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Die Erfindung betrifft eine Harnstoffdruckleitung und ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) mit derselben, und insbesondere eine Harnstoffdruckleitung, welche die Effizienz eines Nachlaufens erhöht, um zurückbleibenden Harnstoff zu minimieren, und ein SCR-System mit derselben.
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Ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor unter Verwendung von fossilem Brennstoff, wie Benzin oder Diesel, hat ein Problem dadurch, dass die durch Abgas verursachte Umweltverschmutzung erheblich ist. Insbesondere wird das Ausstoßen von Abgasen, Stickoxiden (NOx) und Feinstaub, welche die Abgase enthalten, aus einem Dieselfahrzeug, wie einem Omnibus oder einem Lastkraftwagen, als ein ernstes Problem betrachtet. Jedes Land erstellt entsprechende Bestimmungen, um das Abgasproblem der Dieselfahrzeuge zu lösen, und schränkt den Abgasausstoß stark ein.
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Im Allgemeinen umfasst ein Abgassystem eines Dieselmotors eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wie einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), einen Dieselpartikelfilter (DPF), ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und eine Mager-NOx-Falle (LNT), um Kohlenmonoxide (CO), Kohlenwasserstoffe (HC), Rußpartikel und Stickoxide (NOx) als Schadstoffe, die in dem Abgas enthalten sind, zu reduzieren.
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Unter diesen funktioniert die Abgasnachbehandlungsvorrichtung, bei welcher die SCR verwendet wird (nachfolgend als SCR-System bezeichnet), derart, dass sie ein Reduktionsgas, wie Harnstoff, in ein Abgasrohr spritzt und Stickoxide des Abgases zu Stickstoff und Sauerstoff reduziert. Das heißt, wenn das SCR-System das Reduktionsmittel in das Abgasrohr spritzt, kann das Reduktionsmittel infolge von Abgaswärme in Ammoniak (NH3) umgewandelt werden, und Stickoxide können durch eine katalytische Reaktion von Stickoxiden des Abgases und Ammoniak, das ein SCR-Katalysator verwendet, zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) reduziert werden.
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Die 1 bis 3 zeigen Ansichten einer herkömmlichen Harnstoffdruckleitung. Mit Bezug auf die 1 bis 3 muss, wenn ein Fahrzeug in einem extrem kalten Gebiet in einem Zündung-Aus-Zustand ist, verhindert werden, dass eine Rohrleitung des SCR-Systems infolge des Gefrierens einer wässrigen Harnstofflösung, die in einer Harnstoffdruckleitung verbleibt (nachfolgend als zurückbleibender Harnstoff bezeichnet), gebrochen wird. Zu diesem Zweck wird ein Nachlaufen durchgeführt, um zurückbleibenden Harnstoff über eine Zuführeinheit zu sammeln und zurückgeführten Harnstoff an einen Harnstoffbehälter zu übertragen.
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Jedoch tritt, da eine Querschnittsfläche der Harnstoffdruckleitung relativ größer als die einer Einspritzdüse ist, ein Unterdruck in der Einspritzdüse auf, wenn das Nachlaufen durchgeführt wird. Dementsprechend wird, wenn das Nachlaufen durchgeführt wird, die Effizienz des Nachlaufens reduziert, selbst wenn ein Saugdruck in der Zuführeinheit auftritt. Daher gibt es ein Problem dadurch, dass eine große Menge von zurückbleibendem Harnstoff, welcher aus der Harnstoffdruckleitung nicht zurückgeführt wird, in eine Einspritzdüse fließt und gefroren wird, wodurch die Einspritzdüse bricht (2).
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Herkömmlich wird eine Siphon-Struktur für die Harnstoffdruckleitung verwendet, um das oben genannte Problem zu verhindern. Das heißt, um zu verhindern, dass die hochwertige Einspritzdüse gebrochen wird, ist die Harnstoffdruckleitung an einer Stelle gebogen, die niedriger als die der Einspritzdüse ist, um den zurückbleibenden Harnstoff zu veranlassen, in einen unteren Abschnitt der gebogenen Harnstoffdruckleitung zu fließen und gespeichert zu werden (1 und 3). Jedoch hat die Siphon-Struktur Probleme dadurch, dass ein weiter Raum erforderlich ist und die Struktur komplex ist, so dass dementsprechend der Arbeitsaufwand, die Arbeitszeit und die Herstellungskosten erhöht werden.
