CN107532495B - 具有模块化结构的还原剂计量系统 - Google Patents
具有模块化结构的还原剂计量系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107532495B CN107532495B CN201680023763.5A CN201680023763A CN107532495B CN 107532495 B CN107532495 B CN 107532495B CN 201680023763 A CN201680023763 A CN 201680023763A CN 107532495 B CN107532495 B CN 107532495B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reducing agent
- compressed air
- unit
- metering
- metering system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 11
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 7
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 125
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/08—Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/08—Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
- F01N2610/085—Controlling the air supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
- F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
一种用于将还原剂喷入燃烧发动机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统(10),其具有输送泵,借助该输送泵将还原剂储箱(40)的还原剂经由抽吸连接件(23)从储箱(40)中吸出,经由压力连接件(50)进行输送,并经由至少一个喷嘴(60)引入燃烧发动机的废气流中,其中,计量系统(10)具有压缩空气供给部且还原剂在喷嘴(60)外部借助压缩空气被雾化,其中,还原剂计量系统(10)具有由至少两个集成的结构单元(20、30)组成的模块化结构,其中第一集成的结构单元被构造成计量单元(20)且具有至少泵、抽吸连接件、压力连接件和压缩空气连接部,并且其中第二集成的结构单元被构造成压缩空气单元(30)且具有至少一个用于调节压缩空气供给部的受控阀。
Description
一种用于将还原剂喷入燃烧发动机的废气流中以便选择性进行催化还原的还原剂计量系统(Reduktionsmitteldosiersystem),其具有输送泵,借助该输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸连接件(Saugstutzen)从储箱中吸出,经由压力连接件(Druckstutzen)进行输送,并且经由至少一个喷嘴引入燃烧发动机的废气流中,其中该计量系统具有压缩空气供给部并且还原剂在喷嘴外部借助压缩空气被雾化。
这样的还原剂计量系统例如从DE 10 2008 013 960 A1、DE 10 2009 016 810 A1和DE 10 2009 040 111 A1中公知。
使用用于选择性催化还原的催化器,即所谓的SCR催化器(英文:selectivecatalyic reduction,缩写:SCR)来降低柴油发动机、燃烧设备、垃圾焚化设备、工业设备等的氮氧化物排放。为此使用计量装置向排气系统喷入还原剂。用作还原剂的是氨或氨溶液或其它的还原剂。
由于车辆中携带氨不安全,因此特别使用根据DIN 70070标准的尿素浓度通常为32.5%的尿素水溶液。当温度超过150摄氏度时,废气中的尿素会分解成气态的氨和CO2。尿素分解的参数主要是时间(汽化时间和反应时间)、温度以及喷入的尿素溶液的微滴大小。在这些SCR催化器中,通过选择性催化还原(英文selective catalyic reduction,SCR)使氮氧化物的排放降低90%左右。
然而,在已知的用于将还原剂喷入燃烧发动机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统中,不足之处在于其具有非常多的单独部件,这些部件装配复杂且占用大量的安装空间。可恰好在汽车结构中,可支配的安装空间是个非常有限的参数。
因此,本发明的任务在于,以如下方式进一步构造上述类型的还原剂计量系统,使得在所需安装空间尽量小时能使装配不那么复杂。
