbehälters (36) in die Einfüllleitung (50) mündet, und- eine zweite Entlüftungsleitung (64), deren erstes Ende (66) in den Reduktionsmittelbehälter (36) mit einer bestimmten Länge hineinragt und deren zweites Ende (68) oberhalb eines maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters (36) in die Einfüllleitung (50) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltventil (62, 62') im Bereich der Mündung der ersten Entlüftungsleitung (60) in die Einfüllleitung (50) vorgesehen ist, das eingerichtet ist, bei mit dem Tankverschluss (56) verschlossener Einfüllleitung (50) die erste Entlüftungsleitung (60) zu öffnen und bei geöffneter Einfüllleitung (50) die erste Entlüftungsleitung (60) zu verschließen, wobei das Schaltventil (62, 62') einen Ventilkolben (72, 72') aufweist, der zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei der Ventilkolben (72) im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Einfüllleitung (50) angeordnet und verschiebbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmittelvorratssystem zur Aufnahme eines flüssigen Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, für eine nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion (SCR für selective catalytic reduction) arbeitende SCR-Abgasanlage. Die Erfindung betrifft ferner eine das Reduktionsmittelvorratssystem aufweisende SCR-Abgasanlage sowie ein Fahrzeug, welches mit einer solchen SCR-Abgasanlage ausgestattet ist.
• Verbrennungsmotoren, die zeitweise oder überwiegend mit einem mageren Luft-KraftstoffGemisch betrieben werden, produzieren Stickoxide NO_X (hauptsächlich NO₂ und NO), die NO_X-reduzierende Maßnahmen erforderlich machen. Eine motorische Maßnahme, um die NO_X-Rohemission im Abgas zu reduzieren, stellt die Abgasrückführung dar, bei der ein Teil des Abgases des Verbrennungsmotors in die Verbrennungsluft rückgeführt wird, wodurch die Verbrennungstemperaturen gesenkt und somit die NOx-Entstehung reduziert wird. Die Abgasrückführung ist jedoch nicht immer ausreichend, um gesetzliche NOx-Grenzwerte einzuhalten, weswegen zusätzlich eine aktive Abgasnachbehandlung erforderlich ist, welche die NOx-Endemission senkt. Eine bekannte NOx-Abgasnachbehandlung sieht den Einsatz von diskontinuierlich betriebenen NOx-Speicherkatalysatoren vor, die im mageren Betrieb (bei λ > 1) Stickoxide in Form von Nitraten speichern und in kurzen Intervallen mit einer fetten Abgasatmosphäre (λ < 1) die gespeicherten Stickoxide desorbieren und in Gegenwart der im fetten Abgas vorhandenen Reduktionsmittel HC und H₂ zu Stickstoff N₂ reduzieren.
• Als weiterer Ansatz zur Konvertierung von Stickoxiden in Abgasen magerlauffähiger Verbrennungsmotoren ist der Einsatz von Katalysatorsystemen bekannt, die nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) arbeiten. Diese Systeme umfassen zumindest einen SCR-Katalysator (auch als DeNOx-Katalysator bezeichnet), der in Gegenwart eines dem Abgas kontinuierlich zugeführten Reduktionsmittels, üblicherweise Ammoniak NH₃, die Stickoxide des Abgases in Stickstoff und Wasser umwandelt. Dabei kann das Ammoniak gasförmig oder als wässrige Ammoniaklösung dem Abgasstrom zudosiert werden. Alternativ wird häufig eine NH₃-freisetzende Vorläuferverbindung eingesetzt, aus der Ammoniak im Wege der Thermolyse und Hydrolyse erhalten wird. Die derzeit üblichste Vorläuferverbindung für Ammoniak ist Harnstoff, das in Form fester Harnstoffpellets oder einer wässrigen Harnstofflösung eingesetzt wird. Häufig wird eine 32,5 Gew.-% wässrige Harnstofflösung, die einen relativ niedrigen Gefrierpunkt bei etwa -11°C hat.
• Unabhängig von der Art des eingesetzten Reduktionsmittels muss dieses im Fahrzeug bevorratet und mitgeführt werden. Im Falle flüssiger Reduktionsmittel oder Reduktionsmittellösungen sind hierfür Reduktionsmittelbehälter vorgesehen, die über eine Einfüllleitung betankt werden. Wenn nach einer Betankung mit Reduktionsmittel ein Teil der eingefüllten Fluidmenge in der Einfüllleitung verbleibt, kann es bei kalten Umgebungstemperaturen zu einem Einfrieren des Reduktionsmittels in der Einfüllleitung kommen. Das eingefrorene Reduktionsmittel kann dabei die Einfüllleitung verstopfen, was ein weiteres Nachfüllen behindert, oder eventuell gar die Einfüllleitung durch Eisdruck beschädigen.
