CN110234851A - 用于将还原剂配量到机动车排气系中的配量系统的输送模块以及配量系统 - Google Patents

用于将还原剂配量到机动车排气系中的配量系统的输送模块以及配量系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将还原剂、尤其是尿素水溶液配量到机动车的排气系中的配量系统的输送模块(1)，包括泵(2)，该泵在抽吸侧经由抽吸管路(3)与还原剂储备箱(4)连接，并且在压力侧经由输送管路(5)与配量模块(6)连接，其中，由所述输送管路(5)分岔出引导回到所述储备箱(4)中的回流管路(7)。根据本发明，过滤器(8)在抽吸侧集成到所述输送模块(1)中。本发明还涉及具有这种输送模块(1)的配量系统。

Description

用于将还原剂配量到机动车排气系中的配量系统的输送模块 以及配量系统
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的、用于将还原剂、尤其是尿素水溶液配量到机动车的排气系中的配量系统的输送模块。本发明还涉及具有这种输送模块的配量系统。
背景技术
由于对内燃机的排放值的持续升高的法律要求，为了遵守规定的极限值，使排气经受后处理。为了尤其在柴油发动机中减少氮氧化物排放，使用还原催化剂，借助于该还原催化剂可以使氮氧化物排放(NOX)显著下降。在排气达到催化剂之前，向所述排气供应还原剂、如尿素水溶液，所述尿素水溶液导致氨的形成，氨又与氮氧化物在后置的催化剂中反应生成无危害的氮气和水。尿素水溶液的供应通过配量系统实现，所述配量系统通常包括用于储存还原剂的储备箱、用于配量还原剂的配量模块以及用于将还原剂从储备箱输送至配量模块的输送模块。
DE 10 2009 045 721 A1示例性地涉及一种用于机动车的内燃机的液态还原剂的输送装置，该输送装置包括用于液态还原剂的储备箱和通过管路与储备箱连接的输送模块以及配量模块。配量模块构型为可开关的配量阀，借助于该配量阀可以将还原剂注入到机动车的排气系中。还原剂借助于输送模块的输送泵经由抽吸管路从储备箱中抽出并且经由输送管路供应给配量阀。在输送管路中布置有第一过滤器，以便防止颗粒被带入到配量阀中。为了保护输送泵免受颗粒的影响，在抽吸管路的开端处在储备箱内部布置有第二过滤器。第三过滤器位于由输送管路分岔出的回流管路中，该回流管路用于将多余的还原剂从输送管路引导回到储备箱中。
呈尿素水溶液形式的还原剂在外部温度低的情况下冻结，使得通常产生由于在配量系统的部件和管路中的冰压力而引起损坏的危险。为了防止这种损坏，已知不仅可以在配量模式中、而且还可以在回吸模式中运行的配量系统。在回吸模式中将存在于部件和管路中的还原剂输送回到储备箱中。回吸模式能够可选地通过输送泵的输送方向的反转或通过阀组件实现。
在回吸模式中，配量系统沿相反的方向穿流。在此，之前已沉积在过滤器上的污物颗粒又脱离。因此，在重要的功能部件的狭窄部位处、尤其在配属于用于实现流动反转的输送泵和/或阀组件的阀上会出现增大的磨损并且由此出现泄漏。这又可以导致，系统中的增压不足并且达不到所需的还原剂流经速率。
发明内容
因此，本发明的任务是，改善对配量系统的针对有害颗粒的保护。以该方式，应实现一种具有提升的功能安全性的配量系统。
为了解决该任务，提出一种具有权利要求1的特征的、用于配量系统的输送模块以及一种具有权利要求9的特征的配量系统。本发明的有利扩展方案由从属权利要求中得出。
所提出的输送模块包括泵，该泵可以在抽吸侧经由抽吸管路与还原剂储备箱连接并且在压力侧经由输送管路与配量模块连接，其中，由输送管路分岔出引导回到储备箱的回流管路。根据本发明，在抽吸侧将过滤器集成到输送模块中。这意味着，在泵的抽吸侧上布置有过滤器，该过滤器保护泵以及所有后面的部件免受颗粒的影响。在泵的抽吸侧上的布置还具有以下优点：在配量模式中已经沉积的、粘附在过滤器上的颗粒在随后的回吸模式中不达到在其中布置有功能相关的部件的系统的区域中。因为过滤器的污物侧远离功能相关的部件。
在抽吸侧集成到输送模块中的过滤器尤其可以是主过滤器。也就是说，将通常布置在压力侧的主过滤器从泵的压力侧转移到抽吸侧。此外，可以取消其他过滤器的布置，因为在抽吸侧布置的过滤器也保持泵的压力侧免受颗粒的影响。
在本发明的扩展方案中提出，沿重力方向在过滤器上方构造有补偿容积。在上方布置的补偿容积用于改善过滤器排气，因为空气可以升高到补偿容积中。此外，所述补偿容积防止冰压力损坏，因为在还原剂冻结的情况下提供扩大的容积，还原剂可以膨胀到该容积中。为了降低结构空间需求而提出，补偿容积与过滤器布置在一个共同的壳体中。
优选地，从抽吸管路分岔出引导回到储备箱中的、用于绕开过滤器和/或补偿容积的旁通管路。绕开过滤器防止在回吸模式中沿相反的方向流经过滤器。由此确保，已经沉积的颗粒不从过滤器脱离。为此，旁通管路的分岔沿主流动方向布置在过滤器后面。另一方面，过滤器的反冲洗可以是明确期望的，以便清洁过滤器网格。在这种情况下所述分岔沿主流动方向布置在过滤器前面，即布置在过滤器的污物侧上。根据分岔的旁通管路关于补偿容积的布置，可以同时实现同样的绕开，而与所述分岔沿主流动方向布置在过滤器之后还是之前无关。绕开补偿容积防止该补偿容积被交替地充气和放气。
