DE102018218752A1 - Exhaust aftertreatment device, exhaust aftertreatment system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung (3) für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (6), das zumindest einen Kanal (14) zur Leitung einer wässrigen Harnstofflösung und eine Kammer (15), in welcher ein ansteuerbarer auf die Leitung der Harnstofflösung einwirkbarer Aktuator (11) angeordnet ist, aufweist, wobei die Kammer (15) zumindest eine Ammoniakschutzeinrichtung (21) zum Schützen einer oder mehrerer Komponenten, insbesondere des Aktuators (11), vor Ammoniakdiffusion, aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Ammoniakschutzeinrichtung (21) zumindest eine von einer gasdurchlässigen Membran (20) verschlossene und der Kammer (15) zugeordnete Öffnung (18) im Gehäuse (6) aufweist.The invention relates to an exhaust gas aftertreatment processing device (3) for an internal combustion engine of a motor vehicle, having a housing (6), the at least one channel (14) for directing an aqueous urea solution and a chamber (15), in which a controllable one can act on the line of the urea solution Actuator (11) is arranged, the chamber (15) having at least one ammonia protection device (21) for protecting one or more components, in particular the actuator (11), from ammonia diffusion. It is provided that the ammonia protection device (21) has at least one opening (18) in the housing (6) which is closed by a gas-permeable membrane (20) and assigned to the chamber (15).
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, das zumindest einen Kanal zur Leitung einer wässrigen Harnstofflösung und eine Kammer, in welcher ein ansteuerbarer auf die Leitung der Harnstofflösung einwirkender Aktuator angeordnet ist, aufweist, wobei die Kammer zumindest eine Ammoniakschutzeinrichtung zum Schützen einer oder mehrerer Komponenten, insbesondere des Aktuators, vor Ammoniakdiffusion, aufweist.The invention relates to an exhaust gas aftertreatment processing device for an internal combustion engine of a motor vehicle, having a housing which has at least one channel for directing an aqueous urea solution and a chamber in which a controllable actuator acting on the line of the urea solution is arranged, the chamber having at least one ammonia protection device for protecting one or more components, in particular the actuator, from ammonia diffusion.
Stand der TechnikState of the art
In heutigen Abgasnachbehandlungssystemen wird häufig eine wässrige Harnstofflösung als Reaktionsmittel zur Abgasnachbehandlung verwendet. Dieses wird beispielsweise in einem Tank gelagert und mittels einer Fördereinrichtung einem Dosierventil zugeführt, welches bedarfsgerecht die wässrige Harnstofflösung in das Abgasrohr der Brennkraftmaschine einspritzt, damit es stromabwärts der Einspritzstelle, insbesondere in einem dafür vorhergesehenen Katalysator, emissionsreduzierend mit dem Abgas reagiert. Die Fördereinrichtung und das Dosierventil stellen beide jeweils eine Abgasnachbehandlungsmittelverarbeitungseinrichtung des Abgasnachbehandlungssystems dar. Beide führen die wässrige Harnstofflösung und weisen eine Kammer auf, in welcher ein Aktuator zum Betätigen beispielsweise eines Ventilelements oder eines Pumpenkolbens, angeordnet ist. Aus der wässrigen Harnstofflösung kann Ammoniak in die Kammer diffundieren und dort aggressiv auf die Komponenten insbesondere des Aktuators einwirken, wodurch diese beispielsweise besonders schnell korrodieren. Um dies zu verhindern, ist es bekannt, in einer solchen Kammer eine Ammoniakschutzeinrichtung vorzusehen, die beispielsweise als Silberbeschichtung elektrischer Anschlusskontakte des Aktuators ausgebildet ist. Eine Abschirmung der gefährdeten Komponenten kann auch durch aufwendigere Mittel, wie beispielsweise eine komplexe Einhausung und/oder Dichtungen erreicht werden. Hierdurch entstehen jedoch hohe Herstellungskosten, auch dadurch bedingt, dass die einzelnen Komponenten jeweils mit einer eigenen Ammoniakschutzeinrichtung versehen werden.In today's exhaust gas aftertreatment systems, an aqueous urea solution is frequently used as a reactant for exhaust gas aftertreatment. This is stored, for example, in a tank and fed to a metering valve by means of a conveying device, which injects the aqueous urea solution into the exhaust pipe of the internal combustion engine as required so that it reacts with the exhaust gas to reduce emissions downstream of the injection point, in particular in a catalyst provided for this purpose. The delivery device and the metering valve each represent