WO2024126072A1 - Verfahren zur spülung einer druckleitung einer fördervorrichtung - Google Patents

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WO2024126072A1
WO2024126072A1 PCT/EP2023/083765 EP2023083765W WO2024126072A1 WO 2024126072 A1 WO2024126072 A1 WO 2024126072A1 EP 2023083765 W EP2023083765 W EP 2023083765W WO 2024126072 A1 WO2024126072 A1 WO 2024126072A1
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injector
conveying
urea solution
pressure line
aqueous urea
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PCT/EP2023/083765
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Cornelius Köhler
Peter Bauer
Tobias Luebbert
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Vitesco Technologies GmbH
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    • 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
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    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1821—Injector parameters

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a device for conveying an aqueous urea solution in a motor vehicle, with a conveying device which has a pump for conveying the aqueous urea solution, wherein the aqueous urea solution is conveyed via a suction line from a tank through the conveying device via a pressure line to an injector arranged outside the conveying device, wherein the injector is arranged on an exhaust line and is designed to inject the aqueous urea solution into the exhaust line, wherein a bypass leads from the pressure line from a point upstream of the injector to the tank, wherein the pump is operated in a first conveying process in a first conveying direction in order to convey aqueous urea solution to the injector, wherein after the end of the first conveying process in the first conveying direction of the pump the injector is closed and the pump is operated in a second conveying process in a second conveying direction opposite to the first conveying direction, wherein the injector is opened for
  • SCR selective catalytic reduction
  • the aqueous ammonia solution, the urea is carried in a tank and pumped into the exhaust line in precisely metered quantities using a suitable pumping device.
  • the pumping device usually has, among other things, a pump for pumping the fluid, one or more filters for cleaning the fluid, if necessary heating devices for thawing the fluid and a control device for processing internal and external data and for controlling the pump, the heating devices and other controllable components, such as one or more injectors.
  • the conveying devices used to convey the aqueous ammonia solution and in particular the injectors must be designed in such a way that freezing of the aqueous ammonia solution is prevented in order to prevent damage, particularly to the injectors. Therefore, procedures are used to remove the aqueous urea solution from the injectors after the conveying device has been switched off. At the same time, these procedures must ensure that the components of the conveying device remain exposed to aqueous ammonia solution in order to prevent the crystallization of the aqueous ammonia solution on these components. For this purpose, a flushing process is carried out in which the feed pump is operated in the opposite direction while the injectors are closed. The injectors are finally opened for a defined period of time, whereby air is sucked through the injectors to the conveying device and the aqueous ammonia solution is sucked out of the lines and the injectors.
  • a particular disadvantage of the prior art solutions is that it is very difficult to scale the negative pressure generated and the backflow generated by the negative pressure in such a way that the injectors and the lines leading to the injectors are emptied, but not the remaining components of the delivery device. This leads to generally low negative pressures being built up and thus the backflow is also low. This can lead to residues of the aqueous ammonia solution remaining in the injectors or the lines and forming deposits there.
  • the object of the present invention to provide a method for operating a device for exhaust gas aftertreatment, which ensures a safe Flushing process of the lines to the injectors and the injectors themselves ensures in order to prevent damage to the injectors and the delivery device itself. Furthermore, the object of the present invention is to create a device.
  • An embodiment of the invention relates to a method for operating a device for conveying an aqueous urea solution in a motor vehicle, with a conveying device which has a pump for conveying the aqueous urea solution, wherein the aqueous urea solution is conveyed via a suction line from a tank through the conveying device via a pressure line to an injector arranged outside the conveying device, wherein the injector is arranged on an exhaust line and is designed to inject the aqueous urea solution into the exhaust line, wherein a bypass leads from the pressure line from a point upstream of the injector to the tank, wherein the pump is operated in a first conveying process in a first conveying direction in order to convey aqueous urea solution to the injector, wherein after the end of the first conveying process in the first conveying direction of the pump, the injector is closed and the pump is operated in a second conveying process in a second conveying direction opposite to the first conveying direction, wherein the inject
  • the method is particularly aimed at generating a negative pressure in the pressure line and parts of the delivery device during the second delivery process, which is significantly higher compared to the method known from the prior art.
  • the air in the conveying device is pumped through the bypass branching off from the pressure line into the tank, where the air can be drawn out of the system by means of a tank vent. Since the injector or injectors are completely closed during the third conveying process, the air is preferably conveyed along the bypass.