根据本发明,此任务通过根据权利要求1的还原剂计量系统得以实现。本发明有利的改进形式在从属权利要求中进行说明。
用于将还原剂喷入燃烧发动机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统具有输送泵,借助该输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸连接件从储箱中吸出,经由压力连接件进行输送,并且经由至少一个喷嘴引入燃烧发动机的废气流中,其中该计量系统具有压缩空气供给部并且还原剂在喷嘴外部借助压缩空气被雾化,在该还原剂计量系统中特别有利的是,该还原剂计量系统具有由至少两个集成的结构单元组成的模块化结构,其中第一集成的结构单元被构造成计量单元且具有至少泵、抽吸连接件、压力连接件和压缩空气连接部,并且其中第二集成的结构单元被构造成压缩空气单元且具有至少一个用于调节压缩空气供给部的受控阀。
还原剂计量系统具有由至少两个集成的结构单元组成的模块化结构,通过这种方式使集成的结构单元布置在一起或彼此分开地布置在机动车辆中的任意位置上是可行的。由此减小所需的安装空间并且可以最佳地利用现有的安装空间。
每个模块具有多个单独的部件,这些部件共同构成模块。因此,第一集成的结构单元被构造成计量单元。除了输送泵之外,该计量单元还具有至少抽吸连接件、压力连接件和压缩空气连接部。压缩空气从压缩空气单元经由该压缩空气连接部传送至计量单元,该压缩空气在计量操作期间有助于在喷嘴外部雾化还原剂。通过借助压缩空气实现在喷嘴外部雾化还原剂这种方式,可以省去混合室的布置,混合室的布置诸如在现有技术已知的许多用于将还原剂喷入燃烧发动机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统中公知。通过有可能省去这种类型的混合室来进一步优化根据本发明的还原剂计量系统所需的安装空间。
第二集成的结构单元被构造成压缩空气单元且具有至少一个用于调节压缩空气供给部的受控阀。在此,该受控阀可以在控制器的情况下被操纵。也存在这种可能性,即该用于调节压缩空气的阀在开环控制回路或闭环控制回路中被调节。
术语调节压缩空气在此特别包括控制或调节压缩空气供给的持续时间和/或脉冲式压缩空气供给的工作周期(Taktung)和/或压缩空气供给的质量流量和/或压缩空气的压力。
因此,各个集成的结构单元分别具有作为一体的组成部分的各个结构单元所需的部件。因此,还原剂计量系统具有包括输送泵的泵单元。除了输送泵,该泵单元还可以具有作为一体的组成部分的其它的部件,特别是换向阀(Schaltventil)和/或传感器。
在此,用术语抽吸连接件来特别地表示从还原剂储箱至输送泵吸入口的输送管道和/或表示像输送泵的吸入口这样的。特别地,计量单元可以用法兰连接到还原剂储箱和/或特别地安装在该储箱中或该储箱上。当直接安装到该储箱中时可以相应地省去从储箱至泵吸入口的单独的输送管道。
在此,用术语压力连接件来表示输送泵的压力侧的连接部,输送管道连接在该压力连接件上,还原剂经由该输送管道从泵输送到喷嘴。
术语还原剂计量系统或计量系统在本发明中被同义使用。术语还原剂溶液或还原剂包括各种适合用于选择性催化还原的还原剂,在此优选使用根据DIN 70070的尿素溶液。但本发明并非局限于此。
因此,本发明的核心是将计量系统分成至少两个模块,这两个模块被分别实施为集成的结构单元。这意味着,这些模块具有其各自的作为一体组成部分的组成部分。这些模块可以作为预装配的模块以节省空间的方式装配在机动车辆的任何位置上。
在优选的实施形式中,至少用于检测还原剂压力的压力传感器和/或用于检测还原剂温度的温度传感器和/或流量传感器还被集成到计量单元中。
因此,通过集成一个或更多个传感器,用于运行监控和/或调节计量系统所需的传感机构可以被集成到计量单元中,该计量单元可以作为预装配的单元安装到车辆中所期望的位置上。
优选地,借助压力传感器来检测和监控输送泵下游的压力。通过对将还原剂引导至喷嘴的压力管道中的压力进行此种检测和监控,也可以持续地监控输送泵的正常运行和计量。
特别优选地,结构单元分别具有壳体,这些壳体具有各自的连接区域以及装配区域,特别地,这些壳体分别作为注塑件被一体地形成。
因此,优选地,每个结构单元或每个模块的各个组成部分均用形成壳体的塑料注塑包封(umspritzen)。在此,构造成注塑件的壳体分别具有注塑的装配区域和所需的连接区域。优选地,计量单元具有用于连接储箱、喷嘴的集成的连接部,以及压缩空气连接部。优选地,壳体构成用于集成的结构单元的溅水防护件和/或构造为防冻式的。
优选地,结构单元的制造以如下方式进行,即提供并预装配各个部件。随后,将预装配的部件置入注塑模具中并用塑料密封性地注塑包封,以便构成用于装配在机动车辆中的防溅水型壳体。此外,注塑模具也优选被设计成使得装配区域和连接区域在注塑成型期间与壳体一体地形成。
在优选的实施形式中,系统具有还原剂储箱,抽吸连接件连接到该还原剂储箱上。可替代或可补充的是,计量单元可以安装到储箱中和/或用法兰连接到储箱上,特别地,计量单元可以具有抗冻结压力的壳体(frostdrucksicheres)。
