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Patent Searching and Data


Title:
METERING ARRANGEMENT AND METHOD FOR OPERATING A METERING ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/079708
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a metering arrangement (10) having a metering unit (14) for introducing a reducing-agent solution for the exhaust-gas aftertreatment into an exhaust-gas section (12). The metering unit (14) is connected via at least one line (32, 34, 36) to a reservoir vessel (26) for the reducing-agent solution. At least one heating device (18, 28, 30, 38, 40, 42) is provided for heating at least one component (14, 24, 26, 32, 34, 36) of the metering arrangement (10). Here, at least one first component (14, 24) of the metering arrangement (10) is assigned a first heating device (18, 28) which can be operated separately from a second heating device (30, 38, 40, 42) which is provided for heating at least one second component (26, 32, 34, 36) of the metering arrangement (10). Furthermore, the invention relates to a method for operating a metering arrangement (10).

Inventors:
HERMANN THOMAS (DE)
KEILHOFF DAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/006025
Publication Date:
June 21, 2012
Filing Date:
December 01, 2011
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER AG (DE)
HERMANN THOMAS (DE)
KEILHOFF DAN (DE)
International Classes:
F01N5/02
Domestic Patent References:
WO2006136306A12006-12-28
Foreign References:
DE102004061259A12006-07-06
US20090126349A12009-05-21
DE102006046900A12008-04-10
DE102006049591A12007-05-31
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Dosieranordnung mit einer Dosiereinrichtung (14) zum Einbringen einer

Reduktionsmittellösung für die Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang (12), insbesondere eines Fahrzeugs, welche über wenigstens eine Leitung (32, 34, 36) mit einem Vorratsbehältnis (26) für die Reduktionsmittellösung verbunden ist, mit wenigstens einer Heizeinrichtung (18, 28, 30, 38, 40, 42) zum Beheizen zumindest einer Komponente (14, 24, 26, 32, 34, 36) der Dosieranordnung (10),

dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens einer ersten Komponente (14, 24) der Dosieranordnung (10) eine erste Heizeinrichtung (18, 28) zugeordnet ist, welche getrennt von einer zweiten, zum Beheizen wenigstens einer zweiten Komponente (26, 32, 34, 36) der

Dosieranordnung (10) vorgesehenen Heizeinrichtung (30, 38, 40, 42) betreibbar ist.

2. Dosieranordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtungen (18, 26, 28, 32, 34, 36) derart angeordnet und betreibbar sind, dass ein Einfrierzeitpunkt und/oder ein Auftauzeitpunkt der ersten Komponente (14, 24) oder eines Teilbereichs der ersten Komponente (14, 24) in Bezug auf einen Einfrierzeitpunkt und/oder einen Auftauzeitpunkt der zweiten Komponente (26, 32, 34, 36) und/oder eines Teilbereichs der ersten Komponente (14, 24) festlegbar ist.

3. Dosieranordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

in einem Auftaubetrieb zumindest ein Bereich der wenigstens einen zweiten

Komponente (26, 32, 34, 36) der Dosieranordnung (10) zeitlich vor der wenigstens einen ersten Komponente (14, 24) von einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts auf die Temperatur des Gefrierpunkts der Reduktionsmittellösung zu bringen ist.

4. Dosieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wenigstens eine erste Komponente die Dosiereinrichtung (14) der

Dosieranordnung (10) umfasst.

5. Dosieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wenigstens eine erste Komponente eine Pumpeinrichtung (24) zum

Beaufschlagen der Dosiereinrichtung (14) mit der Reduktionsmittellösung umfasst.

6. Dosieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wenigstens eine zweite Komponente der Dosieranordnung ( 0) eine zu der Dosiereinrichtung (14) führende Zulaufleitung (32, 34) und/oder eine von der Dosiereinrichtung (14) zum Vorratsbehältnis (26) führende Rücklaufleitung (36) umfasst.

7. Dosieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wenigstens eine zweite Komponente der Dosieranordnung (10) das

Vorratsbehältnis (26) umfasst.

8. Dosieranordnung nach Anspruch 6 und 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtungen (38, 40, 42) derart betreibbar sind, dass

ein Abkühlen der Zulaufleitung (32, 34) und/oder der Rücklaufleitung (36) auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts zeitlich vor dem Abkühlen des

Vorratsbehältnisses (26) auf diese Temperatur und/oder

ein Erwärmen der Zulaufleitung (32, 34) und/oder der Rücklaufleitung (36) auf den Gefrierpunkt zeitlich nach dem Erwärmen des Vorratsbehältnisses (26) auf diese Temperatur

zugelassen ist.

9. Dosieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

gekennzeichnet durch

eine Heizeinrichtung (40) zum Beheizen eines von dem Vorratsbehältnis (26) zu einer Pumpeinrichtung (24) führenden Leitungsstücks (32) und eine weitere

Heizeinrichtung (38) zum Beheizen eines von der Pumpeinrichtung (24) zu der Dosiereinrichtung (14) führenden Leitungsstücks (34).

10. Dosieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine zum Ansteuern wenigstens einer der Heizeinrichtungen (18) ausgelegte Steuerungseinrichtung (20) mit einem Temperaturfühler (44) zum Erfassen einer Außentemperatur gekoppelt ist. . Dosieranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Heizeinrichtung (18, 28) und/oder die zweite Heizeinrichtung (30, 38, 40, 42) in einem Nachheizbetrieb im Anschluss an ein Abstellen einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs betreibbar ist.

12. Dosieranordnung nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtung (18) der Dosiereinrichtung (14) derart in einem Nachheizbetrieb betreibbar ist, dass die Heizeinrichtung (18) für eine sich unmittelbar an ein Abstellen der Brennkraftmaschine anschließende vorgebbare Zeitspanne aktiv ist.

13. Dosieranordnung nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtung (18) der Dosiereinrichtung (14) derart in einem Nachheizbetrieb betreibbar ist, dass die Heizeinrichtung (18) nach einer sich unmittelbar an ein Abstellen der Brennkraftmaschine anschließenden vorgebbaren ersten Zeitspanne eines inaktiven Zustands für eine vorgebbare zweite Zeitspanne aktiv geschalten werden kann.

14. Dosieranordnung nach Anspruch 11 oder 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (18) in aktiv geschaltetem Zustand zeitlich getaktet mit sich einander abwechselnden Ein- und Aus-Phasen betreibbar ist.

15. Verfahren zum Betreiben einer Dosieranordnung (10), welche eine Dosiereinrichtung (14) zum Einbringen einer Reduktionsmittellösung für die Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang (12), insbesondere eines Fahrzeugs, umfasst, wobei die

Dosiereinrichtung (14) über wenigstens eine Leitung (32, 34, 36) mit einem

Vorratsbehältnis (26) für die Reduktionsmittellösung verbunden ist, bei welchem mittels wenigstens einer Heizeinrichtung (18, 28, 30, 38, 40, 42) zumindest eine Komponente (14, 24, 26, 32, 34, 36) der Dosieranordnung (10) beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens eine erste Komponente (14, 24) der Dosieranordnung (10) mittels einer zugeordneten ersten Heizeinrichtung (18, 28) beheizt wird, welche getrennt von wenigstens einer zweiten, einer zweiten Komponente (26, 32, 34, 36) der

Dosieranordnung (10) zugeordneten Heizeinrichtung (30, 38, 40, 42) betrieben wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtungen (18, 26, 28, 32, 34, 36) derart angeordnet und betrieben werden, dass ein Einfrierzeitpunkt und/oder ein Auftauzeitpunkt der ersten

Komponente (14, 24) oder eines Teilbereichs der ersten Komponente (14, 24) in Bezug auf einen Einfrierzeitpunkt und/oder einen Auftauzeitpunkt der zweiten Komponente (26, 32, 34, 36) und/oder eines Teilbereichs der ersten Komponente (14, 24) festgelegt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Heizeinrichtung (18, 28) und/oder die zweite Heizeinrichtung (30, 38, 40, 42) in einem Nachheizbetrieb im Anschluss an ein Abstellen einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs betrieben werden, wenn festgestellt wird, dass die Außentemperatur unterhalb einer vorgebbaren Schwellentemperatur liegt.