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Mit der Erfindung werden eine Harnstoffdruckleitung, die eine separate Harnstoffdruckleitung und ein zusätzliches Rückschlagventil zum Öffnen oder Schließen der separaten Harnstoffdruckleitung umfasst, und ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) mit derselben geschaffen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Harnstoffdruckleitung vorgesehen, aufweisend eine erste Harnstoffdruckleitung, die mit einer Zuführeinheit und einer Einspritzdüse in Verbindung steht, so dass eine wässrige Harnstofflösung von der Zuführeinheit zu der Einspritzdüse geführt wird, und eine zweite Harnstoffdruckleitung, die von der ersten Harnstoffdruckleitung nach unten vorsteht, wobei die zweite Harnstoffdruckleitung an einem ersten Ende davon mit der ersten Harnstoffdruckleitung und an einem zweiten Ende davon mit einer Atmosphäre in Verbindung steht.
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Die Harnstoffdruckleitung kann ferner ein Rückschlagventil aufweisen, das an dem zweiten Ende der zweiten Harnstoffdruckleitung angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass es die zweite Harnstoffdruckleitung öffnet oder schließt.
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Das Rückschlagventil kann ein Federventil sein, das nur öffnet, wenn ein Saugdruck in der zweiten Harnstoffdruckleitung ein vorbestimmter Referenzdruck oder größer ist, während ein Nachlaufen eines Systems zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) durchgeführt wird.
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Die zweite Harnstoffdruckleitung kann eine Querschnittsfläche haben, die gleich wie oder größer als eine Querschnittsfläche einer Düsenöffnung der Einspritzdüse ist.
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Die erste Harnstoffdruckleitung kann derart geneigt ausgebildet sein, dass ein zu der Einspritzdüse benachbarter Abschnitt davon höher als ein zu der zweiten Harnstoffdruckleitung benachbarter Abschnitt davon angeordnet ist.
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Die erste Harnstoffdruckleitung kann derart gekrümmt sein, dass ein zu der Einspritzdüse benachbarter Abschnitt davon höher als ein zu der zweiten Harnstoffdruckleitung benachbarter Abschnitt davon angeordnet ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) vorgesehen, aufweisend die Harnstoffdruckleitung, eine Zuführeinheit, die eine wässrige Harnstofflösung zu der Harnstoffdruckleitung führt oder eine wässrige Harnstofflösung aus der Harnstoffdruckleitung zurückführt, und eine Einspritzdüse, welche die wässrige Harnstofflösung, die von der Harnstoffdruckleitung zugeführt wird, in ein Abgasrohr spritzt.
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Das SCR-System kann ferner einen Harnstoffbehälter aufweisen, welcher die der Zuführeinheit zuzuführende wässrige Harnstofflösung oder die von der Zuführeinheit zurückgeführte wässrige Harnstofflösung darin speichert.
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Das SCR-System kann ferner eine Saugleitung aufweisen, die den Harnstoffbehälter mit der Zuführeinheit verbindet und die in dem Harnstoffbehälter gespeicherte wässrige Harnstofflösung zu der Zuführeinheit führt.
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Das SCR-System kann ferner eine Rücklaufleitung aufweisen, welche die Zuführeinheit mit dem Harnstoffbehälter verbindet und die wässrige Harnstofflösung, die nicht aus der Einspritzdüse gespritzt wird, in den Harnstoffbehälter zurückführt.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 bis 3 Ansichten einer herkömmlichen Harnstoffdruckleitung;
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4 eine perspektivische Ansicht einer Harnstoffdruckleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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5 eine Ansicht der Harnstoffdruckleitung gemäß der Ausführungsform der Erfindung, wenn ein Nachlaufen eines SCR-Systems durchgeführt wird;
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6 eine Ansicht der Harnstoffdruckleitung gemäß der Ausführungsform der Erfindung, nachdem das Nachlaufen des SCR-Systems durchgeführt wurde; und
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7 ein Blockschema eines SCR-Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Nachfolgend werden mit Bezug auf die Zeichnung beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben.
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Mit Bezug auf die 4 bis 6 weist eine Harnstoffdruckleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine erste Harnstoffdruckleitung 110, eine zweite Harnstoffdruckleitung 120 und ein Rückschlagventil 130 auf.
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Die erste Harnstoffdruckleitung 110 steht mit einer Zuführeinheit 200 und einer Einspritzdüse 300 in Verbindung, um eine wässrige Harnstofflösung von der Zuführeinheit 200 zu der Einspritzdüse 300 zu führen. Die erste Harnstoffdruckleitung 110 muss keine Siphon-Struktur wie die herkömmliche Harnstoffdruckleitung in 3 haben, so dass sie eine uneingeschränkte Form haben kann.