• Aus der DE 102 14 556 A1 ist ein Kraftstoffsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, das neben einem Kraftstofftank einen weiteren Tank für ein Reduktionsmittel aufweist. Hierbei ist ein gleichzeitiges Betanken sowohl mit dem Kraftstoff als auch mit dem Reduktionsmittel vorgesehen. Das System weist eine automatische Abschalteinrichtung für eine Betankung auf, die die Aufnahme des Kraftstoffs stoppt, wenn der Kraftstofftank bis zu einem bestimmten Niveau befüllt ist, und die die Aufnahme des Reduktionsmittels stoppt, wenn der Reduktionsmitteltank bis zu einem bestimmten Niveau befüllt ist. Die automatische Abschalteinrichtung wird durch zwei Kombinationsbelüftungsventile realisiert, die zur Unterbrechung der Betankung jeweils ein Schwimmerventil aufweisen. In Abhängigkeit der Anordnung der Schwimmerventile am jeweiligen Tank und in Abhängigkeit der Position der Einmündung der jeweiligen Einfüllleitungen an den Tank kann es nach einem Betanken zu einem zumindest teilweisen Verbleib der Tankflüssigkeit in der jeweiligen Einfüllleitung kommen. Aus den DE 27 43 490 A1 und EP 0 333 549 A1 sind Verschlussmechanismen für Entlüftungsrohre von Tanksystemen bekannt.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Konzept für ein Reduktionsmittelvorratssystem zur Aufnahme flüssiger Reduktionsmittel beziehungsweise Reduktionsmittellösungen für SCR-Abgasanlagen zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben beschriebenen Probleme aufgrund in der Einfüllleitung eingefrorenes Reduktionsmittels überwunden werden.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Reduktionsmittelvorratssystem zur Aufnahme eines flüssigen Reduktionsmittels oder einer Reduktionsmittellösung für eine SCR-Abgasanlage. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „Reduktionsmittel“ auch eine Vorläuferverbindung verstanden, die das eigentliche Reduktionsmittel (insbesondere Ammoniak NH₃) durch weitere Prozessschritte freigibt. Insbesondere umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung das flüssige Reduktionsmittel beziehungsweise die flüssige Reduktionsmittellösung auch Lösungen von Harnstoff oder Ammoniak in einem geeigneten Lösungsmittel, insbesondere Wasser.
• Das erfindungsgemäße Reduktionsmittelvorratssystem umfasst einen Reduktionsmittelbehälter zur Aufnahme eines flüssigen Reduktionsmittels oder seiner Lösung, eine Einfüllleitung, deren erstes Ende in den Reduktionsmittelbehälter mündet und deren zweites Ende oberhalb eines maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters endet und mit einem Tankverschluss verschließbar ist, eine erste Entlüftungsleitung, die von einem oberen Abschnitt des Reduktionsmittelbehälters abzweigt und die oberhalb des maximalen Füllstandsniveaus des Reduktionsmittelbehälters in die Einfüllleitung mündet, und eine zweite Entlüftungsleitung, deren erstes Ende in den Reduktionsmittelbehälter mit einer bestimmten Länge hineinragt und deren zweites Ende oberhalb eines maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters in die Einfüllleitung mündet.
• Das Reduktionsmittelvorratssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Schaltventil im Bereich der Mündung der ersten Entlüftungsleitung in die Einfüllleitung vorgesehen ist, das eingerichtet ist, bei mit dem Tankverschluss verschlossener Einfüllleitung die erste Entlüftungsleitung zu öffnen und bei geöffneter Einfüllleitung die erste Entlüftungsleitung zu verschließen.