18. Verfahren nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtung (18) der Dosiereinrichtung (14) derart in einem Nachheizbetrieb betrieben wird, dass die Heizeinrichtung (18) für eine sich unmittelbar an das Abstellen der Brennkraftmaschine anschließende vorgebbare Zeitspanne aktiv ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtung (18) der Dosiereinrichtung (14) nach einer sich unmittelbar an ein Abstellen der Brennkraftmaschine anschließenden vorgebbaren ersten Zeitspanne eines inaktiven Zustands für eine vorgebbare zweite Zeitspanne aktiv geschalten wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Heizeinrichtung (18) in aktiv geschaltetem Zustand zeitlich getaktet mit sich einander abwechselnden Ein- und Aus-Phasen betrieben wird.

Description:
Dosieranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Dosieranordnung

Die Erfindung betrifft eine Dosieranordnung mit einer Dosiereinrichtung zum Einbringen einer Reduktionsmittellösung für die Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang. Die Dosiereinrichtung ist über wenigstens eine Leitung mit einem Vorratsbehältnis für die Reduktionsmittellösung verbunden. Zum Beheizen zumindest einer Komponente der Dosieranordnung ist wenigstens eine Heizeinrichtung vorgesehen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Dosieranordnung.

Aus dem Stand der Technik ist ein Dosiersystem bekannt, bei welchem eine Dosiereinrichtung in einen Abgasstrang eine wässrige Harnstofflösung einbringt. Im Abgasstrang dient diese Reduktionsmittellösung dem Bereitstellen von Ammoniak, welcher dann in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion mit im Abgas vorhandenen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert. Diese Reduktionsreaktion findet in einem so genannten SCR-Katalysator (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion) statt. Der Gefrierpunkt einer handelsüblichen wässrigen Harnstofflösung liegt unter dem von Wasser, und sie kann bei sehr niedrigen Außentemperaturen von weniger als -11 °C gefrieren. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, mittels einer Heizeinrichtung eine Pumpe aufzutauen, in welcher die Harnstofflösung gefroren vorliegt, und welche die dann aufgetaute wässrige Lösung von einem Vorratsbehältnis zu einer Dosiereinrichtung fördert.

In der Vergangenheit sind bei einer gattungsgemäßen Dosieranordnung Schädigungen von Komponenten der Dosieranordnung infolge des Einfrierens der Reduktionsmittellösung beobachtet worden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Dosieranordnung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Dosieranordnung zu schaffen, welche bzw. welches einen besonders guten Schutz vor durch die gefrorene Reduktionsmittellösung bewirkten Schäden bietet. Diese Aufgabe wird durch eine Dosieranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Dosieranordnung, welche insbesondere für ein Fahrzeug vorgesehen ist, umfasst eine Dosiereinrichtung, mittels welcher eine Reduktionsmittellösung für die Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang einbringbar ist. Die Dosiereinrichtung ist über wenigstens eine Leitung mit einem Vorratsbehältnis für die Reduktionsmittellösung verbunden. Wenigstens eine Heizeinrichtung dient dem Beheizen zumindest einer Komponente der Dosieranordnung. Hierbei ist wenigstens einer ersten Komponente der Dosieranordnung eine erste Heizeinrichtung zugeordnet, welche getrennt von einer zweiten, zum Beheizen wenigstens einer zweiten Komponente der Dosieranordnung vorgesehenen Heizeinrichtung derart angeordnet und betreibbar ist, dass ein Einfrierzeitpunkt und/oder ein Auftauzeitpunkt der ersten Komponente oder eines Teilbereichs der ersten Komponente in Bezug auf einen Einfrierzeitpunkt und/oder einen Auftauzeitpunkt der zweiten Komponente und/oder eines Teilbereichs der ersten Komponente festlegbar ist. Es kann so durch gezieltes Betreiben der jeweiligen Heizeinrichtung dafür gesorgt werden, dass zunächst die wenigstens eine erste Komponente und daran anschließend die wenigstens eine zweite Komponente der Dosieranordnung beheizt und somit die in der jeweiligen Komponente vorhandene gefrorene Reduktionsmittellösung aufgetaut wird. Weiterhin können die Reihenfolge bzw. der Zeitpunkt des Einfrierens der Komponenten bzw. eines Bereichs einer jeweiligen Komponente der Dosieranordnung bei einem

Einfrieren der Reduktionsmittellösung in der Dosieranordnung festgelegt und damit Einfrierschäden vermieden werden.

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine handelsübliche wässrige Reduktionsmittellösung dann das größte spezifische Volumen aufweist, wenn die Lösung gefroren ist und die Temperatur der gefrorenen Lösung dem Gefrierpunkt der Lösung entspricht. Hingegen geht ein weiteres Abkühlen der Reduktionsmittellösung mit einer Volumenabnahme einher. Entsprechend nimmt das Volumen der gefrorenen Lösung zu, wenn diese von einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt aus auf den Gefrierpunkt erwärmt wird. Wenn in einer ersten Komponente also die gefrorene Reduktionsmittellösung vorliegt und diese dann aufgetaut wird, während an die Komponente angrenzende Komponenten noch die gefrorene Lösung enthalten, so führt die Volumenzunahme der Reduktionsmittellösung innerhalb der ersten Komponente zu einer starken Kraft, welche zu Schädigungen dieser Komponente führen kann. Vorliegend kann nun durch zeitlich versetztes Betreiben der Heizeinrichtungen eine Reihenfolge des Auftauens der Reduktionsmittellösung in den Komponenten der Dosieranordnung vorgegeben werden, welche die Empfindlichkeit der einzelnen Komponenten gegenüber der durch die Volumenzunahme der Reduktionsmittellösung auf die einzelnen Komponenten ausgeübten Kraft berücksichtigt. So kann die empfindlichste Komponente zuletzt aufgetaut werden, so dass bei der mit der Annäherung an den Gefrierpunkt von einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts einhergehenden Volumenzunahme der Reduktionsmittellösung um diese Komponente herum Platz geschaffen ist, welcher von der Reduktionsmittellösung eingenommen werden kann. Auf diese Weise kann eine Schädigung durch die gefrorene Reduktionsmittellösung verhindert werden.

Wenn eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern wenigstens einer der Heizeinrichtungen als elektronisches Steuergerät ausgebildet ist, kann dieses besonders einfach für ein Aktivieren oder Deaktivieren elektrischer Heizeinrichtungen sorgen. Ist wenigstens eine der Heizeinrichtungen als Wärmetauscher ausgebildet, so kann die durch Ansteuern von Ventilen und dergleichen Absperreinrichtungen dafür gesorgt werden, dass bestimmte Heizeinrichtungen Wärme abgeben und andere nicht. Es kann auch ein elektronisches Steuergerät der Dosieranordnung in Abhängigkeit davon wenigstens eine Heizeinrichtung ansteuern, ob wenigstens ein Wärmetauscher bereits für das Beheizen der diesem zugeordneten Komponente der Dosieranordnung sorgt. Auch kann das Ansteuern einer elektrischen Heizeinrichtung zeitgleich mit dem oder zeitverzögert zum Beheizen mittels eines Wärmetauschers erfolgen.

