EP2524120A1 - Vorrichtung mit einem injektor für ein flüssiges reduktionsmittel - Google Patents

Vorrichtung mit einem injektor für ein flüssiges reduktionsmittel

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EP2524120A1
EP2524120A1 EP11700626A EP11700626A EP2524120A1 EP 2524120 A1 EP2524120 A1 EP 2524120A1 EP 11700626 A EP11700626 A EP 11700626A EP 11700626 A EP11700626 A EP 11700626A EP 2524120 A1 EP2524120 A1 EP 2524120A1
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EP
European Patent Office
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liquid
injector
tank
reducing agent
pressure sensor
Prior art date
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Ceased
Application number
EP11700626A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Maus
Ludwig Wieres
Jan Hodgson
Rolf BRÜCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH filed Critical Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Publication of EP2524120A1 publication Critical patent/EP2524120A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
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    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an injector for a liquid, in particular for adding liquid reducing agent to a mobile exhaust system of a motor vehicle.
  • the present invention further relates to an arrangement which has a tank with a tank bottom and a conveying unit for a liquid, wherein the liquid is in particular a liquid reducing agent for exhaust aftertreatment.
  • a liquid reducing agent is preferably injected into the exhaust gas stream to convert the nitrogen oxides contained in the exhaust gas stream into elemental nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) by means of a catalyst.
  • an active substance for example, ammonia (NH 3 ) and / or urea (CH 4 N 2 O) is preferably dissolved in water and added thereto.
  • a tank is provided which cooperates with a delivery unit, so that a delivery of the reducing agent from the tank to the exhaust gas flow is made possible.
  • a further object is to state that measures are to be specified which enable the flawless removal of liquid reducing agent in the thawing process or shortly after the thawing process, so that, in particular, a substantially bubble-free delivery is made possible.
  • a further object of the invention is to propose measures with which more precise information about the thawing degree or the level of liquid reducing agent during the thawing process or shortly after the thawing process is available.
  • a goal is seen to specify measures with which a monitoring and / or control of the delivery unit and / or the injector is possible.
  • the technical effort should be low, whereby, if necessary, an improved data acquisition on state variables, in particular with regard to the pressure to be achieved in the conveyor system.
  • a device according to the features of claim 1 is proposed.
  • Advantageous developments, which optionally relate to further objects of the invention are given in the dependent formulated claims. It should be noted that the features listed individually in the claims in any technologically meaningful way, can be combined with each other and show other embodiments of the invention. The description, in particular in conjunction with the figures, explains the invention and provides additional embodiments. Accordingly, a device comprising an injector for a liquid is proposed here, which is designed with at least one pressure sensor, preferably an integrated pressure sensor.
  • injector is understood to mean, in particular, an adding agent which releases or closes / closes off a line section for the liquid at predetermined times, although in principle it is possible for such injectors to be designed to be self-opening, ie if a predetermined pressure of the liquid prevails in front of the injector
  • injectors are used in many cases in the manner of an injection nozzle
  • Such an injection nozzle optionally comprises a needle valve, the needle of which is pressed onto a valve seat by pretensioned springs in nozzle holders.
  • a fluid pressure is distributed in the pressure chamber, which is above the nozzle Opening is located and opens the nozzle by pressure against lying in the pressure chamber conical pressure shoulder of the nozzle needle.
  • the lifting of the needle can also be effected by a drive, in particular by means of an electrically operated magnetic drive.
  • a drive in particular by means of an electrically operated magnetic drive.
  • an injector can have a nozzle at the outlet, for example a pin nozzle and / or a hole nozzle.
  • the pressure sensor is integrated in the injector or detachably connected to the pressure sensor is.
  • this also means that the pressure sensor is in communication with fluid which is already located in the injector and / or with components which interact pressure-sensitively with the fluid and are arranged in or on the injector.
  • the pressure sensor is connected to a port of the injector to an injection line for supplying the liquid to the injector. This can in particular be done so that the pressure sensor is screwed to the port or is integrated with this or in this.
  • the injector comprises a needle valve with a pressure chamber and the pressure sensor is formed in fluid communication with the pressure chamber.
  • a pressure sensor can be very space-saving.
  • the electrical conductors or signal conductors which are partly available for the operation of the injector can also be used to evaluate the pressure in the injector. Consequently, a technically simple solution is given.