因此,计量单元可以间接地或直接地用法兰连接到储箱上和/或安装到储箱中。优选地,计量单元的壳体以如下方式实现,使得可能在储箱中出现的冻结压力可以被计量单元的壳体吸收而不会损坏计量单元。这意味着,计量单元的壳体不受损坏地吸收储箱内可能出现的冻结压力。
优选地,具有泵的计量单元例如通过插塞连接和/或通过卡口式连接直接法兰连接到还原剂储箱上。因此,由至少两个集成的结构单元组成的计量系统的根据本发明的实施形式的特别的优点在于,在本实施形式中可以省去额外的抽吸软管。由此减少所需部件的数量。此外,如果可以省掉储箱与计量单元之间额外的软管连接,则整个系统的抗冻性能会提高。
在优选的实施形式中,压缩空气单元具有换向阀和/或调压阀和/或特别受调节的压缩机和/或空气过滤器。
借助压缩机,特别是借助受调节的压缩机可以提供所需的压缩空气。可替代或可补充的是,压缩空气单元可以由车辆侧提供的压缩空气供给部来供给。通过布置换向阀和/或调压阀和/或特别受调节的压缩机可以调节和提供所需的压缩空气质量流量以及所需的空气压力。优选地,压缩空气单元具有空气过滤器。由此确保压缩空气的所期望的纯度且没有颗粒。
根据本发明的系统具有以压缩空气单元形式的第二集成的结构单元,该压缩空气单元被用于在期望的空气压力下提供每单位时间所需量的压缩空气。还原剂在喷嘴外部借助压缩空气被雾化。在此,压缩空气供给部可以具有换向阀和/或调压阀。该换向阀用于控制,即用于为整个计量系统或计量系统的一部分接通和断开压缩空气供给。
可替代或可补充的是,压缩空气单元可以具有调压阀。由此可以将压缩空气调整到用于借助压缩空气雾化还原剂所期望的压力级。压缩空气自身可以取自例如商用车辆的车载压缩空气系统,在该商用车辆的排气道中布置了计量系统,而没有对在压缩空气系统中占支配地位的系统压力造成限制,因为可以将压缩空气的压力降低到期望的压力。可替代或可补充的是,压缩空气单元可以具有用于提供压缩空气的压缩机。
在优选的实施形式中,计量单元的压缩空气连接部具有电磁阀和/或止回阀。通过接通这样的电磁阀和/或打开计量单元的设置有止回阀的压缩空气连接部可以在计量结束之后借助压缩空气冲洗包括引导还原剂的管道和喷嘴在内的计量单元,以便预防例如由于结晶造成的沉积和堵塞。因此,压缩空气可以累积性地用于雾化排气路中的还原剂以及在计量完成后清洗引导还原剂的管道。
因此,在所建立的还原剂计量系统中,计量单元通过压缩空气连接部,优选通过换向阀或调节阀连接到压缩空气单元,以便在计量结束后借助压缩空气去除计量单元和喷嘴的还原剂。
由此可以在计量结束后借助压缩空气去除输送还原剂的管道和喷嘴的还原剂溶液,以便防止还原剂溶液冻结或结晶。由此可以有效地预防冻坏和堵塞。
优选地,计量单元具有至少一个还原剂过滤器。由此来确保提供所期望的质量和纯度的还原剂溶液,以便预防管道或喷嘴堵塞。
喷嘴为外部混合的双料喷嘴。在此,还原剂溶液优选从至少一个第一开口流出且压缩空气从至少一个第二开口排出,其中第二开口以如下方式定位,特别地调整为与第一开口的喷射方向成一角度,使得借助从第二开口排出的压缩空气来雾化从第一开口流出的还原剂。通过喷嘴开口的流体优化的布置,喷嘴外部气溶胶的形成直接在燃烧发动机的排气路中得以改善。
优选地,计量单元的输送泵为管道泵(Inline-Pumpe)。管道泵是双活塞泵形式的活塞泵的特殊形式,其中两个活塞在一个套筒中被驱动。借助线圈被磁力地驱动的压力活塞(Druckkolben)借助控制活塞的反作用力使通过抽吸连接件进入泵中的还原剂向前移动经由压力连接件输送至喷嘴。这样的泵(其中活塞借助线圈被磁力地驱动)也被称作磁力活塞泵。
在这种磁力活塞泵中布置了一个或更多个圆柱形线圈,借助于一个或更多个圆柱形线圈产生磁场。磁力活塞的活塞运动通过借助线圈产生的磁场来控制。磁力活塞泵特别有利的是,它可以通过相应地控制产生磁场的线圈来进行精确操作和控制。
在此,术语控制一个/多个圆柱形线圈是指对一个/多个线圈进行随时间可变的供电,由随时间可变的供电分别产生合成磁场,该合成磁场向磁力活塞施加合力。通过合成的磁力使活塞在磁力活塞泵的缸中在上止点和下止点之间来回运动且由此加速或制动活塞。
对一个/多个线圈的控制可以以脉冲宽度调制方式来实现。通过对一个/多个圆柱形线圈进行脉冲宽度调制的控制来改变占空比,即改变在一个循环期间给一个/多个圆柱形线圈供电的连通时间与断开时间的比率,由此产生一个/多个圆柱形线圈的随时间变化的合成磁场。由此,随后再次产生作用在活塞上的随时间变化的合成磁力,并且产生由此引起的可变的活塞加速度或活塞速度。通过占空比的变化可改变电压的算数平均值。因此,可以通过磁力活塞泵的一个/多个圆柱形线圈的脉冲宽度调制的控制来控制作用在活塞上的合成磁力。
优选地,系统具有用于加热还原剂溶液的加热装置。常用的根据DIN70070标准的还原剂溶液因其含水量在约-11℃时会冻结。因此有利的是,例如在储箱内和/或在通向计量单元的热连通部中设置加热装置以便在环境温度非常低的情况下加热还原剂溶液。