Auf eine dem Auftauen analoge Weise können die Heizeinrichtungen zeitlich versetzt betrieben werden, um eine Reihenfolge des Einfrierens der Komponenten der Dosieranordnung vorzugeben. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Einfrieren der

Reduktionsmittellösung ausgehend vom flüssigen Zustand der Lösung ebenfalls mit einer Volumenzunahme einhergeht. Kann das an einer Stelle der Dosiereinrichtung durch Einfrieren hervorgerufene Mehrvolumen nicht verdrängt werden, beispielsweise weil umgebende Berieche bereits eingefroren sind, so können ebenfalls Beschädigungen in der Dosieranordnung auftreten. Es ist daher vorzugsweise vorgesehen, dass durch eine Zeitsteuerung von Beheizungen ein Einfrieren speziell eines mechanisch empfindlichen Bereichs der Dosieranordnung oder einer Komponente der Dosieranordnung vor einem Einfrieren benachbarter Bereiche ermöglicht wird. Vorliegend können diejenigen

Heizeinrichtungen gezielt deaktiviert oder erst gar nicht in Betrieb genommen werden, welche vorbestimmten, insbesondere mechanisch empfindlichen Komponenten der Dosieranordnung zugeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass eine Komponente, deren Bauteile durch das Einfrieren der Reduktionsmittellösung besonders stark belastet würden, wenn diese Komponente als letztes einfröre, eben nicht beheizt wird. Wird eine erste Heizeinrichtung nicht betrieben, so wird ein Abkühlen wenigstens einer der ersten Heizeinrichtung zugeordneten Komponente der Dosieranordnung unter den Gefrierpunkt der Reduktionsmittellösung zugelassen. Folglich gefriert die Reduktionsmittellösung in dieser ersten, empfindlichen Komponente zuerst bzw. vor anderen, beheizten Komponenten.

Des Weiteren ist eine zweite Heizeinrichtung derart betreibbar, dass eine der zweiten Heizeinrichtung zugeordnete zweite Komponente der Dosieranordnung auf einer

Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts gehalten wird. Während also die zweite Heizeinrichtung ein Einfrieren der Reduktionsmittellösung in der wenigstens einen zweiten Komponente verhindert, wird das Einfrieren der wenigstens einen ersten, empfindlichen Komponente oder eines Bereichs der Komponente zugelassen. Das Einfrieren der Reduktionsmittellösung in wenigstens einer zweiten Komponente ist hierbei in Bezug auf die mit dem Einfrieren einhergehende Volumenzunahme unkritisch. So gefriert die Reduktionsmittellösung in der zweiten, unempfindlichen Komponente zuletzt bzw. nach der ersten Komponente.

Da die den jeweiligen Komponenten zugeordneten Heizeinrichtungen getrennt voneinander betreibbar sind, kann also auch eine zeitliche Reihenfolge des Einfrierens der Komponenten der Dosieranordnung vorgegeben werden, indem die der jeweiligen Komponente zugeordnete Heizeinrichtung entsprechend zeitlich versetzt zu einer anderen Heizeinrichtung der Dosieranordnung betrieben wird. Es können so empfindliche

Komponenten durch Vorgeben der Reihenfolge des Ansteuerns der Heizeinrichtungen geschützt werden.

Die empfindlichen Komponenten der Dosieranordnung können somit vergleichsweise kostengünstig ausgelegt werden, da aufwändige Maßnahmen entfallen können, welche das Kompensieren einer Volumenzunahme der sich in den Komponenten befindenden Reduktionsmittellösung ermöglichen. Auch können einzelne Bauteile einer empfindlichen Komponente so ausgelegt werden, dass sie lediglich den mit einer geringen Volumenzunahme der Reduktionsmittellösung einhergehenden Druckanstieg verkraftet, welcher sich einstellt, wenn die Komponente als letzte auftaut oder als erste einfriert. Auf diese Weise ist also ein besonders guter Schutz vor einer Schädigung durch die gefrorene Reduktionsmittellösung realisierbar, und zugleich kann eine Dosieranordnung mit kostengünstigen Komponenten geschaffen werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Auftaubetrieb zumindest ein Bereich der wenigstens einen zweiten Komponente der Dosieranordnung zeitlich vor der wenigstens einen ersten Komponente von einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts auf die Temperatur des Gefrierpunkts der Reduktionsmittellösung zu bringen. Handelt es sich bei der zweiten Komponente beispielsweise um das Vorratsbehältnis und bei der ersten Komponente um die Dosiereinrichtung, so kann in dem Auftaubetrieb durch entsprechendes zeitlich versetztes Betreiben der Heizeinrichtungen dafür gesorgt werden, dass zunächst die sich in dem Vorratsbehältnis befindende, gefrorene Reduktionsmittellösung aufgetaut wird und erst anschließend die sich in der Dosiereinrichtung befindende, gefrorene Reduktionsmittellösung.

Auch hier kann also dafür gesorgt werden, dass die empfindlichen Komponenten der Dosieranordnung zuletzt auftauen und die weniger empfindlichen Komponenten zuerst. So stellen dann die weniger empfindlichen, bereits die aufgetaute Reduktionsmittellösung enthaltenden Komponenten einen Aufnahmeraum bereit, in welchem die beim Auftauen der später beheizten Komponenten sich bildende flüssige Reduktionsmittellösung aufgenommen werden kann. Zudem kann in den Aufnahmeraum das Mehrvolumen der gefrorenen Reduktionsmittellösung eindringen, welches sich beim Erwärmen der gefrorenen Reduktionsmittellösung von der Temperatur unter dem Gefrierpunkt auf die Temperatur des Gefrierpunkts bildet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die wenigstens eine erste Komponente die Dosiereinrichtung der Dosieranordnung. Diese Komponente ist nämlich vergleichsweise aufwändig und empfindlich. Ein Auftauen der Dosiereinrichtung oder bestimmter Volumenbereiche der Dosiereinrichtung vor einem Auftauen benachbarter Bereiche der Dosiereinrichtung oder benachbarter oder miteinander verbundener

Komponenten der Dosieranordnung kann daher eine besonders unerwünschte

Schädigung verursachen. Dasselbe gilt für ein Einfrieren der Dosiereinrichtung oder bestimmter Volumenbereiche der Dosiereinrichtung nach einem Einfrieren benachbarter Bereiche der Dosiereinrichtung oder benachbarter oder miteinander verbundener

Komponenten der Dosieranordnung. Wird jedoch im Bereich der Dosiereinrichtung oder in bestimmten Volumenbereichen der Dosiereinrichtung ein Einfrieren der Reduktionsmittellösung zeitlich vor einem Einfrieren benachbarter Volumenbereiche der Dosiereinrichtung oder vor einem Einfrieren von an die Dosiereinrichtung angeschlossenen Komponenten zugelassen, etwa indem eine zugeordnete erste Heizeinrichtung unabhängig bzw. zeitversetzt zu einer zweiten Heizeinrichtung betrieben wird, so kann sich die gefrierende Reduktionsmittellösung in umgebende, noch nicht gefrorene Bereiche der Dosieranord- nung ausbreiten, und eine Schädigung der empfindlichen Dosiereinrichtung ist vermeidbar. Auch kann so die Volumenzunahme der sich in der Dosiereinrichtung befindenden Reduktionsmittellösung bei einer Annäherung der Temperatur der Reduktionsmittellösung an den Gefrierpunkt ausgehend von einer tieferen Temperatur kompensiert werden.

