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BEREICH
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasbehandlungssystem. Genauer wird ein Luft-unterstütztes System zur Abgabe von Reduktionsmittel bereitgestellt.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenlegungsschrift, welche nicht zwingend Stand der Technik sind.
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Die selektive katalytische Reduktionstechnologie wird in Verbindung mit der Reduzierung von Stickoxiden im Abgas von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Viele Fahrzeuge, die Verbrennungsmotoren benutzen, sind mit Abgas-Nachbehandlungsvorrichtungen zur Reduzierung von Sickoxidemissionen ausgerüstet. Einige dieser Systeme sind so konstruiert, dass sie eine auf Harnstoff basierende Technologie einsetzen mit einem Behälter zum Vorhalten des Harnstoffs und einem Abgabesystem zum Überführen des Harnstoffs von dem Behälter in den Abgasstrom. Obwohl sich diese Systeme in der Vergangenheit gut bewährt haben, dürfte es wünschenswert sein, ein Luft-unterstütztes Abgabesystem bereitzustellen, welches wirtschaftlicher und wirksamer den Harnstoff (oder ein anderes Reduktionsmittel) an den Abgasstrom abgibt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Erfindung dar und ist keine umfassende Darlegung ihres gesamten Rahmens oder aller ihrer Merkmale.
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In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Pumpenanordnung für ein Abgasbehandlungssystem bereit, die ein Gehäuse, einen Gasströmungsweg, einen Reduktionsmittelströmungsweg und eine Pumpe umfasst. Das Gehäuse kann einen ersten Einlass aufweisen, der dafür ausgebildet ist, Reduktionsmittel von einem Behälter zu empfangen, einen zweiten Einlass, der dafür ausgebildet ist, ein Gas von einem Gaskompressor aufzunehmen, und einen Auslass, durch welchen das Gas und das Reduktionsmittel das Gehäuse verlassen. Der Gasströmungsweg kann sich zwischen dem zweiten Einlass und dem Auslass erstrecken und mit diesen strömungstechnisch verbunden sein. Der Reduktionsmittelströmungsweg kann sich zwischen dem ersten Einlass und dem Auslass erstrecken und mit diesen strömungstechnisch verbunden sein. Die Pumpe ist zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und umfasst einen Motor in einer Wärme übertragenden Verbindung mit dem Gas, das durch den Gasströmungsweg strömt.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Pumpenanordnung für ein Abgasbehandlungssystem bereit, die ein Gehäuse, einen Gasströmungsweg, einen Reduktionsmittelströmungsweg und eine Mischvorrichtung umfasst. Das Gehäuse kann einen ersten Einlass aufweisen, der dafür ausgebildet ist, Reduktionsmittel von einem Behälter zu empfangen, einen zweiten Einlass, der dafür ausgebildet ist, ein Gas von einem Gaskompressor aufzunehmen, und einen Auslass, durch welchen das Gas und das Reduktionsmittel das Gehäuse verlassen. Der Gasströmungsweg kann sich zwischen dem zweiten Einlass und dem Auslass erstrecken und mit diesen strömungstechnisch verbunden sein. Der Reduktionsmittelströmungsweg kann sich zwischen dem ersten Einlass und dem Auslass erstrecken und mit diesen strömungstechnisch verbunden sein. Die Mischvorrichtung ist zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und umfasst eine Mischkammer, welche Gas von dem Gasströmungsweg und Reduktionsmittel von dem Reduktionsmittelströmungsweg aufnimmt. Die Mischvorrichtung weist einen Gaseinlass und ein zwischen dem Gaseinlass und der Mischkammer angeordnetes Ventil auf. Das Ventil kann ermöglichen, dass Fluid von dem Gaseinlass zu der Mischkammer fließt, und kann den Fluss von Fluid aus der Mischkammer zu dem Gaseinlass einschränken.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Abgasbehandlungssystem bereit, welches einen Gasströmungsweg, einen Reduktionsmittelströmungsweg, eine Düse und eine Reinigungsleitung aufweist. Der Gasströmungsweg weist ein Ventil auf. Der Reduktionsmittelströmungsweg weist eine Pumpe auf, die dazu betrieben wird, Reduktionsmittel aus einem Speicherbehälter durch den Reduktionsmittelströmungsweg zu fördern. Die Düse nimmt das Gas stromabwärts von dem Ventil auf und empfängt Reduktionsmittel von der Pumpe. Die Reinigungsleitung umfasst einen stromaufwärts von dem Ventil liegenden, strömungstechnisch mit dem Gasströmungsweg verbundenen ersten Bereich und einen strömungstechnisch mit dem Reduktionsmittelströmungsweg verbundenen zweiten Bereich. Die Reinigungsleitung weist ein Ablassventil auf, welches selektiv ermöglicht, dass Gas aus dem Gasströmungsweg in die Reinigungsleitung und in den Reduktionsmittelströmungsweg strömt.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Reduktionsmittelabgabesystems bereit. Das Reduktionsmittelabgabesystem umfasst einen Reduktionsmittelströmungsweg, einen Luftströmungsweg und eine Düse, die in selektiver strömungstechnischer Verbindung mit dem Reduktionsmittelströmungsweg und dem Luftströmungsweg steht. Das Verfahren umfasst den Betrieb des Systems in einem ersten Modus, in dem das Reduktionsmittel daran gehindert wird durch die Düse zu strömen und Luft durch den Luftströmungsweg und die Düse strömen kann. Das Verfahren umfasst auch den Betrieb des Systems in einem zweiten Modus, in welchem eine Luftzufuhr aus dem Luftströmungsweg eingeschränkt und ermöglicht wird, dass das Reduktionsmittel zumindest teilweise den Reduktionsmittelströmungsweg und eine Leitung zwischen dem Reduktionsmittelströmungsweg und der Düse füllt. Das Verfahren umfasst auch den Betrieb des Systems in einem dritten Modus, in welchem Luft durch den Luftströmungsweg und die Düse strömen kann und gleichzeitig Reduktionsmittel durch den Reduktionsmittelströmungsweg und die Düse strömen kann. Das Verfahren kann ebenfalls den Betrieb des Systems in einem vierten Modus umfassen, in welchem ermöglicht wird, dass Luft durch den Luftströmungsweg und die Düse strömt und Reduktionsmittel aus der Leitung zwischen dem Reduktionsmittelströmungsweg und der Düse ausbläst.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit werden aus der hier bereitgestellten Beschreibung hervorgehen. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur zu Illustrationszwecken und sollen den Rahmen der vorliegenden Offenlegung nicht beschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu illustrativen Zwecken ausgewählter Ausführungen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Rahmen der vorliegenden Offenlegung nicht beschränken.