an exhaust gas aftertreatment agent processing device of the exhaust gas aftertreatment system. Both guide the aqueous urea solution and have a chamber in which an actuator for actuating a valve element or a pump piston, for example, is arranged. Ammonia can diffuse from the aqueous urea solution into the chamber and there act aggressively on the components, in particular of the actuator, causing them to corrode particularly quickly, for example. In order to prevent this, it is known to provide an ammonia protection device in such a chamber, which is designed, for example, as a silver coating of electrical connection contacts of the actuator. The endangered components can also be shielded by more complex means, such as a complex housing and / or seals. However, this results in high production costs, also due to the fact that the individual components are each provided with their own ammonia protection device.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Abgasnachbehandlungsmittelverarbeitungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch eine einfache und kostengünstige Lösung sämtliche gefährdete Komponenten insbesondere des Aktuators, die in der Kammer liegen, vor dem Ammoniak geschützt sind. Dabei müssen die einzelnen Komponenten insbesondere des Aktuators nicht separat behandelt beziehungsweise geschützt werden, sodass der Schutz einfach und kostengünstig erreichbar ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Ammoniakschutzeinrichtung zumindest eine von einer gasdurchlässigen Membran verschlossene und der Kammer zugeordnete Öffnung im Gehäuse aufweist. Durch die Öffnung ist ein Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren, also der Kammer, und der Umgebung gewährleistet. Durch die Membran wird erreicht, dass der Druckausgleich lediglich durch einen Gasaustausch stattfinden kann. Der Gasaustausch erlaubt es, dass der gasförmige Ammoniak aus der Kammer heraus durch die Membran hindurch diffundiert und damit nicht eine für die in der Kammer liegende Komponenten gefährliche Konzentration in der Kammer erreichen kann. Dadurch ist durch die zumindest eine Öffnung und die Membran gewährleistet, dass sämtliche in der Kammer liegende Komponenten der Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung und insbesondere des Aktuators vor dem Ammoniak sicher geschützt sind. Insbesondere handelt es sich bei der Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung um eine, welche im stromlosen beziehungsweise unbestromten Zustand einen Durchströmungsquerschnitt für die wässrige Harnstofflösung verschließt. In diesem Zustand kann mit zunehmender Diffusion des Ammoniaks aus der Harnstofflösung der Druck in der Kammer steigen und die Ammoniakkonzentration einen kritischen Wert erreichen. Gerade hier ist das Vorhandensein der vorteilhaften Ammoniakschutzeinrichtung von Vorteil.The exhaust gas aftertreatment agent processing device with the features of claim 1 has the advantage that all endangered components, in particular of the actuator, which are in the chamber, are protected from ammonia by a simple and inexpensive solution. The individual components, in particular of the actuator, do not have to be treated or protected separately, so that the protection can be achieved easily and inexpensively. This is achieved according to the invention in that the ammonia protection device has at least one opening in the housing which is closed by a gas-permeable membrane and assigned to the chamber. The opening ensures pressure equalization between the interior of the housing, ie the chamber, and the environment. The membrane ensures that the pressure equalization can only take place through gas exchange. The gas exchange allows the gaseous ammonia to diffuse out of the chamber through the membrane and thus cannot reach a concentration in the chamber that is dangerous for the components in the chamber. As a result, the at least one opening and the membrane ensure that all components of the exhaust gas aftertreatment processing device and in particular of the actuator located in the chamber are reliably protected from the ammonia. In particular, the exhaust gas aftertreatment processing device is one that closes a flow cross-section for the aqueous urea solution in the de-energized or de-energized state. In this state, with increasing diffusion of the ammonia from the urea solution, the pressure in the chamber can rise and the ammonia concentration can reach a critical value. The presence of the advantageous ammonia protection device is particularly advantageous here.