Alternativ, bevorzugt jedoch zusätzlich, umfasst die wenigstens eine erste Komponente der Dosieranordnung eine Pumpeinrichtung zum Beaufschlagen der Dosiereinrichtung mit der Reduktionsmittellösung. Bei einer Pumpeinrichtung kann sich nämlich ein besonders starkes Zunehmen des Innendrucks aufgrund eines frühzeitigen Annäherns an den Gefrierpunkt, also aufgrund eines Auftauens zeitlich vor anderen Komponenten, in Schäden bemerkbar machen, welche es zu vermeiden gilt. Dasselbe gilt für ein spätes Einfrieren der Pumpeinrichtung. Mit anderen Worten handelt es sich auch bei der Pumpeinrichtung um eine vergleichsweise empfindliche und somit in besonderem Maße zu schützende

Komponente, welche daher in der Reihenfolge der nacheinander einfrierenden Komponenten bevorzugt ebenso wie die Dosiereinrichtung einen vorderen Platz einnimmt.

Beim Auftauen ist es hingegen günstig, wenn die Pumpeinrichtung erst dann von einer unterhalb des Gefrierpunkts der Reduktionsmittellösung liegenden Temperatur auf den Gefrierpunkt erwärmt wird, wenn in an die Pumpeinrichtung angrenzenden Komponenten der Dosieranordnung durch Auftauen der Lösung bereits Platz für das Mehrvolumen derselben geschaffen ist.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die wenigstens eine zweite Komponente der Dosieranordnung eine zu der Dosiereinrichtung führende Zulaufleitung und/oder eine von der Dosiereinrichtung zum Vorratsbehältnis führende Rücklaufleitung umfasst. Wenn nämlich die Leitungen durch Aufheizen derselben flüssige Reduktionsmittellösung enthalten, so ist die Volumenzunahme der im Bereich der Dosiereinrichtung und/oder im Bereich der Pumpeinrichtung auf den Gefrierpunkt erwärmten oder gefrierenden

Reduktionsmittellösung nicht durch gefrorene Anschlussleitungen verhindert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die wenigstens eine zweite Komponente der Dosieranordnung das Vorratsbehältnis. Wenn nämlich das Vorratsbehältnis beim Einfrieren bis zuletzt auf einer Temperatur gehalten wird, welche oberhalb des Gefrierpunkts der Reduktionsmittellösung liegt, kann das durch Einfrieren der übrigen Komponenten der Dosieranordnung aufzunehmende Mehrvolumen besonders einfach in das Vorratsbehältnis gelangen. Umgekehrt kann beim Auftauen der Dosieranordnung das Vorratsbehältnis besonders günstig zeitlich vor den übrigen Komponenten der Dosieranordnung beheizt werden. Dann kann nämlich das Vorratsbehältnis besonders einfach das Mehrvolumen der Reduktionsmittellösung aufnehmen, welches beim anschließenden Erwärmen der übrigen Komponenten der Dosieranordnung von einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts auf den Gefrierpunkt gebildet wird.

Bevorzugt sind des Weiteren die Heizeinrichtungen derart betreibbar, dass ein Abkühlen der Zulaufleitung und/oder der Rücklaufleitung auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt der Reduktionsmittellösung zeitlich vor dem Abkühlen des Vorratsbehältnisses auf diese Temperatur zugelassen ist. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass ein Einfrieren der Reduktionsmittellösung in der Zulaufleitung oder in der Rücklaufleitung auch dann unkritisch ist, wenn die Leitung zu einer Seite hin bereits durch gefrorene Reduktionsmittellösung verschlossen ist. Die genannten Leitungen der Dosieranordnung lassen sich nämlich in einfacher und kostengünstiger Art und Weise aus einem Material bereitstellen, welches ausreichend elastisch ist, um die Volumenzunahme der Reduktionsmittellösung zu verkraften.

Dies gilt auch, wenn zusätzlich oder alternativ die Heizeinrichtungen derart betreibbar sind, dass ein Erwärmen der Zulaufleitung und/oder der Rücklaufleitung auf den Gefrierpunkt zeitlich nach dem Erwärmen des Vorratsbehältnisses auf diese Temperatur erfolgt. Drückt nämlich von Seiten des Vorratsbehältnisses die beim Erwärmen auf den Gefrierpunkt sich ausdehnende gefrorene Reduktionsmittellösung in die Leitungen, so können diese nachgeben, wenn sie aus einem elastischen Material gebildet sind. Beispielsweise kann als Material für die Leitungen ein, insbesondere synthetisches, Elastomer verwendet werden wie etwa Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder ein solches Ethylen-Propylen-Dien- Monomer (EPDM).

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Dosieranordnung eine Heizeinrichtung zum Beheizen eines von dem Vorratsbehältnis zu einer Pumpeinrichtung führenden Leitungsstücks und eine weitere Heizeinrichtung zum Beheizen eines von der Pumpeinrichtung zu der Dosiereinrichtung führenden Leitungsstücks umfasst. So kann gezielt eine detaillierte Reihenfolge des Einfrierens oder des Auftauens der Leitungsstücke vorgegeben werden, indem die Heizeinrichtungen entsprechend zeitversetzt angesteuert werden.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine zum Ansteuern wenigstens einer der Heizeinrichtungen ausgelegte Steuerungseinrichtung mit einem Temperaturfühler zum Erfassen einer Außentemperatur gekoppelt ist. So kann nämlich die erforderliche Heizleistung besonders gut auf das Auftauen abgestimmt werden. Auch beim Einfrierenlassen der Komponenten in einer gewünschten Reihenfolge kann die Heizleistung und/oder die Reihenfolge oder die Dauer eines Heizeinrichtungsbetriebs entsprechend wirkungsvoll und effizient eingestellt werden, wenn die Außentemperatur in der Steuerungseinrichtung berücksichtigt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, im Anschluss an ein Abstellen einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs eine erste Heizeinrichtung einer Komponente der Dosieranordnung in einem Nachheizbetrieb zu betreiben. Besonders bevorzugt ist ein Nachheizbetrieb vorgesehen, wenn festgestellt wird, dass die Außentemperatur unterhalb einer vorgebbaren Schwellentemperatur von beispielsweise minus 11 °C liegt.

Ein solcher Nachheizbetrieb einer einzelnen Heizeinrichtung oder eines vorgebbaren Teils von vorhandenen Heizeinrichtungen der Dosieranordnung kann darin bestehen, dass die entsprechende Heizeinrichtung(en) unmittelbar nach Abstellen der Brennkraftmaschine weiterhin eine vorgebbare Zeitspanne aktiv bleibt bzw. bleiben oder für eine vorgebbare Zeitspanne aktiviert wird bzw. werden, während andere Heizeinrichtungen der Dosieranordnung deaktiviert bleiben bzw. werden. In dem Nachheizbetrieb kann auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere ausgewählte Heizeinrichtungen der Dosieranordnung nach einer sich unmittelbar an ein Abstellen der Brennkraftmaschine anschließenden vorgebbaren ersten Zeitspanne eines inaktiven Zustands für eine vorgebbare zweite Zeitspanne aktiv geschalten werden. Auf diese Weise kann ein Einfrieren eines zugeordneten Bereichs oder zugeordneter Bereiche der Dosieranordnung wirksam verzögert oder verhindert werden.