  • the air compressed in front of the injector or injectors expands again slightly because the pump's compressive delivery pressure is removed. The length of the pressure line filled with air is thus increased.
  • the air remaining in the pressure line on the injector expands in the pressure line after the pump is switched off, whereby the amount of air is small enough that no air enters the delivery device via the pressure line.
  • This also ensures that no aqueous urea solution remains on the injector or injectors. It also prevents the expansion of the volume of air remaining in the pressure line from causing air to enter the delivery device again and thus possibly into the pump, the filter or other components that are preferably completely exposed to the aqueous urea solution outside of operation.
  • a preferred embodiment is characterized in that the pressure which is built up during the third delivery process is low enough to prevent aqueous urea solution from being delivered to the injector. This is intended to prevent aqueous urea solution from being delivered to the injector or injectors.
  • two injectors are provided which are fluidically connected in parallel to each other and are arranged in the pressure line downstream of the bypass.
  • the negative pressure generated by the pump during the second delivery process is selected such that the entire aqueous urea solution present in the pressure line is sucked back into the delivery device. This is advantageous in order to ensure that the pressure line is completely emptied, no aqueous urea solution remains on the injector or injectors and no deposits or residues of the aqueous urea solution remain in the pressure line.
  • the air in the conveying device and the pressure line is discharged via the bypass into the Tank, whereby a portion of the air remains compressed in front of the closed injectors, whereby the air forms a cushion between the aqueous urea solution and the injectors.
  • the air pressed into the tank can be easily removed from the tank via a tank vent, as is known from the prior art. Because the injector or injectors are completely closed during the third delivery process, the air located directly in front of the injector or injectors before the third delivery process has no opportunity to escape. It is compressed as a compressible medium by the incompressible aqueous urea solution in front of the closed injector or injectors.
  • An embodiment of the invention relates to a device for conveying an aqueous urea solution in a motor vehicle, wherein the device comprises a conveying device which is designed to convey the aqueous urea solution from a tank to at least one injector arranged outside the conveying device, wherein the at least one injector is designed to inject the aqueous urea solution into an exhaust line, wherein the conveying device has a pump which is designed to suck the aqueous urea solution out of the tank along an intake line and to convey it along a pressure line to the injector, wherein a bypass runs from the pressure line upstream of the injector to the tank, wherein the pump is designed to be operated in a first conveying direction and in a second conveying direction which is opposite to the first conveying direction.
  • Such an invention can advantageously be operated by means of the method described above.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention, which is operated with a method according to the invention, wherein
  • Figure 1 shows three images of a device 1, wherein different operating states of the device 1 are shown in the three images from left to right.
  • the left figure shows the state of the device 1 in which the pump 2 has finished its regular operation in which it conveys the aqueous urea solution from the tank 3 to the two injectors 4, 5 along the pressure line 6. It can be seen that the suction line 7 from the tank 3 to the pump 2, the bypass 8, which runs from the pressure line 6 to the tank 3, and the pressure line 6 to the injectors 4, 5 are completely filled with the aqueous urea solution.
  • the actual conveying device 9 consists in particular of the pump 2, the bypass 8 and, if necessary, a filter for the aqueous urea solution.
  • the conveying device is preferably arranged in its own housing, which has connections for the suction line from the tank 3 and the pressure line 6, which is connected to the conveying device.
  • the second delivery process is shown in the middle figure.
  • the pump 2 is operated in the opposite direction to the normal delivery operation, so that the aqueous urea solution is delivered from the injectors 4, 5 along the pressure line 6 to the tank 3.
  • the reverse delivery creates a negative pressure in the pressure line 6 and air is delivered through the open injectors 4, 5 into the pressure line 6 and finally into the pump 2 and the bypass 8, simultaneously displacing the aqueous urea solution previously located there in the direction of the tank 3.
  • the injectors 4, 5 are closed and the pump 2 is switched off.
  • the right-hand illustration shows the third delivery process following the second delivery process.
  • the pump 2 is again operated in the delivery direction 9 intended for regular delivery operation with the injectors 4, 5 still closed.
  • This means that aqueous urea solution is again delivered from the tank 3 into the pressure line 6.
  • the bypass 8, which is fluidically connected to the tank 3, is also filled with aqueous urea solution by the third delivery process.
  • the air previously compressed by the aqueous urea solution expands in front of the injectors 4, 5 and pushes the aqueous urea solution slightly back into the pressure line 6.
