DE102015114960A1

DE102015114960A1 - Dosiermodul

Info

Publication number: DE102015114960A1
Application number: DE102015114960.5A
Authority: DE
Inventors: Dae Won Yang; Young Kyung Choi; Deok Jae LEE; Jong Gyun Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2016-08-11
Also published as: CN105863789A; KR20160097616A

Abstract

Ein Dosiermodul gemäß der Erfindung weist auf einen Injektor (100), der eingerichtet ist, Harnstoff zu einer Vorderseite eines Selektive-Katalytische-Reduktion(SCR)-Katalysator, der in einem Abgasrohr montiert ist, um Stickoxide zu verringern, zu sprühen, ein Gehäuse (200), das dazu eingerichtet ist, den Injektor (100) und Harnstoff aufzunehmen, und einen Kühlmittelschlauch (300), der dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel in das Gehäuse (200) einzubringen und Kühlmittel aus dem Gehäuse (200) auszulassen, wobei der Kühlmittelschlauch (300) einen Sammler (310) an einer Position, die höher als das Gehäuse ist, aufweist, der Gas, das in dem Kühlmittel enthalten ist (300), sammelt. Es ist möglich, die Kühleffizienz des Injektors zu verbessern, da ein flüssiges Kühlmittel immer in eine Kühlmittelkammer, die in dem Dosiermodul gebildet ist, gefüllt wird, selbst in einem Zustand, in welchem eine Verbrennungsmotordrehung stoppt und ein Kühlmittelstrom gestoppt wird in einem Zustand, in dem die Temperatur des Abgases hoch ist, wie zum Beispiel unmittelbar nachdem ein Diesel-Partikel-Filter regeneriert ist bzw. wird.

Description

Diese Anmeldung basiert auf der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2015-0019508 , eingereicht am 9. Februar 2015 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum, und beansprucht den Vorteil der Priorität dieser Anmeldung, deren gesamter Inhalt hierin durch diese Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dosiermodul und betrifft insbesondere ein Dosiermodul, welches ein Auftreten von Wärmeschaden in einem Injektor verringert, welcher Harnstoff zu einer Vorderseite bzw. Einlassseite eines Selektive-Katalytische-Reduktion(SCR)-Katalysators sprüht.
Hintergrund
Fahrzeuge, die einen Dieselmotor verwenden, sind mit verschiedenen Typen von Nachbehandlungsvorrichtungen zum Entfernen von giftigen Substanzen, wie zum Beispiel Stickoxid (NOx), Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (z.B. Gesamt-Kohlenwasserstoff (THC)), Ruß, Partikel (PM) usw., die in dem Abgas enthalten sind, gemäß der US TIER2/BIN5-Abgasrichtline oder der Euro-6-Richtlinie, ausgestattet.
Eine Nachbehandlungsvorrichtung weist auf einen Diesel-Oxidation-Katalysator (DO C), der nahe bei einem Verbrennungsmotor angeordnet ist, um eine Funktion der Transformation von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC) auszuführen, einen Diesel-Partikel-Filter (DPF), der Partikel sammelt, und einen Selektive-Katalytische-Reduktion(SCR)-Katalysator, der Stickoxide mittels einer Reduktion bzw. Redox-Operation reinigt.
Der SCR-Katalysator verwendet Ammoniak (NH₃) als ein Reduktionsmittel zum Reinigen von Stickoxiden, und hat die Vorteile, dass er eine exzellente Selektivität für Stickoxide aufweist sowie eine Reaktion zwischen dem Stickoxid und dem Ammoniak anregt, selbst in einem Fall, in welchem Sauerstoff vorhanden ist. Eine Reduktion-Reaktion zwischen dem Ammoniak (NH₃) und Stickoxid ist mittels der folgenden chemischen Gleichung 1 dargestellt.
[Chemische Gleichung 1]