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Jedoch ist die erste Harnstoffdruckleitung 110 geneigt ausgebildet, so dass ein zu der Einspritzdüse 300 benachbarter Abschnitt davon höher als ein zu der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 benachbarter Abschnitt davon angeordnet ist. Dadurch wird die Sammlung und Speicherung von zurückbleibendem Harnstoff durch Schwerkraft erleichtert, nachdem ein Nachlaufen durchgeführt ist. Ein Neigungswinkel kann in Abhängigkeit von einem Fahrzeugtyp geändert werden.
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Darüber hinaus kann die erste Harnstoffdruckleitung 110 derart gekrümmt sein, dass ein zu der Einspritzdüse 300 benachbarter Abschnitt davon höher als ein zu der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 benachbarter Abschnitt davon angeordnet ist. Dadurch wird zurückbleibender Harnstoff durch Schwerkraft leichter gesammelt, nachdem das Nachlaufen durchgeführt ist.
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Die zweite Harnstoffdruckleitung 120 steht von der ersten Harnstoffdruckleitung 110 nach unten vor. Ferner steht die zweite Harnstoffdruckleitung 120 an einem Ende davon mit der ersten Harnstoffdruckleitung 110 und an einem anderen Ende davon mit der Atmosphäre in Verbindung. Nachdem das Nachlaufen durchgeführt ist, wird zurückbleibender Harnstoff in der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 gespeichert. Die zweite Harnstoffdruckleitung 120 hat eine Querschnittsfläche, die gleich wie oder größer als die der Einspritzdüse 300. Dadurch öffnet das Rückschlagventil 130, wenn das Nachlaufen durchgeführt wird, und daher vergrößert sich die Fläche, mit welcher die Außenluft angesaugt werden kann, wodurch der in der Einspritzdüse 300 gebildete Unterdruck reduziert wird. Da der Unterdruck reduziert werden kann und die Effizienz des Nachlaufens erhöht werden kann, kann eine große Menge von zurückbleibendem Harnstoff in die Zuführeinheit 200 zurückgeführt werden.
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Das Rückschlagventil 130 ist an dem anderen Ende der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 angeordnet, um die zweite Harnstoffdruckleitung 120 zu öffnen oder zu schließen. Ferner kann das Rückschlagventil 130 ein Federventil sein, das nur dann öffnet, wenn der Saugdruck in der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 ein vorbestimmter Referenzdruck oder größer ist, während das Nachlaufen eines SCR-Systems durchgeführt wird. Das heißt, das Rückschlagventil 130 kann öffnen, wenn das Nachlaufen durchgeführt wird, um die Fläche zu vergrößern, mit welcher die Außenluft angesaugt werden kann, wodurch der in der Einspritzdüse 300 gebildete Unterdruck reduziert wird, wenn das Nachlaufen durchgeführt wird. Darüber hinaus kann, nachdem das Nachlaufen durchgeführt ist, das Rückschlagventil 130 geschlossen werden, so dass zurückbleibender Harnstoff in der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 gesammelt und gespeichert werden kann.
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Mit Bezug auf 5 wird, wenn das Nachlaufen durchgeführt wird, ein Saugdruck zu der Zuführeinheit 200 in der Harnstoffdruckleitung 100 gebildet. Insbesondere öffnet das Rückschlagventil 300 in dem Falle, in dem bei Durchführung des Nachlaufens der in der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 gebildete Saugdruck ein vorbestimmter Referenzdruck oder größer ist. Dementsprechend kann im Vergleich zu der in 2 gezeigten herkömmlichen Harnstoffdruckleitung eine größere Menge von Außenluft eingeführt werden. Daher wird der in der Einspritzdüse 300 gebildete Unterdruck reduziert, um die Effizienz des Nachlaufens zu erhöhen. Das heißt, im Vergleich zu der herkömmlichen Harnstoffdruckleitung kann eine größere Menge von zurückbleibendem Harnstoff in die Zuführeinheit 200 zurückgeführt werden, wodurch verhindert werden kann, dass die Einspritzdüse 300 infolge des Gefrierens von zurückbleibendem Harnstoff gebrochen wird.
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Mit Bezug auf 6 wird, nachdem das Nachlaufen durchgeführt wurde, der Saugdruck zu der Zuführeinheit 200 in der Harnstoffdruckleitung 100 nicht mehr gebildet. Daher ist das Rückschlagventil 300 in der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 geschlossen. Dementsprechend verbleibt eine geringe Menge von zurückbleibendem Harnstoff, der nicht in die Zuführeinheit 200 zurückgeführt wird, in der Harnstoffdruckleitung 100.
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Jedoch wird, da die erste Harnstoffdruckleitung 110 derart geneigt ausgebildet ist, dass ein zu der Einspritzdüse 300 benachbarter Abschnitt der ersten Harnstoffdruckleitung 110 in einer Position angeordnet ist, die höher als die eines mit der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 in Verbindung stehenden Abschnitts der ersten Harnstoffdruckleitung 110 ist, der zurückbleibende Harnstoff durch Schwerkraft in der zweiten Harnstoffdruckleitung 120 gesammelt und gespeichert. Daher kann ein Zerbrechen der Einspritzdüse 300 infolge des Gefrierens von zurückbleibendem Harnstoff verhindert werden. Das heißt, derselbe Effekt wie bei der in 3 gezeigten herkömmlichen Harnstoffdruckleitung kann erzielt werden. Jedoch hat die Harnstoffdruckleitung 100 gemäß der Erfindung eine T-Form, so dass sie im Vergleich zu der in 3 gezeigten herkömmlichen Harnstoffdruckleitung leicht geformt werden kann. Daher können die Herstellungskosten im Vergleich zu der herkömmlichen Harnstoffdruckleitung reduziert werden. Im Gegensatz zu der herkömmlichen Harnstoffdruckleitung, die gebogen werden muss, wenn sie in ein Fahrzeug eingebaut wird, kann die Harnstoffdruckleitung 100 gemäß der Erfindung ohne Modifikation versehen sein, wodurch der Arbeitsaufwand und die Arbeitszeit reduziert werden.
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Mit Bezug auf 7 weist ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Harnstoffdruckleitung 100, eine Zuführeinheit 200, eine Einspritzdüse 300, einen Harnstoffbehälter 400, eine Saugleitung 500 und eine Rücklaufleitung 600 auf.
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Die Zuführeinheit 200 funktioniert derart, dass sie eine wässrige Harnstofflösung zu der Harnstoffdruckleitung 100 führt oder die wässrige Harnstofflösung aus der Harnstoffdruckleitung 100 zurückführt. Im Detail wird, wenn das SCR-System einen Abgasreinigungsbetrieb durchführt, eine Pumpe in einer normalen Richtung in der Zuführeinheit 200 betrieben, so dass die wässrige Harnstofflösung zu der Harnstoffdruckleitung 100 geführt wird. Ferner wird, wenn das Nachlaufen in dem SCR-System durchgeführt wird, die Pumpe in der Zuführeinheit 200 umgekehrt betrieben, so dass die wässrige Harnstofflösung aus der Harnstoffdruckleitung 100 zurückgeführt wird.
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Die Einspritzdüse 300 spritzt die wässrige Harnstofflösung, die von der Harnstoffdruckleitung 100 zugeführt wird, in ein Abgasrohr 1 (4).
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Die der Zuführeinheit 200 zuzuführende wässrige Harnstofflösung oder die von der Zuführeinheit 200 zurückgeführte wässrige Harnstofflösung wird in dem Harnstoffbehälter 400 gespeichert.
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Der Harnstoffbehälter 400 und die Zuführeinheit 200 sind über die Saugleitung 500 miteinander verbunden. Die Saugleitung 500 dient als eine Passage, durch welche hindurch die in dem Harnstoffbehälter 400 gespeicherte wässrige Harnstofflösung zu der Zuführeinheit 200 geführt wird.
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Die Zuführeinheit 200 und der Harnstoffbehälter 400 sind über die Rücklaufleitung 600 miteinander verbunden. Die Rücklaufleitung 600 dient als eine Passage, durch welche hindurch die wässrige Harnstofflösung, die nicht aus der Einspritzdüse 300 gespritzt wird, in den Harnstoffbehälter 400 zurückgeführt wird.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung die Effizienz eines Nachlaufens erhöht werden, um zurückbleibenden Harnstoff zu minimieren.
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Darüber hinaus kann zurückbleibender Harnstoff separat in einer Harnstoffdruckleitung gespeichert werden, um zu verhindern, dass eine Einspritzdüse infolge des Gefrierens von zurückbleibendem Harnstoff zerbricht.
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Außerdem können der Raum, der Arbeitsaufwand und die Arbeitszeit, die für die Installation der Harnstoffdruckleitung erforderlich sind, reduziert werden.