• Der Kern der Erfindung besteht darin, dass über das Schaltventil, welches mechanisch durch den Tankverschluss betätigt wird, zwischen den Betriebsarten Betankung und Fahrbetrieb unterschieden und umgeschalten wird. Für eine rein mechanische und zuverlässige Funktion ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reduktionsmittelvorratssystems in dem Schaltventil ein Ventilkolben vorgesehen, der zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar ist. Für einen konstruktiv relativ einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Reduktionsmittelvorratssystems ist der Ventilkolben im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Einfüllleitung angeordnet und verschiebbar.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Reduktionsmittelvorratssystems weist dieses wenigstens ein Belüftungsventil und/oder Be- und Entlüftungsventil auf, das insbesondere im Tankverschluss und/oder im Bereich des zweiten Endes der Einfüllleitung oberhalb der Mündungen der ersten und der zweiten Entlüftungsleitung angeordnet sein kann. Dabei stellt die Belüftungsfunktion des Ventils sicher, dass in dem System kein unzulässig hoher Unterdruck infolge der Entnahme des Reduktionsmittels entsteht, der das System und insbesondere den Reduktionsmittelbehälter beschädigen könnte. Sofern das Ventil auch mit einer Entlüftungsfunktion ausgestattet ist, stellt diese sicher, dass kein unzulässiger Überdruck im System etwa infolge eines Temperaturanstiegs und/oder infolge eines Abfalls des atmosphärischen Luftdrucks außerhalb des Reduktionsmittelbehälters entsteht.
• In vorteilhafter Weise ist bei dem erfindungsgemäßen Reduktionsmittelvorratssystem in dem Schaltventil eine Feder angeordnet, die den Ventilkolben in die Schließstellung drückt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die erste Entlüftungsleitung für die Betriebsart Betankung verschlossen ist.
• Damit in der Betriebsart Fahrbetrieb die Entlüftung über die erste Entlüftungsleitung stattfinden kann, bringt bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reduktionsmittelvorratssystems der Tankverschluss nach einem Verschließen der Einfüllleitung den Ventilkolben gegen die Federkraft der Feder in die Öffnungsstellung.
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein SCR-Katalysatorsystem mit zumindest einem SCR-Katalysator und mit einem Reduktionsmittelspeicher- und - zuführungssystem, das ein Reduktionsmittelvorratssystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einem solchen SCR-Katalysatorsystem.
• Weitere vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
• Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer Abgasanlage mit einem erfindungsgemäßen SCR-Katalysatorsystem,
• 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßes Reduktionsmittelvorratssystem,
• 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaltventils nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung in seiner Öffnungsstellung,
• 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schaltventils aus 3 in seiner Schließstellung,
• 5 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaltventils nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung in seiner Öffnungsstellung,
• 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schaltventils aus 5 in seiner Schließstellung.
• 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug, von dem hier lediglich ein Verbrennungsmotor 12 mit einer daran angeschlossenen Abgasanlage 14 dargestellt ist. Bei dem Verbrennungsmotor 12 handelt es sich um einen zumindest zeitweise oder permanent mager laufenden Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Dieselmotor. Er verfügt im dargestellten Beispiel über eine Einspritzanlage 16, die Kraftstoff direkt in Zylinder 18 des Verbrennungsmotors 12 einspritzt. Ebenso kann der Verbrennungsmotor 12 jedoch mit einer Vorgemischbildung arbeiten. Die Verbrennungsluft wird dem Verbrennungsmotor 12 über einen Ansaugkanal 20 zugeführt und kann gegebenenfalls über eine Drosseleinrichtung 22, beispielsweise eine Drosselklappe, regulierbar sein.
• Ein Abgas des Verbrennungsmotors 12 wird in einen Abgaskanal 24 der Abgasanlage 14 eingeleitet, in welchem an einer motornahen Position ein erster Katalysator 26 angeordnet sein kann, beispielsweise ein Oxidations- oder 3-Wege-Katalysator.