在旁通管路中优选布置有止回阀，该止回阀在配量模式中关闭并且在回吸模式中打开。以该方式确保，仅通过抽吸管路抽吸还原剂，所抽吸的还原剂必须经过过滤器并且在配量模式中不从回流管路或从储备箱抽吸气体。
为了防止止回阀在配量模式中的不希望的打开，优选使止回阀的打开压力与当前的静压比相协调。此外，止回阀的打开压力优选低于由储备箱中的最小液位和止回阀的位置之间的高度差ΔH所得出的压力差。以该方式确保，在回吸模式中不首先排空或放空过滤器和/或补偿容积。
作为扩展的措施提出，抽吸管路经由入口连接到输送模块上并且所述入口沿重力方向布置在储备箱中的液位上方。以该方式，可以实现有利的静压比，该静压比抵抗止回阀的不希望的打开。因为在这种情况下由储备箱中的液位和入口之间的高度差ΔH得出相关的压力差。
优选地，将用于从配量模式切换到回吸模式以及反向切换的二位四通阀集成到输送模块中。在这种情况下，所述切换不需要泵工作方向的反转。也就是说，也可以使用简单的成本有利的泵。
根据本发明的优选实施方式，泵是膜片式泵。膜片式泵是特别稳固的并且仅需要小的结构空间。因为所述膜片式泵具有仅一个工作方向，因此优选提出与二位四通阀连接的膜片式泵。
此外，提出一种用于将还原剂、尤其是尿素水溶液配量到机动车的排气系中的配量系统。配量系统包括还原剂储备箱、配量模块以及根据本发明的输送模块。基于根据本发明的输送模块，配量系统更好地免受有害颗粒并且由此免受功能相关的部件上的磨损的影响。减少的磨损抵抗泄漏，使得随着时间流逝也确保足够的增压和足够的流经量。此外，改善系统的放气。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明的优选实施方式。附图示出：
图1根据本发明的第一优选实施方式的具有根据本发明的输送模块的配量系统的示意性示图，
图2根据本发明的第二优选实施方式的具有根据本发明的输送模块的配量系统的示意性示图，
图3根据本发明的第三优选实施方式的具有根据本发明的输送模块的配量系统的示意性示图，和
图4根据本发明的第四优选实施方式的具有根据本发明的输送模块的配量系统的示意性示图。
具体实施方式
在图1中示出的配量系统包括还原剂储备箱4、配量模块6以及输送模块1，借助于该配量模块将还原剂作为喷雾配量到机动车的(未示出的)排气系中，借助于该输送模块可以将还原剂从储备箱4供应给配量模块6。为此，输送模块1包括泵2，该泵经由多个管路与储备箱4和配量模块6连接。
设计为抽吸管路3的第一管路使泵2与储备箱4连接。通过输送管路5建立泵2与配量模块6的连接。由输送管路5分岔出回流管路7，该回流管路将多余的还原剂引回到储备箱4中。所述分岔布置在补偿容积16的区域中，压力传感器17配属于该补偿容积。布置在回流管路7中的节流阀15防止，在输送管路5中的压力下降至低于规定的极限值。
泵2在这里实施为膜片式泵，该膜片式泵具有马达19作为驱动器。因为借助于膜片式泵不能实现流动方向的反转以用于排空系统，还设置有二位四通阀14，该二位四通阀经由两个止回阀18与泵2连接。止回阀18限定泵2的进入和排出。根据二位四通阀14的切换位置，配量系统处于配量模式或回吸模式中。
图1的配量系统的输送模块1还包括过滤器8，该过滤器布置在抽吸侧，即沿主流动方向连接在泵2和二位四通阀14前面。如果二位四通阀14从配量模式切换到回吸模式中，在抽吸管路3中的流动方向反转。在此，布置在用于绕开过滤器8的旁通管路11中的止回阀12打开，使得沿相反的方向不流经过滤器8。以该方向防止，已经沉积的颗粒从过滤器脱离并且又达到储备箱4中。同样不同担心功能相关的部件如泵2、尤其是泵2的止回阀18以及二位四通阀14的污染，因为污物侧位于过滤器8的远离这些部件的一侧上。
在图2中示出图1的配量系统的扩展方案。沿重力方向在过滤器8上方附加地布置有补偿容积9，该补偿容积用于过滤器8的放气。此外，补偿容积9能够防止由于冰压力所引起的损坏。补偿容积9与过滤器8一起布置在壳体10中。
图2的配量系统的变型方案在图3中示出。旁通管路11在过滤器8上方、但在补偿容积9下方分岔，使得在回吸模式中反冲洗过滤器8，但不排空或放空补偿容积9。过滤器8的反冲洗用于清洁目的，其中，可想到的是，从过滤器8脱离的颗粒回到储备箱4中。
图2的配量系统的另一变型方案在图4中示出。为了防止布置在旁通管路11中的止回阀12的不希望的打开，将输送模块1的入口13带到沿重力方向位于储备箱4上方的位置中。在这种情况下，与静压比相关的液柱由止回阀12和入口13之间的高度差ΔH得出。在图2的实施例中，液柱由止回阀12和储备箱4中的液位之间的高度差ΔH得出(参见图2)。然而，在两种情况下，止回阀12的打开压力应低于由此得出的静压力，以便避免不希望的打开和由此过滤器8或补偿容积9的排空。

