B E S C H R E I B U N G

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Harnstoffwasserlö- sungseinspritzung im Abgasstrang sowie ein Verfahren zur Entgasung und Filtration. Als Entgasung wird die gesteuerte Entfernung von Gasen und anderer flüchtiger Substanzen aus Flüssigkeiten und Festkörpern bezeichnet.

Die Beseitigung gelöster oder als Bläschen eingeschlossener Substanzen verhindert weitere andere negative Effekte wie z. B. die Wasserstoffver- sprödung von Stahl, den Verderb von Stoffen durch Oxidation, die Hydrolyse durch Feuchtigkeit, die Korrosion von Dampfkesseln, Rohrleitungen usw. durch Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid in der Flüssigkeit, das Versagen von Hydrauliksystemen durch erhöhte Kompressibilität. Die verbrei- tetste Methode zur Entgasung besteht darin, den zu entgasenden Stoff einem Vakuum auszusetzen. Wird Ultraschall in eine Flüssigkeit eingeleitet, z. B. über eine Sonotrode, so baut sich in ihr ein hochfrequentes Wechseldruckfeld auf. Durch den periodisch entstehenden kurzzeitigen Unterdruck bilden sich Hohlräume aus. Dieser Effekt wird als Kavitation bezeichnet. Die Hohlräume entstehen beispielsweise an Gaseinschlüssen, die als Kavitationskeime wirken. Das gelöste Gas diffundiert in die Kavitationsblasen hinein und verhindert, dass diese beim nachfolgenden Druckanstieg wieder vollständig implodieren: Die Blasen wachsen mit jedem Schwingungsvorgang. Bilden sich stehende Wellen durch Reflexionen aus, so werden die Blasen zu deren Knoten gedrängt, wo sie sich vereinigen (Koaleszenz) und durch den Auftrieb schließlich an die Oberfläche wandern. Wegen der Temperaturabhängigkeit der Henry-Konstante kann eine Entgasung auch allein durch Temperaturerhöhung erreicht werden. Die einfachste Möglichkeit ist die Energiezufuhr bei vermindertem Druck und wird als Kochen im Vakuum bezeichnet. Dieser Effekt kann bei normalem Kochen beobachtet werden, hier bilden sich Luftblasen im Wasser.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in der WO 2013029950 A1 offenbart, wo mittels sogenannter Gasfallen Luftblasen aufgefangen werden oder in der DE 102007012918 A1 , wo mittels hochfrequentem Öffnen und Schließen eines Flüssigkeitsventils Luftbläschen erzeugt werden, die in einem Filter zurückgehalten werden. Daran ist nachteilig, dass, wie im Falle der WO 2013029950 A1 , die Gasbläschen eher zufällig an unterschiedlichen Orten verweilen. Oder, wie in der DE 102007012918 A1 , Bläschen erzeugt statt entfernt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, dass eine Harnstoffwasserlösung zuverlässig entgast bzw. filtert.

Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit Harnstoffwasser- lösungseinspritzung im Abgasstrang, umfassend wenigstens einen Harnstoffwasserlösungstank, wenigstens eine Pumpe, wenigstens eine zur Pumpe führende Ansaugleitung, wenigstens ein Harnstoffwasserlösungs- dosierventil, das mittels einer Druckleitung mit der Pumpe verbunden ist, und wenigstens eine Rückflussleitung, die von der Pumpe zum Harnstoff- wasserlösungstank führt und an deren der Pumpe entgegengesetztem Ende ein Filterelement angeordnet ist, sowie wenigstens ein im Harnstoffwasserlösungstank angeordneter Harnstoffwasserlösungssensor und einem Verfahren zur Entgasung und Filtration von Harnstoffwasserlösung, insbesondere zum Einsatz in einer Brennkraftmaschine, gelöst.

Der Harnstoffwasserlösungssensor misst den Anteil an Harnstoff in der Lösung mit Wasser. Die geschieht z. B. mittels Dichtemessung durch Ultraschall- oder Infrarotmessung. Bläschen in der Messtrecke des Sensors verfälschen das Messergebnis. Vorteil der Erfindung ist die Vermeidung oder Verringerung des Eintrags von Bläschen (welche sich z. B. in der Pumpe oder den Leitungen gebildet haben) in den Harnstoffwasserlösungstank, wodurch geeignete Messbedingungen für den Harnstoffwasser- lösungssensor erreicht werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Filter ein Anschwemmfilter oder ein Kerzenfilter oder ein Raumfilter oder ein Schichtbettfilter oder ein Magnetfilter ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Filter flexible Filtermedien oder starre Filtermedien oder Schüttschichten enthält.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Filtermaterial ein Sieb oder ein Papierfilter oder ein Glasfaservlies oder Keramik oder Sintermetall oder Nadelfilz ist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Porengröße des Filters kleiner als 70 Mikrometer ist.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Filter ein zweidimensionaler Filter oder ein dreidimensionaler Filter bzw. ein mehrlagiger bzw. ein Oberflächen- oder ein Tiefenfilter ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Harnstoffwasserlösungstank unter Vakuum steht und/oder mit Entlüftungsadditiven versehen ist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Harnstoffwasserlösungstank einen Ultraschallerzeuger und/oder eine Heizung aufweist, wobei der Ultraschallerzeuger im Qualitätssensor angeordnet ist. Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren beschrieben und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 : eine schematische Darstellung des Harnstoffwasserlösungstanks bis zum Einspritzventil