  • the state shown in the right figure represents the final state of the device 1 after the end of normal operation.
  • the injectors 4, 5 are protected against freezing and the conveyor device 9 is fully constantly exposed to the aqueous urea solution so that no crystallization can occur on its components, which could lead to damage to the components.
  • the embodiment of Figure 1 in particular has no limiting character and serves to clarify the inventive concept.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zur Förderung einer wässrigen Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Fördervorrichtung (9), die eine Pumpe (2) zur Förderung der wässrigen Harnstofflösung aufweist, wobei die wässrige Harnstofflösung über eine Ansaugleitung (7) von einem Tank (3) durch die Fördervorrichtung (9) über eine Druckleitung (6) zu einem außerhalb der Fördervorrichtung (9) angeordneten Injektor (4, 5) gefördert wird, wobei der Injektor (4, 5) an einer Abgasleitung angeordnet ist und zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasleitung ausgebildet ist, wobei von der Druckleitung (6) von einer Stelle stromauf des Injektors (4, 5) ein Bypass (8) hin zum Tank (3) führt, wobei die Pumpe (2) in einem ersten Fördervorgang in einer ersten Förderrichtung betrieben wird um wässrige Harnstofflösung hin zu dem Injektor (4, 5) zu fördern, wobei nach dem Beenden des ersten Fördervorgangs in der ersten Förderrichtung der Pumpe (2) der Injektor (4, 5) geschlossen wird und die Pumpe (2) in einem zweiten Fördervorgang in einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung betrieben wird, wobei der Injektor (4, 5) für eine vorbestimmte Zeitdauer T1 geöffnet wird und Luft durch den Injektor (4, 5) in die Druckleitung (6) gesaugt wird, wobei die durch den Injektor (4, 5) gesaugte Luft bis in die Fördervorrichtung (9) gesaugt wird, wobei im Anschluss die Pumpe (2) in einem dritten Fördervorgang wiederum in der ersten Förderrichtung betrieben wird, während der Injektor (4, 5) geschlossen ist, wobei die in die Fördervorrichtung (9) gesaugte Luft entlang des Bypasses (8) hin zum Tank (3) gedrückt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Spülung einer Druckleitung einer Fördervorrichtung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Förderung einer wässrigen Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Fördervorrichtung, die eine Pumpe zur Förderung der wässrigen Harnstofflösung aufweist, wobei die wässrige Harnstofflösung über eine Ansaugleitung von einem Tank durch die Fördervorrichtung über eine Druckleitung zu einem außerhalb der Fördervorrichtung angeordneten Injektor gefördert wird, wobei der Injektor an einer Abgasleitung angeordnet ist und zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasleitung ausgebildet ist, wobei von der Druckleitung von einer Stelle stromauf des Injektors ein Bypass hin zum Tank führt, wobei die Pumpe in einem ersten Fördervorgang in einer ersten Förderrichtung betrieben wird um wässrige Harnstofflösung hin zu dem Injektor zu fördern, wobei nach dem Beenden des ersten Fördervorgangs in der ersten Förderrichtung der Pumpe der Injektor geschlossen wird und die Pumpe in einem zweiten Fördervorgang in einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung betrieben wird, wobei der Injektor für eine vorbestimmte Zeitdauer T1 geöffnet wird und Luft durch den Injektor in die Druckleitung gesaugt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Weltweit sind in vielen Staaten gesetzliche Regelungen getroffen worden, die einen oberen Grenzwert für den Gehalt von bestimmten Substanzen im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen festlegen. Hierbei handelt es sich zumeist um Substanzen, deren Abgabe an die Umwelt unerwünscht ist. Eine dieser Substanzen stellt Stickoxid (NOx) dar, dessen Anteil im Abgas gesetzlich festgelegte Grenzwerte nicht übersteigen darf. Auf Grund der Rahmenbedingungen, beispielsweise der Auslegung der Verbrennungskraftmaschinen im Hinblick auf einen günstigen Kraftstoffverbrauch oder ähnliches, ist die innermotorische Vermeidung der Stick- oxidemission bei der Verminderung des Anteils der Stickoxide im Abgas nur begrenzt tauglich, so dass für die Einhaltung relativ niedriger Grenzwerte eine Abgasnachbehandlung erforderlich ist.