• Die Abgasanlage 14 umfasst ferner ein nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion arbeitendes SCR-Katalysatorsystem 28, das einen SCR-Katalysator 30, nämlich einen NO_x-Reduktionskatalysator, und ein Reduktionsmittelspeicher- und -zuführungssystem 32 aufweist. Das Reduktionsmittelspeicher- und -zuführungssystem 32 umfasst einen Reduktionsmittelvorratssystem 34, das einen Reduktionsmittelbehälter 36 einschließt, in welchem ein flüssiges Reduktionsmittel oder eine flüssige Reduktionsmittellösung (im Folgenden nur Reduktionsmittel 38 genannt) bevorratet wird. Das Reduktionsmittel 38 wird über eine Förderleitung 40 mittels einer Pumpe 42 einer Dosiereinrichtung 44 zugeführt, die insbesondere als Dosierventil ausgestaltet ist. Die Dosiereinrichtung 44 führt das Reduktionsmittel 34 dem Abgasstrom stromauf des SCR-Katalysators 30 zu, welcher Stickoxide NOx mittels des Reduktionsmittels 38 katalytisch zu N₂ und H₂O umsetzt.
• Bei dem dem SCR-Katalysator 30 zugeführten Reduktionsmittel handelt es sich insbesondere um Ammoniak NH₃, das in Form einer NH₃-abspaltenden oder-freisetzenden Vorläuferverbindung gespeichert und zudosiert wird. Als eine solche Vorläuferverbindung kommt insbesondere eine wässrige Ammoniaklösung oder eine wässrige Harnstofflösung in Frage. Um die Abspaltung bzw. Freisetzung von NH₃ aus der Vorläuferverbindung zu bewirken, ist stromab der Dosiereinrichtung 44 eine beheizbare Hydrolyseeinrichtung 46 im Abgaskanal 24 angeordnet. Im Folgenden wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass das Reduktionsmittel 38 eine wässrige Harnstofflösung ist, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken.
• Im Betrieb des Fahrzeugs 10 erhält ein Motorsteuergerät 48 über eine angedeutete Signalleitung Betriebsdaten des Verbrennungsmotors 12, beispielsweise Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und dergleichen. In Abhängigkeit dieser Daten steuert das Motorsteuergerät 48 mittels abgespeicherter Kennfelder verschiedene Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 12. Insbesondere wird die Einspritzanlage 16 so angesteuert, dass eine vorbestimmte Kraftstoffmenge pro Arbeitstakt in die Zylinder 18 eingespritzt wird. Gegebenenfalls wird die zugeführte Verbrennungsluftmenge unter Ansteuerung der Drosseleinrichtung 22 variiert. Darüber hinaus wird eine NOx-Konzentration des Abgases mittels eines nicht dargestellten, im Abgaskanal 24 angeordneten NOx-Sensors erfasst oder kennfeldmäßig in Abhängigkeit der Betriebsdaten des Verbrennungsmotors 12 ermittelt. Das Motorsteuergerät 48 ermittelt anhand der NOx-Konzentration eine erforderliche, dem Abgasstrom zuzuführende Reduktionsmittelmenge und steuert die Pumpe 42 bedarfsgerecht so an, dass die vorbestimmte Reduktionsmittelmenge in den Abgaskanal 24 eindosiert wird. Abweichend von der dargestellten Ausführung, bei der die Steuerung der SCR-Abgasanlage durch das Motorsteuergerät 48 erfolgt, kann auch eine separate Steuereinrichtung zu diesem Zweck vorgesehen sein. Ferner kann die zudosierte Reduktionsmittelmenge auch über Ansteuerung der entsprechend ausgestalteten Dosiereinrichtung 44 erfolgen.
• In 1 sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit keine Elemente des Reduktionsmittelvorratssystems 34 gezeigt, die für eine Betankung erforderlich sind. Nachfolgend wird das erfindungsgemäßen Reduktionsmittelvorratssystem 34 etwas detaillierter anhand der 2 näher erläutert, in der allerdings auf die Darstellung der Förderleitung, Pumpe und Dosiereinrichtung verzichtet wird. Das Reduktionsmittelvorratssystem 34 mit dem Reduktionsmittelbehälter 36 für das Reduktionsmittel 38 weist eine Einfüllleitung 50 auf, deren erstes Ende 52 in den Reduktionsmittelbehälter 36 zumindest teilweise hineinragt und deren zweites Ende 54 oberhalb des maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters 36 endet. Das zweite Ende 54 kann insbesondere an einer für einen Nutzer zugänglichen Stelle des Fahrzeugs angeordnet sein.