Bevorzugt ist die Öffnung in einem Gehäusedeckel des Gehäuses ausgebildet. Dadurch ist die Öffnung einfach an dem Gehäuse vorsehbar und kann beispielsweise auch nachträglich ohne eine Beeinträchtigung der Funktion der Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung eingebracht werden. Insbesondere ist durch das Vorsehen der Öffnung in dem Gehäusedeckel gewährleistet, dass auch die Membran vor der Montage des Deckels bereits an dem Deckel montierbar ist, um eine einfache Zuordnung der AmmoniakSchutzeinrichtung der Kammer zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist daher die Membran an dem Gehäusedeckel vormontiert angeordnet.The opening is preferably formed in a housing cover of the housing. As a result, the opening can easily be provided on the housing and can also be introduced subsequently, for example, without impairing the function of the exhaust gas aftertreatment processing device. In particular, the provision of the opening in the housing cover ensures that the membrane can also be mounted on the cover before the cover is installed, in order to enable easy assignment of the ammonia protection device to the chamber. The membrane is therefore particularly preferably arranged preassembled on the housing cover.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Membran auf einer der Kammer zugewandten Innenseite des Gehäusedeckels aufliegt. Dadurch ist eine dichte Verbindung zwischen Membran und Gehäusedeckel, die durch den in der Kammer vorliegenden Druck unterstützt wird, gewährleistet.Furthermore, it is preferably provided that the membrane rests on an inside of the housing cover facing the chamber. This ensures a tight connection between the diaphragm and the housing cover, which is supported by the pressure in the chamber.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Aktuator als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet ist. Dazu sind in der Kammer beispielsweise zumindest eine bestrombare Spule sowie ein mit der Spule magnetisch zusammenwirkender und verlagerbarer Anker vorhanden.Furthermore, it is preferably provided that the actuator is designed as an electromagnetic actuator. For this purpose, for example, at least one coil that can be supplied with current and one with the Coil of magnetically interacting and displaceable armature available.
Insbesondere weist der Aktuator einen in der Kammer verschiebbar gelagerten Anker auf, der mit einem Pumpenkolben und/oder mit einem Ventilelement zu deren Betätigung verbunden ist. Damit ist die Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung beispielsweise als Förderpumpe oder Dosierventil ausgebildet.In particular, the actuator has an armature which is displaceably mounted in the chamber and is connected to a pump piston and / or to a valve element for actuating it. The exhaust gas aftertreatment processing device is thus designed, for example, as a feed pump or metering valve.
Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der zumindest einen Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Neben einer Anwendung des Abgasnachbehandlungssystems und/oder der Abgasnachbehandlungsverarbeitungseinrichtung bei einer Brennkraftmaschine, ist es auch denkbar, eine Anwendung in der Medizintechnik, bei Kaffeemaschinen, in der Thermotechnik oder anderer Einrichtungen/Anlagen vorzusehen, bei welchen mit Abgasen zu rechnen ist, die für einzelne Komponenten gefährliche Reaktionsstoffe enthalten.The exhaust gas aftertreatment system according to the invention with the features of claim 7 is distinguished by the inventive design of the at least one exhaust gas aftertreatment processing device. This results in the advantages already mentioned. In addition to an application of the exhaust gas aftertreatment system and / or the exhaust gas aftertreatment processing device in an internal combustion engine, it is also conceivable to provide an application in medical technology, in coffee machines, in thermotechnology or other devices / systems in which exhaust gases are to be expected, which are for individual components contain dangerous reactants.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
- Figur ein vorteilhaftes Abgasnachbehandlungssystem in einer vereinfachten Darstellung.
- Figure an advantageous exhaust gas aftertreatment system in a simplified representation.
Die einzige Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Abgasnachbehandlungssystem
Die Abgasnachbehandlungsmittelverarbeitungseinrichtung
Der Pumpenkolben
Durch die Pumpenbewegung wird die wässrige Harnstofflösung durch einen Kanal
In dem Deckel
Wenn im Betrieb nun Ammoniak aus dem im Kanal
Claims (7)
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