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1 ist eine schematische Strukturansicht eines Luft-unterstützten Reduktionsmitteldosier- und -abgabesystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Strukturansicht einer Dosierkomponente des Luft-unterstützten Reduktionsmitteldosier- und -abgabesystems der 1;
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3 ist eine schematische Strukturansicht einer anderen Dosierkomponente gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine schematische Strukturansicht einer weiteren Dosierkomponente gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine schematische Strukturansicht einer weiteren Dosierkomponente gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine schematische Ansicht einer Befestigungs- und Verbindungsart der Dosierkomponente und eines Reduktionsmittelvorratsbehälters des Luft-unterstützten Reduktionsmitteldosier- und -abgabesystems;
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7 ist eine Seitenansicht eines weiteren Reduktionsmittelvorratsbehälters und einer Pumpenanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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8 ist eine erste Querschnittsansicht der Pumpenanordnung aus 7;
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9 ist eine zweite Querschnittsansicht der Pumpenanordnung aus 7;
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10 ist eine dritte Querschnittsansicht der Pumpenanordnung aus 7;
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11 ist eine vierte Querschnittsansicht der Pumpenanordnung aus 7;
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12 ist eine schematische Darstellung der Pumpenanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung
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13 ist eine Teilperspektivansicht eines Injektors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
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14 ist eine Querschnittsansicht des Injektors aus 13.
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Entsprechende Bezugszahlen bezeichnen entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hindurch.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungen werden nunmehr genauer unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Beispielhafte Ausführungen werden dargelegt, so dass eine sorgfältige Beschreibung gegeben wird, welche den Fachleuten den Rahmen der Erfindung vollständig übermittelt. Zahlreiche spezifische Einzelheiten werden erläutert, wie Beispiele für bestimmte Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sicherzustellen. Den Fachleuten wird klar sein, dass bestimmte Einzelheiten nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein können, und dass sie auch nicht den Rahmen der Erfindung begrenzen sollen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen werden gut bekannte Verfahren, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht mehr in Einzelheiten beschrieben.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen zu beschreiben und ist nicht dafür bestimmt, begrenzend zu wirken. Wie hier verwendet, sind die Singularformen „ein”, „eine” und „der, die, das” dazu gedacht, dass sie die Pluralformen ebenfalls mit einschließen, es sei denn der Zusammenhang weist deutlich auf anderes hin. Die Ausdrücke „aufweist”, „aufweisend”, „umfassend” und „besitzt” sind einschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein genannter Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten, aber sie schließen nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht dazu gedacht, unbedingt in der diskutierten oder illustrierten bestimmten Reihenfolge ausgeführt zu werden, es sei denn diese wird ausdrücklich als eine Ausführungsreihenfolge identifiziert. Es sollte ebenfalls klar sein, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
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Wo auf ein Element oder eine Schicht als „auf”, „im Eingriff mit”, „verbunden mit” oder „gekoppelt an” ein anderes Element oder eine andere Schicht Bezug genommen wird, kann dieses oder diese direkt auf, im Eingriff mit, verbunden mit oder gekoppelt an das andere Element oder die andere Schicht sein oder dazwischen gesetzte Element oder Schichten können vorhanden sein. Wenn dahingegen auf ein Element als „direkt auf”, „direkt im Eingriff mit”, „direkt verbunden mit” oder „direkt gekoppelt an” ein anderes Element oder eine andere Schicht Bezug genommen wird, werden keine dazwischen gesetzten Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere zur Beschreibung des Verhältnisses zwischen Elementen verwendete Wörter sollten in gleicher Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen” versus „direkt zwischen”, „angrenzend” versus „direkt angrenzend”, etc.). Wie hier verwendet, schließt der Ausdruck „und/oder” jegliche Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen, aufgeführten Elemente ein.
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Obwohl die Ausdrücke „erster, zweiter, dritter, etc. hier benutzt werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke begrenzt werden. Diese Ausdrücke sollen nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie „erster”, „zweiter” oder andere numerische Ausdrücke implizieren, wenn sie hier verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, außer wenn dies durch den Kontext klar angegeben ist. So könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt als zweites Element, zweite Komponente, zweiter Bereich, zweite Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungen abzuweichen.
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Räumlich relevante Ausdrücke, wie „innen”, „außen”, „unter”, „unterhalb”, „unterer”, „über”, „oberer” und dergleichen können hier zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um das Verhältnis eines Elementes oder Merkmals zu einem anderen Elementen) oder Merkmal(en), wie illustriert in den Figuren, zu beschreiben. Räumlich bezogene Ausdrücke könne dazu gedacht sein, verschiedene Ausrichtungen der in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung zu umfassen. Wenn die Vorrichtung beispielsweise in den Figuren umgedreht ist, wären Elemente, die mit „unter” oder „unterhalb” anderer Elemente oder Merkmale beschrieben sind, dann „oberhalb” der anderen Elemente oder Merkmale ausgerichtet. So kann der beispielhafte Ausdruck „unter” sowohl eine Ausrichtung von oberhalb und unterhalb umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet (um 90° gedreht oder mit anderen Ausrichtungen) und die hier verwendeten, räumlich bezogenen Beschreibungen dementsprechend interpretiert werden.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Luft-unterstütztes Reduktionsmittelabgabesystem bereitgestellt, das einen Reduktionsmittel-Vorratsbehälter 3 zum Vorhalten eines Reduktionsmittels, eine Heizvorrichtung 11, die in dem Reduktionsmittel-Vorratsbehälter angeordnet ist und zum Erwärmen des Reduktionsmittels dient, eine Drucklufterzeugungsvorrichtung 13 zum Fördern oder Bereitstellen von Druckluft, eine Dosierkomponente 1 (z. B. eine Pumpenanordnung), die in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 angeordnet ist, eine Abgasemissionsvorrichtung 10, eine Ausstoßdüse 2 und eine Steuervorrichtung 5 umfasst. Die Drucklufterzeugungsvorrichtung 13 kann ein Luftkompressor oder ein Luftvorratsbehälter zum Vorhalten der Druckluft sein.
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Der Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 kann allgemein ein Reduktionsmittel wie eine Harnstofflösung, ein Dieselöl oder Alkohol lagern. In der Heizvorrichtung 11 kann PTC- oder Widerstandserwärmungsdraht eingesetzt werden, um das Reduktionsmittel zu erwärmen, oder Wärme aus Kühlwasser eines Motors kann ebenfalls zum Erwärmen verwendet werden, wobei es sich hier um Erwärmungsarten handelt, die im Stand der Technik verwendet und hier nicht wieder in Einzelheiten beschrieben werden. Die Heizvorrichtung 11 ist allgemein in der Nähe eines Reduktionsmitteleinlasses (hiernach beschrieben) der Dosierkomponente 1 angeordnet, um ein Reduktionsmittel, das in die Dosierkomponente 1 fließt, wirksam zu erwärmen. Die Ausstoßdüse 2 ist an der Abgasemissionsvorrichtung 10 angeordnet, wobei ein Ende der Ausstoßdüse 2 an einen Auslass (hiernach beschrieben) für eine Mischung aus Druckluft und Reduktionsmittel aus einer Förderleitung 4 angeschlossen ist, die Mischung aus Druckluft und Reduktionsmittel aufnimmt, die aufgenommene Mischung aus Druckluft und Reduktionsmittel atomisiert und dann die atomisierte Mischung aus Druckluft und Reduktionsmittel in das Abgas der Abgasemissionsvorrichtung 10 ausstößt.