• An dem zweiten Ende 54 kann die Einfüllleitung 50 mittels eines Tankverschlusses 56 verschlossenen werden, wie es beispielsweise in der Darstellung der 2 gezeigt wird. Um während des Betriebes des Verbrennungsmotors 12 eine Belüftung des Reduktionsmittelbehälters 36 zu ermöglichen, die aufgrund der Entnahme von Reduktionsmittel 38 erforderlich ist, ist bevorzugt in dem Tankverschluss 56 ein Belüftungsventil 58 oder ein kombiniertes Be-/Entlüftungsventil vorgesehen, das an sich bekannt ist und deshalb hier nicht weiter beschrieben wird.
• Eine erste Entlüftungsleitung 60 zweigt von einer Oberseite des Reduktionsmittelsbehälters 36 ab und mündet oberhalb des maximalen Füllstandsniveaus des Reduktionsmittelbehälters 36 in die Einfüllleitung 50, beispielsweise in der Nähe von deren zweitem Ende 54 und des Tankverschlusses 56. Im Bereich der Mündung der ersten Entlüftungsleitung 60 in die Einfüllleitung 50 ist ein erfindungsgemäßes Schaltventil 62 angeordnet, das in der Darstellung der 2 lediglich schematisch angedeutet ist. Anhand der 3 bis 6 werden weiter unten zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schaltventils 62 ausführlicher beschrieben.
• Eine zweite Entlüftungsleitung 64 ist derart vorgesehen, dass ein erstes Ende 66 in den Reduktionsmittelbehälter 36 mit einer bestimmten Länge hineinragt. Das erste Ende 66 der zweiten Entlüftungsleitung 64 dient somit als Tauchrohr, so dass es in das eingefüllte Reduktionsmittel eintauchen kann. Ein zweites Ende 68 der zweiten Entlüftungsleitung 64 mündet ebenfalls oberhalb des maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters 36 in die Einfüllleitung 50, beispielsweise etwas tiefer als die Mündung der ersten Entlüftungsleitung 60.
• Die Durchmesser der ersten und der zweiten Entlüftungsleitung 60, 64 sind beispielsweise geringer als der Durchmesser der Einfüllleitung 50. Obwohl in der 2 nicht dargestellt können an den Trennstellen zwischen Reduktionsmittelbehälter 36 und der Einfüllleitung 50 sowie den beiden Entlüftungsleitungen 60, 64 geeignete Schlauchschellenverbindung und/oder Schnellkupplungssysteme aus Montagegründen vorgesehen sein.
• Bei einer Betankung des Reduktionsmittelsbehälters 36 ist der Tankverschluss 56 entfernt und die Einfüllleitung 50 steht offen. Erfindungsgemäß steht der Tankverschluss 56 mit dem Schaltventil 62 derart in mechanischer Wirkverbindung, dass bei Entfernung des Tankverschlusses 56 das Schaltventil 62 die erste Entlüftungsleitung 60 verschließt. Somit kann über die erste Entlüftungsleitung 60 keine Entlüftung des Reduktionsmittelbehälters 36 stattfinden und die erste Entlüftungsleitung 60 bildet ein Totvolumen.
• Bei der Betankung läuft das Reduktionsmittel 38 über die Einfüllleitung 50 in den Reduktionsmittelbehälter 36, in welchem in der Folge der Füllstand des Reduktionsmittels 38 ansteigt. Die Entlüftung des Reduktionsmittelsbehälters 36 findet über die zweite Entlüftungsleitung 64 statt, durch welche die aus dem Reduktionsmittelbehälter 36 heraus gedrängte Luft bis zur Mündung in die Einfüllleitung 50 strömt und von dort weiter über die Einfüllleitung 50 aus dem Reduktionsmittelvorratssystem 34 entweichen kann.
• Wenn der Füllstand das untere Ende des als Tauchrohr dienenden ersten Endes 66 der zweiten Entlüftungsleitung 64 erreicht, verschließt das Reduktionsmittel 38 diesen Entlüftungsweg. Bei einer weiteren Betankung steigt der Füllstand nun hauptsächlich in der Einfüllleitung 50 und in der zweiten Entlüftungsleitung 64 an, die ein System kommunizierender Röhren bilden. Die Luft oberhalb des Reduktionsmittels 38 in dem Reduktionsmittelbehälter 36 ist zwar komprimierbar, so dass auch der Füllstand des Reduktionsmittels 38 in dem Reduktionsmittelbehälter 36 noch etwas ansteigt, aber dieser Anstieg ist deutlich geringer als der Anstieg des Füllstandes in der Einfüllleitung 50 und der zweiten Entlüftungsleitung 64.