可替代或可补充的是,可以利用一个/多个电磁线圈的废热来加热泵和/或储箱。可以布置一个或更多个导热板,通过该/这些导热板将一个/多个电磁线圈和泵热耦合。通过一个这样的导热板或更多个这样的导热板可以将一个/多个电磁线圈的废热引导到泵并用于加热泵。此外,还可行的是,通过有意低效的运行来增加废热的产生。这例如可以在通过针对性的脉冲宽度调制的控制进行一个/多个电磁线圈的控制期间由高频来实现。
可替代或可补充的是,可以布置一个或更多个PTC电阻,借助这些PTC电阻可以加热泵和/或储箱。此外,可替代或可补充的是,可以借助来自机动车辆的冷却水循环的冷却水来实现泵和/或储箱的加热。为此,可以布置相应的热连接元件。通过这样的热连接元件可以将来源于机动车辆的冷却水循环的冷却水的热能引导到泵和/或储箱上且特别是储箱的内含物上,以防止还原剂溶液的冻结。
在优选的实施形式中,计量单元具有用于检测泵活塞的活塞冲击的传感器,特别是压电晶体。
通过这种用于检测泵活塞的活塞冲击的传感器例如压电晶体可以探测泵的活塞冲击。优选地,在机动车辆中设置车载诊断系统。因此,对这种车载诊断系统而言,可以借助这种传感器来探测泵的活塞冲击。可以借助这种传感器通过借助相应的评估单元对传感器信号进行相应的评估来实现对借助泵输送的是空气还是还原剂溶液的区分。这一方面可以从控制和实现的活塞冲击之间的时间间隔推断出来,且另一方面可以从冲击的活塞的爆震声的强度推断出来。因此,可以设置相应的评估单元来评估传感器信号。
因此,被构造成例如压电晶体的这种传感器在一定程度上被用作爆震传感器以用于检测泵的活塞冲击的时间点和强度,并且被用于计量系统的运行监控,特别是关于区分输送的是空气还是还原剂溶液。
优选地,计量单元具有集成的控制器。特别地,计量单元可以具有CanBus接口。
在优选的实施形式中,压缩空气单元具有集成的控制器。特别地,该压缩空气单元可以具有CanBus接口。
通过将控制器集成到计量单元和/或压缩空气单元中可以集成用于控制和操作计量单元和/或压缩空气单元所需的电子器件,特别是将用于控制和操作计量单元和/或压缩空气单元所需的电子器件一并注塑到计量单元的塑料壳体中和/或压缩空气单元的塑料壳体中。通过将CanBus接口布置在计量单元上和/或压缩空气单元上,计量单元和/或压缩空气单元结合到机动车辆的控制系统中可以以简单的方式实现。
优选地,在还原剂喷射下游的排气路中设置NOx传感器。借助还原剂喷射下游的排气路中的这种NOx传感器可以监控选择性催化还原的质量,并且特别是可以使用NOx传感器的测量值来控制计量系统并调节计量的量的时间变化。这意味着,借助在还原剂喷射下游的排气路中的这种NOx传感器来实现用于调节计量单元和/或压缩空气单元,特别是整个计量系统的闭环控制回路。
在另一种优选的实施形式中,计量系统具有用于监控还原剂溶液的质量传感器。借助这种质量传感器可以监控到实际上还原剂溶液位于储箱中并借助计量系统进行输送,而不是例如纯水或类似物。这种质量传感器可以以对所输送的流体的电阻进行测量为依据。可替代或可补充的是,在所输送的流体内实现声速的测量。
这种质量传感器可以特别布置在储箱中,在该储箱中存储着还原剂溶液。
本发明的两个实施例在图中示出并且将在下文中进行更加详细的阐述。图中示出:
图1示出了还原剂计量系统的示意图;
图2示出了还原剂计量系统的第一实施形式的计量单元和压缩空气单元的示意图;
图3示出了计量系统的第二实施形式的计量单元和压缩空气单元的示意图。
附图中相同的部件用相同的参考标记表示。
图1示出了用于将还原剂喷入未示出的燃烧发动机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统10的示意图。还原剂溶液借助计量单元20经由抽吸管道45从储箱40中吸出并经由压力管道50输送至喷射喷嘴60。此外,还原剂计量系统10还具有压缩空气单元30,借助该压缩空气单元提供用于气溶胶的形成所需的压缩空气。还原剂经由喷射喷嘴60喷入燃烧发动机的废气流中。气溶胶的形成借助经由压缩空气管道55输送的压缩空气在喷嘴60外部实现。连接管道的图示仅为示意性的。特别地,计量单元20可以直接法兰连接在储箱40上。
图2示出了具有以计量单元20和压缩空气单元30的形式的两个功能单元的还原剂计量系统10的第一实施形式的示意图。
计量单元20具有塑料壳体21,在该塑料壳体中布置了输送泵22。经由集成的法兰23实现将计量单元20直接连接到图2中未示出的储箱40上,在该储箱中存储了还原剂溶液。
输送泵22为管道泵,其中借助线圈的磁场来致动活塞。此外,用于监控还原剂溶液的输送压力的压力传感器以及用于检测输送的还原剂溶液的温度的温度传感器也被集成到塑料壳体21中。
此外,壳体21还具有相应的装配区域,其直接共同注塑到壳体21上,从而使得计量单元20可以以简单的方式和方法装配在机动车辆中。计量单元20的所有部件都被定位并预装配,并随后用塑料注塑包封,从而使得通过此注塑成型工艺形成具有其中布置了部件的壳体21。此外,壳体在其外侧面上还具有装配区域,通过该装配区域可以将完整的计量单元20作为一体的结构单元装配在车辆中为此设置的位置上。还原剂溶液从计量单元20经由压力管道50被引导至喷嘴60。