Claims (9)

1.用于将还原剂、尤其是尿素水溶液配量到机动车的排气系中的配量系统的输送模块(1)，所述输送模块包括泵(2)，该泵在抽吸侧经由抽吸管路(3)与还原剂储备箱(4)已连接或能连接，并且在压力侧经由输送管路(5)与配量模块(6)已连接或能连接，其中，由所述输送管路(5)分岔出引回到所述储备箱(4)中的回流管路(7)，其特征在于，在所述输送模块(1)中在抽吸侧集成有过滤器(8)。
2.根据权利要求1所述的输送模块(1)，其特征在于，沿重力方向在所述过滤器(8)上方构造有补偿容积(9)，该补偿容积优选与所述过滤器(8)布置在一个共同的壳体(10)中。
3.根据权利要求1或2所述的输送模块(1)，其特征在于，由所述抽吸管路(3)分岔出引回到所述储备箱(4)中的旁通管路(11)以用于绕开所述过滤器(8)和/或所述补偿容积(9)。
4.根据权利要求3所述的输送模块(1)，其特征在于，在所述旁通管路(11)中布置有止回阀(12)，该止回阀在配量模式中关闭并且在回吸模式中打开。
5.根据权利要求4所述的输送模块(1)，其特征在于，所述止回阀(12)的打开压力低于由所述储备箱(4)中的最低液位和所述止回阀(12)的位置之间的高度差(ΔH)所得出的压力差。
6.根据前述权利要求中任一项所述的输送模块(1)，其特征在于，所述抽吸管路(3)经由入口(13)连接到所述输送模块(1)上并且所述入口(13)沿重力方向布置在所述储备箱(4)中的液位的上方。
7.根据前述权利要求中任一项所述的输送模块(1)，其特征在于，在所述输送模块(1)中集成有二位四通阀(14)，该二位四通阀用于从配量模式切换到回吸模式中以及反向切换。
8.根据前述权利要求中任一项所述的输送模块(1)，其特征在于，所述泵(2)是膜片式泵。
9.用于将还原剂、尤其是尿素水溶液配量到机动车的排气系中的配量系统，该配量系统具有还原剂储备箱(4)、配量模块(6)和根据前述权利要求中任一项所述的输送模块(1)。
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