  • the monitoring of the entire unit is a measurement of a state variable, such as the pressure near the outlet opening to the exhaust system is advantageous, so that particularly accurate measurements can be achieved.
  • a "liquid” is to be understood as meaning, in particular, a substance which has a liquid state of aggregation at least at room temperature.
  • the liquid is very particularly preferably a reducing agent for the treatment of nitrogen oxides, as occur in the exhaust gas of internal combustion engines
  • the liquid reducing agent may additionally comprise at least one freezing-point-lowering substance, as well as small particles which do not hinder the conveying.Thus, by "liquid” a generic term is given, in particular for exactly these reducing agent types.
  • the at least one integrated pressure sensor is arranged in a housing of the injector. Accordingly, it is very particularly preferred for the pressure sensor to be enclosed or protected by the housing of the injector. In this way it is also possible to protect the pressure sensor against the ambient conditions near the exhaust system, for example by appropriate seals, insulation, etc.
  • an arrangement which comprises at least one tank with a tank bottom and a liquid feed unit, wherein the conveyor unit is arranged in a chamber on the tank bottom and connected to an injector for a liquid which can be positioned on an exhaust pipe is, wherein at least one device according to the invention is formed.
  • the tank can basically be made of metal and / or plastic. Regularly, the tank has a complex geometry because he adapts to the conditions or the spatial conditions in the motor vehicle.
  • the tank can be made in one piece, but this is not mandatory.
  • a tank bottom, one or more tank sides and a tank cover can be assigned to the tank, which together define the tank interior or the tank volume.
  • the tank is subdivided into several sub-volumes, so that (different) amounts of liquid are stored in the different sub-volumes.
  • the arrangement also has at least one conveyor unit, wherein regularly exactly one (individual) conveyor unit will be provided.
  • the delivery unit comprises components with which the liquid can be conveyed out of the tank (passive components such as liquid-carrying lines and active components such as apparatuses for treatment, conversion, heating, etc. of the liquid).
  • the delivery unit preferably comprises at least one pump and corresponding delivery lines for the liquid.
  • the delivery unit it is possible for the delivery unit to have further components, such as at least one filter, at least one sensor and / or at least one valve.
  • electronic or electrical components may be integrated, such as circuits, memory, computer or the like.
  • the delivery unit of the arrangement according to the invention is arranged in a chamber on the tank bottom.
  • the chamber represents in particular an inward curvature, indentation, recess or the like from the adjacent tank bottom.
  • the chamber starts from the tank bottom, forms a chamber height.
  • the chamber is free of the liquid stored in the tank and at least partially receives the delivery unit.
  • the chamber may be an integral or separate connection part of the tank bottom. It is further preferred that the chamber, preferably at the level of the adjacent tank bottom, is closed. Furthermore, it is preferred that the chamber is arranged eccentrically relative to the tank, ie near a tank side. It is further preferred here that the chamber has at least one heater. It is particularly preferred that the heater is operated with electrical energy.
  • the heater can basically be designed separately, be part of the conveyor unit and / or be arranged in or on a chamber wall.
  • the arrangement proposed here has a number of advantages.
  • the protruding into the tank chamber allows a space-saving arrangement of the conveyor unit.
  • the bottom of the conveyor unit also allows a complete emptying of the tank with respect to the liquid regardless of the design of the tank, for example, compared to tanks, in which the liquid is removed via a arranged on the tank ceiling conveyor unit.
  • the chamber protruding into the tank with its heating allows the heat during thawing deeper or further into the interior into the ice brought. Also, the heated surface is increased locally.
  • the preferred contour of the chamber with relatively steep (practically almost perpendicular to the tank bottom) chamber side walls also leads to a directed flow of thawed reducing agent to a predetermined area of the tank bottom is done, so that quickly thawed a large amount of the liquid and to a Removal point can be transported.
  • the integrated sensor injector according to the invention can also interact with other arrangements. If necessary, other or several state variables (pressure, temperature, conductivity, etc.) can be integrated at the same time determining sensors.
  • the arrangement is designed in the manner of a reducing agent supply device for motor vehicles with an internal combustion engine, wherein the exhaust gases are guided in an exhaust system and will deliver reducing agent into the exhaust system (regulated).
  • the reducing agent supply device is in the Integrated motor vehicle by the tank is attached to the motor vehicle.