此外,图2中示出的计量系统具有压缩空气单元30,其中也设置了塑料壳体31,在该塑料壳体中集成了用于压缩空气供给部所需的部件。
压缩空气单元30的塑料壳体31具有相应的连接部32,如通过箭头所示出的。该连接部32连接到机动车辆的压缩空气系统。这意味着,在图2所示的计量系统的实施例中,所需的压缩空气由机动车辆侧设置的压缩空气系统提供。此外,压缩空气单元30还具有调压阀33以及两个出口54、55。
压缩空气单元30的所有部件都被定位并预装配,并随后用塑料注塑包封,从而使得通过该注射成型工艺形成具有其中布置了部件的壳体31。此外,该壳体在其外侧面上还具有装配区域,通过该装配区域可以将完整的压缩空气单元30作为一体的结构单元装配在车辆中为此设置的位置上。
在计量单元20的输送操作期间,用于气溶胶形成所需的压缩空气经由出口55被引导至外部混合的双料喷嘴60。
在此,气溶胶的形成通过以下方式在双料喷嘴60外部实现,即经由喷嘴60的至少一个第一喷嘴开口将经由压力管道50引入的还原剂溶液喷入排气道中。经由喷嘴60中的一个或更多个第二喷嘴开口将经由压缩空气管道55引入的压缩空气也引入排气道中,从而使还原剂溶液在喷嘴60外部借助压缩空气被雾化。为此,相应地调整第二喷嘴开口并将其对准从喷嘴60排出的还原剂溶液的射流。
因此,由于喷嘴60外部气溶胶的形成可以省去混合室的布置。
此外,压缩空气单元30还具有第二压缩空气出口54,该第二压缩空气出口也可以通过控制和调节阀33供给压缩空气。该压缩空气管道54通向用于向计量单元20供给压缩空气的入口。该入口具有止回阀24。在借助计量单元20的计量结束之后,向压缩空气单元30的第二出口54施加压缩空气,使得计量单元的止回阀24自动打开。
由此可以借助压缩空气去除泵22以及包括喷嘴60在内的输送管道50的还原剂溶液,以便能够防止剩余的还原剂溶液结晶以及计量单元20和输送管道50和喷嘴60内部的还原剂溶液冻结。
因此在计量结束之后,计量单元20的冲洗经由第二压缩空气管道54和止回阀24借助压缩空气来实现。
通过将计量单元20和压缩空气单元30安置在分开的模块化单元中的这种方式,可以将整个计量系统以有利的方式定位并安装在机动车辆的任意位置上。由此也简化了预装配的组件的装配,如同在有限的安装空间的情况下布置在机动车辆内一样。
为此,壳体21、31具有相应的装配区域,这些装配区域直接注塑到塑料壳体21、31上。
此外,用于控制安装的部件的控制器被集成到各个模块化单元中。因此,计量单元20和压缩空气单元30仅具有唯一的CanBus接口,通过该CanBus接口可以将计量单元20和压缩空气单元30与机动车辆控制器耦合。
图3示出了计量系统的第二实施形式的示意图。第二实施形式与第一实施形式的不同之处在于,计量单元20在压缩空气入口侧具有电磁阀25。在本实施形式中,在计量完成后经由该电磁阀25借助压缩空气来冲洗泵22、输送管道50和喷嘴60并去除还原剂溶液是可行的。计量单元20又通过法兰23直接法兰连接到图3未示出的储箱上。
与根据图2的第一实施形式相比,根据图3的第二实施形式的另一区别在于,在根据图3的该第二实施形式中的压缩空气单元30具有用于提供用于还原剂的雾化或计量单元20的冲洗所需的压缩空气的集成的压缩机35。压缩空气单元在入口侧具有空气过滤器34。通过该空气过滤器34抽吸环境空气并借助压缩机35被压缩。
压缩空气单元30的出口侧的两个压缩空气管道54、55的压力调节和利用(Belegung)通过压缩空气单元30的为此设置的调节阀33得以实现。
在计量单元20的输送操作期间,用于气溶胶形成所需的压缩空气经由出口55被引导至外部混合的双料喷嘴60。
在此,气溶胶的形成再次通过以下方式在双料喷嘴60外部形成,即经由喷嘴60的至少一个第一喷嘴开口将经由压力管道50引入的还原剂溶液喷入排气道中。经由喷嘴60中的一个或更多个第二喷嘴开口将经由压缩空气管道55引入的压缩空气也引入排气道中,从而使还原剂溶液在喷嘴60外部借助压缩空气被雾化。为此,相应地调整第二喷嘴开口并将其对准从喷嘴60排出的还原剂溶液的射流。
因此,由于喷嘴60外部气溶胶的形成可以省去混合室的布置。
此外,压缩空气单元30还具有第二压缩空气出口54,该第二压缩空气出口也可以通过控制和调节阀33供给压缩空气。该压缩空气管道54通向用于向计量单元20供给压缩空气的入口。该入口具有电磁阀25。在计量结束之后,借助计量单元20向压缩空气单元30的第二出口54施加压缩空气并且计量单元的电磁阀25被打开。由此可以借助压缩空气冲洗泵22、输送管道50和喷嘴60并去除还原剂溶液。
因此在计量结束之后,计量单元20的冲洗经由该第二压缩空气管道54和可控的电磁阀25借助压缩空气来实现。
Claims (17)
1.一种还原剂计量系统(10),用于将还原剂喷入燃烧发动机的废气流中以便选择性进行催化还原,所述还原剂计量系统具有输送泵,借助所述输送泵将还原剂储箱(40)中的还原剂经由抽吸连接件(23)从所述还原剂储箱(40)中吸出,并且经由压力连接件(50)进行输送,并且经由至少一个喷嘴(60)引入所述燃烧发动机的废气流中,其中所述还原剂计量系统(10)具有压缩空气供给部且所述还原剂在所述喷嘴(60)外部借助压缩空气被雾化,