Im Nachheizbetrieb kann eine ständige, ununterbrochene Beheizung oder eine zeitlich getaktete Beheizung mit einem vorbestimmten, vorzugsweise von der Außentemperatur abhängigen Taktverhältnis von sich einander abwechselnden Ein- und Aus-Phasen vorgesehen sein. In diesem Fall kann sich die Zeitspanne der Aktivschaltung auf die Dauer des getakteten Betriebs beziehen. Durch einen getakteten Betrieb, mit Ein-Phasen beispielsweise im Minutenbereich und Aus-Phasen ebenfalls im Minutenbereich ist ein Einfrieren eines solcherart beheizten Bereichs mit einer verminderten Heizleistung verhindert. Die erste und die zweite Zeitspanne werden dabei bevorzugt in Abhängigkeit der vom Temperaturfühler festgelegten Außentemperatur festgelegt. Auch das Taktverhältnis bei einem zeitlich getakteten Heizbetrieb kann in Abhängigkeit von der Außentemperatur festgelegt sein. Die Festlegung kann beispielsweise durch entsprechende Vorversuche erfolgen. Der Nachheizbetrieb wird vorzugsweise beendet, wenn zu dem beheizten Bereich benachbarte Bereiche eingefroren sind und eine von diesen Bereichen ausgehende Volumenausdehnung nicht mehr zu erwarten ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Dosieranordnung, welche eine Dosiereinrichtung zum Einbringen einer Reduktionsmittellösung für die Abgasnachbehandlung in einen Abgasstrang umfasst, wobei die Dosiereinrichtung über wenigstens eine Leitung mit einem Vorratsbehältnis für die Reduktionsmittellösung verbunden ist, wird mittels wenigstens einer Heizeinrichtung zumindest eine Komponente der Dosieranordnung beheizt. Hierbei wird wenigstens eine erste Komponente der Dosieranordnung mittels einer zugeordneten ersten Heizeinrichtung beheizt, welche getrennt von wenigstens einer zweiten, einer zweiten Komponente der Dosieranordnung zugeordneten Heizeinrichtung betrieben wird.

Das Verfahren, bei welchem durch voneinander getrenntes Beheizen unterschiedlicher Komponenten der Dosieranordnung und/oder unterschiedlicher Bereiche einer

Komponente der Dosieranordnung eine Einfrier- oder Auftaureihenfolge von Komponenten oder ein Einfrier- oder Auftauzeitpunkt einer Komponente bzw. eines Bereichs einer Komponente der Dosieranordnung bestimmt wird, ermöglicht einen besonders guten Schutz empfindlicher Komponenten der Dosieranordnung vor durch die gefrorene Reduktionsmittellösung bewirkten Schäden.

Die für die erfindungsgemäße Dosieranordnung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den

Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt schematisch eine Dosieranordnung zum Einbringen einer wässrigen

Harnstofflösung in einen Abgasstrang eines Fahrzeugs.

Eine in der Figur stark schematisiert dargestellte beispielhafte Ausführungsform einer Dosieranordnung 10 dient dem Einbringen einer wässrigen Harnstofflösung in einen Abgasstrang 12 eines Fahrzeugs. Der Abgasstrang 12 weist in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise zumindest eine Abgasnachbehandlungseinrichtung auf, in welcher Ammoniak mit Stickoxiden aus dem Abgas zu Stickstoff und Wasser umgesetzt wird. Eine solche Abgasnachbehandlungseinrichtung kann als so genannter SCR-Katalysator (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion) ausgebildet sein, in welchem in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion die genannte Umsetzung von

Ammoniak und Stickoxiden stattfindet.

Die wässrige Harnstofflösung wird mittels einer Dosiereinrichtung 14 in den Abgasstrang 12 eingebracht. Die Dosiereinrichtung 14 umfasst vorliegend ein Dosierventil,

vorzugsweise in der Form eines Nadelventils, dessen öffnen bewirkt, dass die wässrige Harnstofflösung in den Abgasstrang 12 eingespritzt wird. Der entsprechende Weg von der Dosiereinrichtung 14 in den Abgasstrang 12 ist in der Figur stark schematisiert durch einen Pfeil 16 veranschaulicht. Die Dosiereinrichtung 14 bzw. das Dosierventil kann dabei direkt an dem Abgasstrang montiert oder an einem kombinierten Schalldämpfer-Abgasnachbehandlungsgehäuse sein. Die Dosiereinrichtung 14 kann zudem einen Sensor aufweisen, um die in den Abgasstrangl 2 einzubringende Menge an wässriger Harnstofflösung bestimmen zu können.

Bei niedriger Außentemperatur kann es dazu kommen, dass die wässrige Harnstofflösung gefriert. Um einen Zeitpunkt des Einfrierens oder eines Auftauens der Harnstofflösung speziell in der Dosiereinrichtung 14 oder in einem vorgegebenen Teilvolumenbereich der Dosiereinrichtung 14 festlegen zu können, ist vorliegend der Dosiereinrichtung 14 eine Heizung 18 zugeordnet, welche von einem Steuergerät 20 der Dosieranordnung 10 ansteuerbar ist. Das Steuergerät 20 dient vorliegend zudem dem Vorgeben der mittels der Dosiereinrichtung 14 in den Abgasstrang 12 einzubringenden Menge der wässrigen Harnstofflösung. Die Heizung 18 ist bevorzugt als elektrischer Heizer, insbesondere als selbstregelndes PTC-Element ausgeführt.

Das Steuergerät 20 ist in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise steuerungstechnisch mit der Heizung 18 verbunden, etwa über jeweilige Anschlüsse 22. Durch Ansteuern der Heizung 18 mittels des Steuergeräts 20 kann bewirkt werden, dass sich in der Dosiereinrichtung 14 befindende gefrorene Harnstofflösung aufgetaut oder deren Einfrieren zumindest in den beheizten Bereichen der Dosiereinrichtung 14 verhindert oder verzögert wird. Umgekehrt kann durch ein durch das Steuergerät 20 bewirktes Abschalten der Heizung 18 zugelassen werden, dass sich in der Dosiereinrichtung 14 befindende wässrige Harnstofflösung gefriert, sofern entsprechend tiefe Umgebungstemperaturen vorliegen. Eine Pumpe 24 fördert die wässrige Harnstofflösung aus einem Tank 26 hin zur Dosiereinrichtung 14. Auch für die Pumpe 24 ist eine Heizung 28 vorgesehen, welche getrennt von der Heizung 18 für die Dosiereinrichtung 14 betrieben werden kann. Auch hier kann durch Abschalten der Heizung 28 ein Einfrieren der sich in der Pumpe 24 befindenden wässrigen Harnstofflösung zugelassen werden. Ebenso kann mittels der Heizung 28 sich im gefrorenen Zustand in der Pumpe 24 befindende Harnstofflösung aufgetaut oder deren Einfrieren verhindert werden.

Dem Tank 26 ist eine weitere Heizung 30 zugeordnet, welche ebenfalls dafür sorgen kann, die sich in dem Tank 26 befindende Harnstofflösung aufzutauen oder deren Einfrieren zu verhindern oder durch Abschalten der Heizung 30 ein Gefrieren derselben zuzulassen, sofern zugleich entsprechend tiefe Außentemperaturen vorliegen.