  • the reducing agent supply device is configured, in particular with the use of a corresponding control, to add reducing agent to the exhaust gas system as needed.
  • the injection line can be relatively long, for example longer than 3 m or even longer than 4 m.
  • an embodiment of the injector according to the invention is considered to be particularly advantageous here.
  • the tank 1 shows schematically a motor vehicle 22 for storing a liquid 2, in particular for storing liquid reducing agent, such as an aqueous urea solution.
  • the tank 1 forms an interior through its boundary walls, which are here formed with an upper tank cover 7, a bottom tank bottom 5 and intermediate tank sides 6.
  • the tank 1 shown here also has in the tank ceiling 7 a filling opening 3, via which the tank 1 can be filled as needed with liquid 2.
  • a sol- rather tank 1 has one or more level gauge 4, with the current level of the liquid 2 in the tank 1 can be determined.
  • a chamber 9 is formed, in which a conveyor unit 8 is arranged.
  • the delivery unit 8 removes liquid 2 via a drain 10, which is likewise arranged in the vicinity of the tank bottom 5, from the interior of the tank 1.
  • the delivery unit 8 comprises (in the sequence of flow indicated here, starting from the outlet 10) first a filter 13, then a pump 14 and a valve 16, with which the liquid is directed to the injector 17.
  • a temperature sensor 25 (or possibly another sensor) may be provided.
  • the injector 17 also has a housing 26 in which a pressure sensor 15 is integrated.
  • the valve 16 allows alternatively for forwarding the liquid 2 to an injector 17 and the promotion to a return 11, through which the liquid 2 is again supplied to the tank 1 and consequently exits from the chamber 9 into the tank again.
  • a controller 18 may be provided, which is connected to signal conductors 23 with the components.
  • the controller 18 may be connected to various sensors (eg, also the integrated pressure sensor 15) and / or superordinate controls (such as a motor control) to trigger the feed or heating as needed.
  • the controller 18 may also be integrated into the chamber 9.
  • the conveyed with the delivery unit 8 liquid 2 is supplied via the injector 17 an exhaust pipe 19, flows through the exhaust gas with a predetermined flow direction 20.
  • an evaporation eg a thermophoresis
  • conversion eg.
  • liquid 2 a hydrolysis of the liquid 2 to a reducing agent for nitrogen oxides, optionally with the aid of catalytically active substances.
  • This mixture of reducing agent and exhaust gas can then be fed to an exhaust gas treatment unit 21, in particular a catalytic converter, so that the nitrogen oxides in the exhaust gas line 19 are reduced.
  • the addition of the liquid 2 is preferably carried out taking into account the amount of liquid 2 required in the exhaust gas line 19.

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Abstract

Vorrichtung umfassend einen Injektor (17) für eine Flüssigkeit (2) mit wenigstens einem Drucksensor (15), bevorzugt einem integrierten Drucksensor (15). Diese Vorrichtung findet insbesondere Anwendung bei der Zugabe von flüssigem Reduktionsmittel hin zu einer Abgasleitung (19) eines Kraftfahrzeuges (22).

Description

Vorrichtung mit einem Injektor für ein flüssiges Reduktionsmittel
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor für eine Flüssigkeit, insbesondere zur Zugabe von flüssigem Reduktionsmittel hin zu einem mobilen Abgassystem eines Kraftfahrzeuges. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Anordnung, welche einen Tank mit einem Tankboden und einer Fördereinheit für eine Flüssigkeit hat, wobei die Flüssigkeit ins- besondere ein flüssiges Reduktionsmittels zur Abgasnachbehandlung ist.
Zur Entfernung von Stickoxiden (NOx) im Abgasstrom von Verbrennungskraftmaschinen wird bevorzugt ein flüssiges Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingespritzt, um die im Abgasstrom enthaltenen Stickoxide mit- tels eines Katalysators in elementaren Stickstoff (N2) und Wasser (H20) umzuwandeln. Als flüssiges Reduktionsmittel wird bevorzugt eine aktive Substanz, beispielsweise Ammoniak (NH3) und/oder Harnstoff (CH4N20), in Wasser gelöst und hinzugegeben. Zur Bevorratung des flüssigen Reduktionsmittels ist ein Tank vorgesehen, der mit einer Fördereinheit zu- sammenwirkt, so dass eine Förderung des Reduktionsmittels aus dem Tank hin zum Abgasstrom ermöglicht ist.