其特征在于,所述还原剂计量系统(10)具有由至少两个集成的结构单元组成的模块化结构,其中第一集成的结构单元被构造成计量单元(20)且具有至少所述输送泵、所述抽吸连接件、所述压力连接件和压缩空气连接部,并且其中第二集成的结构单元被构造成压缩空气单元(30)且具有至少一个用于调节所述压缩空气供给部的受控阀,
所述计量单元(20)的所述压缩空气连接部具有电磁阀(25)和/或止回阀(24),所述计量单元(20)经由换向阀或调节阀连接到所述压缩空气单元(30)上,以便在计量结束后借助压缩空气去除所述计量单元(20)和/或所述喷嘴(60)的还原剂。
2.根据权利要求1所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,至少一个用于检测还原剂压力的压力传感器和/或用于检测还原剂温度的温度传感器和/或流量传感器还被集成到所述计量单元(20)中。
3.根据权利要求1所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述第一集成的结构单元和所述第二集成的结构单元分别具有壳体(21、31),所述壳体具有各自的连接区域以及装配区域,所述壳体(21、31)分别作为注塑件被一体地形成。
4.根据权利要求2所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述第一集成的结构单元和所述第二集成的结构单元分别具有壳体(21、31),所述壳体具有各自的连接区域以及装配区域,所述壳体(21、31)分别作为注塑件被一体地形成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述还原剂计量系统(10)具有所述还原剂储箱(40),所述抽吸连接件(23)连接到所述还原剂储箱。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述还原剂计量系统(10)具有所述还原剂储箱(40)并且所述计量单元(20)安装到所述还原剂储箱(40)中和/或用法兰连接到所述还原剂储箱(40)上。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)具有抗冻结压力的壳体(21)。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述压缩空气单元(30)具有换向阀和/或调压阀(33)和/或可调节的压缩机(35)和/或空气过滤器(34)。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)经由换向阀或调节阀连接到所述压缩空气单元(30)上,以便在计量结束后借助压缩空气去除所述输送泵(22)、输送管道(50)和所述喷嘴的还原剂。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)具有至少一个还原剂过滤器。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)的所述输送泵(22)是管道泵。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)具有用于检测泵活塞的活塞冲击的传感器。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)具有用于检测泵活塞的活塞冲击的压电晶体。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)具有集成的控制器。
15.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述计量单元(20)具有CanBus接口。
16.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述压缩空气单元(30)具有集成的控制器。
17.根据权利要求1-4中任一项所述的还原剂计量系统(10),其特征在于,所述压缩空气单元(30)具有CanBus接口。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015009958.2 | 2015-08-05 | ||
DE102015009958.2A DE102015009958A1 (de) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | Reduktionsmitteldosiersystem mit modularen Aufbau |
PCT/EP2016/001246 WO2017020994A1 (de) | 2015-08-05 | 2016-07-15 | Reduktionsmitteldosiersystem mit modularem aufbau |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107532495A CN107532495A (zh) | 2018-01-02 |