Figur 2: eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine mit

Harnstoffwasserlösungstank und -dosierventil

Figur 3: eine Variante der Darstellung in Figur 2 mit Rücklauf vom Dosierventil. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Harnstoffwasserlösungstanks 7, in dem Harnstoffwasserlösung enthalten ist und der einen Qualitätssensor 3 enthält. Im Harnstoffwasserlösungstank 7 ist eine Saugleitung angeordnet, an deren einem Ende ein Filter angeordnet ist und an deren anderem Ende die Harnstoffwasserlösungspumpe 6 angeordnet ist. An der Pumpe 6 ist auch eine Rücklaufleitung angeordnet, an deren der Pumpe entgegengesetzter Seite ein Filter 1 angeordnet, der Luftblasen zurückhält. Von der Pumpe 6 geht eine Druckleitung zum Harnstoffwasserlösungsdo- sierventil 8. In Figur 2 wird eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine mit Hamstoffwasserlösungstank 7, Steuergerät (ECU), Harnstoffwasserlösungspumpe 6 und in den Abgastrakt eindosierendem Dosierventil 8 dargestellt. Der Hamstoffwasserlösungstank 7 enthält einen Filter 1 am Rücklauf zur Bläschenabscheidung, einen Filter 2 an der Saugleitung, einen Quali- tätssensor 3, einen Füllstandssensor 4 und einen Temperatursensor 5, die alle mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine (ICE). Im Hamstoffwasserlösungstank 7 ist eine Saugleitung angeordnet, an deren einem Ende ein Filter 2 angeordnet ist und an deren anderem Ende die Harn- stoffwasserlösungspumpe 6 angeordnet ist. An der Pumpe 6 ist auch eine Rücklaufleitung angeordnet, an deren der Pumpe 6 entgegengesetzter Seite ein Filter 1 angeordnet, der Luftblasen zurückhält. Von der vom Steuergerät (ECU) angesteuerten Pumpe 6 geht eine Druckleitung zum Harnstoffwasserlösungsdosierventil 8, das in den Abgasstrang Harnstoffwasserlösung eindosiert und ebenfalls mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine (ICE) angesteuert wird. Zwischen Brennkraftmaschine (ICE) und Katalysator im Abgasstrang der Brennkraftmaschine (ICE) sind ein Druck-, ein Temperatur- und ein NOx-Sensor angeordnet, die alle mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine (ICE) verbunden sind. Im Abgasstrang der Brennkraftmaschine (ICE) nach dem Katalysator sind ein Temperatur- und ein NOx-Sensor angeordnet, die beide mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine (ICE) verbunden sind. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine mit Harnstoffwasserlösungstank 7, Steuergerät (ECU), Harnstoffwasserlö- sungspumpe 6 und in den Abgastrakt eindosierendem Dosierventil 8. Der Harnstoffwasserlösungstank 7 enthält einen Filter 1 am Rücklauf zur Bläschenabscheidung, einen Filter 2 an der Saugleitung, einen Quali- tätssensor 3, einen Füllstandssensor 4 und einen Temperatursensor 5, die alle mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine (ICE). Im Harnstoffwasserlösungstank 7 ist eine Saugleitung angeordnet, an deren einem Ende ein Filter 2 angeordnet ist und an deren anderem Ende die Harn- stoffwasserlösungspumpe 6 angeordnet ist. An dem Harnstoffwasserlö- sungsdosierventil 8 ist auch eine Rücklaufleitung angeordnet, an deren der Pumpe 6 entgegengesetzter Seite ein Filter 1 angeordnet, der Luftblasen zurückhält. Von der vom Steuergerät (ECU) angesteuerten Pumpe 6 geht eine Druckleitung zum Harnstoffwasserlösungsdosierventil 8, das in den Abgasstrang Harnstoffwasserlösung eindosiert und ebenfalls mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine (ICE) angesteuert wird. Zwischen Brennkraftmaschine (ICE) und Katalysator im Abgasstrang der Brennkraftmaschine (ICE) sind ein Druck-, ein Temperatur- und ein NOx- Sensor angeordnet, die alle mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraft- maschine (ICE) verbunden sind. Im Abgasstrang der Brennkraftmaschine (ICE) nach dem Katalysator sind ein Temperatur- und ein NOx-Sensor angeordnet, die beide mit dem Steuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine (ICE) verbunden sind.

Bezugszeichenliste

1 Filter am Rücklauf zur Bläschenabscheidung

2 Filter an der Saugleitung

3 Qualitätssensor

4 Füllstandssensor

5 Temperatursensor

6 Harnstoffwasserlösungspumpe

7 Harnstoffwasserlösungstank

8 Harnstoffwasserlösungsdosierventil

ECU Engine Control Unit / Steuergerät

ICE Internal Combustion Engine / Brennkraftmaschine