Hierbei hat sich herausgestellt, dass eine selektive katalytische Reduktion (SCR, selective catalytic reduction) der Stickoxide vorteilhaft ist. Diese SCR-Methode benötigt ein Reduktionsmittel, welches stickstoffhaltig ist. Insbesondere hat sich der Einsatz von Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel als eine mögliche Alternative herausgestellt. Auf Grund der chemischen Eigenschaften und der gesetzlichen Bestimmungen in vielen Staaten wird üblicherweise der Ammoniak nicht als reines Ammoniak vorgehalten, da dies insbesondere bei Kraftfahrzeugen oder anderen mobilen Anwendungen zu Problemen führen kann. Vielmehr werden statt einer Bevorratung der Reduktionsmittel selbst oftmals Reduktionsmittelvorläufer gespeichert und mitgeführt. Unter einem Reduktionsmittelvorläufer wird insbesondere ein Stoff verstanden, welcher das Reduktionsmittel abspaltet oder chemisch in das Reduktionsmittel umgewandelt werden kann. Beispielsweise stellt für das Reduktionsmittel Ammoniak Harnstoff einen Reduktionsmittelvorläufer dar.
Die wässrige Ammoniaklösung, der Harnstoff, wird in einem Tank mitgeführt und mittels einer geeigneten Fördervorrichtung in genau dosierten Mengen in die Abgasleitung gefördert. Die Fördervorrichtung weist hierzu regelmäßig unter anderem eine Pumpe zur Förderung des Fluids auf, einen oder mehrere Filter zur Reinigung des Fluids, gegebenenfalls Heizvorrichtungen zum Auftauen des Fluids und eine Steuervorrichtung zur Verarbeitung von internen und externen Daten und zur Ansteuerung der Pumpe, der Heizvorrichtungen und weiterer steuerbarer Komponenten, wie beispielsweise einem oder mehreren Injektoren.
Die zur Förderung der wässrigen Ammoniaklösung eingesetzten Fördervorrichtungen und insbesondere die Injektoren müssen derart ausgelegt sein, dass das Einfrieren der wässrigen Ammoniaklösung verhindert wird, um Schaden insbesondre von den Injektoren abzuhalten. Daher werden Verfahren genutzt, die die wässrige Harnstofflösung aus den Injektoren entfernen, nachdem die Fördervorrichtung abgestellt wurde. Bei diesen Verfahren muss gleichzeitig sichergestellt werden, dass die Komponenten der Fördervorrichtung mit wässriger Ammoniaklösung beaufschlagt bleiben, um die Kristallisation der wässrigen Ammoniaklösung an diesen Komponenten zu verhindern. Hierfür wird ein Spülvorgang ausgeführt, bei dem die Förderpumpe in entgegengesetzter Richtung betrieben wird, während die Injektoren geschlossen sind. Die Injektoren werden schließlich für eine definierte Zeitspanne geöffnet, wodurch Luft durch die Injektoren hin zur Fördervorrichtung gesaugt wird und die wässrigen Ammoniaklösung aus den Leitungen und den Injektoren gesaugt wird.
Nachteilig an den Lösungen aus dem Stand der Technik ist insbesondere, dass es sehr schwierig ist den erzeugten Unterdrück und den durch den Unterdrück erzeugten Rückfluss so zu skalieren, dass zwar die Injektoren und die zu den Injektoren führenden Leitungen geleert werden, nicht aber die restlichen Komponenten der Fördervorrichtung. Dies führt dazu, dass generell eher geringe Unterdrücke aufgebaut werden und somit der Rückfluss ebenfalls gering ist. Dies kann dazu führen, dass Rückstände des wässrigen Ammoniaklösung in den Injektoren oder den Leitungen Zurückbleiben und dort Ablagerungen bilden.