CN107532495B true CN107532495B (zh) | 2020-03-24 |
Family
ID=56550162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201680023763.5A Active CN107532495B (zh) | 2015-08-05 | 2016-07-15 | 具有模块化结构的还原剂计量系统 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3332104B1 (zh) |
CN (1) | CN107532495B (zh) |
DE (1) | DE102015009958A1 (zh) |
WO (1) | WO2017020994A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110541748A (zh) * | 2019-10-21 | 2019-12-06 | 中船动力有限公司 | 船用柴油机scr系统还原剂供应及计量装置 |
CN111396179B (zh) * | 2020-03-31 | 2021-05-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 确定发动机中的尿素结晶量的方法及装置 |
DE102022105407A1 (de) | 2022-03-08 | 2023-09-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Harnstoff-Dosierelements |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101963084A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-02 | 上海交通大学 | 选择性催化还原尿素空气预混合喷射系统 |
CN102146830A (zh) * | 2010-02-10 | 2011-08-10 | 阿尔博耐尔有限公司 | 用于将还原剂喷入内燃机的废气流中的计量系统 |
CN102317588A (zh) * | 2009-04-09 | 2012-01-11 | 阿尔博耐尔有限公司 | 用于向内燃机的废气流中喷射还原剂的定量供应系统 |
CN103201473A (zh) * | 2011-05-16 | 2013-07-10 | 苏州派格丽减排系统有限公司 | 集成式scr还原剂储存装置 |
WO2013189660A1 (de) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Dosiersystem zur eindüsung eines reduktionsmittels in eine abgasleitung einer brennkraftmaschine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006036017B4 (de) * | 2006-08-02 | 2008-07-31 | Haldex Brake Products Gmbh | Druckluftbereitstellungseinheit |
DE102008013960A1 (de) | 2008-03-12 | 2009-09-17 | Albonair Gmbh | Dosiersystem zur Eindüsung einer Harnstofflösung in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors |
DE102009040111A1 (de) | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Albonair Gmbh | Dosiersystem |
DE102011006187A1 (de) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Robert Bosch Gmbh | Dosiersystem für ein flüssiges Medium, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung |
-
2015
- 2015-08-05 DE DE102015009958.2A patent/DE102015009958A1/de not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-07-15 WO PCT/EP2016/001246 patent/WO2017020994A1/de unknown
