CN102971500A - 将还原剂喷入内燃机的废气流中的还原剂配量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂配量系统，其中配量系统可连接/连接于还原剂罐（1），从该还原剂罐中取出还原剂并借助于还原剂泵（2）输送还原剂，其中存在压缩空气供应装置（3）和设置至少一个喷嘴（4），该喷嘴连接于还原剂泵（2）的压力管道（11）并且还原剂经由喷嘴被引入废气流中且借助于压缩空气被雾化；其中，还原剂泵（2）的压力管道（11）经由进口（6）通入阀（5）中，该阀在借助于通过还原剂泵（2）输送的还原剂被施加压力时释放通向阀（5）的进口（6）并且释放通向阀的出口（7）的过流通道，该出口通向到喷嘴（4）的配量管道（12）。

Description

将还原剂喷入内燃机的废气流中的还原剂配量系统
技术领域
本发明涉及一种还原剂配量系统，用以将还原剂喷入内燃机的废气流中，以便选择性催化还原，其中配量系统可连接/连接于一还原剂罐，从还原剂罐中取出并借助于一还原剂泵输送还原剂，其中存在一压缩空气供应装置并且设置至少一个喷嘴，该喷嘴连接于还原剂泵的压力管道并且还原剂经由该喷嘴被引入废气流中并且借助于压缩空气被雾化。
背景技术
使用用于选择性催化还原的催化剂，所谓SCR催化剂（英语：selective catalyic reduction，缩写：SCR），以便减少柴油机、燃烧设备、废料燃烧设备、工业设备等的氮氧化物排放。为此，还原剂被以配量装置喷入废气系统中。氨或氨水或另一种还原剂用作还原剂。
由于在汽车中氨的随带是安全关键性的，按照DIN 70070使用包括通常32.5%的尿素成分的水状的溶液的尿素，即所谓的车用尿素（AdBlue），在废气中尿素在温度高于150℃时分解成气态的氨和CO2。用于尿素分解的参数基本上是时间（汽化和反应时间）、温度和喷入的尿素溶液的小滴大小。在该SCR催化剂中通过选择性的催化还原（英语selective catalyic reduction，SCR）减少约90%的氮氧化物的排出。
对此隔膜泵或活塞泵用于还原剂的输送。对此不利的是，使用的泵在输送冲程的过程中在一很短的约5毫秒的时间长度内向喷嘴的方向输送其排量。在该时间段内导致一输送脉冲，它带来还原剂的一高的流速。在泵冲程期间或泵冲程结束后在配量管道中流动的还原剂通过泵阀吸引其他的还原剂。因此在废气流中获得一意外的并因此不知的额外的配量。
另一缺点是，一隔膜泵或活塞泵的泵脉冲产生喷雾嘴的以还原剂的不连续的加载。该效果在小的输送量时已可以引起喷嘴的过载。
发明内容
本发明的目的是，进一步构成一种开头所述型式的还原剂配量系统，使其避免输送的还原剂的不符合要求的高的流速和不受控的还原剂输送并因此预防喷嘴由于使用的输送泵的输送冲程的过载。
按照本发明通过一种按照权利要求1所述的还原剂配量系统达到该目的。在各相应的从属权利要求中说明本发明的有利的进一步构成。
在该描述的目的中同义地使用概念还原剂配量系统或配量系统。用还原剂溶液或还原剂的概念包括任何一种适合于选择性催化还原的还原剂，优选对此使用一种按照DIN 70070的尿素溶液。但本发明并不限于如此。
在用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性地催化还原的还原剂配量系统中，其中配量系统可连接/连接于一还原剂罐，从还原剂罐中取出并借助于一还原剂泵输送还原剂，其中存在压缩空气供应装置和设置至少一个喷嘴，该喷嘴连接于还原剂泵的压力管道并且还原剂经由该喷嘴被引入废气流中并且借助于压缩空气被雾化，特别有利的是，还原剂泵的压力管道经由一进口通入阀中，所述阀在借助于通过还原剂泵输送的还原剂被施加压力时释放通向阀的进口并且释放通向阀的出口的过流通道，所述出口通向到喷嘴的配量管道。
因此按照本发明在压力管道中在还原剂泵与喷嘴之间设置阀，所述阀在借助于通过还原剂泵输送的还原剂被施加压力时释放通向阀的进口并且释放通向阀的出口的向喷嘴的方向的过流通道。
因此通过阀的设置和相应的选择可以产生为泵的运行所要求的按照泵制造者的预定的反压力。因此本发明的核心在于在配量系统的压力管道中设置一活性的阀。
在一优选的实施形式中，当未进行借助于通过还原剂泵输送的还原剂施加压力时，阀的进口和出口自动地关闭。
由此，可能的、但不符合要求的过量输送通过阀控制的泵阻止，因为当未进行借助于通过还原剂泵输送的还原剂施加压力时，亦即当结束泵冲程时，阀的出口也自动地关闭。