Wenn der Unterdrück und somit der Rückfluss zu hoch skaliert wird, kann es dazu führen, dass Luft in die Fördervorrichtung gesaugt wird und es somit zu einer Kristallisation an der Pumpe, dem Filter oder anderen Komponenten der Fördervorrichtung kommt. Dies ist insbesondere auch darin begründet, dass alle verbauten Komponenten gewisse Bauteiltoleranzen aufweisen, wodurch die eigentliche Förderleistung der Pumpe von Pumpe zu Pumpe unvorhersehbar variiert und somit eine unbekannte Menge von wässriger Ammoniaklösung angesaugt wird. Die Unvorhersehbarkeit bei der angesaugten Menge der wässrigen Ammoniaklösung führt zu einem unsicheren Spülvorgang, welcher eine Beschädigung der Injektoren oder der Fördervorrichtung nicht sicher verhindern kann.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zu schaffen, welches einen sicheren Spülvorgang der Leitungen zu den Injektoren und der Injektoren selbst sicherstellt, um die Beschädigung der Injektoren und der Fördervorrichtung selbst zu verhindern. Außerdem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Förderung einer wässrigen Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Fördervorrichtung, die eine Pumpe zur Förderung der wässrigen Harn- stofflösung aufweist, wobei die wässrige Harnstofflösung über eine Ansaugleitung von einem Tank durch die Fördervorrichtung über eine Druckleitung zu einem außerhalb der Fördervorrichtung angeordneten Injektor gefördert wird, wobei der Injektor an einer Abgasleitung angeordnet ist und zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasleitung ausgebildet ist, wobei von der Druckleitung von einer Stelle stromauf des Injektors ein Bypass hin zum Tank führt, wobei die Pumpe in einem ersten Fördervorgang in einer ersten Förderrichtung betrieben wird um wässrige Harnstofflösung hin zu dem Injektor zu fördern, wobei nach dem Beenden des ersten Fördervorgangs in der ersten Förderrichtung der Pumpe der Injektor geschlossen wird und die Pumpe in einem zweiten Fördervorgang in einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung betrieben wird, wobei der Injektor für eine vorbestimmte Zeitdauer T1 geöffnet wird und Luft durch den Injektor in die Druckleitung gesaugt wird, wobei die durch den Injektor gesaugte Luft bis in die Fördervorrichtung gesaugt wird, wobei im Anschluss die Pumpe in einem dritten Fördervorgang wiederum in der ersten Förderrichtung betrieben wird, während der Injektor geschlossen ist, wobei die in die Fördervorrichtung gesaugte Luft entlang des Bypasses hin zum Tank gedrückt wird.
Das Verfahren zielt insbesondere darauf ab während des zweiten Fördervorgangs einen Unterdrück in der Druckleitung und Teilen der Fördervorrichtung zu erzeugen, der relativ betrachtet zu dem aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren deutlich höher ist. Dies führt dazu, dass beim Öffnen des Injektors oder der Injek- toren die in der Druckleitung befindliche wässrige Harnstofflösung deutlich weiter in die Fördervorrichtung zurückgesaugt wird als sonst. Dadurch wird sichergestellt, dass an den Injektoren und bevorzugt auch in der kompletten Druckleitung keine wässrige Harnstofflösung mehr vorhanden ist und insbesondere es zu keinen Ablagerungen in der Druckleitung kommt.
Durch das Vorsehen eines dritten Fördervorgangs, wobei die Pumpe wieder wässrige Harnstofflösung aus dem Tank in Richtung der Druckleitung beziehungsweise in Richtung des Injektors oder der Injektoren fördert, wird die in der Fördervorrichtung befindliche Luft durch den von der Druckleitung abzweigenden Bypass in den Tank gepumpt, wo die Luft mittels einer Tankentlüftung aus dem System gezogen werden kann. Da bei dem dritten Fördervorgang der Injektor beziehungsweise die Injektoren vollständig geschlossen sind, wird die Luft bevorzugt entlang des Bypasses gefördert. Da der Abschnitt der Druckleitung, der stromabwärts des Abzweigs des Bypasses liegt und stromauf des Injektors beziehungsweise der Injektoren, vor dem dritten Fördervorgang ebenfalls mit Luft befüllt ist, wird diese Luft, von der während des dritten Fördervorgangs nachgeförderten wässrigen Harn- stofflösung, in Richtung des geschlossenen Injektors beziehungsweise der Injektoren verdrängt und dort von der an sich inkompressiblen wässrigen Harnstofflösung komprimiert. Mit diesem komprimierten Luftvolumen kann sichergestellt werden, dass der Injektor beziehungsweise die Injektoren nach Abschluss des dritten Fördervorgangs nicht mit wässriger Harnstofflösung beaufschlagt sind.