Durch über unterschiedlich lange Zeitspannen hinweg erfolgenden Heizbetrieb oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten einsetzende Aktivierung oder Deaktivierung der Heizungen 18, 28, 30 kann eine Reihenfolge vorgegeben werden, in welcher die der jeweiligen Heizung 18, 28, 30 zugeordneten Komponenten der Dosieranordnung 10, im Beispiel der Figur die Dosiereinrichtung 14, die Pumpe 24 und der Tank 26 oder bestimmte Bereiche dieser Komponenten, einfrieren.

Ebenso kann gesteuert werden, in welcher Reihenfolge die gefrorene Harnstofflösung in den jeweiligen Komponenten auftauen soll. Die gefrorene Harnstofflösung zeigt nämlich beim Erwärmtwerden von einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts auf die

Temperatur des Gefrierpunkts eine Volumenzunahme. Das Volumen der wässrigen Harnstofflösung nimmt auch dann zu, wenn diese von der flüssigen in die feste Phase übergeht.

Die Dosiereinrichtung 14 und insbesondere deren Dosierventil sind vergleichsweise empfindlich. Wenn also bei tiefer Außentemperatur in der Dosiereinrichtung 14 befindliche Harnstofflösung derart einfriert, dass ein infolge der einfrierbedingten Volumenzunahme eintretender Druckanstieg nicht abgebaut werden kann, so kann es zu irreversiblen Beschädigungen der Dosiereinrichtung 14 bzw. von Teilen der Dosiereinrichtung 14, insbesondere des Dosierventils kommen. Um dies zu verhindern, kann es vorgesehen sein, die Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 derart anzusteuern, dass in der Dosiereinrichtung 14 befindende Harnstofflösung zeitlich vor in den angeschlossenen Leitungsstücken 34, 36 vorhandener Harnstofflösung gefriert und daher die entsprechende Volumenausdehnung über einen Abfluss oder ein Ausweichen von Harnstofflösung über zumindest ein an die Dosiereinrichtung 14 angeschlossenes Leitungsstück 34, 36 erfolgen kann. Es kann daher vorgesehen sein, dass die Heizung 18 für die Dosiereinrichtung 14 nicht aktiviert ist, während die Heizung 30 den Tank 26 und Heizungen 38, 40, 42 die Leitungen beheizen. Es kann jedoch gleichfalls vorgesehen sein, dass die Heizung 18 für die Dosiereinrichtung länger oder zu einem späteren Zeitpunkt nach Abstellen der Brennkraftmaschine aktiv ist, als eine oder mehrere der Heizungen der anderen Komponenten der Dosieranordnung 10. Dadurch kann beispielsweise in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass im Bereich der Austrittsöffnung des Dosierventils, insbesondere im Bereich eine Düsennadelsitzes des Dosierventils vorhandene Harnstofflösung einfriert, bevor ein Dehnvolumenbereich innerhalb der Dosiereinrichtung, welches vorzugsweise fluidisch in Verbindung mit der Austrittsöffnung steht, einfriert. Vorzugsweise kann in diesem Fall die Heizung 8 der Dosiereinrichtung 14 den Dehnvolumenbereich beheizen.

Ist im Falle einer Anordnung die Dosiereinrichtung 14 austrittsseitig an einer Wärme speichernden Komponente wie beispielsweise einer SCR-Abgasnachbehandlungs- einrichtung montiert, so kann vorgesehen sein, dass eine Heizeinrichtung 18 der

Dosiereinrichtung 14 derart in Abhängigkeit von der Temperatur der SCR-Abgasnach- behandlungseinrichtung betrieben wird, dass bei niedrigen Außentemperaturen in der Dosiereinrichtung 14 vorhandene Harnstofflösung im Bereich der Austrittsöffnung des Dosierventils zeitlich vor fluidisch mit der Austrittsöffnung verbundenen Bereichen der Dosiereinrichtung 14, insbesondere zeitlich vor einem Dehnvolumenbereich der Dosiereinrichtung 14 einfriert. Zeitpunkt und Länge des Betriebs der vorzugsweise im Bereich des Dehnvolumenbereichs vorgesehenen Heizeinrichtung 18 der Dosiereinrichtung 14 nach Abschalten der Brennkraftmaschine nach Abschalten der Brennkraftmaschine werden vorzugsweise an die Wärmekapazität der SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung angepasst und in Abhängigkeit von der Außentemperatur oder der Temperatur der SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung festgelegt.

In analoger Weise kann durch eine Steuerung der Heizeinrichtungen dafür gesorgt werden, dass die sich in der Pumpe 24 befindende Harnstofflösung gefriert, bevor die Harnstofflösung in den Leitungsstücken 32, 34 gefriert. Auch die Pumpe 24 ist nämlich vergleichsweise empfindlich, sodass beim Auftreten eines hohen Innendrucks aufgrund in der Pumpe 24 gefrierender Harnstofflösung, welche nicht mehr aus der Pumpe 24 entweichen kann, Schäden zu befürchten wären. Demgegenüber ist es weniger kritisch, wenn der den Tank 26 umfassende Bereich der Dosieranordnung 10 zuletzt einfriert, also dann, wenn das Dosiergerät 14, die Pumpe 24, die Leitungsstücke 32, 34 der Zulaufleitung und die Rücklaufleitung 36 bereits gefrorene Harnstofflösung enthalten. In einer besonders bevorzugten Variante ist es vorgesehen, dass zum weiteren Schutz von empfindlichen Komponenten der Dosieranordnung 0 vor einer Beschädigung durch einfrierende Harnstofflösung diese Komponenten, vorzugsweise die Dosiereinrichtung 14 und/oder die Pumpe 24 einen insbesondere beim Betrieb mit Harnstofflösung gefüllten druckabhängigen Dehnvolumenbereich aufweisen, etwa in der Art einer dehnbaren Blase oder eines Federbalgbereichs. Durch Ausdehnung eines solchen Dehnvolumenbereichs können auftretende Volumenzunahmen aufgefangen werden. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn durch die Heizeinrichtung 28 der Pumpe 24 und/oder durch die Heizeinrichtung 18 des Dosiereinrichtung 14 der jeweilige Dehnvolumenbereich beheizt werden kann. Insbesondere ist es in diesem Fall vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung 28 der Pumpe 24 und/oder die Heizeinrichtung 18 des Dosiereinrichtung 14 länger oder zu einem späteren Zeitpunkt nach Abstellen der Brennkraftmaschine aktiv ist, als eine oder mehrere der Heizungen der anderen Komponenten der Dosieranordnung 10.

Vorliegend ist zum Beheizen des Leitungsstücks 34, welches die Pumpe 24 und die Dosiereinrichtung 14 verbindet, die ebenfalls separat und getrennt von den übrigen Heizungen 18, 28, 30 betreibbare Heizung 38 vorgesehen. Das Leitungsstück 32 der Zulaufleitung, welches die Pumpe 24 mit dem Tank 26 verbindet, weist die separate Heizung 40 auf.

Wenn die Harnstofflösung in der Dosiereinrichtung 14 bereits gefroren ist, weil die der Dosiereinrichtung 14 zugeordnete Heizung 18 abgeschaltet ist, so kann die Heizung 38 dafür sorgen, dass das Leitungsstück 34 eisfrei bleibt. Dadurch führt die Volumenzunahme der gefrierenden wässrigen Harnstofflösung innerhalb der Dosiereinrichtung 14 nicht zu einem unerwünscht hohen Ansteigen des Innendrucks in dem Dosiergerät 14. Die Dosiereinrichtung 14 kann entsprechend kostengünstig und unter Verwendung von für ein Standhalten gegenüber einem vergleichsweise geringen Druck ausgelegten Bauteilen ausgebildet werden.

Dies gilt in analoger Weise für die Pumpe 24. Auch hier kann vorgesehen sein, dass die der Pumpe 24 zugeordnete Heizung 28 vor den Heizungen 38, 40 außer Betrieb genommen wird, sodass sich in der Pumpe 24 befindende Harnstofflösung gefrieren kann und die sich hierbei einstellende Volumenzunahme lediglich zu einem Verdrängen der noch flüssigen Harnstoff lösung in der Zulaufleitung führt.

Wenn das Leitungsstück 34 aus einem besonders elastischen Material gefertigt ist, etwa aus EPDM, so kann auch ein gleichzeitiges Einfrieren der Dosiereinrichtung 14 und der Pumpe 24 zugelassen werden, da dann das sich in dem Leitungsstück 34 befindende, mittels der Heizung 38 beheizte Volumen an flüssiger Harnstofflösung in dem sich weitenden Leitungsstück 34 Platz findet.

Solange das Leitungsstück 32 mittels der Heizung 40 beheizt wird, kann auch das aufgrund der Volumenzunahme der einfrierenden Harnstofflösung in der Pumpe 24 verdrängte Volumen an flüssiger Harnstofflösung in den Tank 26 gelangen. Im Bereich des Tanks 26 kann die Heizung 30 dafür sorgen, dass die sich in dem Tank 26 befindende Harnstofflösung zuletzt einfriert. Um auch die Rücklaufleitung 36 eisfrei zu halten, selbst wenn die Dosiereinrichtung 14 bereits gefrorene Harnstofflösung enthält, ist im Bereich der

Rücklaufleitung 36 die weitere, separat ansteuerbare Heizung 42 vorgesehen. Dadurch, dass die Leitungen, die Dosiereinrichtung 14, die Pumpe 24 und der Tank 26 separat mittels der jeweiligen Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 beheizbar sind, kann durch zeitversetztes Ansteuern der jeweiligen Heizung 18, 28, 30, 38, 40, 42 eine Reihenfolge des Einfrierens vorgegeben werden.

Das Steuergerät 20 kann hierbei die Heizung 18 für die Dosiereinrichtung 14 in Abhängigkeit von der Außentemperatur ansteuern. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 20 die Heizung 18 in Abhängigkeit davon ansteuern, ob die Heizungen 28, 30 für die Pumpe 24 und den Tank 26 bereits Heizwärme an die ihnen zugeordneten Komponenten abgeben. Das Ansteuern der Heizung 18, bei welchem es sich insbesondere um eine PTC-Heizung handeln kann, kann auch zeitverzögert zum Betreiben der Heizungen 28, 30 erfolgen. Auch kann das Steuergerät 20 die Heizung 18 gar nicht ansteuern, wenn die Heizungen 28, 30 bereits Heizwärme an die ihnen zugeordneten Komponenten abgeben.

Ebenso kann eine Auftaureihenfolge vorgegeben werden, wenn die Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 in einem Auftaubetrieb betrieben werden. Im Auftaubetrieb wird zunächst die Heizung 30 betrieben, um die sich in dem Tank 26 befindende gefrorene Harnstofflösung aufzutauen. Hierbei wird zunächst die gefrorene Hamstofflösung von einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts auf den Gefrierpunkt erwärmt, in welchem dann der Phasenübergang von fest zu flüssig stattfindet. Die bei der Annäherung an den Gefrierpunkt der Hamstofflösung sich einstellende Volumenzunahme ist im Bereich des Tanks 26 unproblematisch, das dieser vergleichsweise unempfindlich ist. Zudem ist bei nicht vollständig gefülltem Tank 26 ein Gasvolumen vorhanden, welches komprimiert werden kann.

Anschließend sorgen im Auftaubetrieb die Heizungen 38, 40, 42 für ein Erwärmen der Leitungsstücke 32, 34 der Zulaufleitung und der Rücklaufleitung 36 auf den Gefrierpunkt und dann für ein Auftauen der Harnstofflösung in diesen Leitungen. Stellt sich in den Leitungen bei der Annäherung an den Gefrierpunkt der Harnstofflösung die Volumenzunahme ein, so ist dies ebenfalls unproblematisch, da in dem Tank 26 Platz für das Mehrvolumen zur Verfügung steht. Zudem können die Leitungen elastisch ausgebildet sein und so die Volumenzunahme kompensieren.

Erst wenn diese Komponenten der Dosieranordnung 10 aufgetaut sind, wird im Auftaubetrieb mittels der Heizungen 28, 18 ein Auftauen der Pumpe 24 und der Dosiereinrichtung 14 bewirkt. Kommt es im Auftaubetrieb beim Erwärmen der Harnstofflösung auf den Gefrierpunkt im Bereich des Dosiergeräts 14 und der Pumpe 24 zu einer Volumenzunahme, so steht in den Leitungen und im Tank 26 Platz für dieses Mehrvolumen zur Verfügung. Über die freien Leitungen kann dann die anschließend im Bereich der

Pumpe 24 und der Dosiereinrichtung 14 aufgetaute Harnstofflösung ungehindert in den Tank 26 gelangen.

Das Steuergerät 20 ist mit einem Temperaturfühler 44 gekoppelt, welcher die Außentemperatur des Fahrzeugs misst. Dadurch kann die Heizleistung der Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 auf das zum Aufrechterhalten einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts der wässrigen Harnstofflösung oder zum Erreichen der Temperatur des Gefrierpunkts beim Auftauen notwendige Maß besonders einfach eingestellt werden. Es ist außerdem möglich, in Abhängigkeit von der erfassten Außentemperatur festzulegen, ob und in welcher Reihenfolge und welche Heizeinrichtungen Heizeinrichtungen innerhalb welcher

Zeitspannen der Dosieranordnung 10 nach Abstellen der Brennkraftmaschine deaktiviert werden oder aktiv sind.

Die Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 können als durch Beaufschlagen mit elektrischem Strom beheizbare Heizelemente ausgebildet sein und/oder als Wärmetauscher, welche zum Abgeben von Heizwärme von einem warmen Medium, insbesondere von einer warmen Flüssigkeit wie etwa warmer Kühlflüssigkeit eines Motors des Fahrzeugs, durchströmbar sind.

Insbesondere können die Heizungen 28, 30 für die Pumpe 24 und den Tank 26 als auch die Heizungen 38, 40, 42 für die Leitungen als Wärmetauscher ausgebildet sein. Hierbei ist es möglich, das Betreiben der Heizungen 28, 30 über ein Motorsteuergerät zu steuern, welches für das Einstellen der Motortemperatur sorgt. Die Heizungen 38, 40, 42 zum Beheizen der Leitungsstücke 32, 34 bzw. der Rücklaufleitung 36 können insbesondere von einem Steuergerät für die Abgasnachbehandlung angesteuert werden, wobei die Steuerungseinrichtung 20, das Motorsteuergerät und das Steuergerät für die Abgasnachbehandlung miteinander kommunizieren, um die Reihenfolge des Betriebs der Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 im Auftaubetrieb und beim Einfrierenlassen sicherzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens eine der zum Transport von Harnstofflösung vorgesehenen Leitungen der Dosieranordnung 10, vorzugsweise die Rücklaufleitung 36, durch eine entsprechende Heizung wenigstens zwei getrennt voneinander beheizbare Abschnitte auf. Dabei ist es generell bevorzugt, wenn die Rücklaufleitung 26, wie auch die anderen Leitungen wenigstens annähernd über ihre gesamte Länge beheizbar ausgebildet sind. Besonders bevorzugt ist es, die Heizung 42 der Rücklaufleitung 36 derart auszubilden, dass sie einen, vorzugsweise nahe am Tank 26 angeordneten ersten Leitungsabschnitt und einen sich daran anschließenden zweiten

Leitungsabschnitt getrennt voneinander beheizen kann. Vorzugsweise ist dabei der erste Abschnitt kürzer als der zweite Abschnitt ausgeführt. Wird eine Einfriergefahr wegen des Unterschreitens einer Mindestumgebungstemperatur festgestellt, so werden die Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 der Dosieranordnung 10 derart betrieben bzw. angesteuert, dass der erste Abschnitt der Rücklaufleitung 36 als erstes, d.h. zeitlich vor den anderen Komponenten bzw. Leitungen oder Leitungsabschnitten der Dosieranordnung 10 einfriert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Beheizung des ersten

Leitungsabschnitts vor den anderen abgeschaltet wird. Ein frühes Einfrieren von im ersten Leitungsabschnitt befindlicher Harnstofflösung hat eine Blockierwirkung zu Folge. Dadurch wird verhindert, dass eine bei nachfolgendem Einfrieren von im Tank 26 befindlicher Harnstofflösung verursachte Volumenausdehnung über die Rücklaufleitung 36 andere in Fluidverbindung mit der Rücklaufleitung 36 stehende Komponenten der Dosieranordnung 10 belastet.

In analoger Weise kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, die Heizung 40 des Leitungsstücks 32 derart auszubilden sein, dass sie einen, vorzugsweise nahe am Tank 26 angeordneten ersten Leitungsabschnitt und einen sich daran anschließenden zweiten Leitungsabschnitt getrennt voneinander beheizen kann. Im Einfrierfall werden die

Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 der Dosieranordnung 10 derart betrieben bzw. angesteuert, dass der erste Abschnitt des Leitungsstücks 32 als erstes einfriert. Für den Fall, dass sowohl die Rücklaufleitung 36 als auch das Leitungsstück 32 wie beschrieben getrennt beheizbare erste und zweite Abschnitte aufweisen, ist es bei einem Einfrieren vorzugsweise vorgesehen, ein Einfrieren dieser ersten Leitungsabschnitte vor einem Einfrieren von anderen Komponenten und/oder Leitungen oder Leitungsabschnitten der Dosieranordnung zuzulassen. Auf diese Weise ist gleichsam ein Absperren des Tanks 26 sowohl auf der Zulaufseite als auch auf der Rücklaufseite ermöglicht. Dadurch ist bei Einfrieren von im Tank 26 befindlicher Harnstofflösung eine in Bezug auf Druckbelastung durch Volumenausdehnung bewirkte Belastung anderer in Fluidverbindung mit dem Tank 26 stehenden Komponenten der Dosieranordnung 10 verhinderbar. Bei Erreichen bzw. Überschreiten des Gefrierpunkts ist dabei vorzugsweise vorgesehen, die Heizungen 40 und/oder 42 zeitlich nach den anderen Heizungen 28, 28, 38 zu aktivieren. Es erfolgt daher ein Auftauen des ersten Leitungsabschnitts oder der ersten Leitungsabschnitte zeitlich nach einem Auftauen von Harnstofflösung in den anderen bereichen der Dosieranordnung 10.

Schließlich ist es für einen besonders wirksamen Schutz der Dosiereinrichtung 14 und/oder der Pumpe 24 bevorzugt, wenn deren Heizungen 18, 28 nahe an einem für einen jeweils gegebenenfalls vorgesehenen druckabhängigen Dehnvolumenbereich angeordnet sind. Bei Einfriergefahr wird die der Dosiereinrichtung 14 und/oder der Pumpe 24 zugeordnete Heizung 18 bzw. 28 derart betätigt, dass der entsprechende Dehnvolumenbereich länger eisfrei bleibt als ein benachbarter, mit dem Dehnbereich in Fluidverbindung stehender Bereiche der Dosieranordnung 14 bzw. der Pumpe 24. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der entsprechende Dehnvolumenbereich bei Unterschreiten eines Schwellenwerts der Außentemperatur in einem Nachheizbetrieb nach Abstellen der Brennkraftmaschine aktiviert ist oder aktiviert wird, um den Dehnbereich länger als die umgebenden Bereiche eisfrei zu halten. Demgegenüber können die anderen Heizungen 30, 38, 40, 42 bereits zu einem früheren Zeitpunkt, insbesondere wenigstens annähernd zeitgleich mit dem Abstellen der Brennkraftmaschine deaktiviert werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der jeweilige druckabhängige Dehnvolumenbereich ausreichend lange zur Aufnahme von durch Volumenausdehnung verdrängter Hamstofflösung zur Verfügung steht.

Der Nachheizbetrieb kann sich unmittelbar an das Abstellen der Brennkraftmaschine anschließen oder er kann nach einer vorgebbaren, insbesondere nach einer außentemperaturabhängigen Wartezeit nach Abstellen der Brennkraftmaschine vorgesehen sein. Der Nachheizbetrieb kann dabei ein zeitlich getaktetes Beheizen einer vorbestimmten Komponente der Dosieranordnung 10 oder eines Bereichs einer Komponente der

Dosiereinrichtung 10 umfassen. Die Schaltpausen und/oder die Heizphasen des getakteten Heizbetriebs sind dabei bevorzugt in Abhängigkeit von der Außentemperatur einstellbar. Für ein Auftauen ist es weiter vorteilhaft, die Heizungen 18, 28, 30, 38, 40, 42 derart zu betätigen, dass der oder die druckabhängigen Dehnvolumenbereiche frühzeitig, insbesondere vor den anderen Bereichen der Dosieranordnung 10 auftauen.

Insgesamt ist es für die erfindungsgemäße Dosieranordnung 10 charakteristisch, dass für den Fall einer festgestellten Einfriergefahr für unterschiedliche Komponenten bzw.

Bereiche der Dosieranordnung 10 vorgesehene Heizungen derart getrennt voneinander betätigbar sind bzw. betätigt werden, dass der Zeitpunkt des Einfrierens der jeweiligen Komponente oder des jeweiligen Bereichs oder die Reihenfolge des Einfrierens der Komponenten bzw. Bereiche auf vorbestimmte Weise festlegbar ist bzw. festgelegt wird. Analoges gilt in sinngemäßer Weise für ein Auftauen von Bereichen oder Komponenten der Dosieranordnung 10. Dadurch können Schäden im Zusammenhang mit einem Einfrieren bzw. Auftauen von Harnstofflösung innerhalb der Dosieranordnung 10 besonders zuverlässig und wirksam vermieden werden. Insbesondere ist die genannte getrennte Betätigung der Heizungen bei stillgesetztem oder außer Betrieb gesetztem Fahrzeug bzw. stillgesetzter Brennkraftmaschine oder Dosierung vorgesehen. Zur Vermeidung von Schädigungen durch Einfrieren erfolgt die getrennte Betätigung der Heizungen bei Unterschreiten eines Schwellenwerts für die Außentemperatur. Zur Vermeidung einer Schädigung durch Auftauen erfolgt die getrennte Betätigung der Heizungen vorzugsweise im direkten Anschluss an einen Startvorgang der Brennkraftmaschine. Bei normalem Fahrzeug- bzw. Dosierbetrieb können die vorgesehenen Heizungen 18, 30, 28, 38, 40, 42 bei Bedarf problemlos mit Energie versorgt werden und es besteht daher im Allgemeinen für die Dosieranordnung 10 keine Einfriergefahr.