2NH₃ + 2O₂ -> N₂O + 3H₂O
4NH₃ + 3O₂ -> 2N₂ + 6H₂O
4NH₃ + 5O₂ -> 4NO + 6H₂O

Um die Reinigungsleistung für Stickoxide des SCR-Katalysators auf einem vorbestimmten Niveau oder höher zu halten, wird verflüssigter Harnstoff zu dem Abgas gesprüht durch ein Dosiermodul, das an einer Vorderseite bzw. stromaufwärts von dem SCR-Katalysator angeordnet ist, und es wird Ammoniak erzeugt, dass gemäß der Verdampfung und dem Zerfall des eingesprühten Harnstoffs erhalten wird, so dass eine Menge an Ammoniak innerhalb des SCR-Katalysators beibehalten wird.
Das Dosiermodul ist eine Vorrichtung, die an einem Abgasrohr montiert ist, um eine Harnstofflösung zum Verringern von Stickoxid, das in dem Abgas enthalten ist, welches von dem Verbrennungsmotor zu einem Inneren des Abgasrohrs hin ausgelassen wird, zu sprühen (z.B. in das Abagsrohr hinein zu sprühen). Ein angemessenes Sprühen von Harnstofflösung kann eine Abgasvorschrift erfüllen mittels Verringerns von Stickoxid, aber wenn eine Sprühmenge an Harnstoff nicht konstant ist wegen eines Wärmeschadens des Dosiermoduls oder der Abnutzung/Abtragung eines Kugelventils und eines Ventilschieber, wird Stickoxid, das in dem Abgas enthalten ist, ansteigen/zunehmen. Das Dosiermodul weist auf einen Injektor zum Sprühen des Harnstoffs und ein Gehäuse, in welchen eine Kühlmittelkammer zum Kühlen des Injektors gebildet ist.
Wenn der Verbrennungsmotor unmittelbar nach dem Regenerieren des Diesel-Partikel-Filters (DPF) gestoppt wird, wird eine Kühlmittelpumpe gestoppt, und ein Kühlmittel, das in die Kühlmittelkammer hinein eingebracht wurde, stagniert bzw. strömt nicht. In diesem Fall, da das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, wegen der Regeneration des Diesel-Partikel-Filters in eine Vorderseite des Dosiermoduls eingebracht wird, empfängt das Kühlmittel 2, das in der Kühlmittelkammer 1 stagniert, Wärme von dem Injektor, was das Kühlmittel 2 zum Kochen bringt, wie es in der 1 gezeigt ist. D.h., es wird Gas 3 in der Kühlmittelkammer 1 erzeugt.
Das Gas wird kontinuierlich erzeugt bis die Temperatur des Abgases unter einen angemessenen Wert absinkt. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Kühlmittelkammer mit dem Gas und nicht der Flüssigkeit gefüllt wird. In diesem Fall wird die Temperatur des Abgases zu dem Injektor übertragen und Wärmeschaden tritt in dem Injektor auf.
[Bezogenes Dokument]
[Patent-Dokument]

(Patent-Dokument 1) veröffentlichte koreanische Patentschrift Nummer 10-2014-0055171 (2014.05.09)