Nach dem Beenden des dritten Fördervorgangs expandiert die vor dem Injektor beziehungsweise den Injektoren komprimierte Luft wieder etwas, da der komprimierende Förderdruck der Pumpe wegfällt. Die von Luft gefüllte Leitungslänge der Druckleitung wird dadurch vergrößert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein in der Druckleitung verbliebener Anteil von Luft an dem in den Injektor endenden Abschnitt der Druckleitung verbleibt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Injektor beziehungsweise die Injektoren nicht mit der wässrigen Harnstofflösung beaufschlagt werden, wenn die Vorrichtung nicht in Betrieb ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Injektor beziehungsweise die Injektoren keinen Schaden nehmen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die in der Druckleitung am Injektor verbliebene Luft nach dem Abstellen der Pumpe in der Druckleitung expandiert, wobei die Luftmenge gering genug ist, dass keine Luft über die Druckleitung in die Fördervorrichtung gelangt. Dies stellt weiterhin sicher, dass keine wässrige Harnstofflösung am Injektor beziehungsweise den Injektoren verbleibt. Außerdem wird verhindert, dass durch die Expansion des in der Druckleitung verbliebenen Luftvolumens wieder Luft in die Fördervorrichtung gelangt und somit gegebenenfalls in die Pumpe, den Filter oder andere Komponenten, die bevorzugt außerhalb des Betriebs vollständig mit der wässrigen Harnstofflösung beaufschlagt sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, welcher beim dritten Fördervorgang aufgebaut wird, gering genug ist, um das Fördern von wässriger Harnstofflösung hin zum Injektor auszuschließen. So soll verhindert werden, dass doch wässrige Harnstofflösung an den Injektor beziehungsweise die Injektoren gefördert wird.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn zwei Injektoren vorgesehen sind, welche fluidisch parallel zueinander geschaltet sind und in der Druckleitung stromab des Bypasses angeordnet sind.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der von der Pumpe erzeugte Unterdrück während des zweiten Fördervorgangs derart gewählt ist, dass die gesamte in der Druckleitung vorhandene wässrige Harnstofflösung bis in die Fördervorrichtung zurückgesaugt wird. Dies ist vorteilhaft, um sicherzustellen, dass die Druckleitung vollständig entleert ist, keine wässrige Harnstofflösung am Injektor beziehungsweise den Injektoren verblieben ist und auch keine Ablagerungen und Rückstände der wässrigen Harnstofflösung in der Druckleitung verbleiben.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn während des dritten Fördervorgangs die in der Fördervorrichtung und der Druckleitung befindliche Luft über den Bypass in den Tank gedrückt wird, wobei ein Anteil der Luft komprimiert vor den geschlossenen Injektoren verbleibt, wobei die Luft ein Polster zwischen der wässrigen Harnstofflösung und den Injektoren bildet. Die in den Tank gedrückte Luft kann auf einfache Weise über eine Tankentlüftung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, aus dem Tank entfernt werden. Dadurch, dass der Injektor beziehungsweise die Injektoren beim dritten Fördervorgang vollständig verschlossen sind, hat die vor dem dritten Fördervorgang direkt vor dem Injektor beziehungsweise den Injektoren befindliche Luft keine Möglichkeit zu entweichen. Sie wird als kompressibles Medium von der inkompressiblen wässrigen Harnstofflösung vor dem verschlossenen Injektor beziehungsweise den verschlossenen Injektoren komprimiert.
Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung einer wässrigen Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung eine Fördervorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist die wässrige Harnstofflösung aus einem Tank hin zu zumindest einem außerhalb der Fördervorrichtung angeordneten Injektor zu fördern, wobei der zumindest eine Injektor dazu eingerichtet ist die wässrige Harnstofflösung in eine Abgasleitung einzuspritzen, wobei die Fördervorrichtung eine Pumpe aufweist, welche dazu eingerichtet ist die wässrige Harnstofflösung entlang einer Ansaugleitung aus dem Tank anzusaugen, und diese entlang einer Druckleitung zu dem Injektor zu fördern, wobei von der Druckleitung ein Bypass stromauf des Injektors zum Tank verläuft, wobei die Pumpe dazu eingerichtet ist in einer ersten Förderrichtung betrieben zu werden und in einer zweiten Förderrichtung, welche der ersten Förderrichtung entgegengesetzt ist.
Eine solche Erfindung kann vorteilhaft mittels des vorangegangen beschriebenen Verfahrens betrieben werden.
Auch ist es zweckmäßig, wenn außerhalb der Fördervorrichtung zwei fluidisch parallel angeordnete Injektoren vorgesehen sind, welche stromab des Abzweigs des Bypasses an die Druckleitung angebunden sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, wobei
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt drei Abbildungen einer Vorrichtung 1 , wobei in den drei Abbildungen von links nach rechts unterschiedliche Betriebszustände der Vorrichtung 1 gezeigt werden.
In der linken Abbildung ist der Zustand der Vorrichtung 1 gezeigt, in welchem die Pumpe 2 ihren regulären Betrieb, in welchem sie die wässrige Harnstofflösung von dem Tank 3 hin zu den beiden Injektoren 4, 5 entlang der Druckleitung 6 fördert, beendet hat. Es ist zu erkennen, dass die Ansaugleitung 7 vom Tank 3 hin zur Pumpe 2, der Bypass 8, der von der Druckleitung 6 hin zum Tank 3 verläuft, sowie die Druckleitung 6 zu den Injektoren 4, 5 vollständig mit der wässrigen Harnstofflösung gefüllt ist.
Die eigentliche Fördervorrichtung 9 besteht insbesondere aus der Pumpe 2, dem Bypass 8 und gegebenenfalls aus einem Filter für die wässrige Harnstofflösung. Die Fördervorrichtung ist bevorzugt in einem eigenen Gehäuse angeordnet, welches Anschlüsse für die Saugleitung vom Tank 3 aufweist und die Druckleitung 6, die sich an die Fördervorrichtung anschließt. In der mittleren Abbildung ist der zweite Fördervorgang dargestellt. Die Pumpe 2 wird entgegen der Förderrichtung vom normalen Förderbetrieb betrieben, so dass die wässrige Harnstofflösung von den Injektoren 4, 5 entlang der Druckleitung 6 hin zum Tank 3 gefördert wird. Weil dabei die Injektoren 4, 5 geöffnet sind, wird durch das Rückfördern ein Unterdrück in der Druckleitung 6 erzeugt und Luft durch die geöffneten Injektoren 4, 5 in die Druckleitung 6 und schließlich in die Pumpe 2 und den Bypass 8 gefördert und zeitgleich die dort vorher befindliche wässrige Harnstofflösung in Richtung des Tanks 3 verdrängt. Zum Ende des zweiten Fördervorgangs werden die Injektoren 4, 5 geschlossen und die Pumpe 2 abgestellt.
Die rechte Abbildung zeigt den auf den zweiten Fördervorgang folgenden dritten Fördervorgang. In diesem wird die Pumpe 2 bei weiterhin geschlossenen Injektoren 4, 5 wieder in der für den regulären Förderbetrieb vorgesehenen Förderrichtung 9 betrieben. Es wird dadurch wieder wässrige Harnstofflösung vom Tank 3 in die Druckleitung 6 hinein gefördert. Auch der Bypass 8, welcher fluidisch mit dem Tank 3 in Verbindung steht, wird durch den dritten Fördervorgang mit wässriger Harnstofflösung gefüllt.
Wie in der rechten Abbildung zu erkennen ist, verbleibt ein gewisser Anteil an Luft direkt vor den geschlossenen Injektoren 4, 5 und wird dort von der nachgeförderten wässrigen Harnstofflösung komprimiert. Somit wird sichergestellt, dass die Injektoren 4, 5 nicht in direktem Kontakt mir der wässrigen Harnstofflösung stehen und gleichzeitig die Fördervorrichtung 9 beziehungsweise die einzelnen Komponenten der Fördervorrichtung 9 vollständig mit wässriger Harnstofflösung beaufschlagt sind.
Nach Beenden des dritten Fördervorgangs expandiert die zuvor von der wässrigen Harnstofflösung komprimierte Luft vor den Injektoren 4, 5 und drängt die wässrige Harnstofflösung geringfügig in die Druckleitung 6 zurück.