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Die Dosierkomponente 1 kann am Boden, an der Seite oder am oberen Ende des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 (hiernach beschrieben) befestigt sein.
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Die Steuervorrichtung 5 nimmt verschiedene Signale von dem Motor entgegen. Unterdessen ist die Steuervorrichtung 5 an einen vorderen Abgastemperatursensor 12 und einen hinteren Abgastemperatursensor 7 eines an der Abgasemissionsvorrichtung 10 angeordneten Nachbehandlungsreaktors 14, einen Stickoxidsensor 8 und einen Reduktionsmitteltemperatursensor (nicht gezeigt) der Dosierkomponente 1 durch ein Steuerkabelbündel 6 angeschlossen und empfängt Signale von den Sensoren. Unterdessen ist die Steuervorrichtung 5 an die Heizvorrichtung 11, eine Reduktionsmittelfördervorrichtung (z. B.eine Pumpe) der Dosierkomponente 1 und eine Dosiervorrichtung (hiernach beschrieben) angeschlossen. Die Steuervorrichtung 5 steuert die Tätigkeit der Heizvorrichtung 11, der Reduktionsmittelfördervorrichtung der Dosierkomponente 1 und der Dosiervorrichtung. Der Reduktionsmitteltemperatursensor der Dosierkomponente 1 kann an oder nahe einer Oberfläche einer Leitung angeordnet sein, durch welche Reduktionsmittellösung fließt. Geurteilt, ob das Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 erwärmt werden muss, wird auf den Empfang des Signals von dem Motor und des Signals von dem Reduktionsmitteltemperatursensor der Dosierkomponente 1 hin. Fall das Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 erwärmt werden muss, wird ein Steuerteil 15 der Steuervorrichtung 5 gestartet, um den Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 zu erwärmen, um das gefrorene Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 in ein flüssiges Reduktionsmittel zu überführen. Die Steuervorrichtung 5 sendet ein Signal an die Dosierkomponente 1, um die Arbeit der Reduktionsmittelfördervorrichtung und der Dosiervorrichtung 9 (hiernach beschrieben) zu starten, und unterdessen wird ein Ventil der Drucklufterzeugungsvorrichtung 13 geöffnet. Auf diese Weise strömt Druckluft durch eine Leitung 9, um sich mit einem genau dosierten Reduktionsmittel zu vermischen, und dann wird die Mischung durch die Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 zu der Ausstoßdüse 2 gefördert, die an der Abgasemissionsvorrichtung 10 angeordnet ist. Die gemischte Reduktionsmittellösung wird von der Ausstoßdüse 2 atomisiert, dann in die Abgasemissionsvorrichtung 10 ausgestoßen und einer chemischen Reaktion mit dem Abgas des Motors in dem Nachbehandlungsreaktor 14 zugeführt, der an der Abgasemissionsvorrichtung 10 angeordnet ist, um den Zweck der Reduzierung der schädlichen Komponente in dem Abgas zu erreichen.
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Unter Bezugnahme auf 2, umfasst die Dosierkomponente 1 ein dichtes Gehäuse 104, eine in dem Gehäuse angeordnete Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, eine Einlassleitung 102a zur Aufnahme von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 und zum Einführen des Reduktionsmittels in die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, eine Ablaufleitung 103a zum Ableiten des Reduktionsmittels aus der Dosiervorrichtung und eine in dem Gehäuse 104 angeordnete Dosiervorrichtung 112, welche das Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelfördervorrichtung dosiert. Die Leitung 9 zum Ableiten der Druckluft aus der Drucklufterzeugungsvorrichtung 13 steht in Verbindung mit der Ablaufleitung 103a an der Dosierkomponente 1. Die Ablaufleitung 103a steht mit der Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 in Verbindung. Auf diese Weise strömt die Mischung aus Druckluft und aus von der Ablaufleitung 103a abgeleitetem Reduktionsmittel in die Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4. Die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 ist durch eine Leitung 104a mit der Dosiervorrichtung 112 verbunden. Die Einlassleitung 102 steht durch einen Reduktionsmitteleinlass 102 mit dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 in Verbindung. Das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 fließt von dem Reduktionsmitteleinlass 102 durch die Einlassleitung 102 in die Drucklufterzeugungsvorrichtung 13, erfährt Förderkraft von der Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und wird dann durch die Leitung 104a zu der Dosiervorrichtung 112 gefördert. Die Druckluft aus der Drucklufterzeugungsvorrichtung 13 strömt durch die Leitung 9 in die Leitung 103a. Ein Verbindungsteil zwischen der Leitung 9 und der Ablaufleitung 103a ist innerhalb des Gehäuses 104 angeordnet. Dann fließt aus der Dosiervorrichtung 112 abgeführtes Reduktionsmittel ebenfalls in die Ablaufleitung 103a. Auf diese Weise werden die in die Ablaufleitung 103a strömende Druckluft und das in die Ablaufleitung 103a fließende Reduktionsmittel gemischt und fließen in die Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4. Die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 kann durch verschiedene Pumpen ausgebildet sein, beispielsweise eine Kreiselpumpe oder eine Getriebepumpe. Wie im Stand der Technik, kann die Dosiervorrichtung 112 von einem Dosierventil oder einer Dosierpumpe gebildet sein.
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In einer in 2 gezeigten ersten Ausführung der Dosierkomponente 1 besteht das dichte Gehäuse 104 aus einem dichten Gehäuse und die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, die Dosiervorrichtung 112, ein Teil der Leitung 9, ein Teil der Reduktionsmitteleinlassleitung 102a, ein Teil der Ablaufleitung 103a und die gesamte Leitung 104a sind in dem Gehäuse angeordnet. Somit sind Dichtungsvorrichtungen, beispielsweise Dichtungsringe oder Dichtungsgummi, an der Stelle A angeordnet, wo die Leitung 102a und das Gehäuse 104 verbunden sind, an der Stelle B, wo die Leitung 9 und das Gehäuse 104 verbunden sind, und an der Stelle C, wo die Leitung 103a und das Gehäuse 104 verbunden sind, um zu verhindern, dass das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 in das Gehäuse 104 dringt. Auf diese Weise sind die in dem Gehäuse 104 angeordnete Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, die Dosiervorrichtung 112 und die Leitungen vollständig in dem Gehäuse 104 abgedichtet. Selbst wenn die Dosierkomponente 1 in dem Reduktionsmittel des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 eingetaucht ist, wird die Dosierkomponente 1 von der Reduktionsmittelflüssigkeit nicht angegriffen. Wenn das Reduktionsmittel korrosiv ist, kann eine Oberfläche des abgedichteten Gehäuses 104 mit einer Korrosionsschutzschicht überzogen sein oder ein Korrosionsschutzüberzug wird hinzugefügt. Definitiv kann auch ein Korrosionsschutzmaterial, beispielsweise Edelstahl, für die Herstellung des Gehäuses 104 ausgewählt werden. Ein Temperatursensor 19 ist an einer Außenfläche der Leitung 104a angeordnet und wird dazu verwendet, eine Temperatur eines durch die Leitung fließenden Reduktionsmittels zu messen. Der Temperatursensor 19 ist durch ein Stück Steuerkabel aus dem Steuerkabelbündel 6 an die Steuervorrichtung 5 an dem Ende K angeschlossen, und des weiteren ist das Steuerkabel ebenfalls an die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 angeschlossen, so dass die Steuervorrichtung 5 die Arbeit, beispielsweise Einschalten und Ausschalten, der Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und der Dosiervorrichtung 112 steuern kann. Auf jeden Fall kann der Temperatursensor 19 auch an anderen Leitungen, beispielsweise der Leitung 102a oder 103a, angeordnet sein, oder er kann sogar in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 angeordnet sein. Aus der oben gegebenen Beschreibung 11 ist zu erkennen, dass in dieser Ausführung das durch die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 fließende Reduktionsmittel und das nicht mit der Druckluft vermischte Reduktionsmittel beide in dem Gehäuse 104 angeordnet sind, um sicherzustellen, dass die Temperaturen der beiden Reduktionsmittel nahe der Temperatur des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 liegen, und dass die beiden Reduktionsmittel durch die Heizvorrichtung 11 erwärmt werden können. In jedem Fall ist es Fachleuten bekannt, dass wenn die Leitungen 102a und 103a und die Leitung 9 fest an dem Gehäuse 104 sitzen und mit diesem abgedichtet sind, die Dichtungsvorrichtung weggelassen werden kann.
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Außerdem können die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 einstückig ausgebildet sein oder durch eine Vorrichtung ersetzt werden, beispielsweise eine Dosierpumpe, welche eine Fluidförderfunktion und eine Dosierfunktion aufweist.
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In 2 ist zu erkennen, dass das dichte Gehäuse 104 hauptsächlich dazu verwendet wird, die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, die Dosiervorrichtung 112 und die Leitungen innerhalb des Gehäuses 104 zur Weiterleitung des Reduktionsmittels abzudichten, so dass die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, die Dosiervorrichtung 112 und die Leitungen in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 angeordnet werden können. Bezugnehmend auf 3 ist eine zweite Ausführung der Dosierkomponente 1 gezeigt. Der Unterschied zwischen dieser Ausführung und der Ausführung in 2 besteht darin, dass das dichte Gehäuse 104 in 3 von einem Gehäuse 1104 für die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, einem Gehäuse 2104 für die Dosiervorrichtung 113, einem Gehäuse für die Leitung 104a und Dichtungen (nicht gezeigt) an der Verbindungsstelle D zwischen der Leitung 104a und dem Gehäuse 1104 und an der Verbindungsstelle E zwischen der Leitung 104a und dem Gehäuse 2104 gebildet ist. Wenn das Reduktionsmittel korrosiv ist und das Gehäuse der Leitung 104a keine Korrosionsschutzfunktion aufweist, kann eine Korrosionsschutzbeschichtung auf eine Außenfläche der Leitung 104a aufgebracht sein. Wie in der ersten Ausführung in 2 sind Dichtungsvorrichtungen, beispielsweise Dichtungsringe oder Dichtungsgummi, an der Verbindungsstelle A zwischen der Leitung 102a und dem Gehäuse 1104 und an der Verbindungsstelle F zwischen der Leitung 103a und dem Gehäuse 2104 angeordnet. Allerdings ist in dieser Ausführung ein Verbindungsteil zwischen der Leitung 9 und der Leitung 103a außerhalb des Gehäuses 1104 angeordnet, befindet sich aber nahe dem Gehäuse 2104. In der Tat ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass das Verbindungsstück beliebig in der Nähe des Gehäuses 2104 liegt. Auf diese Weise kann immer noch sichergestellt werden 12, dass eine Temperatur der aus der Dosiervorrichtung 112 fließenden Reduktionsmittellösung, die ungemischt mit der Druckluft aus der Ausströmleitung 9 ist, immer noch sehr nahe der Temperatur des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 ist, so dass das Ziel der vorliegenden Erfindung auch erreicht werden kann. Ein Abstand zwischen dem Verbindungteil und dem Gehäuse 2104 kann leicht von Fachleuten gemäß einer bestimmten Struktur festgelegt werden und kann allgemein bei 1 cm bis 5 cm liegen, um sicherzustellen, dass die Temperatur der aus der Dosiervorrichtung 112 ausfließenden Reduktionsmittellösung, die nicht vermischt ist mit der Druckluft aus der Ausströmleitung 9, immer noch hoch ist und nahe der Temperatur des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 liegt und daher die Reduktionsmittellösung nicht kondensiert.
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Unter Bezugnahme auf 4 ist eine dritte Ausführung der Dosierkomponente 1 gezeigt. Ein Unterschied zwischen dieser Ausführung und der zweiten Ausführung in 3 besteht darin, dass das Verbindungsteil zwischen der Leitung 9 und der Leitung 103a innerhalb des Gehäuses 2104 angeordnet ist. Auf diese Weise sind, wie in der zweiten Ausführung der 3, das durch die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 fließende Reduktionsmittel und das nicht mit der Druckluft vermischte Reduktionsmittel beide in dem Gehäuse 1104 oder 2104 angeordnet, um sicherzustellen, dass die beiden Reduktionsmittel auch von der Heizvorrichtung 11 erwärmt werden können.
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Unter Bezugnahme auf 5 ist eine vierte Ausführung der Dosierkomponente 1 gezeigt. Ein Unterschied zwischen dieser Ausführung und der Ausführung in 2 besteht darin, dass eine Heizvorrichtung 109 ferner in dem dichten Gehäuse 104 angeordnet ist, um das aus der Dosiervorrichtung 112 ausfließende Reduktionsmittel, das nicht mit der Druckluft aus der Ausströmleitung 9 vermischt ist, weiter zu erwärmen. Es ist festzustellen, dass, wie oben beschrieben, wenn die Heizvorrichtung 100 nicht vorhanden ist, das Luft-unterstützte Reduktionsmitteldosier- und -abgabesystem der vorliegenden Erfindung auch das Ziel der vorliegenden Erfindung erreichen kann. Die Heizvorrichtung 100 ist jedoch ferner dafür angeordnet zu verhindern, dass das Reduktionsmittel in der Dosierkomponente 1 bei einer extremen Temperatur kondensiert.
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6 ist eine schematische Ansicht einer Ausführung einer Befestigungs- und Verbindungsart 13 der Dosierkomponente 1 und des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 des Luft-unterstützten Reduktionsmitteldosier- und -abgabesystems der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 6 ist die Dosierkomponente 1 durch einen Flansch 139 unter Verwendung einer Schraube oder eines Bolzens 149 an einer Seite des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 befestigt, und zwar allgemein an einer Seite nahe der Drucklufterzeugungsvorrichtung 13. Zwei Löcher sind an der Seite des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 angeordnet. Die Leitung 9 und die Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 erstrecken sich außerhalb der beiden Löcher, um jeweils an die Drucklufterzeugungsvorrichtung 13 und die Ausstoßdüse 2 angeschlossen zu sein. Der Flansch 139 kann sich an der rechten Seite der Dosierkomponente 1 erstrecken oder an der rechten Seite durch Verschweißen oder einen Bolzen als ein einstückig ausgebildeter Flansch befestigt sein.
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Wie oben beschrieben, sitzen die Ausströmleitung 9 und die Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 an dem Gehäuse der Dosierkomponente 1. Eine Dichtungsvorrichtung, beispielsweise ein Dichtungsring oder Dichtungsgummi, ist angeordnet, um an der Verbindungsstelle M zwischen der Ausströmleitung 9 und der Seite des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 abzudichten. Ebenfalls ist eine Dichtungsvorrichtung, beispielsweise ein Dichtungsring oder Dichtungsgummi, angeordnet, um an der Verbindungsstelle N zwischen der Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 und der Seite des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 abzudichten. In jedem Fall können Fachleute gemäß der Technologie der zuvor beschriebenen Befestigungsart die Dosierkomponente 1 leicht an der Unterseite oder Oberseite des Reduktionsmittelvorratsbehälters 3 durch eine Schraube oder einen Bolzen oder auf eine andere mechanische Weise gemäß einer bestimmten Struktur befestigen.
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Aus der zuvor gegebenen Beschreibung ist klar zu erkennen, dass in dem von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Luft-unterstützten Reduktionsmitteldosier- und -abgabesystem die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 in dem dichten Gehäuse 104 oder einem Gehäuse, das durch Kombination aus den Gehäusen 1104 und 2104 gebildet ist, angebracht sind, das Verbindungsteil zwischen der Leitung 9 und der Leitung 103a ebenfalls in dem dichten Gehäuse 4 oder einfach in der Nähe des Gehäuses 104 angeordnet ist, das gesamte Gehäuse 104 in dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 zum Vorhalten des Reduktionsmittels angeordnet ist und der Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 allgemein mit der Heizvorrichtung 11 angeordnet ist. Auf diese Weise können die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111, die Dosiervorrichtung 112 und das Reduktionsmittel, das nicht vermischt mit der Druckluft ist, alle von der Heizvorrichtung 11 erwärmt werden, und die Reduktionsmittellösung (Flüssigkeit), die durch die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 fließt, kondensiert nicht aufgrund einer niedrigen Außentemperatur und so wird die Wirkung des Reduktionsmittels nicht beeinträchtigt. Das mit der Druckluft aus der Drucklufterzeugungsvorrichtung 13 vermischte Reduktionsmittel wird von der Druckluft angetrieben, um zu der Ausstoßdüse 2 befördert zu werden, währenddessen das Reduktionsmittel nicht kondensiert. Bei dem bestehenden Luft-unterstützten Reduktionsmitteldosier- und -abgabesystem sind die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 an der Förderleitung zwischen dem Reduktionsmittelvorratsbehälter 3 und der Ausstoßdüse 2 angeordnet. Auf diese Weise ist nicht nur die durch die Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und die Dosiervorrichtung 112 fließende Reduktionsmittelflüssigkeit vollständig der Luft ausgesetzt, sondern auch alle oder eine große Mehrheit der Leitungen, durch welche die aus der Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und der Dosiervorrichtung 112 ausfließende Flüssigkeit fließt, bevor sie mit der Druckluft vermischt wird, sind der Luft ausgesetzt (da das Reduktionsmittel und die Druckluft allgemein vermischt werden, nachdem das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelfördervorrichtung 111 und der Dosiervorrichtung 112 abgegeben wurde), so dass eine zusätzliche Heizvorrichtung angebracht sein kann, um das flüssige Reduktionsmittel in der Leitung zu erwärmen.
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Unter Bezugnahme nun auf 7 wird ein weiteres Luft-Unterstütztes Reduktionsmittelabgabesystem bereitgestellt, das einen Behälter 210, ein Heizelement 212 und eine Pumpenanordnung 214 umfasst. Der Behälter 210 lagert eine Menge beispielsweise an Harnstoff oder irgendeinem anderen geeigneten Reduktionsmittel und umfasst ein Füllrohr 215, durch welches das Reduktionsmittel in den Behälter 210 gefüllt werden kann. Das Heizelement 212 ist innerhalb des Behälters 210 angeordnet und wird dafür betrieben, das Reduktionsmittel innerhalb des Behälters 210 zu erwärmen, um die Temperatur des Reduktionsmittels oberhalb einer vorbestimmten Schwelle zu halten. Die Pumpenanordnung 214 ist zumindest teilweise innerhalb des Behälters 210 angeordnet und nimmt Druckluft von dem Luftkompressor 13 (1) und Reduktionsmittel aus dem Behälter 210 auf, wie hiernach in größeren Einzelheiten beschrieben werden wird. Wie bei dem oben beschriebenen System, wird die Pumpenanordnung 214 von der Steuervorrichtung 5 gesteuert und stellt der Abgasemissionskomponente 10 (1) über die Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 und einen Injektor 216 (13 und 14) eine Mischung aus Luft und Reduktionsmittel bereit. Ein oder mehrere Sensoren 218 sind in dem Behälter 210 vorgesehen, um beispielsweise einen Füllstand oder eine Menge des Reduktionsmittels in dem Behälter 210 und/oder eine Temperatur des Reduktionsmittels zu messen. Die Sensoren 218 stehen mit der Steuervorrichtung 5, der Pumpenanordnung 214 und/oder dem Heizelement 212 in Verbindung.
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Unter Bezugnahme nun auf die 8–10, umfasst die Pumpenanordnung 214 ein Gehäuse 220, einen Reduktionsmittelfilter 222 (8), eine Pumpe 224 und eine Luftventilanordnung 226 (9). Das Gehäuse 220 umfasst eine erste Kammer 228, in welcher der Reduktionsmittelfilter 222 lagert, eine zweite Kammer 230, in welcher die Pumpe 224 angeordnet ist, und eine dritte Kammer 232, in welcher die Luftventilanordnung 226 gelagert ist. In einigen Ausführungen ist eine Reduktionsmittelheizvorrichtung 234 (8 und 11) in dem Gehäuse 220 (z. B.in der ersten Kammer 228) angeordnet, um das Reduktionsmittel zu erwärmen, wenn es durch die Pumpenanordnung 214 fließt. Die Reduktionsmittelheizvorrichtung 234 kann zusätzlich zu oder anstelle des oben beschriebenen Heizelementes 212 vorgesehen sein. Das Reduktionsmittelheizelement 234 kann von der Steuervorrichtung 5 (1) gesteuert werden.
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Wie in 8 gezeigt, fließt Reduktionsmittel aus dem Behälter 210 durch einen Reduktionsmitteleinlass 236 in die Pumpenanordnung 214. Der Reduktionsmitteleinlass 236 steht in strömungstechnischer Verbindung mit dem Reduktionsmittelfilter 222. Der Reduktionsmittelfilter 222 steht über eine Leitung 238 in strömungstechnischer Verbindung mit der Pumpe 224. Die Leitung 238 kann beispielsweise ein in dem Gehäuse 220 ausgebildeter Durchlass sein. Auf diese Weise definiert die Pumpenanordnung 214 einen Reduktionsmittelweg 239, der den Reduktionsmitteleinlass 236, den Reduktionsmittelfilter 222, die Leitung 238, einen Einlass 240 der Pumpe 224 und einen Auslass 242 der Pumpe 224 umfasst. Der Betrieb der Pumpe 224 zieht Reduktionsmittel durch den Reduktionsmittelweg 239 aus dem Behälter 210 und in eine Mischkammer 244 einer Mischvorrichtung 245. In der Mischkammer 244 mischt sich das Reduktionsmittel mit aus dem Luftkompressor 13 und der Luftventilanordnung 226 empfangener Luft, wie hiernach in größeren Einzelheiten beschrieben werden wird.
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Wie in 9 gezeigt, umfasst die Luftventilanordnung 226 einen Ventilkörper 246 und ein Ventilglied 248. Der Ventilkörper 246 umfasst einen Luftdurchgang 250, der einen Lufteinlass 252 strömungstechnisch mit der zweiten Kammer 230 verbindet, in welcher die Pumpe 224 angeordnet ist. Das Ventilglied 248 steuert einen Luftstrom durch den Ventilkörper 246. In einigen Ausführungen ist das Ventilglied 248 ein elektromechanisches Ventil (z. B. ein Elektromagnetventil) und wird von der Steuervorrichtung 5 gesteuert. In anderen Ausführungen ist das Ventilglied 248 ein pneumatisch betätigtes Ventil. Es ist festzuhalten, dass das Ventilglied 248 irgendeine geeignete Ventilart sein kann.
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Luft aus dem Luftkompressor 13 (1) strömt durch den Lufteinlass 252 in die Pumpenanordnung 214, wie in 9 gezeigt. Aus dem Lufteinlass 252 strömt Luft in den Luftdurchgang 250 des Ventilkörpers 246. Wenn sich das Ventilglied 248 in einer offenen Position befindet, kann Luft durch den Ventilkörper 246 hindurch und in die zweite Kammer 230 strömen. In der zweiten Kammer 230 strömt die Luft um die Pumpe 224 herum (wie in 10 gezeigt) und/oder durch eine Motoranordnung 254 der Pumpe 224, um die Motoranordnung 254 und/oder andere Bauteile der Pumpe 224 zu kühlen. Von der zweiten Kammer 230 strömt die Luft in einen Lufteinlass 256 der Mischvorrichtung 245, wie in 10 gezeigt. Auf diese Weise definiert die Pumpenanordnung 214 einen Luftströmungsweg 259 (9, 10 und 12), der aus dem Lufteinlass 252, der Luftventilanordnung 226 (speziell dem Luftdurchgang 250), der zweiten Kammer 230 (und in einigen Ausführungen der Motoranordnung 254) und dem Lufteinlass 256 der Mischvorrichtung 245 besteht. Es ist festzustellen, dass der Kompressor 13 andere Arten von Gas (z. B.Stickstoff) für den Luftströmungsweg 259 zusätzlich zu oder anstelle von Luft bereitstellen kann.
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Die Mischvorrichtung 245 umfasst ein Rückschlagventil 260, das die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Lufteinlass 256 der Mischvorrichtung 345 und der Mischkammer 244 steuert. Das Rückschlagventil 260 weist ein Feder-vorgespanntes Ventilglied auf, das ermöglicht, dass Luft von dem Lufteinlass 256 zu der Mischkammer 244 strömt, aber verhindert, dass Fluid in die entgegengesetzte Richtung dort hindurch strömt (d. h. es wird verhindert, dass Fluid von der Mischkammer 244 zu dem Lufteinlass 256 strömt). Auf diese Weise kann das Rückschlagventil 260 einschränken oder verhindern, dass Reduktionsmittel in der Mischkammer 244 in die Luftventilanordnung 226 und/oder in eine Luftzufuhrleitung, welche die Pumpenanordnung 214 mit dem Luftkompressor 13 verbindet, fließt.
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Obwohl die Mischvorrichtung 245 in 10 so gezeigt ist, dass sie einen einstückig mit einem Auslass 262 ausgebildeten Körper 261 aufweist, können in einigen Ausführungen der Körper 261 und der Auslass 262 als zwei getrennte Teile ausgebildet sein, die aneinander befestigt sind. Beispielsweise kann der Auslass 262 ein getrenntes Rohr sein, das in den Körper 261 eingeschraubt ist zur strömungstechnischen Verbindung zwischen der Mischkammer 244 und dem Auslass 262. Ein oder mehrere O-Ringe und/oder andere Dichtungen können vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Fluid an der Verbindungsstelle zwischen dem Auslass 262 und dem Körper 261 aus der Mischvorrichtung 245 austritt. Wie in 10 gezeigt, kann ein Stopfen in eine Öffnung eingreifen, in welcher das Rückschlagventil 260 angeordnet ist, um das Rückschlagventil 260 darin zu halten.
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In der Mischkammer 244 mischt sich Luft aus dem Lufteinlass 256 mit Reduktionsmittel aus dem Auslass 242 der Pumpe 224. Die Mischung aus Luft und Reduktionsmittel verlässt die Pumpenanordnung 214 durch den Auslass 262 der Mischvorrichtung 245. Von dem Auslass 262 fließt die Mischung aus Luft und Reduktionsmittel durch die Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 zu dem Injektor 216. Der Injektor 216 atomisiert das Reduktionsmittel und spritzt die Mischung in einen Abgasstrom in der Abgasemissionskomponente 10 ein, wie hiernach in größeren Einzelheiten beschrieben werden wird.
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Wie in 11 gezeigt, ist ein Luftdrucksensor 264 positioniert, um einen Luftdruck in der zweiten Kammer 230 zu erfassen. Der Luftdrucksensor 264 teilt der Steuervorrichtung 5 den erfassten Luftdruck mit. In einigen Ausführungen steuert die Steuervorrichtung 5 den Luftkompressor 13 und/oder das Ventilglied 248 der Luftventilanordnung 226 basierend, zumindest teilweise, auf den von dem Luftdrucksensor 264 erhaltenen Informationen. Obwohl der Luftdrucksensor 264 hier voranstehend so beschrieben ist, dass er positioniert ist, um den Luftdruck in der zweiten Kammer 230 zu erfassen, ist festzuhalten, dass der Luftdrucksensor 264 irgendwo anders positioniert sein kann, um einen Luftdruck an einer anderen Stelle innerhalb der Pumpenanordnung 214 zu erfassen.
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Wie in den 11 und 12 gezeigt, umfasst die Pumpenanordnung 214 auch einen Abführdurchgang 270 und ein Ablassventil 272. Der Abführdurchgang 270 steht mit einer oder mehreren Stellen zwischen der Pumpe 224 und dem Reduktionsmitteleinlass 236, wie der Leitung 238 und/oder dem Reduktionsmittelfilter 222, in strömungstechnischer Verbindung. Das Ablassventil 272 ermöglicht selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem Abführdurchgang 270 und der zweiten Kammer 230 (oder anderswo entlang des Luftströmungsweges 259), wenn der Luftdruck innerhalb der zweiten Kammer 230 ausreichend hoch ist.
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Wie in 11 gezeigt, weist das Ablassventil 272 ein Feder-vorgespanntes Ventilglied 274 auf, das sich normalerweise in einer geschlossenen Position befindet, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Abführdurchgang 270 und der zweiten Kammer 230 zu verhindern. Wenn der Luftdruck innerhalb der zweiten Kammer 230 auf ein vorbestimmtes Niveau ansteigt, wird das Feder-vorgespannte Ventilglied 274 durch den Luftdruck in eine offene Position bewegt, wodurch ermöglicht wird, dass Luft von der zweiten Kammer 230 durch das Ablassventil 272 in den Abführdurchgang 270 strömt. Von dem Abführdurchgang 270 strömt die Hochdruckluft durch den Reduktionsmitteldurchgang 239 und verlässt die Pumpenanordnung 214 durch den Reduktionsmitteleinlass 256 und/oder den Auslass 262 der Mischvorrichtung 245.
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In einigen Ausführungen ist das Gehäuse 220 als dichte Einheit ausgebildet. Daher ist festzuhalten, dass Öffnungen in dem Gehäuse 220, durch welche sich Fluidleitungen (z. B.die Einlässe 236, 252 und der Auslass 262) und/oder elektrische Kabel (z. B.elektrische Kabel, die mit der Pumpe 224, dem Luftdrucksensor 264, der Reduktionsmittelheizvorrichtung 234 und der Luftventilanordnung 226 verbunden sind) erstrecken, beispielsweise mit einem geeigneten Stopfen, Vergussmaterial und/oder einer anderen Dichtungskomponente abgedichtet sind.
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Unter Bezugnahme nun auf die 13 und 14, weist der Injektor 216 eine Leitung 280, einen Kragen 282 und eine Düse 284 auf. Die Leitung 280 ist strömungstechnisch mit der Förderleitung für die gemischte Flüssigkeit 4 verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet und erstreckt sich in die Emissionskomponente 10 hinein, um die Mischung aus Luft und Reduktionsmittel an einen Abgasstrom in der Emissionskomponente 10 abzugeben. Die Düse 284 ist an einem ersten Ende 286 der Leitung 290 angeordnet. Die Leitung 280 weist nahe dem entfernt liegenden Ende 286 eine Biegung 287 auf, um die Düse 284 in geeigneter Weise bezüglich des Abgasstroms in der Emissionskomponente 10 auszurichten.
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Der Kragen 282 ist zwischen der Biegung 287 und einem zweiten Ende 288 der Leitung 280 an der Leitung 280 befestigt. Der Kragen 282 weist eine sich radial nach außen erstreckende Ausrichtungslasche 290 auf. Die Ausrichtungslasche 290 greift in einen entsprechenden weiblichen Bestandteil der Emissionskomponente 10 ein, um die Leitung 280 und die Düse 284 korrekt bezüglich der Abgaskomponente 10 auszurichten.
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Die Düse 284 weist ein Innenelement 292 und eine Außenkappe 294 auf. Das Innenelement 292 ist allgemein als tassenförmiges Element ausgebildet und weist einen inneren Hohlraum 296 (14) und eine oder mehrere Öffnungen 298 (13) auf. Die Öffnungen 298 befinden sich in strömungstechnischer Verbindung mit dem inneren Hohlraum 296 und erstrecken sich radial durch eine Seitenwand 300 des Innenelementes 292. Die Außenkappe 294 ist ebenfalls ein allgemein tassenförmiges Element und nimmt das Innenelement 292 derart auf, dass dazwischen ein Hohlraum 302 (14) gebildet wird. Wie in 14 gezeigt, weist der Hohlraum 302 einen allgemein U-förmigen Querschnitt auf und steht in strömungstechnischer Verbindung mit der einen oder den mehreren Öffnungen 298 des Innenelementes 292. Der Hohlraum 302 weist einen Auslass 304 auf, der sich axial durch ein Ende 306 der Außenkappe 294 erstreckt. Atomisiertes Reduktionsmittel fließt aus dem Auslass 304 aus und in den Abgasstrom in der Emissionskomponente 10 hinein.
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Unter Bezugnahme auf 12 wird nun der Betrieb des Luft-unterstützten Reduktionsmittelabgabesystems in Einzelheiten beschrieben. Nach einer anfänglichen Inbetriebsetzung des mit dem Luft-unterstützten Reduktionsmittelabgabesystem verbundenen Motors, betreibt die Steuervorrichtung 5 das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem in einem Entlüftungsmodus, in welchem das Ventilglied 248 der Luftventilanordnung 226 in eine offene Position bewegt wird und der Luftkompressor 13 so betrieben wird, dass Luft in den Luftströmungsweg 259 mit einem ersten vorbestimmten Druck (z. B. ungefähr 0,2–3,5 bar (absolut)) strömen kann. In dem Entlüftungsmodus befindet sich die Pumpe 224 in einem deaktivierten Zustand. Mit dem ersten vorbestimmten Druck strömt die Luft durch die Luftventilanordnung 226, durch das Rückschlagventil 260 und durch den Injektor 216. Auf diese Weise kann der Luftstrom durch den Luftströmungsweg 250 und den Injektor 216 verhindern, dass Abgas und/oder andere Schadstoffe aus der Emissionskomponente 10 in das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem strömen und den Luftströmungsweg 259 und/oder den Reduktionsmitteldurchgang 239 verunreinigen oder beschädigen. Der Luftstrom mit dem ersten vorbestimmten Druck ist nicht stark genug, um das Ablassventil 272 zu öffnen.
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Danach betreibt die Steuervorrichtung 5 – in Reaktion beispielsweise auf Motorbetriebsparameter und/oder Abgasstromparameter – das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem in einem Trocken-Primär-Modus (dry-prime mode). In dem Trocken-Primär-Modus schließt die Steuervorrichtung 5 das Ventilglied 248 der Luftventilanordnung 220 und schaltet die Pumpe 224 an, um Reduktionsmittel aus dem Behälter 210 durch den Reduktionsmittelfilter 222 und hinauf bis zu dem Einlass 240 der Pumpe 224 zu pumpen. Auf diese Weise wird Luft in dem Reduktionsmittelweg 239 aus dem Reduktionsmittelweg zwischen dem Behälter 210 und dem Einlass 240 der Pumpe 224 heraus gepumpt. Wenn das Reduktionsmittel an dem Einlass 240 der Pumpe 224 ankommt, schaltet die Steuervorrichtung 5 die Pumpe 224 ab und öffnet die Luftventilanordnung 226, um zu ermöglichen, dass Luft mit dem ersten vorbestimmten Druck durch den Luftströmungsweg 259 und die Mischvorrichtung 245 strömen kann. In einigen Ausführungen betreibt die Steuervorrichtung 5 das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem unmittelbar nach dem Inbetriebsetzen des Motors in dem Trocken-Primär-Modus, wobei dann der oben beschriebene anfängliche Entlüftungsmodus weggelassen oder nach dem Trocken-Primär-Modus durchgeführt werden kann.
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Danach betreibt die Steuervorrichtung 5 – in Reaktion beispielsweise auf Motorbetriebsparameter und/oder Abgasstromparameter – das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem in einem Dosiermodus. In dem Dosiermodus schaltet die Steuervorrichtung 5 die Pumpe 224 wieder an, um eine Mischung aus Reduktionsmittel und Luft dazu zu bringen, durch den Injektor 216 und in den Abgasstrom in der Emissionskomponente 10 zu fließen. In einigen Ausführungen betreibt die Steuervorrichtung 5 – in Reaktion beispielsweise auf Motorbetriebsparameter und/oder Abgasstromparameter – das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem in dem Entlüftungsmodus und/oder Trocken-Primär-Modus nach dem Betrieb des Systems in dem Dosiermodus während eines bestimmten Zeitraums. Es kann einige Male während eines Zeitraums des Motordauerbetriebs oder eines Zeitraums des Fahrzeugdauerbetriebs vorkommen, dass zwischen dem Dosiermodus, dem Entlüftungsmodus und/oder dem Trocken-Primär-Modus umgeschaltet wird.
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Wenn der Motor abgeschaltet wird (oder genau vor dem Abschalten des Motors), betreibt die Steuervorrichtung 5 das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem in einem primären-Reinigungsmodus. In dem primären Reinigungsmodus schaltet die Steuervorrichtung 5 die Pumpe 224 ab, um den Reduktionsmittelfluss zu unterbrechen, während der Luftstrom (mit dem ersten vorbestimmten Druck) fortgesetzt wird, um Reduktionsmittel aus dem Durchgang zwischen dem Auslass 304 des Injektors 216 und dem Auslass 242 der Pumpe 224 auszutreiben. Nach Abschluss der Austreibung des Reduktionsmittels und vollständigem Abschalten des Motors, wird der Luftkompressor 13 abgeschaltet.
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Wenn die Steuervorrichtung 5 feststellt, dass eine äußere Umgebungstemperatur ausreichend niedrig ist (z. B. wenn die äußere Umgebungstemperatur nahe oder unter einem Gefrierpunkt des Reduktionsmittels liegt), betreibt die Steuervorrichtung 5 das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem in einem sekundären Reinigungsmodus anstelle des (oder zusätzlich zu dem) oben beschriebenen primären Reinigungsmodus. In dem sekundären Reinigungsmodus schaltet die Steuervorrichtung 5 die Pumpe 224 ab, um den Reduktionsmittelfluss zu unterbrechen und die Leistung des Luftkompressors 13 zu erhöhen, um zu bewirken, dass Luft mit einem zweiten vorbestimmten Druck (z. B.ungefähr 4,5–6,5 bar (absolut)) durch das System strömt, um Reduktionsmittel aus dem Durchgang zwischen dem Auslass 304 des Injektors 216 und dem Reduktionsmitteleinlass 236 des Gehäuses 220 der Pumpenanordnung 214 auszutreiben (z. B.Reinigung des gesamten Reduktionsmittelweges 239 einschließlich der Pumpe 224 und des Filters 222). Mit einem zweiten vorbestimmten Druck ist der Luftstrom stark genug, um das Ablassventil 272 zu öffnen und durch den Reinigungsweg 270 zu strömen, wodurch eine Reinigung der gesamten Pumpenanordnung 214 erleichtert wird. Nach Abschluss der Austreibung des Reduktionsmittels und vollständigem Abschalten des Motors, wird der Luftkompressor 13 abgeschaltet. Der sekundäre Reinigungsmodus verhindert, dass das Reduktionsmittel in der Pumpenanordnung 214 und dem Injektor 214 gefriert, wodurch eine Beschädigung der Pumpenanordnung 214 und des Injektors 216 verhindert wird.
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Es ist festzustellen, dass in einigen Ausführungen die Steuervorrichtung 5 das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem routinemäßig bei abgeschaltetem Motor in dem sekundären Reinigungsmodus anstatt in dem primären Reinigungsmodus betreibt, selbst wenn die äußere Umgebungstemperatur nicht nahe oder unter dem Gefrierpunkt des Reduktionsmittels liegt. In einigen Ausführungen betreibt die Steuervorrichtung 5 das Luft-unterstützte Reduktionsmittelabgabesystem jederzeit in dem sekundären Reinigungsmodus, nachdem der Motor abgeschaltet wurde (z. B.wenn nur der primäre Reinigungsmodus unmittelbar vor oder unmittelbar nach Abschalten des Motors durchgeführt wurde), vielleicht sogar, wenn der Motor für einen längeren Zeitraum (d. h. Stunden, Tage, Wochen, Monate oder Jahre) abgeschaltet wurde.
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In einigen Ausführungen initiiert die Steuervorrichtung 5 den primären und/oder sekundären Reinigungsmodus nach Betrieb in dem Dosiermodus, selbst wenn der Motor nicht abgeschaltet wurde oder selbst wenn kein Abschalten des Motors bevorsteht oder vorgesehen ist. Wenn beispielsweise die Außentemperaturen ausreichend niedrig sind, um das Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittelströmungsweg 239 (sogar während des Motorbetriebs) gefrieren zu lassen, initiiert die Steuervorrichtung 5 den primären Reinigungsmodus oder den sekundären Reinigungsmodus, um zu verhindern, dass das Reduktionsmittel gefriert.
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In einigen Ausführungen, wie Ausführungen, in denen der Motor Teil eines Hybridantriebsstrangs ist (d. h. ein Antriebsstrang, der selektiv durch einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor betrieben wird), betreibt die Steuervorrichtung 5 das System in dem primären Reinigungsmodus oder dem sekundären Reinigungsmodus, wenn das gesamte Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs abgeschaltet wurde und/oder wenn der Antriebsstrang über einen längeren Zeitraum (z. B.während längerem Leerlauf- oder Autobahnbetrieb) in einem Elektromotorantriebsmodus (d. h. einem Modus, in dem der Elektromotor das Fahrzeug antreibt) betrieben wird. In solchen Ausführungen initiiert die Steuervorrichtung 5 nicht den primären Reinigungsmodus oder sekundären Reinigungsmodus unter den Fahrzeugantriebsbedingungen, welche zu einem häufigen Umschalten zwischen dem Elektromotorantriebsmodus und einem Motorantriebsmodus (d. h. einem Modus, in dem der Motor das Fahrzeug antreibt) führen.
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Die vorausgehende Beschreibung der Ausführungen wurde zu Zwecken der Illustration und Beschreibung gegeben. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung zu begrenzen. Einzelne Elemente oder Merkmale einer besonderen Ausführung sind im Allgemeinen nicht auf diese besondere Ausführung beschränkt, sondern, wo anwendbar, austauschbar und sie können in einer ausgewählten Ausführung eingesetzt werden, selbst wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Dieselben können ebenfalls auf vielfältige Weise variiert werden. Solche Veränderungen werden nicht als Abweichung von der Erfindung betrachtet und alle solche Modifizierungen sollen innerhalb des Rahmens der Erfindung eingeschlossen sein.