Bei der Förderung bzw. der Bevorratung dieses Reduktionsmittels sind eine Reihe technischer Probleme gegeben, um unter allen Betriebsbedin- gungen eine vorgegebene Menge des Reduktionsmittels hin zum Abgasstrom zuzugeben. Diese Probleme sind insbesondere darin begründet, dass das flüssige Reduktionsmittel, insbesondere wässrige Harnstofflösung, einfrieren kann. Um das Einfrieren des flüssigen Reduktionsmittels zu verhindern, kann beispielsweise Anti-Frostschutzmittel hinzugesetzt werden, so dass der Gefrierpunkt von wässriger Harnstofflösung, der üblicherweise bei ca. -11 °C liegt, auf bis zu -40 °C erniedrigt werden.
Selbst bei Einsatz eines solchen Anti-Frostschutzmittels bzw. Gefrierpunkterniedrigers muss gleichwohl sichergestellt werden, dass die Stickoxide im Abgas ström auch bei sehr tiefen Temperaturen in der Umgebung des Kraftfahrzeuges reduziert werden. Zu diesem Zweck ist es gegebenenfalls erforderlich, das Reduktionsmittel zunächst aufzutauen bzw. abzuschmelzen. Hierfür wurden bereits diverse Lösungen zum Be- heizen des Tanks und/oder einem Teilvolumen des Tanks vorgeschlagen. Diese Lösungen sind jedoch teilweise nicht geeignet, wiederholtes Antau- en und Zufrieren in der Weise durchzuführen, dass sicher flüssiges Reduktionsmittel zum Abgasstrom hinzugegeben werden kann.
Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dann, wenn eine Entnahme des flüssigen Reduktionsmittels nahe des Tankbodens und durch den Tankboden hindurch erfolgt. Für diesen Fall wurde beispielsweise herausgefunden, dass das gefrorene Reduktionsmittel mittels einer Heizung am Tankboden zwar aufgetaut werden kann, dass darüber liegende Bereiche der gefrorenen Flüssigkeit jedoch nicht erreicht werden können und sich somit eine dicke Eishülle um die Entnahme stelle bestehen bleibt. Das Absaugen des verflüssigten Reduktionsmittels führt jedoch zu einem Vakuum, gegen das die hier üblicherweise eingesetzten Pumpen nicht arbeiten können.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Als weitere Aufgabe ist anzuführen, dass Maßnahmen angegeben werden sollen, die gerade beim Auftau-Vorgang bzw. kurz nach dem Auftau- Vorgang eine einwandfreie Entnahme von flüssigem Reduktionsmittel ermöglicht, so dass insbesondere eine im Wesentlichen blasenfreie Förderung ermöglicht ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen vorzuschlagen, mit denen genauere Erkenntnisse über den Auftau-Grad bzw. den Füllstand an flüssigem Reduktionsmittel während des Auftau-Vorgangs bzw. kurz nach dem Auftau-Vorgang vorliegen. Zudem wird ein Ziel darin gesehen, Maßnahmen anzugeben, mit denen eine Überwachung und/oder Regelung der Fördereinheit und/oder des Injektors möglich ist. Dabei soll der technische Aufwand gering sein, wo- bei ggf. eine verbesserte Messwerterfassung über Zustandsgrößen, insbesondere hinsichtlich des Drucks, in dem Fördersystem erreicht werden soll.
Zur Lösung wenigstens einer der vorstehenden Aufgaben wird eine Vor- richtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen, die sich gegebenenfalls auf weitere Aufgaben der Erfindung beziehen, sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt zusätzliche Ausführungsbeispiele an. Demnach wird hier eine Vorrichtung, umfassend einen Injektor für eine Flüssigkeit, vorgeschlagen, die mit wenigstens einem Drucksensor, bevorzugt einem integrierten Drucksensor, ausgeführt ist.