• Der Betankungsvorgang kann nun solange fortgesetzt werden, bis der Füllstand des Reduktionsmittels 38 am oberen, dem zweiten Ende 54 der Einfüllleitung 50 ankommt. Eine weitere Betankung kann dann nicht mehr ohne Gefahr eines Über- bzw. Auslaufens erfolgen. Sobald der Tankverschluss 56 erneut auf das Ende der Einfüllleitung 50 montiert ist, wird aufgrund der mechanischen Wirkverbindung zwischen dem Tankverschluss 56 und dem Schaltventil 62 die erste Entlüftungsleitung 60 wieder geöffnet. Die in der ersten Entlüftungsleitung 60 und oberhalb des Reduktionsmittels 38 in dem Reduktionsmittelbehälter 36 vorhandene und komprimierte Luft kann nun in die Einfüllleitung 50 ausströmen, wodurch das in der Einfüllleitung 50 und der zweiten Entlüftungsleitung 64 vorhandene Reduktionsmittel 38 ebenfalls in den Reduktionsmittelbehälter 36 ablaufen kann, bis die Füllstände des Reduktionsmittels 38 in dem Reduktionsmittelbehälter 36, der Einfüllleitung 50 und der zweiten Entlüftungsleitung 64 das gleiche Füllniveau aufweisen. Die Einfüllleitung 50 und die zweite Entlüftungsleitung 64 sind nun außerhalb des Reduktionsmittelsbehälters 36 nicht mehr mit Reduktionsmittel 38 befüllt, welches in Abhängigkeit einer kalten Umgebung einfrieren könnte.
• Anhand der 3 und 4 wird eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltventils 62 gezeigt und näher beschrieben. Das Schaltventil 62 befindet sich im Bereich der Mündung der ersten Entlüftungsleitung 60 in das zweite, obere Ende 54 der Einfüllleitung 50, die - wie in 3 dargestellt ist - mittels des Tankverschlusses 56 verschlossen ist. Der Tankverschluss 56 kann mittels einer geeigneten Gewindeverbindung 70 mit der Einfüllleitung 50 verbunden und fluiddicht abgedichtet werden.
• Das Schaltventil 62 weist einen Ventilkolben 72 auf, der im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Einfüllleitung 50 angeordnet und verschiebbar ist. Der Tankverschluss 56 drückt den Ventilkolben 72 gegen eine geeignete Feder 74, die an einer Gehäusewand des Schaltventils 62 abgestützt ist, so dass eine im Ventilkolben 72 befindliche Öffnung 76 die erste Entlüftungsleitung 60 öffnet und mit der Einfüllleitung 50 verbindet. Die Feder 74 kann wie in der Darstellung eine Spiralfeder oder eine andere geeignete Feder sein. Die Entlüftung ist in der 3 durch den Pfeil 78 angedeutet.
• 4 zeigt das Schaltventil 62 ohne den Tankverschluss 56, also mit geöffneter Einfüllleitung 50. In diesem für eine Betankung bereit stehenden Zustand drückt die Feder 74 den Ventilkolben 72 nach außen, so dass die Öffnung 76 im Ventilkolben 72 den Bereich der ersten Entlüftungsleitung 60 verlässt und diese somit durch den Ventilkolben 72 verschlossen ist. Der Ventilkolben 72 ist gegenüber der ersten Entlüftungsleitung 60 mit geeigneten Dichtungen 80, beispielsweise O-Ringen, abgedichtet.
• Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel eines nicht mehr von der Erfindung umfassten Schaltventils 62', das in den 5 und 6 gezeigt ist, ein Ventilkolben 72' im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung des Schaltventils 62' angeordnet. In dem Zustand mit durch den Tankverschluss 56 verschlossenen zweiten Ende 54 der Einfüllleitung 50 - wie in der 5 gezeigt ist, ist der Ventilkolben 72' mittels des Tankverschlusses 56 aus der senkrechten Position herausgekippt und gibt im Bereich des Kopfes des Ventilkolbens 72' einen Strömungsweg für die Entlüftung über die erste Entlüftungsleitung 60 frei. Hierzu ist an dem Tankverschluss 56 ein Vorsprung 82 vorgesehen, der in das Innere des zweiten Endes 54 der Einfüllleitung 50 hineinragt, um den Ventilkolben in die Öffnungsstellung zu drücken bzw. zu kippen. Die mögliche Entlüftung ist durch den Pfeil 76 in der 5 angedeutet.
• 6 zeigt das Schaltventil 62' in dem zu der Betankung bereit stehenden Zustand, d.h. der Tankverschluss 56 ist abgenommen. Mittels der Feder 74' wird der Ventilkolben 72’ gegen eine Gehäusewand des Schaltventils 62' gedrückt und verschließt eine dort vorgesehene Öffnung und den Strömungsweg für die Entlüftung.
• Bezugszeichenliste