在一特别优选的实施形式中，阀具有一隔膜，所述隔膜在借助于通过还原剂泵输送的还原剂被施加压力的情况下释放阀从进口到出口的过流通道。
一这样的柔性的隔膜适合的是，当存在相应的输送压力时自操作地释放过流通道并且在泵冲程的终端，当输送压力相应地降低时，通过向隔膜的可逆的偏移的起始位置的返回重新封闭过流通道。
优选隔膜在阀的出口侧上出现负压时封闭阀的出口和阀的过流通道。
借此有效地阻止还原剂的一可能出现的不符合要求的过量输送。
对此在一特别优选的实施形式中，借助于压缩空气供应装置的压缩空气对隔膜的远离进口和出口的后侧面施压。
通过该措施可以将还原剂泵克服其进行输送的要求的泵反压力调到要求的数值，亦即还原剂泵通过隔膜的压力施加克服一确定的反压力进行输送。
优选设置控制阀，借助于该控制阀可断开对隔膜的后侧面的压缩空气施加，从而通过断开对隔膜的压缩空气施加还原剂泵克服一减小的反压力进行输送并因此可以更容易地抽吸并因此可以更好地排气。
优选压缩空气供应装置具有一调压阀。
借此可以将压缩空气调到为对隔膜后侧面施压和/或为借助于压缩空气雾化还原剂所要求的压力水平。然后可以从例如一载货车的一设置的车用的压缩空气系统中取出压缩空气本身，而在该压缩空气系统中占优势的系统压力不构成一限制，因为可以将压缩空气的压力降到要求的压力，其中在载货车的排气部分中设置配量系统。
优选还原剂泵涉及隔膜泵或活塞泵。
在配量系统的一特别优选的实施形式中，阀在压力管道中构成还原剂泵的压力侧的排出阀。因此在该特别有利的实施形式中可以取消一附加的待控制的泵排出阀。
特别优选的是，还原剂泵具有一排出阀，该排出阀在借助于通过还原剂泵输送的还原剂被施加压力时释放泵排出口并且当未进行借助于通过还原剂泵输送的还原剂施加压力时自动地关闭。对此，可以特别通过在压力管道中的阀构成还原剂泵的该压力侧的排出阀。
优选还原剂泵具有一排出阀，该排出阀由一隔膜构成。
因此还原剂泵的压力侧的排出阀自身可以通过一柔性的隔膜构成并由此在一输送冲程中引起压力侧的泵排出口的自动打开，以及在输送冲程结束以后引起泵排出口的自动封闭。
因此这种自操作的通过一隔膜构成的排出阀可以附加于（kumulativ zu）在配量系统的压力管道中的阀设置。按选择，按照本发明在压力管道中设置的阀同时也可以构成泵的压力侧的排出阀。
附图说明
图1示出本发明的一个实施例并且以下更详细地说明之。其中：
图1示出一按照本发明的还原剂配量系统的一实施形式的功能示意图。
具体实施方式
图1中示出一按照本发明的还原剂配量系统的示意图，用以将还原剂喷入一内燃机的废气流中以便选择性催化还原。对此从一罐1中取出并借助于输送泵2输送还原剂、如例如特别是按照DIN 70070的尿素溶液。在输送泵2中在图1所示的实施例中涉及一活塞泵。
利用活塞泵2的每一冲程经由吸入管道10从罐1中取出还原剂并接着经由压力管道11继续输送至喷雾嘴4。
喷雾嘴4涉及一双料喷嘴，在其中借助于压缩空气雾化还原剂。因此在喷嘴体之外实现气雾形成。但本发明并不限于如此。
为了提供为雾化需要的压缩空气设置一压缩空气系统3，它具有一调压阀8，以便将空气压力调节到为一最好的气雾形成所需要的压力。
活塞泵2的压力管道11经由进口6通入阀体5中。
因此按照本发明在配量系统中设定一在输送泵2的压力侧面上的活性的阀5的设置。
阀5由一隔膜构成，它封闭通向阀5的进口6和通向配量管道12的出口7。亦即在静止状态下通过隔膜封闭阀体5的进孔6和出孔7。
经由在阀5后面的配量管道12实现输送的还原剂向喷嘴4的输入。
在活塞泵2的一输送冲程期间，泵2现在经由压力管道11向进孔6输送还原剂。这引起隔膜从进孔6上并同时从出孔7上抬起，从而释放在阀体5中的过流通道，现在还原剂可以向配量管道12那边流出阀体5，因为不仅进孔6而且出孔7以及于是构成的在阀体5内的过流通道通过隔膜释放。
用压缩空气施加在阀体5中的隔膜的后侧面。为此使用在配量系统中设置的压缩空气系统3的压缩空气。对此，可以涉及一载货车的一车用压缩空气系统，或可以设置一压缩空气压缩机和一压缩空气容器或压缩空气储存器。
借助于调压阀8将来自压缩空气系统3的压缩空气的压力调到要求的空气压力。
在活塞泵2的泵脉冲以后通过仍在配量管道12中流动的还原剂的抽吸吸引阀体5中的隔膜并这样自依赖以及自动地封闭流出口7。通过阀5的这种功能方式自动地阻止一过配量。也通过空气压力支持出口7的关闭，该空气压力位于阀体5中的隔膜的另一侧面。在这里经由一支路使用压缩空气，将其空气压力借助于调压阀8调到为还原剂的雾化所要求的压力。
此外泵2受到一反压力，其改善泵阀的关闭状况，关闭状况同样改善配量精度。
为了泵2的更好的抽吸性能可以断开空气压力调节。因此泵2通过阀体5的隔膜不受反压力并且可以自由地配量或排气。此外，通过阀5的使用在时间上平均泵脉冲并且将输送量连续地导向喷嘴4。
在输送的时刻，亦即在阀的隔膜抬起和释放进孔6和出孔7的时刻，经由配量管道12实现还原剂向喷雾嘴4的输送。
喷雾嘴4涉及一双料喷嘴，其中，来自压缩空气系统3的压缩空气经由空气压力管道9供给并且用于气雾形成，在该双料喷嘴中借助于压缩空气雾化经由配量管道12供给的还原剂量。
为此借助于调压阀8设定要求的空气压力。
因此，本发明的核心在于阀5包括一柔性的隔膜的设置，其一方面引起泵脉冲的时间上的平均并且还通过在配量管道12中流出的配量剂的抽吸自动地封闭阀5的出孔7。借此减少阀控制的泵的一过量输送。
此外一阀控制的泵2在一有利的工作点以相应的反压力运行是可能的。通过按照本发明的设置得到输送量的一提高的重复精度。
另一优点在于，配量精度不依赖于使用的喷嘴4、罐1的位置、配量管道参数和几何设计，如各部件的设置。可能的是，在喷嘴4上设置一高的空气压力用以雾化还原剂，而喷嘴没有自依赖地吸入还原剂。在配量路段中可以取消节流阀或止回阀。这样的构造可能带来工作不可靠性，它通过按照本发明的解决方案来避免。
因此获得空气支持的喷嘴4的一优化的喷雾图象并且实现喷嘴4的一最大的雾化效能。

Claims (11)

1.用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂配量系统，其中所述配量系统可连接/连接于还原剂罐（1），从所述还原剂罐中取出还原剂并借助于还原剂泵（2）输送还原剂，其中存在一压缩空气供应装置（3）和设置至少一个喷嘴（4），所述喷嘴连接于还原剂泵（2）的压力管道（11）并且还原剂经由所述喷嘴被引入废气流中且借助于压缩空气被雾化；其特征在于，还原剂泵（2）的压力管道（11）经由进口（6）通入阀（5）中，所述阀在借助于通过还原剂泵（2）输送的还原剂被施加压力时释放通向阀（5）的进口（6）并且释放通向阀的出口（7）的过流通道，所述出口通向到喷嘴（4）的配量管道（12）。
2.按照权利要求1所述的配量系统，其特征在于，当未进行借助于通过还原剂泵（2）输送的还原剂施加压力时，所述阀（5）的进口（6）和出口（7）自动地关闭。
3.按照权利要求1或2所述的配量系统，其特征在于，所述阀（5）具有隔膜，所述隔膜在借助于通过还原剂泵（2）输送的还原剂被施加压力的情况下释放所述阀的从进口（6）到出口（7）的过流通道。
4.按照权利要求3所述的配量系统，其特征在于，所述隔膜在阀的出口侧上出现负压时封闭阀（5）的出口（7）和阀（5）的过流通道。
5.按照权利要求3或4所述的配量系统，其特征在于，借助于压缩空气供应装置（3）的压缩空气对隔膜的远离进口（6）和出口（7）的后侧面施压，从而还原剂泵（2）通过隔膜的压力施加克服一确定的反压力进行输送。
6.按照权利要求5所述的配量系统，其特征在于，借助于控制阀可断开隔膜的后侧面的压缩空气施加，从而通过断开压缩空气施加还原剂泵（2）克服一减小的反压力进行输送并因此更容易地抽吸。
7.按照上述权利要求之一项所述的配量系统，其特征在于，压缩空气供给装置（3）具有一调压阀（8）。
8.按照上述权利要求之一项所述的配量系统，其特征在于，所述还原剂泵（2）是隔膜泵或活塞泵。
9.按照上述权利要求之一项所述的配量系统，其特征在于，所述阀（5）在压力管道（11）中构成所述还原剂泵（2）的压力侧的排出阀。
10.按照上述权利要求之一项所述的配量系统，其特征在于，还原剂泵（2）具有排出阀，所述排出阀在借助于通过还原剂泵（2）输送的还原剂被施加压力时释放泵排出口并且当未进行借助于通过还原剂泵（2）输送的还原剂施加压力时自动地关闭，特别是通过在压力管道（11）中的阀（5）构成还原剂泵（2）的压力侧的排出阀。
11.按照上述权利要求之一项所述的配量系统，其特征在于，还原剂泵（2）具有排出阀，所述排出阀由隔膜构成。
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