Kurze Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme, die in der bezogenen Technik auftreten, zu lösen, während die Vorteile, die mittels der bezogenen Technik erzielt werden, beibehalten werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt bereit ein Dosiermodul, das Wärmeschaden eines Injektors verhindern kann mittels Auslassens von Gas, das in dem Dosiermodul erzeugt wird, aus einer Kühlmittelkammer, selbst in einem Fall, in welchem ein Kühlmittel in dem Dosiermodul stagniert wegen eines Stoppens eines Verbrennungsmotors unmittelbar nachdem ein Diesel-Partikel-Filter (DPF) regeneriert wird bzw. wurde.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Dosiermodul auf einen Injektor, der dazu eingerichtet ist, Harnstoff zu einer Seite, die stromaufwärts von einem Selektive-Katalytische-Reduktion(SCR)-Katalysator ist (z.B. in eine bzw. zu einer Vorderseite eines SCR-Katalysators), zu sprühen, welcher in einem Abgasrohr montiert ist, um Stickoxide zu verringern bzw. zu reduzieren, ein Gehäuse, das dazu eingerichtet ist, den Injektor und Harnstoff unterzubringen, und einen (z.B. zwei) Kühlmittelschlauch/Kühlmittelschläuche, der/die dazu eingerichtet ist/sind, ein Kühlmittel in das Gehäuse hinein einzubringen bzw. das Kühlmittel aus dem Gehäuse auszulassen, wobei der (zumindest einer) Kühlmittelschlauch einen Sammler an einer Position, die höher ist als das Gehäuse, aufweist, der Gas sammelt, das in dem Kühlmittel enthalten ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren.
Die 1 zeigt eine Schnittansicht, die einen Betrieb eines Dosiermoduls gemäß der bezogenen Technik zeigt.
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht und eine perspektivische Explosionsansicht eines Dosiermoduls gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 3 zeigt eine Schnittansicht, die einen Betrieb des Dosiermoduls gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 4 zeigt ein Verbindungszustand-Diagramm eines Kühlmittelschlauchs des Dosiermoduls der 2.
Ausführliche Beschreibung
Exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Wie es in den 2 bis 4 gezeigt ist, weist ein Dosiermodul gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Injektor 100, der dazu eingerichtet ist, Harnstoff R zu einer Vorderseite eines Selektive-katalytische-Reduktion(SCR)-Katalysators zu sprühen, der in einem Abgasrohr montiert ist, um Stickoxide zu verringern, ein Gehäuse 200, das dazu eingerichtet ist, den Injektor 100 und Harnstoff R unterzubringen, und einen Kühlmittelschlauch 300, der dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel in das Gehäuse 200 einzubringen und/oder das Kühlmittel aus dem Gehäuse 200 auszulassen, wobei der Kühlmittelschlauch 300 aufweist einen Sammler 310 an einer Position, die höher (z.B. bezogen auf eine Wirkungsrichtung der Schwerkraft) ist als das Gehäuse 200, der Gas sammelt, das in dem Kühlmittel enthalten ist. Der Sammler 310 ist so gebildet, dass er in einer U-Form gebogen ist, und weist eine Seite auf, die mit dem Gehäuse 200 verbunden ist.
Das Dosiermodul weist ferner auf eine Kühlmittelpumpe, die das Kühlmittel pumpt und das Kühlmittel zu dem Gehäuse 200 zuführt, und eine Kühlmittelleitung (z.B. Kühlmittelrohr) 320, die eine Seite aufweist, die mit der Kühlmittelpumpe verbunden ist, und deren andere Seite mit dem Sammler 310 verbunden ist. Die Kühlmittelleitung 320 hat einen gebogenen Abschnitt 321, der so gebildet ist, dass er in einer Nach-Oben-Richtung (z.B. Aufwärts-Richtung) der Kühlmittelleitung 320 gebogen ist (z.B. so gebildet ist, dass er nach oben gebogen ist).
Das Gehäuse weist eine Kühlmittelkammer 210, in welche das Kühlmittel strömt, um Wärmeaustausch mit dem Injektor 100 auszuführen, auf. Die Kühlmittelkammer 210 ist an einer Oberseite des Gehäuses 200 gebildet. Das Gehäuse 200 ist mit einem Kühlmittelverbinder 220, der die Kühlmittelkammer 210 und den Kühlmittelschlauch 300 miteinander verbindet, montiert (zum Beispiel bereitgestellt).
Der Kühlmittelverbinder 220 bringt das Kühlmittel in die Kühlmittelkammer 210 hinein ein oder lässt es aus dieser aus und ist schräg in der Kühlmittelkammer 210 montiert, sodass eine Spitze davon nach oben (zum Beispiel zum Himmel hin) gerichtet ist. Der Kühlmittelverbinder 220 weist auf einen Einlassanschluss 121, durch welchen das Kühlmittel in die Kühlmittelkammer 210 hinein eingebracht wird, und einen Auslassanschluss 222, durch welchen das Kühlmittel aus der Kühlmittelkammer 210 ausgelassen wird. Der Kühlmittelschlauch 300 ist mit dem Einlassanschluss 221 bzw. dem Auslassanschluss 222 (d.h. zum Beispiel einem von beiden) verbunden. Eine Harnstoffleitung R. L., die den Harnstoff R von der Außenseite des Gehäuses 200 zuführt, ist zwischen den jeweiligen Kühlmitteln (zum Beispiel zwischen den Kühlmittelleitungen) positioniert. Der Kühlmittelsammler 220 ist schräg (z.B. schief) in dem Gehäuse 200 montiert, sodass er in eine Richtung zeigt, die nach oben zeigt (zum Beispiel einem Boden entgegengesetzt ist).
In dem Dosiermodul gemäß der vorliegenden Erfindung, das die oben beschriebene Konfiguration aufweist, wird, selbst in einem Fall, in dem ein Strom des Kühlmittels gestoppt wird wegen eines Stopps der Verbrennungsmotordrehung, sodass das Kühlmittel stagniert, in einen Zustand, in welchen das Abgas eine hohe Temperatur hat, wie zum Beispiel unmittelbar nachdem der Diesel-Partikel-Filter regeneriert wird bzw. ist, Gas, das durch kochendes Kühlmittel erzeugt wird, durch eine innere Oberseitenfläche der Kühlmittelkammer 210 und den Kühlmittelsammler 220, der so in der Kühlmittelkammer 210 montiert ist, dass die Spitze davon zum Himmel (z.B. nach oben) gerichtet ist, in den Kühlmittelschlauch 300 eingebracht und darauffolgend in dem Sammler 310 gesammelt. Der Grund ist, dass das Gas, das durch den Phasenübergang des Kühlmittels erhalten wird, eine Dichte hat, die geringer ist als die eines verflüssigten Kühlmittels, und daher aufsteigt. Dadurch wird Wärmeschaden des Injektors 100 wegen eines schnellen Phasenwechsels/Phasenübergangs des Kühlmittels von einer flüssigen Phase zu einer gasförmigen Phase verhindert.
Wie oben beschrieben ist es gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Dosiermodul möglich, die Kühleffizienz des Injektors zu erhöhen, da immer ein flüssiges Kühlmittel in die Kühlmittelkammer, die in dem Dosiermodul gebildet ist, gefüllt wird, selbst in einem Zustand, in dem eine Drehung eines Verbrennungsmotors gestoppt ist und ein Kühlmittelstrom gestoppt ist in einem Zustand, in dem die Temperatur des Abgases hoch ist, wie zum Beispiel direkt nachdem der Diesel-Partikel-Filter regeneriert ist bzw. wird. Da Wärme, die auf den Injektor wirkt, nachdem ein Starten bzw. Laufen (zum Beispiel des Verbrennungsmotors) gestoppt ist, zu dem Kühlmittel (weg) übertragen wird, kann das Auftreten der Wahrscheinlichkeit von Wärmeschaden an dem Injektor verringert werden.
Wie es oben beschrieben ist, können zahlreiche Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung gemacht werden, ohne vom Umfang, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen und obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen und die begleitenden Zeichnungen beschrieben ist, soll die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt sein.
Bezugszeichenliste

100: Injektor
200: Gehäuse
210: Kühlmittelkammer
220: Kühlmittelverbinder
300: Kühlmittelschlauch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2015-0019508 [0001]
KR 10-2014-0055171 [0010]

Claims

Dosiermodul, aufweisend einen Injektor (100), der eingerichtet ist, Harnstoff zu einer Vorderseite eines Selektive-Katalytische-Reduktion(SCR)-Katalysators, der in einem Abgasrohr montiert ist, um Stickoxide zu verringern, zu sprühen, ein Gehäuse (200), das dazu eingerichtet ist, den Injektor (100) und Harnstoff aufzunehmen, und einen Kühlmittelschlauch (300), der dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel in das Gehäuse (200) einzubringen und Kühlmittel aus dem Gehäuse (200) auszulassen, wobei der Kühlmittelschlauch (300) einen Sammler (310) an einer Position, die höher als das Gehäuse ist, aufweist, der Gas, das in dem Kühlmittel enthalten ist (300), sammelt.
Dosiermodul gemäß Anspruch 1, wobei der Sammler (310) so gebildet ist, dass er in eine U-Form gebogen ist, und eine Seite aufweist, die mit dem Gehäuse verbunden ist.
Dosiermodul gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend eine Kühlmittelpumpe, die dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel zu pumpen und das Kühlmittel zu dem Gehäuse (200) zuzuführen, und eine Kühlmittelleitung, die so eingerichtet ist, dass sie eine Seite aufweist, die mit der Kühlmittelpumpe verbunden ist, und deren andere Seite mit dem Sammler (310) verbunden ist.
Dosiermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kühlmittelleitung einen gebogenen Abschnitt aufweist, der so gebildet ist, dass er in eine Nach-Oben-Richtung der Kühlmittelleitung gebogen ist.
Dosiermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (200) eine Kühlmittelkammer (210) bildet, in welche das Kühlmittel strömt, um einen Wärmeaustausch mit dem Injektor (100) auszuführen, und die Kühlmittelkammer (210) bei einer Oberseite des Gehäuses (200) gebildet ist.
Dosiermodul gemäß Anspruch 5, wobei das Gehäuse (200) mit einem Kühlmittelverbinder (220) montiert ist, der die Kühlmittelkammer (210) und den Kühlmittelschlauch (300) miteinander verbindet.
Dosiermodul gemäß Anspruch 6, wobei der Kühlmittelverbinder (200) aufweist einen Einlassanschluss (221), durch welchen das Kühlmittel in die Kühlmittelkammer (210) hinein eingebracht wird, und einen Auslassanschluss (222), durch welchen das Kühlmittel aus der Kühlmittelkammer (220) ausgelassen wird.
Dosiermodul gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der Kühlmittelschlauch (300) mit dem Einlassanschluss bzw. dem Auslassanschluss verbunden ist.
Dosiermodul gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Kühlmittelverbinder (200) schräg in dem Gehäuse (200) montiert ist, sodass er in eine Richtung vorsteht, die einem Boden entgegengesetzt ist.
Dosiermodul, aufweisend einen Injektor (100), der dazu eingerichtet ist, Harnstoff zu einem Abgasrohr zu sprühen, eine Kühlmittelkammer (210), in welche ein Kühlmittel, das den Injektor (100) kühlt, strömt, und welche so gebildet ist, dass sie an einem oberen Ende des Injektors (100) positioniert ist, einen Kühlmittelverbinder (200), der dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel in die Kühlmittelkammer (210) einzulassen oder aus dieser auszulassen sowie schräg in der Kühlmittelkammer (210) so montiert zu sein, dass eine Spitze davon zum Himmel zeigt, und einen Kühlmittelschlauch (300), der dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel zu dem Kühlmittelverbinder (200) zuzuführen, und der einen Sammler (310) aufweist, der Gas, welches in dem Kühlmittel enthalten ist, sammelt.