10

Fahrzeug

12

Verbrennungsmotor

14

Abgasanlage

16

Einspritzanlage

18

Zylinder

20

Ansaugkanal

22

Drosseleinrichtung

24

Abgaskanal

26

erster Katalysator

28

SCR-Katalysatorsystem

30

SCR-Katalysator

32

Reduktionsmittelspeicher- und -zuführungssystem

34

Reduktionsmittelvorratssystem

36

Reduktionsmittelbehälter

38

Reduktionsmittel

40

Förderleitung

42

Pumpe

44

Dosiereinrichtung

46

Hydrolyseeinrichtung

48

Motorsteuergerät

50

Einfüllleitung

52

erstes Ende von 50

54

zweites Ende von 50

56

Tankverschluss

58

Belüftungsventil

60

erste Entlüftungsleitung

62, 62'

Schaltventil

64

zweite Entlüftungsleitung

66

erstes Ende von 64

68

zweites Ende von 64

70

Gewindeverbindung

72, 72'

Ventilkolben

74, 74'

Feder

76

Öffnung

78

Pfeil (Entlüftung)

80

Dichtungen

82

Vorsprung

Claims (6)

1. Reduktionsmittelvorratssystem (34) zur Aufnahme eines flüssigen Reduktionsmittels oder einer Reduktionsmittellösung (38) für eine SCR-Abgasanlage umfassend - einen Reduktionsmittelbehälter (36) zur Aufnahme eines flüssigen Reduktionsmittels oder seiner Lösung (38), - eine Einfüllleitung (50), deren erstes Ende (52) in den Reduktionsmittelbehälter (36) mündet und deren zweites Ende (54) oberhalb eines maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters (36) endet und mit einem Tankverschluss (56) verschließbar ist, - eine erste Entlüftungsleitung (60), die von einem oberen Abschnitt des Reduktionsmittelbehälters (36) abzweigt und die oberhalb des maximalen Füllstandsniveaus des Reduktionsmittelbehälters (36) in die Einfüllleitung (50) mündet, und - eine zweite Entlüftungsleitung (64), deren erstes Ende (66) in den Reduktionsmittelbehälter (36) mit einer bestimmten Länge hineinragt und deren zweites Ende (68) oberhalb eines maximalen Füllniveaus des Reduktionsmittelbehälters (36) in die Einfüllleitung (50) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltventil (62, 62') im Bereich der Mündung der ersten Entlüftungsleitung (60) in die Einfüllleitung (50) vorgesehen ist, das eingerichtet ist, bei mit dem Tankverschluss (56) verschlossener Einfüllleitung (50) die erste Entlüftungsleitung (60) zu öffnen und bei geöffneter Einfüllleitung (50) die erste Entlüftungsleitung (60) zu verschließen, wobei das Schaltventil (62, 62') einen Ventilkolben (72, 72') aufweist, der zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei der Ventilkolben (72) im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Einfüllleitung (50) angeordnet und verschiebbar ist.
2. Reduktionsmittelvorratssystem (34) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Tankverschluss (56) und/oder im Bereich des zweiten Endes (54) der Einfüllleitung (50) oberhalb der Mündungen der ersten und der zweiten Entlüftungsleitung (60, 64) ein Belüftungsventil und/oder ein Be- und Entlüftungsventil (58) angeordnet ist.
3. Reduktionsmittelvorratssystem (34) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schaltventil (62, 62') eine Feder (74, 74') angeordnet ist, die den Ventilkolben (72, 72') in die Schließstellung drückt.
4. Reduktionsmittelvorratssystem (34) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankverschluss (56) nach einem verschließen der Einfüllleitung (50) den Ventilkolben (72, 72') gegen die Federkraft der Feder (74, 74') in die Öffnungsstellung bringt.
5. SCR-Katalysatorsystem (28) mit zumindest einem SCR-Katalysator (30) und einem Reduktionsmittelspeicher- und -zuführungssystem (32), das ein Reduktionsmittelvorratssystem (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
6. Fahrzeug (10) mit einem SCR-Katalysatorsystem (28) nach Anspruch 5.

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