Unter einem„Injektor" wird insbesondere ein Zugabemittel verstanden, das zu vorgegebenen Zeitpunkten einen Leitungsabschnitt für die Flüssigkeit freigibt bzw. verschließt/absperrt. Zwar ist grundsätzlich möglich, dass solche Injektoren selbstöffnend ausgestaltet sind, also bei Anliegen eines vorgegebenen Drucks der Flüssigkeit vor dem Injektor selbst den Strömungsquerschnitt freigeben, vielfach werden jedoch Injektoren ein- gesetzt, die elektrisch betrieben werden. Ein solcher Injektor ist insbesondere nach Art einer Einspritzdüse ausgeführt. Eine solche Einspritzdüse umfasst gegebenenfalls ein Nadelventil, dessen Nadel durch vorgespannte Federn in Düsenhaltern auf einen Ventilsitz gedrückt wird. Ein Flüssigkeitsdruck verteilt sich in der Druckkammer, die über der Düsen- Öffnung liegt und öffnet die Düse durch Druck gegen in der Druckkammer liegende kegelige Druckschulter der Düsennadel. Gegebenenfalls kann das Abheben der Nadel auch durch einen Antrieb erfolgen, insbesondere mittels eines elektrisch betrieben Magnetantriebs. Grundsätzlich kann ein solcher Injektor am Auslass eine Düse aufweisen, beispielsweise eine Zapfendüse und/oder eine Lochdüse.
Während es bislang üblich war, einen Drucksensor zur Ermittlung eines Drucks der Flüssigkeit in der Zuleitung zum Injektor bzw. an einer Stelle des Leitungssystems zwischen Pumpe und Injektor durchzuführen, wird hier vorgeschlagen, dass der Drucksensor in den Injektor integriert ist oder lösbar mit dem Drucksensor verbunden ist. Das heißt mit anderen Worten auch, dass der Drucksensor mit Flüssigkeit, die sich bereits im Injektor befindet und/oder mit Komponenten, die drucksensibel mit der Flüssigkeit zusammenwirken und in bzw. am Injektor angeordnet sind, in Verbindung steht. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der der Drucksensor mit einem Anschluss des Injektors an eine Injektionsleitung zur Zuführung der Flüssigkeit zum Injektor verbunden ist. Dies kann insbesondere so erfolgen, dass der Drucksensor an den Anschluss ange- schraubt ist oder aber mit diesem oder in diesen integriert ist.
Weiterhin ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der der Injektor ein Nadelventil mit einer Druckkammer umfasst und der Drucksensor in Fluid- verbindung mit der Druckkammer ausgebildet ist.
Dies ermöglicht eine sehr präzise Messung des Drucks, mit dem die Flüssigkeit der Injektion durch den Injektor zugeführt wird.
Mit dieser Erfindung wird erreicht, dass die Bereitstellung eines Druck- sensors sehr platzsparend erfolgen kann. Zudem können die zum Teil für den Betrieb des Injektors vorliegenden elektrischen Leiter bzw. Signalleiter auch zur Auswertung des Drucks im Injektor verwendet werden. Folglich ist auch eine technisch einfache Lösung angegeben. Zudem ist zu berücksichtigen, dass gerade auch zur Überwachung der gesamten Förder- einheit eine Messung einer Zustandsgröße, wie beispielsweise des Drucks, nahe der Auslassöffnung hin zum Abgassystem vorteilhaft ist, so dass besonders genaue Messwerte erreicht werden können. Unter einer„Flüssigkeit" wird insbesondere eine Substanz verstanden, die zumindest bei Raumtemperatur einen flüssigen Aggregatszustand hat. Ganz besonders bevorzugt ist die Flüssigkeit ein Reduktionsmittel zur Behandlung von Stickoxiden, wie sie im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen auftreten. Unter einem flüssigen Reduktionsmittel wird bei- spielsweise neben Ammoniak auch ein Ammoniakvorläufer verstanden, wie beispielsweise Harnstoff. Das flüssige Reduktionsmittel kann zusätzlich wenigstens eine gefrierpunktserniedrigende Substanz aufweisen, ebenso wie kleine, die Förderung nicht behindernde, Partikel. Insofern ist mit„Flüssigkeit" ein Oberbegriff insbesondere für genau diese Redukti- onsmittelarten angegeben.
Weiterhin wird auch vorgeschlagen, dass der wenigstens eine integrierte Drucksensor in einem Gehäuse des Injektors angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt ist demnach, dass der Drucksensor von dem Gehäuse des Injektors eingeschlossen bzw. geschützt ist. Auf diese Weise ist es auch möglich, den Drucksensor gegen die Umgebungsbedingungen nahe des Abgassystems zu schützen, beispielsweise durch entsprechende Dichtungen, Isolierungen etc.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zudem eine Anordnung vorgeschlagen, die zumindest einen Tank mit einem Tankboden und eine Fördereinheit für eine Flüssigkeit umfasst, wobei die Fördereinheit in einer Kammer am Tankboden angeordnet und mit einem Injektor für eine Flüssigkeit verbunden ist, der an einer Abgasleitung positionierbar ist, wobei zumindest eine erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet ist.
Der Tank kann grundsätzlich mit Metall und/oder mit Kunststoff ausgeführt sein. Regelmäßig weist der Tank eine komplexe Geometrie auf, weil er sich den Gegebenheiten bzw. den räumlichen Bedingungen im Kraftfahrzeug anpasst. Der Tank kann einstückig hergestellt sein, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Regelmäßig können dem Tank ein Tankboden, eine bzw. mehrere Tankseiten und eine Tankdecke zugeordnet wer- den, die zusammen den Tankinnenraum bzw. das Tankvolumen definieren. Selbstverständlich ist auch möglich, dass der Tank in mehrere Teil- Volumina unterteilt ist, so dass in den unterschiedlichen Teil-Volumina (verschiedene) Mengen an Flüssigkeit bevorratet werden.
Die Anordnung hat zudem zumindest eine Fördereinheit, wobei regelmäßig genau eine (einzelne) Fördereinheit vorgesehen sein wird. Die Fördereinheit umfasst dabei Komponenten, mit denen die Flüssigkeit aus dem Tank herausgefördert werden kann (passive Komponenten wie z. B. flüssigkeitsführende Leitungen und aktive Komponenten wie z. B. Apparate zur Behandlung, Umwandlung, Erwärmung, etc. der Flüssigkeit). Diesbezüglich umfasst die Fördereinheit bevorzugt zumindest eine Pumpe und entsprechende Förderleitungen für die Flüssigkeit. Gegebenenfalls ist möglich, dass die Fördereinheit noch weitere Komponenten aufweist, wie beispielsweise mindestens einen Filter, mindestens einen Sensor und/oder mindestens ein Ventil. Auch können in der Fördereinheit elektronische bzw. elektrische Komponenten integriert sein, wie beispielsweise Schaltungen, Speicher, Rechner oder dergleichen.
Die Fördereinheit der erfindungsgemäßen Anordnung ist dabei in einer Kammer am Tankboden angeordnet. Die Kammer stellt insbesondere eine nach innen gerichtete Einwölbung, Einbuchtung, Rücksprung oder dergleichen vom benachbarten Tankboden dar. Damit bildet die Kammer, ausgehend vom Tankboden, eine Kammerhöhe aus. Die Kammer ist frei von der Flüssigkeit, die im Tank bevorratet wird, und nimmt zumindest teilweise die Fördereinheit auf. Die Kammer kann ein integrales oder separates Anschluss-Teil des Tankbodens sein. Bevorzugt ist weiter, dass die Kammer, vorzugsweise auf Höhe des benachbarten Tankbodens, verschlossen ist. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Kammer außermittig bezogen auf den Tank, also nahe einer Tankseite, angeordnet ist. Weiter ist hier bevorzugt, dass die Kammer zumindest eine Heizung aufweist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei, dass die Heizung mit elektrischer Energie betrieben wird. Die Heizung kann grundsätzlich separat ausgeführt sein, Teil der Fördereinheit sein und/oder in bzw. auf einer Kammerwand angeordnet sein.
Die hier vorgeschlagene Anordnung hat eine Reihe von Vorteilen. Die in den Tank hineinragende Kammer erlaubt eine platzsparende Anordnung der Fördereinheit. Die Bodennähe der Fördereinheit erlaubt auch eine vollständige Leerung des Tanks bezüglich der Flüssigkeit unabhängig von der Bauform des Tanks, beispielsweise im Vergleich zu Tanks, bei denen die Flüssigkeit über eine an der Tankdecke angeordnete Fördereinheit entnommen wird. Außerdem erlaubt die in den Tank hineinragende Kammer mit ihrer Heizung, dass die Wärme beim Auftauen tiefer bzw. weiter in das Innere in das Eis hineingebracht wird. Auch wird so lokal die beheizte Oberfläche vergrößert. Die bevorzugte Kontur der Kammer mit relativ steilen (praktisch fast senkrecht zum Tankboden verlaufenden) Kammerseitenwänden führt auch dazu, dass eine gerichtete Strömung von aufgetautem Reduktionsmittel hin zu einem vorgegebenen Bereich des Tankbodens erfolgt, so dass hier schnell eine große Menge der Flüssigkeit aufgetaut und zu einer Entnahmestelle transportiert werden kann.
Auch wenn hier eine bevorzugte Ausprägung der Anordnung beschrieben wurde, kann der erfindungsgemäße Injektor mit integriertem Sensor auch mit anderen Anordnungen zusammenwirken. Hierbei können ggf. auch andere bzw. mehrere Zustandsgrößen (Druck, Temperatur, Leitwert, etc.) gleichzeitig bestimmende Sensoren integriert sein. Bevorzugt ist die Anordnung nach Art einer Reduktionsmittel- Bereitstellungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, wobei die Abgase in einem Abgassystem geführt werden und Reduktionsmittel in das Abgassystem (geregelt) abgeben wird. Die Reduktionsmittel-Bereitstellungsvorrichtung ist dabei in das Kraftfahrzeug integriert, indem der Tank an dem Kraftfahrzeug befestigt ist. Die Reduktionsmittel-Bereitstellungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, insbesondere unter Einsatz einer entsprechenden Steuerung, bedarfsgerecht Reduktionsmittel hin zum Abgassystem hinzuzuführen.
Gerade bei einer solchen Anordnung wird versucht, die Fördereinheit sehr klein zu bauen, so dass eine geringere Anzahl von Komponenten in der Kammer gleichzeitig das Tankvolumen vergrößert. Außerdem ist gerade bei der Anwendung im Bereich der Personenkraftfahrzeuge zu berück- sichtigen, dass die Injektionsleitung relativ lang sein kann, beispielsweise länger als 3 m oder sogar länger als 4 m. Um nunmehr konkrete Aussagen mit hoher Genauigkeit über die Injektionsleitung und den tatsächlich am Injektor anliegenden Druck bereitstellen zu können, wird hier eine erfindungsgemäße Ausbildung des Injektors als besonders vorteilhaft angese- hen.
Darüber hinaus wird insbesondere die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder der erfindungsgemäßen Anordnung zur Zugabe von flüssigem Reduktionsmittel hin zu einer Abgasleitung eines Kraftfahr- zeuges vorgeschlagen.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur schematisch eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante zeigt, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 22 zur Bevorratung einer Flüssigkeit 2, insbesondere zur Bevorratung von flüssigem Reduktionsmittel wie eine wässrige Harnstofflösung. Der Tank 1 bildet einen Innenraum durch seine Begrenzungswände, die hier mit einer oberen Tankdecke 7, einem unten angeordneten Tankboden 5 und dazwischen liegenden Tankseiten 6 gebildet sind. Der hier dargestellte Tank 1 weist zudem in der Tankdecke 7 eine Füllöffnung 3 auf, über die der Tank 1 bedarfsgerecht mit Flüssigkeit 2 befüllt werden kann. Üblich ist auch, dass ein sol- eher Tank 1 einen oder mehrere Füllstandsmesser 4 aufweist, mit der der aktuelle Füllstand der Flüssigkeit 2 im Tank 1 bestimmt werden kann.
Außermittig am Tankboden 5 ist nun eine Kammer 9 ausgebildet, in der eine Fördereinheit 8 angeordnet ist. In der Kammer 9 befindet sich keine Flüssigkeit 2, sondern dort sind die Komponenten zur Förderung der Flüssigkeit 2 aus dem Tank 1 hin zu einem Injektor 17 angeordnet. Die Fördereinheit 8 entnimmt dabei Flüssigkeit 2 über einen Ablauf 10, der ebenfalls in der Nähe des Tankbodens 5 angeordnet ist, aus dem Inneren des Tanks 1. Die Fördereinheit 8 umfasst (in der hier angegebenen Reihenfolge der Durchströmung, ausgehend von dem Ablauf 10) zunächst einen Filter 13, dann eine Pumpe 14 und ein Ventil 16, mit denen die Flüssigkeit hin zum Injektor 17 geleitet wird. In dem Leitungsabschnitt zwischen der Pumpe 14 und dem Ventil 16 kann ein Temperatursensor 25 (oder gegebenenfalls ein anderer Sensor) vorgesehen sein. Der Injektor 17 weist zudem ein Gehäuse 26 auf, in dem ein Drucksensor 15 integriert ist.
Das Ventil 16 ermöglicht alternativ zur Weiterleitung der Flüssigkeit 2 hin zu einem Injektor 17 auch die Förderung hin zu einem Rücklauf 11, über den die Flüssigkeit 2 wieder dem Tank 1 zugeführt wird und folglich aus der Kammer 9 in den Tank wieder austritt.
Für den Betrieb der Pumpe 14, des Ventils 16, des Injektors 17 und/oder weiterer Komponenten kann eine Steuerung 18 vorgesehen sein, die mit Signalleitern 23 mit den Komponenten verbunden ist. Zusätzlich kann die Steuerung 18 mit verschiedenen Sensoren (z. B. auch dem integrierten Drucksensor 15) und/oder übergeordneten Steuerungen (wie beispielsweise einer Motorsteuerung) verbunden sein, um bedarfsgerecht die För- derung bzw. Heizung anzustoßen. Die Steuerung 18 kann ebenfalls in die Kammer 9 integriert sein. Die mit der Fördereinheit 8 geförderte Flüssigkeit 2 wird über den Injektor 17 einer Abgasleitung 19 zugeführt, durch die Abgas mit einer vorgegebenen Strömungsrichtung 20 strömt. Dabei kann eine Verdampfung (z. B. eine Thermophorese) bzw. Umsetzung (z. B. eine Hydrolyse) der Flüssigkeit 2 hin zu einem Reduktionsmittel für Stickoxide erfolgen, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von katalytisch aktiven Substanzen. Dieses Gemisch aus Reduktionsmittel und Abgas kann dann einer Abgasbehandlungseinheit 21, insbesondere einem Kata- lysator, zugeführt werden, so dass die Stickoxide in der Abgasleitung 19 reduziert werden. Die Zugabe der Flüssigkeit 2 erfolgt dabei bevorzugt unter Berücksichtigung der in der Abgasleitung 19 benötigten Menge an Flüssigkeit 2.
Bezugszeichenliste
1 Tank
2 Flüssigkeit
3 Füllöffnung
4 Füllstandsmesser
5 Tankboden
6 Tankseite
7 Tankdecke
8 Fördereinheit
9 Kammer
10 Ablauf
11 Rücklauf
12 Inj ektionsleitung
13 Filter
14 Pumpe
15 Drucksensor
16 Ventil
17 Injektor
18 Steuerung
19 Angasleitung
20 Strömungsrichtung
21 Abgasbehandlungseinheit
22 Kraftfahrzeug
23 Signalleiter
24 Heizung
25 Temp eratur sensor
26 Gehäuse

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung umfassend einen Injektor (17) für eine Flüssigkeit (2) mit wenigstens einem Drucksensor (15).
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, bei der der Drucksensor (15) in den Injektor (17) integriert ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2, bei der der wenigstens eine integrierte Drucksensor (15) in einem Gehäuse (26) des Injektors (17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, bei der der Drucksensor (15) (15) mit dem Injektor (17) lösbar verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der der Drucksensor (15) mit einem Anschluss des Injektors (17) an eine Injektionsleitung (12) zur Zuführung der Flüssigkeit (2) zum Injektor (17) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der der Injektor (17) ein Nadelventil mit einer Druckkammer um- fasst und der Drucksensor (15) in Fluidverbindung mit der Druckkammer ausgebildet ist.
Anordnung umfassend zumindest einen Tank (1) mit einem Tankboden (5) und eine Fördereinheit (8) für eine Flüssigkeit (2), wobei die Fördereinheit (8) in einer Kammer (9) am Tankboden (5) angeordnet und mit einem Injektor (17) für eine Flüssigkeit (2) verbunden ist, der an einer Abgasleitung (19) positionierbar ist, wobei zumindest eine Vorrichtung der vorstehenden Patentansprüche ausgebildet ist.
8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 oder einer Anordnung nach Patentanspruch 7 zur Zugabe von flüssigem Reduktionsmittel hin zu einer Abgasleitung (19) eines Kraftfahrzeuges (22).
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