Der in der rechten Abbildung gezeigte Zustand stellt den Endzustand der Vorrichtung 1 nach Beendigung des normalen Betriebs dar. In diesem Zustand sind die Injektoren 4, 5 gegen das Einfrieren geschützt und die Fördervorrichtung 9 ist voll- ständig mit der wässrigen Harnstofflösung beaufschlagt, so dass sich an deren Komponenten keine Kristallisation einstellen kann, welche zu Beschädigungen der Komponenten führen könnte. Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
Bezugszeichenliste
1 . Vorrichtung
2. Pumpe
3. Tank
4. Injektor
5. Injektor
6. Druckleitung
7. Ansaugleitung
8. Bypass
9. Fördervorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1 ) zur Förderung einer wässrigen Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Fördervorrichtung (9), die eine Pumpe (2) zur Förderung der wässrigen Harnstofflösung aufweist, wobei die wässrige Harnstofflösung über eine Ansaugleitung (7) von einem Tank (3) durch die Fördervorrichtung (9) über eine Druckleitung (6) zu einem außerhalb der Fördervorrichtung (9) angeordneten Injektor (4, 5) gefördert wird, wobei der Injektor (4, 5) an einer Abgasleitung angeordnet ist und zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasleitung ausgebildet ist, wobei von der Druckleitung (6) von einer Stelle stromauf des Injektors (4, 5) ein Bypass (8) hin zum Tank (3) führt, wobei die Pumpe (2) in einem ersten Fördervorgang in einer ersten Förderrichtung betrieben wird um wässrige Harnstofflösung hin zu dem Injektor (4, 5) zu fördern, wobei nach dem Beenden des ersten Fördervorgangs in der ersten Förderrichtung der Pumpe (2) der Injektor (4, 5) geschlossen wird und die Pumpe (2) in einem zweiten Fördervorgang in einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung betrieben wird, wobei der Injektor (4, 5) für eine vorbestimmte Zeitdauer T1 geöffnet wird und Luft durch den Injektor (4, 5) in die Druckleitung (6) gesaugt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die durch den Injektor (4, 5) gesaugte Luft bis in die Fördervorrichtung (9) gesaugt wird, wobei im Anschluss die Pumpe (2) in einem dritten Fördervorgang wiederum in der ersten Förderrichtung betrieben wird, während der Injektor (4, 5) geschlossen ist, wobei die in die Fördervorrichtung (9) gesaugte Luft entlang des Bypasses (8) hin zum Tank (3) gedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein in der Druckleitung (6) verbliebener Anteil von Luft an dem in den Injektor (4, 5) endenden Abschnitt der Druckleitung (6) verbleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die in der Druckleitung (6) am Injektor (4, 5) verbliebene Luft nach dem Abstellen der Pumpe (2) in der Druckleitung (6) expandiert, wobei die Luft- menge gering genug ist, dass keine Luft über die Druckleitung (6) in die Fördervorrichtung gelangt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Druck, welcher beim dritten Fördervorgang aufgebaut wird, gering genug ist, um das Fördern von wässriger Harnstofflösung hin zum Injektor (4, 5) auszuschließen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwei Injektoren (4, 5) vorgesehen sind, welche fluidisch parallel zueinander geschaltet sind und in der Druckleitung (6) stromab des Bypasses (8) angeordnet sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der von der Pumpe (2) erzeugte Unterdrück während des zweiten Fördervorgangs derart gewählt ist, dass die gesamte in der Druckleitung (6) vorhandene wässrige Harnstofflösung bis in die Fördervorrichtung (9) zurückgesaugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass während des dritten Fördervorgangs die in der Fördervorrichtung (9) und der Druckleitung (6) befindliche Luft über den Bypass (8) in den Tank (3) gedrückt wird, wobei ein Anteil der Luft komprimiert vor den geschlossenen Injektoren (4, 5) verbleibt, wobei die Luft ein Polster zwischen der wässrigen Harnstofflösung und den Injektoren (4, 5) bildet.
8. Vorrichtung zur Förderung einer wässrigen Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung eine Fördervorrichtung (9) umfasst, die dazu eingerichtet ist die wässrige Harnstofflösung aus einem Tank (3) hin zu zumindest einem außerhalb der Fördervorrichtung (9) angeordneten Injektor (4, 5) zu fördern, wobei der zumindest eine Injektor (4, 5) dazu eingerichtet ist die wässrige Harnstofflösung in eine Abgasleitung einzuspritzen, wobei die För- dervorrichtung (9) eine Pumpe (2) aufweist, welche dazu eingerichtet ist die wässrige Harnstofflösung entlang einer Ansaugleitung (7) aus dem Tank (3) anzusaugen, und diese entlang einer Druckleitung (6) zu dem Injektor (4, 5) zu fördern, wobei von der Druckleitung (6) ein Bypass (8) stromauf des Injektors (4, 5) zum Tank (3) verläuft, wobei die Pumpe (2) dazu eingerichtet ist in einer ersten Förderrichtung betrieben zu werden und in einer zweiten Förderrichtung, welche der ersten Förderrichtung entgegengesetzt ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass außerhalb der Fördervorrichtung (9) zwei fluidisch parallel angeordnete Injektoren (4, 5) vorgesehen sind, welche stromab des Abzweigs des Bypasses (8) an die Druckleitung (6) angebunden sind.
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