- 2016-07-15 EP EP16742163.5A patent/EP3332104B1/de active Active
- 2016-07-15 CN CN201680023763.5A patent/CN107532495B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102317588A (zh) * | 2009-04-09 | 2012-01-11 | 阿尔博耐尔有限公司 | 用于向内燃机的废气流中喷射还原剂的定量供应系统 |
CN102146830A (zh) * | 2010-02-10 | 2011-08-10 | 阿尔博耐尔有限公司 | 用于将还原剂喷入内燃机的废气流中的计量系统 |
CN101963084A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-02 | 上海交通大学 | 选择性催化还原尿素空气预混合喷射系统 |
CN103201473A (zh) * | 2011-05-16 | 2013-07-10 | 苏州派格丽减排系统有限公司 | 集成式scr还原剂储存装置 |
WO2013189660A1 (de) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Dosiersystem zur eindüsung eines reduktionsmittels in eine abgasleitung einer brennkraftmaschine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107532495A (zh) | 2018-01-02 |
EP3332104B1 (de) | 2019-09-11 |
WO2017020994A1 (de) | 2017-02-09 |
DE102015009958A1 (de) | 2017-02-09 |
EP3332104A1 (de) | 2018-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101716399B1 (ko) | 내연기관의 배기가스 유동에 요소 용액을 주입하기 위한 계량 시스템 | |
EP2295748B1 (en) | System for dosing reagent | |
US8671663B2 (en) | Method and metering system for reducing pollutants in motor vehicle exhaust gases | |
US8393142B2 (en) | Reductant dosing manifold | |
RU2634983C2 (ru) | Системы и способы охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей | |
JP6163552B2 (ja) | エア駆動還元剤輸送システム | |
US8943808B2 (en) | Reductant dosing system | |
CN100593074C (zh) | 用于机动车废气处理的喷射设备 | |
WO2015154640A1 (zh) | 一种scr喷射计量模块及控制方法 | |
CN106884699B (zh) | 耐热的还原剂喷射喷嘴 | |
KR20090023582A (ko) | 디젤엔진의 배기가스를 감소시키는 방법과 장치 | |
CN101876265A (zh) | 内燃发动机的废气净化系统 | |
US8789362B2 (en) | Metering system for injecting a reducing agent into the exhaust gas flow of an internal combustion engine | |
CN107532495B (zh) | 具有模块化结构的还原剂计量系统 | |
WO2016041339A1 (zh) | 一种液体喷射计量单元与控制方法 | |
US9057300B2 (en) | Reducing agent metering system with metering chamber for exact setting of the metered amount | |
CN106460608B (zh) | 具有受抑制的还原剂输送的还原剂计量系统 | |
CN105986866B (zh) | 一种数字流体计量装置及控制方法 | |
CN106438264A (zh) | 一种脉冲泵 | |
KR101896554B1 (ko) | 배기후처리 시스템용 우레아 공급 시스템 및 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |