Устройство подачи восстановителя



Устройство подачи восстановителя
Устройство подачи восстановителя
Устройство подачи восстановителя
Устройство подачи восстановителя
Устройство подачи восстановителя
Устройство подачи восстановителя

 


Владельцы патента RU 2504669:

ЭМИТЕК ГЕЗЕЛЬШАФТ ФЮР ЭМИССИОНСТЕХНОЛОГИ МБХ (DE)

Изобретение относится к устройствам для подачи жидкого восстановителя. Сущность изобретения: в способе нагрева устройства (1) подачи восстановителя устройство подачи имеет обратный клапан (20), который открыт, когда на обратный клапан (20) подают ток размыкания, а в закрытом состоянии используют в качестве нагревателя, когда на обратный клапан (20) подают ток нагрева, который меньше, чем ток размыкания. Техническим результатом изобретения является обеспечение более эффективного способа нагрева устройства подачи восстановителя. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Предметом изобретения является устройство для подачи жидкого восстановителя и/или предшественника восстановителя из бака.

Отработанный газ (ОГ) двигателей внутреннего сгорания имеет вещества, выброс которых в окружающую среду является нежелательным. Например, во многих странах соединения оксидов азота (NOx) могут содержаться в ОГ двигателей внутреннего сгорания только до определенной предельной величины. Наряду с мерами внутри двигателей, с помощью которых посредством выбора как можно более подходящей рабочей точки двигателя внутреннего сгорания выброс соединений оксидов азота может быть уменьшен, нашли применение методы дополнительной обработки, при которых является возможным дальнейшее снижение выбросов оксидов азота.

Возможностью дополнительно уменьшить выбросы оксидов азота является так называемое селективное каталитическое восстановление (SCR: "selective catalytic reduction"). При этом происходит селективное восстановление оксидов азота до молекулярного азота (N) при использовании восстановителя. Возможным восстановителем является аммиак (NH3), при этом часто аммиак хранится не в форме аммиака, а запасается предшественник аммиака, который в случае потребности превращается в аммиак. Говорят о предшественнике восстановителя. Важным возможным предшественником восстановителя, который может применяться в автомобилях, является мочевина ((NH2)2CO). Предпочтительно, мочевина запасается в форме водного раствора мочевины. Мочевина и, прежде всего, водный раствор мочевины, не опасен для здоровья, просто распределяется и хранятся. Под торговым названием «AdBlue» продается такой водный раствор мочевины с содержанием мочевины 32,5%.

Обычно водный раствор мочевины возится в автомобиле в баке и с помощью системы впрыска с насосом и инжектором порциями дозируется в систему выпуска ОГ. Расход мочевины для восстановления нежелательных соединений оксидов азота в ОГ составляет до 10% расхода топлива соответствующего автомобиля. Для дозирования восстановителя порциями необходимо, чтобы восстановитель под определенным давлением подавался на инжектор. Проблематичным при подаче восстановителя под определенным давлением является то, что водный раствор мочевины при низких температурах, как правило, замерзает. Водный раствор мочевины с содержанием мочевины 32,5% замерзает, например, при температурах около -11°С. Замерзшая жидкая мочевина, как правило, не может подаваться насосом. В то же время, за счет давления льда, который образуется при замерзании, насосное устройство легко может быть разрушено. Важно, чтобы насосное устройство для мочевины было быстро работоспособным и при низких внешних температурах, так как, как правило, в начале движения на автомобиле высвобождаются особо большие количества вредных выбросов. Кроме того, не должна быть повреждена система впрыска в результате замерзания содержащегося в ней предшественника восстановителя.

Исходя из уровня техники, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы уменьшить описанные в связи с уровнем техники технические проблемы. Прежде всего, должен быть описан особо благоприятный способ нагрева устройства подачи восстановителя.

Эти задачи решены способом в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения. Другие благоприятные варианты способа указаны в сформулированных соответственно как зависимые пунктах формулы изобретения. Указанные в формуле изобретения отдельно признаки являются комбинируемыми между собой любым технологически рациональным образом и могут быть дополнены поясняющими обстоятельствами из описания, при этом образуются дополнительные варианты осуществления изобретения.

Поэтому изобретению соответствует способ нагрева устройства подачи восстановителя, при этом устройство подачи имеет обратный клапан, который открыт, когда на обратный клапан подается ток размыкания, а в закрытом состоянии работает как нагреватель, когда в обратном клапане создается ток нагрева, который меньше, чем ток размыкания.

Способ является особо благоприятным, если обратный клапан находится в теплопроводящем контакте с металлической опорной пластиной устройства подачи.

Кроме того, способ является благоприятным, если обратный клапан находится в теплопроводящем контакте с корпусом устройства подачи.

Устройства подачи, как правило, имеют обратный трубопровод, который используется для удаления воздуха из устройства подачи. Для удаления воздуха требуется, например, обратный трубопровод, когда в компонентах, которые должны содержать восстановитель, имеется воздушный пузырь. Прежде всего, с помощью насоса в связи с нагнетательным действием насоса воздушный пузырь транспортировать очень трудно. Это относится, прежде всего, к мембранным насосам с пассивно действующими клапанами, которые являются предпочтительными для устройства подачи согласно изобретению. Через обратный трубопровод система может сначала эксплуатироваться таким образом, что засосанный восстановитель транспортируется в круговороте под незначительным давлением через всасывающую трубу и по обратному трубопроводу обратно в бак до тех пор, пока в устройстве подачи больше не будет воздуха. Обратный трубопровод в обычном режиме работы устройства подачи, в котором должен подаваться находящийся под давлением восстановитель, закрыт для того, чтобы созданное насосом в устройстве подачи давление не уменьшалось. Для обратного трубопровода или же закрытия обратного трубопровода в данном случае предусмотрен обратный клапан. Для описанного способа применяется клапан, который открыт, когда по нему проходит электрический ток, и закрыт, когда электрический ток по нему не проходит. При этом ток течет через магнитную катушку в обратном клапане, которая благодаря току создает магнитную силу. В свою очередь, магнитная сила открывает клапан. Применение такого клапана является предпочтительным и потому, что нормальным состоянием является закрытое состояние, в котором в устройстве подачи имеется давление, а открытое состояние имеет место реже, чем закрытое состояние. По этой причине за счет такого обратного клапана может экономиться энергия. При этом является особо благоприятным, если обратный клапан может работать на токе, которого не достаточно для того чтобы открыть обратный клапан. В этом случае электрические, токопроводящие обмотки в обратном клапане действуют как резистивный нагрев, за счет которого нагревается устройство подачи или же (опосредованно через металлическую опорную пластину) содержащийся в устройстве подачи, возможно замерзший восстановитель. Благодаря теплопроводящему соединению обратного клапана с металлической опорной пластиной и тем самым с металлическим корпусом и металлической всасывающей трубой также является возможным нагрев восстановителя в баке для восстановителя с помощью используемого как нагреватель обратного клапана.

Изложенные здесь пояснения по обратному клапану и обратному трубопроводу также представляют собой возможные усовершенствования описанного далее устройства подачи.

В принципе, этот «пассивный» дополнительный способ нагрева может быть также скомбинирован с устройствами подачи, которые дополнительно имеют активный (электрически регулируемый) нагрев, прежде всего, образом, которым он описан здесь далее. В этом отношении способ может быть осуществлен, прежде всего, с помощью описанного здесь устройства подачи и/или резервуарной системы и/или автомобиля.

Особо благоприятным способ согласно изобретению является, если по меньшей мере ток размыкания или ток нагрева генерируется из питающего напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Для генерирования тока размыкания и/или тока нагрева на обратный клапан подается соответственно электрическое напряжения размыкания и/или электрическое напряжение нагрева.

Как правило, источник электропитания автомобиля предоставляет в распоряжение только определенное питающее напряжение. Например, есть автомобили с питающим напряжением 12 вольт. При широтно-импульсной модуляции с помощью специальной электрической схемы из (лимитированного и/или равномерного) питающего напряжения вырабатывается (заданное и/или желательное) пониженное напряжение, при этом питающее напряжение подается временными импульсами. Тогда величина пониженного напряжения образуется в зависимости от ширины импульса. Так с очень небольшой энергией потерь может быть создано пониженное (прежде всего, усредненное во времени) напряжение.

В соответствии с одним усовершенствованием способа также предлагается, что обратный клапан имеет стержень клапана и пружинный элемент, и стержень клапана в закрытом состоянии предварительно смещен пружинным элементом к упору. Тогда посредством надлежащим образом выбранного предварительного смещения может быть обеспечено, что обратный клапан не будет открываться уже тогда, когда проходит (только) ток нагрева.

Кроме того, в способе согласно изобретению ток нагрева может быть по меньшей мере на 10% меньше, чем ток размыкания. Особо предпочтительным является то, что ток нагрева по меньшей мере на 20%, а особо предпочтительно по меньшей мере на 50%, меньше, чем ток размыкания. Ток размыкания находится, например, в диапазоне выше 500 мА (миллиампер). Для тока нагрева предусмотрен, например, диапазон ниже, чем 200 мА (миллиампер). Как правило, необходимый для открывания обратного клапана ток размыкания не является точно постоянным, а имеет легкую зависимость от различных условий окружающей среды. Релевантным в данном случае условием окружающей среды является, например, температура. Посредством соответствующего выбора тока нагрева и учета по меньшей мере одного условия окружающей среды может быть достигнуто то, что обратный клапан невольно не открывается вследствие тока нагрева.

Способ согласно изобретению может быть применен, прежде всего, в (частично обозначенном как «предпочтительное») устройстве подачи, которое описано далее.

«Предпочтительное» устройство является устройством подачи восстановителя с металлическим корпусом, имеющим по меньшей мере одну закрепленную снаружи всасывающую трубу и наружный присоединительный элемент для напорного трубопровода, при этом в корпусе расположена металлическая опорная пластина, на которой предусмотрены по меньшей мере один насос и каналы, при этом всасывающая труба, корпус, металлическая опорная пластина и насос находятся в теплопроводящем контакте друг с другом, а вблизи с всасывающей трубой расположен продолговатый нагревательный элемент.

В смысле заявки, под понятием «восстановитель» также подразумевается и предшественник восстановителя, такой как, например, водный раствор мочевины, предпочтительно с долей мочевины 32,5 весовых %.

Существенная основная идея «предпочтительного» устройства подачи заключается в том, что должна быть обеспечена возможность особо легкого нагрева устройства при замерзании восстановителя в устройстве подачи. По этой причине все заполненные при эксплуатации жидким восстановителем компоненты закреплены на общей металлической опорной пластине, посредством которой они находятся в теплопроводящем контакте друг с другом. Таким образом может происходить эффективный нагрев устройства посредством одного единственного продолговатого нагревательного элемента (параллельно) вдоль всасывающей трубы.

Как правило, всасывающая труба «предпочтительного» устройства подачи расположена в баке для восстановителя. В результате того, что нагревательный элемент расположен рядом или же параллельно всасывающей трубе вдоль всасывающей трубы, происходит эффективный нагрев восстановителя в баке, который находится вокруг всасывающей трубы. С одной стороны, в результате этого имеющийся там восстановитель может быть быстро растоплен и поэтому быстро и просто всосан. С другой стороны, возможно образовавшийся в баке для восстановителя ледяной покров вокруг всасывающей трубы растапливается, так что под ледяным покровом в результате всасывания не может образовываться пониженное давление, которое затруднило бы или даже предотвратило бы подачу восстановителя из бака для восстановителя.

Предпочтительно, нагревательный элемент закреплен относительно всасывающей трубы с помощью скобы. Скоба изготовлена из теплопроводящего материала, например алюминия. Она выполнена таким образом, что она на большой площади прилегает к внутренней поверхности всасывающей трубы, так что имеется хороший теплоперенос от скобы к трубе-оболочке. Нагревательный элемент, например, припаян или приварен к скобе, так что и между нагревательным элементом и скобой имеется хороший теплоперенос. Предпочтительно, скоба выполнена в виде изогнутого листа с радиусом в расправленном состоянии, который несколько больше, чем радиус внутренней поверхности всасывающей трубы. Так скоба сидит под натягом во всасывающей трубе и не должна быть зафиксирована в ней сплошным образом. При определенных условиях скоба может иметь отверстия, чтобы регулировать теплоперенос от нагревательного элемента к всасывающей трубе.

К тому же, установка важных, содержащих восстановитель компонентов, то есть, прежде всего, насоса и каналов, на металлической опорной пластине делает возможным простой монтаж устройства подачи согласно изобретению. Нет необходимости монтировать эти компоненты прямо в корпусе, они могут быть предварительно смонтированы на металлической опорной пластине, а затем в качестве конструктивного узла внесены в металлический корпус.

Особо преимущественным «предпочтительное» устройство подачи является, если в металлической опорной пластине выполнены каналы, и всасывающая труба, насос и присоединительный элемент для трубопровода посредством каналов в металлической опорной пластине находятся в гидравлическом сообщении.

(Неразъемная) металлическая опорная пластина может быть выполнена, например, в виде фрезерованной детали и/или отливки. При этом в металлической опорной пластине каналы могут быть просто изготовлены в виде отверстий. В случае с отливкой каналы могут быть изготовлены просто с помощью литейных стержней. Выполнение гидравлического сообщения между отдельными компонентами устройства подачи непосредственно через каналы в металлической опорной пластине уменьшает количество необходимых отдельных деталей и, тем самым, способствует тому, чтобы еще больше упростить монтаж устройства и сделать его более экономичным. Кроме того, таким образом является возможным быстрый ввод тепла от опорной пластины в каналы, так что имеющийся здесь восстановитель быстро растворяется.

Металлическая опорная пластина может быть снабжена отстоящими несущими поверхностями, так что монтаж или же замена деталей (например, насоса, клапанов и датчиков давления) может происходить сверху, без необходимости извлечения металлической опорной пластины из металлического корпуса.

Предпочтительно, металлическая опорная пластина (а также, при необходимости, другие/все указанные здесь как металлические компоненты) изготовлена (по меньшей мере, на поверхности, а особо предпочтительно массивно или же полностью) из стали или же с применением стали. При определенных условиях равным образом в качестве материала для металлической опорной пластины может также применяться алюминий. Таким образом, через металлическую опорную пластину может особо хорошо происходить проведение тепла от нагревательного элемента к отдельным компонентам устройства подачи.

Предпочтительно, металлический корпус изготовлен с помощью глубокой вытяжки (деталь глубокой вытяжки). Для присоединения всасывающей трубы к металлическому корпусу корпус, предпочтительно, имеет отстоящую отбортовку, которая центрирует всасывающую трубу на металлическом корпусе. Соединение между всасывающей трубой и металлическим корпусом должно происходить посредством пайки или лазерной сварки.

Все металлические компоненты «предпочтительного» устройства подачи предпочтительно изготовлены из нержавеющей аустенитной стали (например, одной из сталей с номером материала 1.4301 или 1.4828 по немецкой классификации стали) или альтернативно из нержавеющей ферритной стали (например, из стали с номером материала 1.4607 по немецкой классификации стали). К металлическим компонентам относятся, прежде всего, опорная пластина, корпус фильтра, а также всасывающая труба и корпус фильтрационного устройства. При этом опорная пластина и/или корпус фильтра могут быть изготовлены из стального литья или алюминиевого литья и, при необходимости, дополнительно иметь покрытие.

«Предпочтительное» устройство является особо преимущественным, если с опорной пластиной теплопроводящим образом соединен металлический корпус фильтра, в котором является размещаемым фильтр или размещен фильтр.

Жидкий восстановитель зачастую содержит относительно мелкие частицы, которые могли бы привести к повреждению компонентов устройства подачи. Особо чувствительными компонентами устройства подачи являются, например, клапаны насоса или инжектор, с помощью которого восстановитель может быть введен в систему впуска ОГ двигателя внутреннего сгорания. По этой причине является преимущественным фильтровать восстановитель. И в фильтре или же в окружающем фильтр корпусе фильтра остается жидкий восстановитель, так что замерзание происходит и здесь. Также является преимущественным присоединить корпус фильтра теплопроводящим образом к металлической опорной пластине, так чтобы происходил эффективный нагрев корпуса фильтра, и при этом замерзший восстановитель в корпусе фильтра растапливался.

Металлический корпус фильтра и опорная пластина также могут быть общей конструктивной деталью. Эта конструктивная деталь может быть, например, изготовлена фрезерованием из металлического слитка или отлита. Так может происходить особо хорошее проведение тепла от металлического корпуса фильтра к опорной пластине и наоборот. В то же время при такой общей конструктивной детали уменьшается трудоемкость при монтаже устройства подачи.

Кроме того, «предпочтительное» устройство подачи является особо преимущественным, если всасывающая труба вместе с нагревательным элементом простирается внутрь корпуса фильтра.

Такое расположение делает возможным, с одной стороны, особо эффективный нагрев корпуса фильтра. Корпус фильтра является компонентом в устройстве подачи, который имеет наибольший заполненный восстановителем объем. В соответствии с этим именно здесь необходим особо большой ввод тепловой энергии, чтобы растопить восстановитель, если он замерз.

Позволить всасывающей трубе вдаваться в корпус фильтра имеет различные преимущества. Во-первых, соединение между корпусом или же металлической опорной пластиной и всасывающей трубой становится механически значительно прочнее. За счет того, что всасывающая труба простирается внутрь корпуса фильтра, большие изгибающие моменты, который действуют, например, в результате сталкивания с всасывающей трубой во время процесса монтажа или в результате процессов ускорения во время движения автомобиля, могут передаваться от всасывающей трубы в корпус.

Фильтр предусмотрен, прежде всего, для защиты следующих за ним компонентов устройства подачи. Поэтому фильтр, в данном случае, является первым функциональным компонентом, который расположен вдоль пути восстановителя из бака к присоединительному элементу для напорного трубопровода устройства подачи. При этом является особо благоприятным пропускать всасывающую трубу прямо в корпус фильтра, так как таким образом становится возможной особо компактная и интегрированная конструкция устройства подачи согласно изобретению.

Кроме того, «предпочтительное» устройство подачи является особо преимущественным, если на всасывающей трубе выполнен металлический фильтр грубой очистки для частиц крупнее 30 мкм (микрон).

Фильтр, который может быть расположен в корпусе фильтра на металлической опорной пластине, как правило, устроен для фильтрации значительно более мелких частиц. Например, фильтром должны задерживаться частицы диаметром менее 10 мкм (микрон) и, предпочтительно, частицы диаметром менее 3 мкм (микрон).

За счет предусмотренного на всасывающей трубе металлического фильтра грубой очистки может быть обеспечено, что предусмотренный в корпусе фильтр не засорится преждевременно. Так может быть значительно увеличен срок службы фильтра в корпусе, в результате чего могут быть увеличены циклы техобслуживания для устройства подачи согласно изобретению.

«Предпочтительное» устройство подачи также является особо преимущественным, если металлический фильтр грубой очистки содержит сито, которое чашеобразно окружает всасывающий конец всасывающей трубы. Всасывающим концом является, как правило, нижний, противолежащий корпусу устройства подачи, конец всасывающей трубы.

Как правило, восстановитель всасывается во всасывающую трубу на всасывающем конце всасывающей трубы. Сито в качестве компонента металлического фильтра грубой очистки может быть изготовлено особо экономично. Кроме того, имеющее соответствующие размеры сито уменьшает движения расплескивания восстановителя в баке для восстановителя непосредственно вокруг всасывающей трубы. Таким образом, при соответствующем выполнении сита можно даже отказаться от предусмотренной в баке защиты от расплескивания (Schwalltopf) для уменьшения этого движения расплескивания. Движения расплескивания в баке в автомобиле вызываются при движении в результате ускорений при ускорении, торможении или при движении на повороте.

Является предпочтительным, что фильтр грубой очистки или же сито также закреплен(-о) в теплопроводящем контакте с нагревательным элементом.

«Предпочтительное» устройство подачи также является особо преимущественным, если на всасывающей трубе закреплен по меньшей мере один электрод датчика уровня, с помощью которого является определяемым уровень восстановителя в баке.

Посредством отдельного точечного или же кнопочного электрода датчика уровня может быть, например, определено, не снизился ли резервный уровень в баке для восстановителя. Если предусмотрено два точечных или же кнопочных электрода датчика уровня, может быть дополнительно определено, имеется ли в баке для восстановителя уровень, который соответствует полному баку для восстановителя. В области между обоими электродами датчика уровня с помощью программного обеспечения, которое контролирует впрыскиваемые в систему впуска ОГ количества восстановителя, может быть установлено, каков уровень заполнения системы. Может быть также предусмотрен продолговатый электрод датчика уровня, который бесступенчато напрямую определяет уровень заполнения бака для восстановителя. Электроды датчика уровня могут определять уровень заполнения, как правило, посредством электропроводности восстановителя.

(Отдельный точечный или же кнопочный) электрод датчика уровня может быть также установлен на металлическом корпусе устройства подачи. Тогда металлический корпус по меньшей мере частично расположен внутри резервуарной системы для восстановителя. При этом резервуарная система может быть заполнена восстановителем настолько, что восстановитель имеется и вокруг металлического корпуса. С помощью установленного на металлическом корпусе устройства подачи электрода датчика уровня может быть определен и такой уровень заполнения резервуарной системы.

«Предпочтительное» устройство подачи также является особо преимущественным, если нагревательный элемент является нагревательным элементом с положительным температурным коэффициентом (ПТК).

Нагревательные элементы с ПТК основаны на нагревательном проводе с ПТК. Такой нагревательный провод, начиная с определенной температуры, существенно повышает свое электрическое сопротивление. Таким образом нагревательный элемент с ПТК саморегулируется на определенную температуру нагрева. При этом является предпочтительным, что вдоль всасывающей трубы предусмотрен ровно один нагревательный элемент с ПТК, который активно нагревает устройство подачи по потребности.

При определенных условиях, необходимое нагревательное действие при эксплуатации может по меньшей мере частично поддерживаться отходящим теплом насоса, клапана, фильтра и т.п.

«Предпочтительное» устройство подачи также является особо преимущественным, если всасывающая труба содержит внутреннюю проводящую трубу и внешнюю трубу-держатель, при этом нагревательный элемент расположен между проводящей трубой и трубой-держателем.

Такая внешняя труба-держатель вокруг внутренней проводящей трубы, во-первых, повышает механическую прочность отстоящей от корпуса всасывающей трубы. Во-вторых, может быть выбрана цилиндрическая внешняя форма всасывающей трубы, хотя дополнительно к проводящей трубе во всасывающей трубе также предусмотрен нагревательный элемент.

Предпочтительно, все детали всасывающей трубы изготовлены из металла и имеют металлические места контакта друг с другом, так что возможен эффективный теплообмен между компонентами, и тепло от нагревательного элемента легко переносится на внешнюю трубу-держатель. Внешняя труба-держатель, как правило, находится в контакте с окружающим восстановителем в баке и может таким образом нагревать этот восстановитель.

Далее здесь описывается резервуарная система, имеющая бак для восстановителя с отверстием бака, а также «предпочтительное» устройство подачи, при этом отверстие бака закрыто устройством подачи, а всасывающая труба простирается до днища бака для восстановителя.

Резервуарная система для восстановителя во время эксплуатации должна быть закрыта, чтобы не могло происходить расплескивания восстановителя из резервуарной системы. В то же время бак для восстановителя должен иметь закрываемое отверстие достаточного размера, через которое может происходить чистка бака. Выше уже было описано, что в восстановителе, как правило, содержатся частицы, которые могут приводить к загрязнению бака для восстановителя. Закрывание этого отверстия бака одновременно корпусом устройства подачи технически реализуется особо просто и особо компактно.

Предпочтительно, отверстие бака закрывается корпусом устройства подачи таким образом, что всасывающий конец всасывающей трубы находится поблизости от днища бака и, прежде всего, не находится в контакте с днищем бака. На днище или же в днище бака может быть также предусмотрено отдельное крепление для приема всасывающего конца, которое, например, воспринимает силы на всасывающую трубу, которые возникают, например, в результате ускорений при эксплуатации автомобиля. Бак для восстановителя предпочтительно изготовлен из пластмассы. Закрытое корпусом отверстие бака может иметь винтовой замок, при этом корпус может быть выполнен с соответствующей резьбой. К тому же, на отверстии может быть предусмотрено уплотнение, которое в результате введения корпуса в отверстие сдавливается и таким образом уплотняет отверстие в корпусе.

Резервуарная система также является предпочтительной, если корпус расположен более чем на 50% под отверстием бака. Корпус устройства подачи должен, по возможности, быть расположен даже более чем на 80%, прежде всего почти на 100% под отверстием бака.

Это расположение корпуса устройства подачи делает возможным особо компактное расположение бака для восстановителя и корпуса. Имеющееся в распоряжении для бака для восстановителя монтажное пространство может быть полностью заполнено самим баком для восстановителя. Для восстановителя в распоряжении имеется объем этого бака, и должен быть вычтен только объем устройства подачи. При полностью заполненном баке бак может заполняться даже до такой степени, что восстановитель имеется до уровня вокруг корпуса. При этом расположении корпуса устройства подачи в баке является особо благоприятным, если корпус вместе с всасывающей трубой теплопроводящим образом соединен с металлической опорной пластиной. Тогда проплавление имеющегося в баке для восстановителя ледяного покрова является возможным, исходя из (металлического) корпуса. Этого можно достигнуть при уровнях заполнения восстановителя в баке на высоте корпуса. Является особо благоприятным, если корпус, а также отверстие бака являются круглыми. Закрывание бака для восстановителя корпусом должно быть как можно более плотным. Круглые, ровные поверхности прилегания между корпусом и отверстием бака, как правило, делают возможным особо экономичное получение плотного соединения.

При определенных условиях, «предпочтительное» устройство подачи также может быть описано как заборная труба с двумя разными диаметрами, в которой интегрированы все компоненты для подачи находящегося под давлением, жидкого восстановителя. При этом диаметр всасывающей трубы представляет собой первый диаметр заборной трубы. Диаметр корпуса является вторым диаметром заборной трубы. В большем диаметре корпуса просто размещаются необходимые функциональные компоненты (такие как насос, трубопроводы, фильтр и т.д.). Заборная труба с двумя разными диаметрами, в которую интегрированы все компоненты для подачи находящегося под давлением жидкого восстановителя, также является, независимо от уже описанных признаков, изобретением. Это изобретение, само собой разумеется, является любым образом комбинируемым со всеми описанными здесь предпочтительными вариантами «предпочтительного» устройства подачи.

Резервуарная система также является особо преимущественной, если всасывающая труба имеет всасывающий конец, который позиционирован в углублении днища резервуарной системы. Как правило, является особо благоприятным, если всасывание восстановителя происходит в самом глубоком месте бака, так как при этом бак может быть опорожнен почти полностью, или же может происходить полное использование объема бака. Одновременно углубление в днище бака может действовать как защита от расплескивания, которая обеспечивает то, что и при движениях выплескивания в баке вокруг всасывающего конца всасывающей трубы всегда имеется восстановитель.

Изобретение находит применение, прежде всего, в автомобиле, имеющем двигатель внутреннего сгорания с системой выпуска ОГ, которая устроена для реализации селективного каталитического восстановления соединений оксидов азота, при этом автомобиль имеет описанную здесь резервуарную систему и/или «предпочтительное» устройство подачи.

Описанные для устройства подачи варианты и преимущества являются аналогичным образом переносимыми на автомобиль, способ согласно изобретению и резервуарную систему. То же самое относится и к представленным для резервуарной системы преимуществам и вариантам, которые являются переносимыми на «предпочтительное» устройство подачи, способ согласно изобретению и автомобиль. И описанные для способа согласно изобретению и автомобиля преимущества и варианты также являются переносимыми на «предпочтительное» устройство подачи и резервуарную систему.

Далее изобретение, а также технический контекст поясняются более подробно на фигурах. На фигурах показаны особо предпочтительные примеры осуществления, но которыми изобретение не ограничено. Кроме того, следует указать на то, что фигуры и, прежде всего, представленные соотношения размеров являются лишь схематическими. Показано на:

фиг.1: трехмерное изображение устройства подачи,

фиг.2: разрез через первый вариант устройства подачи,

фиг.3: еще один разрез через еще одно устройство подачи,

фиг.4: разрез через еще один конструктивный вариант устройства подачи,

фиг.5: разрез через еще один конструктивный вариант устройства подачи,

фиг.6: автомобиль с резервуарной системой, имеющий устройство подачи,

фиг.7: обратный клапан для способа согласно изобретению.

На фиг.1 представлено устройство 1 подачи согласно изобретению. Устройство 1 подачи имеет металлический корпус 6 и металлическую всасывающую трубу 4. На всасывающем конце 18 всасывающей трубы 4 предусмотрен фильтр 16 грубой очистки, который имеет сито 17. Корпус 6 имеет фланец 12, с помощью которого корпус 6 может быть уплотнен относительно соответствующего фланца, например, на резервуарной системе. Помимо этого, в корпусе 6 предусмотрена крышка 15, которая может быть открыта, и посредством которой может происходить, например, техническое обслуживание устройства 1 подачи согласно изобретению. Например, через крышку 15 в устройстве 1 подачи может быть заменен не показанный здесь фильтр.

На фиг.2 показан разрез через устройство 1 подачи согласно изобретению. Также и здесь видны корпус 6, а также всасывающая труба 4. В корпусе 6 предусмотрена металлическая опорная пластина 7, на которой закреплены существенные компоненты устройства подачи согласно изобретению. В качестве компонентов на фиг.2 видны (металлический) корпус 13 фильтра, а также обратный клапан 20. В корпусе 13 фильтра также содержится фильтр 14. Через крышку 15 в корпусе 6 является возможным доступ непосредственно к корпусу 13 фильтра, так что фильтр 14 может быть быстро и просто заменен. В благоприятном конструктивном варианте корпус 13 фильтра уплотнен относительно корпуса 6 таким образом, что внутреннее пространство корпуса 13 фильтра и при открытой крышке 15 закрыт относительно внутреннего пространства корпуса 6. Так, может быть предотвращено, что при замене фильтра 14 восстановитель в корпусе 6 будет попадать в такие места, в которые он попадать не должен. Возможность заменять фильтр 14 через крышку 15 является особо благоприятной, так как фильтр 14, как правило, является чаще всего обслуживаемым компонентом устройства подачи согласно изобретению.

В одном конструктивном варианте устройства 1 согласно изобретению фильтр 14 может быть выполнен в виде картриджа фильтра. Устройство 1 подачи и фильтр 14 соответственно могут иметь присоединительные элементы, которые при встроенном фильтре 14 устанавливают по меньшей мере одно гидравлическое сообщение между фильтром 14 и устройством 1 подачи. Кроме того, присоединительные элементы могут быть выполнены таким образом, что, как фильтр 14, так и устройство 1 подачи гидравлически герметизируются, как только фильтр 14 будет извлечен из устройства 1 подачи. Таким образом может быть обеспечено, что когда фильтр 14 извлекается из устройства 1 подачи, ни из устройства 1 подачи, ни из фильтра 14 восстановитель не выходит. При таком варианте замена фильтра 14 может происходить безопасно и надежно.

В крышке 15 может быть также предусмотрен компенсационный элемент 36. Такой компенсационный элемент 36 может быть выполнен, например, в виде эластичного наполнителя (например, пористой резины), чтобы компенсировать расширения восстановителя при замерзании, так чтобы устройство 1 подачи согласно изобретению не повреждалось в результате замерзания.

В одном преимущественном конструктивном варианте устройства 1 подачи согласно изобретению все компоненты устройства 1 подачи, кроме фильтра 14, выполнены таким образом и имеют такие размеры, что они не должны заменяться в течение срока службы устройства 1 подачи, а корпус 6 устройства 1 подачи (не считая крышки 15) выполнен прочным, стойким и неоткрываемым без разрушения.

Также можно видеть, что корпус 6 имеет фланец 12 для присоединения корпуса 6, например, к баку для восстановителя. Сверху на корпусе 6 предусмотрен присоединительный элемент 5 для напорного трубопровода, через который находящийся под давлением восстановитель может нагнетаться из устройства 1 подачи. Присоединительный элемент 5 для напорного трубопровода может быть предусмотрен прямо на металлической опорной пластине 7 или, если металлическая опорная пластина 7 выполнена в виде отливки, прилит к ней. Таким образом может быть достигнут очень хороший переход тепла между присоединительным элементом 5 для напорного трубопровода и металлической опорной пластиной 7. Тогда присоединительный элемент 5 для напорного трубопровода может пассивно (посредством теплопроводности) нагреваться через металлическую опорную пластину 7. Присоединительный элемент 5 для напорного трубопровода предпочтительно изготовлен из хорошо проводящего тепло материала. Предпочтительно, присоединительный элемент 5 для напорного трубопровода изготовлен из алюминия или высококачественной стали. Внизу корпус 6 покидает обратный трубопровод 21. Если обратный клапан 20 открыт, по обратному трубопроводу 21 восстановитель из устройства 1 подачи может попадать обратно в бак для восстановителя.

Всасывающая труба 4 состоит из внутренней проводящей трубы 25 и внешней трубы-держателя 26. Между внутренней проводящей трубой 25 и трубой-держателем 26 предусмотрен (отдельный) нагревательный элемент 24 с положительным температурным коэффициентом (ПТК), который простирается вдоль всасывающей трубы 4 до вхождения в корпус 6 или же корпус 13 фильтра. На всасывающей трубе 4 также предусмотрены электроды 22 датчика уровня, посредством которых является определяемым уровень наполнения восстановителя. На всасывающем конце 18 всасывающей трубы 4 согласно фиг.2 также предусмотрен имеющий сито 17 фильтр 16 грубой очистки.

В продолжение внешней трубы-держателя 26 всасывающей трубы 4 в корпусе 13 фильтра для размещения нагревательного элемента 24, как правило, имеется внутренний корпус 40 фильтра. Место 39 соединения между внутренним корпусом 40 фильтра и внутренней проводящей трубой 25, как правило, очень важно для герметичности устройства 1 подачи согласно изобретению. Это место 39 соединения должно быть, либо спаяно, либо сварено лазерной сваркой и/или выполнено по меньшей мере с одним уплотнительным кольцом круглого сечения. Герметичность этого места 39 соединения необходима, так как, в противном случае, при эксплуатации восстановитель мог бы проникать в корпус 6 устройства 1 подачи. Если место 39 соединения спаяно или сварено лазерной сваркой, нагревательный элемент 24 после монтажа без разрушения устройства 1 подачи является недоступным. Если место 39 соединения выполнено с уплотнительным кольцом круглого сечения, нагревательный элемент 24 устройства 1 подачи может быть заменен.

В показанном здесь конструктивном варианте устройства 1 подачи всасывание восстановителя происходит на всасывающем конце 18 всасывающей трубы 4 через радиальные отверстия 37. Радиальные отверстия 37 простираются сквозь внешнюю трубу-держатель 26, внутреннюю проводящую трубу 25 и пробку 28, которая соединяет между собой внешнюю трубу-держатель 26 и внутреннюю проводящую трубу 25 в нижней области на всасывающем конце 18 и одновременно уплотняет промежуточное пространство между внешней трубой-держателем 26 и внутренней проводящей трубой 25 относительно окружающей среды. На всасывающем конце 18 может быть предусмотрено несколько радиальных отверстий 37. Пробка 38 предпочтительно является металлической и спаяна или сварена с внутренней проводящей трубой 25 и внешней трубой-держателем 26.

На фиг.3 показан еще один разрез через устройство 1 подачи согласно изобретению, при этом разрез был проведен через корпус 6 так, как это обозначено на фиг.2. На фиг.3 в корпусе 6 видна металлическая опорная пластина 7, на которой предусмотрены насос 8, обратный клапан 20, датчик 19 давления, а также корпус 13 фильтра. В металлической опорной пластине 7 предусмотрены каналы 9, посредством которых установлены гидравлические сообщения между насосом 8, датчиком 19 давления, корпусом 13 фильтра и обратным клапаном 20. В корпусе 13 фильтра расположен фильтр 14. При рассмотрении сверху внутри корпуса фильтра видны всасывающая труба 4 и нагревательный элемент 24. Отдельные компоненты системы, такие как, например, корпус 13 фильтра, корпус 6 или всасывающая труба 4, за счет поверхностей 29 прилегания находятся в теплопроводящем контакте. Через поверхность 29 прилегания может также происходить перенос тепла от одного компонента системы к следующему компоненту. Если компоненты системы конструктивно обусловлено расположены на расстоянии друг от друга, установление теплопроводящего соединения также возможно через тепловые перемычки 30. Такая тепловая перемычка 30 здесь, в качестве примера, показана между металлической опорной пластиной 7 и насосом 8.

На фиг.4 и 5 показаны разрезы через другие предпочтительные конструктивные формы устройства 1 подачи согласно изобретению. На обеих фигурах видны корпус 6, присоединительный элемент 5 для напорного трубопровода, корпус 13 фильтра, крышка 15, фланец 12 и обратный клапан 20. Также видна всасывающая труба 4 с внутренней проводящей трубой 25, внешней трубой-держателем 26 и нагревательным элементом 24. В обоих вариантах согласно фиг.4 и 5 на всасывающем конце 18 всасывающей трубы 4 предусмотрен фильтр 16 грубой очистки с ситом 17.

В качестве особости вариант согласно фиг.4 имеет обратный трубопровод 21, который ведет в промежуточное пространство между фильтром 16 грубой очистки и всасывающей трубой 4. За счет такого особого направления обратного трубопровода 21 при возврате восстановителя по обратному трубопроводу 21 может происходить промывка фильтра 16 грубой очистки изнутри. Таким образом может быть обеспечена особо хорошая пропускная способность фильтра 16 грубой очистки даже в течение длительного периода эксплуатации устройства 1 подачи согласно изобретению.

Вариант согласно фиг.5 в качестве особости имеет удлиненный электрод 22 датчика уровня, посредством которого является непрерывно определяемым уровень 23 заполнения бака для восстановителя. Кроме того, в варианте согласно фиг.5 предусмотрен фильтр 14 в промежуточном пространстве между фильтром 16 грубой очистки и всасывающим трубопроводом 4 на всасывающем конце 18 всасывающего трубопровода 4. Таким образом можно избежать фильтра 14 в корпусе 13 фильтра. За счет этого система согласно фиг.5 является особо экономичной. Если в баке для восстановителя дополнительно имеется отверстие под всасывающим концом 10, замена фильтра 14 может происходить очень просто, без того, чтобы нужно было открывать устройство 1 подачи согласно изобретению через крышку 15. К тому же, открытие бака вниз имеет то преимущество, что отложения, которые образуются в баке, очень просто выводятся из бака.

Различные признаки вариантов устройства подачи согласно изобретению согласно фиг.2, 4 и 5 являются комбинируемыми между собой любым, технически рациональным образом в рамках изобретения.

На фиг.6 изображен автомобиль 34, имеющий двигатель 35 внутреннего сгорания и систему 33 выпуска ОГ. В систему 33 выпуска ОГ через инжектор 32 подается восстановитель. Система 33 выпуска ОГ предусмотрена для осуществления селективного каталитического восстановления. Автомобиль 34 имеет резервуарную систему 27, в которой расположено устройство 1 подачи. Устройство 1 подачи закрывает отверстие 10 бака 2 для восстановителя резервуарной системы 27, при этом фланец 12 устройства 1 подачи примыкает к соответствующему контрфланцу на отверстии 10. На устройстве 1 подачи на фиг.6 также видны крышка 15, всасывающая труба 4, фильтр 16 грубой очистки, обратный трубопровод 21 и корпус 6. Кроме того, на всасывающей трубе 4 закреплен электрод 22 датчика уровня, с помощью которого является определяемым уровень 23 наполнения в баке 2 для восстановителя. Бак 2 для восстановителя имеет днище 11 бака, которое в области всасывающего конца 18 всасывающего трубопровода 4 имеет углубление 28, так что бак может быть опорожнен почти полностью. В баке 2 для восстановителя может быть предусмотрен нагреватель 31 бака, который нагревает восстановитель в баке дополнительно к нагреву через устройство 1 подачи согласно изобретению. Такой нагрев восстановителя в баке 2 для восстановителя может происходить, например, с помощью охлаждающей жидкости. К присоединительному элементу 5 устройства 1 подачи для подсоединения напорного трубопровода примыкает трубопровод 3, по которому находящийся под давлением восстановитель устройством 1 подачи подается на инжектор 32 в систему 33 выпуска ОГ.

Как правило, между фланцем 12 устройства 1 подачи и отверстием 10 бака 2 для восстановителя резервуарной системы 27 предусмотрено двойное уплотнительное кольцо круглого сечения, состоящее из двух параллельных, предпочтительно расположенных концентрически рядом друг с другом, уплотнительных колец круглого сечения. Такое двойное уплотнительное кольцо круглого сечения может уплотнять соединение между устройством 1 подачи и баком 2 для восстановителя и тогда, когда оно находится ниже максимального уровня 23 наполнения бака 2 для восстановителя. Бак 2 для восстановителя в области отверстия 2, как правило, изготовлен из металла. Следовательно, уплотнение с помощью уплотнительного кольца круглого сечения происходит между двумя металлическими поверхностями. Как правило, металлические поверхности могут быть изготовлены более точно, чем пластмассовые поверхности. В соответствии с этим с помощью двойного уплотнительного кольца круглого сечения здесь может происходить соответственно плотное уплотнение. Соединение между устройством 1 подачи и баком 2 для восстановителя на отверстии 10 предпочтительно происходит посредством резьбового соединения, соответствующего стандартам Общества автомобильных инженеров США.

На фиг.7 показан обратный клапан 20, с помощью которого может быть особо благоприятно реализован способ согласно изобретению. Обратный клапан 20 имеет стержень 41 клапана, который с помощью пружинного элемента 42 предварительно смещен к упору 43. В предварительно смещенном состоянии обратный клапан 20 закрыт.Кроме того, обратный клапан 20 имеет катушку 44, с помощью которой стержень 41 клапан является перемещаемым из закрытого положения, преодолевая действие пружинного элемента 42, в открытое положение.

Устройство подачи и резервуарная система выполнены особо просто и экономично и в то же время обеспечивают возможность высокой безопасности и надежности при подаче восстановителя. Таким образом, они представляют собой значительный прогресс по сравнению с уровнем техники.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Устройство подачи
2 Бак для восстановителя труба
3 Трубопровод
4 Всасывающая
5 Присоединительный элемент для напорного трубопровода
6 Корпус
7 Опорная пластина
8 Насос
9 Канал
10 Отверстие
11 Днище
12 Фланец
13 Корпус фильтра
14 Фильтр
15 Крышка
16 Фильтр грубой очистки
17 Сито
18 Всасывающий конец
19 Датчик давления
20 Обратный клапан
21 Обратный трубопровод
22 Электрод датчика уровня
23 Уровень наполнения
24 Нагревательный элемент
25 Проводящая труба
26 Труба-держатель
27 Резервуарная система
28 Углубление
29 Поверхность прилегания
30 Тепловая перемычка
31 Нагреватель бака
32 Инжектор
33 Система выпуска ОГ
34 Автомобиль
35 Двигатель внутреннего сгорания
36 Компенсационный элемент
37 Радиальное отверстие
38 Пробка
39 Место соединения
40 Внутренний корпус фильтра
41 Стержень клапана
42 Пружинный элемент
43 Упор
44 Катушка

1. Способ нагрева устройства (1) подачи восстановителя, при этом устройство подачи имеет обратный клапан (20), который открыт, когда на обратный клапан (20) подают ток размыкания, а в закрытом состоянии используют в качестве нагревателя, когда на обратный клапан (20) подают ток нагрева, который меньше, чем ток размыкания.

2. Способ по п.1, в котором обратный клапан (20) находится в теплопроводящем контакте с металлической опорной пластиной (6) устройства (1) подачи.

3. Способ по п.1 или 2, в котором обратный клапан (20) находится в теплопроводящем контакте с корпусом (7) устройства (1) подачи.

4. Способ по п.1 или 2, в котором по меньшей мере ток размыкания или ток нагрева генерируют с широтно-импульсной модуляцией из питающего напряжения.

5. Способ по п.1 или 2, в котором обратный клапан (20) имеет стержень (41) клапана и пружинный элемент (42), и стержень (41) клапана в закрытом состоянии предварительно смещен с помощью пружинного элемента (42) к упору (43).

6. Способ по п.1 или 2, в котором ток нагрева по меньшей мере на 10% меньше, чем ток размыкания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к общественному питанию. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, в электрообогревательных элементах с сотовой структурой в тех случаях, когда электропроводящие детали необходимо располагать электроизолированно одна от другой.

Изобретение относится к обработке фотоматериалов. .

Изобретение относится к выхлопной системе для двигателей внутреннего сгорания. Выхлопная система (10) для двигателя (12) внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, содержит первый монолитный носитель, содержащий катализатор для окисления оксида азота (NO), включающий компонент для каталитического окисления, после которого расположен второй монолитный носитель (18), который представляет собой фильтр с проходящим через стенки потоком, имеющим впускные каналы и выпускные каналы, причем впускные каналы содержат катализатор-поглотитель NOx (20), а выпускные каналы содержат катализатор (22) для селективного каталитического восстановления оксидов азота азотсодержащим восстановителем.

Изобретение относится к баку для хранения запаса жидкой активной добавки, используемой для обеспечения работы агрегата автомобиля, прежде всего работы системы снижения токсичности отработавших газов автомобиля.

Изобретение относится к способу эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов. Сущность изобретения: способ пассивного восстановления фильтра (6) частиц, который расположен в тракте отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, причем выше по потоку одной работающей на отработавших газах турбины (14) из основного потока (10) отработавших газов извлекают частичный поток (11) отработавших газов.

Изобретение относится к системе (способ и устройство) снижения токсичности содержащих оксиды азота и углеводороды отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей путем добавления аммиака или разлагающегося до него соединения в поток ОГ с последующим его пропусканием над двумя последовательно расположенными катализаторами селективного каталитического восстановления (СКВ-катализаторами).

Изобретение относится к устройству для подачи восстановителя. Сущность изобретения: устройство (1) для подачи восстановителя (2), прежде всего водного раствора мочевины, имеющее по меньшей мере два элемента из группы, включающей запасное средство (3) (например, емкость), подающее средство (4) (например, насос), перепускное средство (6) (например, клапан), регистрирующее средство (7) (например, датчик), разделительное средство (8) (например, фильтр) и выпускное средство (9) (например, сопло, форсунку), соединенных между собой трубопроводом (10), при этом по меньшей мере один из указанных элементов чувствителен к воздействию давления, а примыкающий к такому чувствительному к воздействию давления элементу участок трубопровода образует рядом с этим элементом по меньшей мере один теплоотвод (11).

Изобретение относится к способу эксплуатации устройства, имеющего по меньшей мере один электронагревательный элемент, используемый для обработки отработавших газов (ОГ).

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации системы (28) нейтрализации отработавших газов автомобильного двигателя (1) внутреннего сгорания. Сущность изобретения: способ предусматривает определение степени старения осуществляющего каталитическое окисление устройства (3) нейтрализации отработавших газов.

Изобретение относится к регенерации компонентов системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к способу эксплуатации системы снабжения восстановителем для обеспечения установки нейтрализации отработавших газов автомобиля восстановителем.

Изобретение относится к системе очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к устройству для подачи жидкого восстановителя из бака. Сущность изобретения: устройство подачи для восстановителя с металлическим корпусом, имеющее по меньшей мере одну закрепленную снаружи металлическую всасывающую трубу и внешний присоединительный элемент для напорного трубопровода. В корпусе расположена металлическая опорная пластина, на которой предусмотрен насос и каналы. Всасывающая труба, корпус, металлическая опорная пластина и насос находятся в теплопроводящем контакте друг с другом, и вблизи с всасывающей трубой расположен удлиненный нагревательный элемент. Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой безопасности и надежности при подаче восстановителя, а также простота и экономичность изготовления. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх