DE112015000320B4

DE112015000320B4 - Fluidzuführsystem und Verfahren zum Speichern und Zuführen von Fluid an ein Abgasnachbehandlungssystem

Info

Publication number: DE112015000320B4
Application number: DE112015000320.7T
Authority: DE
Inventors: Jason Wesley Hudgens; Theron J. Cassidy; Jeffrey R. Ries; Lynsey Hart
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2035-02-04
Also published as: CN105939769A; WO2015117117A1; CN105939769B; DE112015000320T5

Abstract

Fluidzufuhrsystem (500), umfassend:ein Fluidreservoir (128), das dazu geeignet ist, ein Fluid (420) darin zu umschließen, wobei das Fluidreservoir (128) einen Reservoirkörper (274) umfasst, der ein Reservoirvolumen (204) bildet, das fluidmäßig mit einem Einlasskanal (506), einem Zufuhrkanal (508) und einem Rückführkanal (510) verbunden ist;ein Einlasssieb, das fluidmäßig entlang des Einlasskanals (506) angeordnet ist, wobei das Einlasssieb geeignet ist, ein Fluid (420) zu filtern, das bereitgestellt wird, um das Fluidreservoir (128) durch den Einlasskanal (506) zu befüllen; undeinen Reservoirhauptfilter (532), der fluidmäßig entlang des Zufuhrkanals (508) angeordnet ist, wobei der Reservoirhauptfilter (532) dazu geeignet ist, ein Fluid zu filtern, das von dem Reservoirvolumen (204) abgezogen und durch den Zufuhrkanal (508) an eine Pumpe (126) geliefert wird; wobei der Reservoirhauptfilter (532) ein Beutelfilter (240) ist, und wobei der Beutelfilter (240) einen Fluidfüllstandssensor (220) umgibt, der innerhalb des Reservoirvolumens (204) verbunden und angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft allgemein Diesel-Abgasfluid-Zufuhrsysteme, die in Verbindung mit Motoremissionssteuerungssystemen verwendet werden, und insbesondere ein Filtersystem und ein Filtrationsverfahren zur Verwendung mit Harnstoffzufuhrsystemen.
Hintergrund
Ein bekanntes Verfahren zur Verringerung bestimmter Dieselmotor-Abgasbestandteile besteht in der Verwendung eines Abgasnachbehandlungssystems, das die selektive katalytische Reduktion (SCR) von Stickstoffoxiden einsetzt. In einem typischen SCR-System wird ein Diesel-Abgasfluid (DEF), das Harnstoff oder eine Wasserlösung auf Harnstoffbasis umfassen kann, mit Abgas gemischt, bevor dieses an einen geeigneten Katalysator geliefert wird. In manchen Anwendungen wird das DEF direkt in einen Abgasdurchgang durch eine spezielle Einspritzvorrichtung eingespritzt. Im Fall von Harnstoff vermischt sich das eingespritzte DEF mit Abgas und zerfällt, um in dem Abgasstrom Ammoniak (NH₃) bereitzustellen. Das Ammoniak reagiert dann mit Stickoxiden (NO_x) in dem Abgas an einem Katalysator, um Stickstoffgas (N₂) und Wasser (H₂O) zu ergeben.
Wie klar sein wird, erfordern SCR-Systeme das Vorliegen einer Form des DEF ausreichend nahe an dem Motorsystem, so dass der Motor während des Betriebs kontinuierlich versorgt werden kann. Verschiedene DEF-Zufuhrsysteme -sind bekannt und werden in Motoranwendungen eingesetzt. In bekannten DEF-Einspritzsystemen wird ein Reservoir in einem Fahrzeug installiert, um das DEF zu enthalten, das dann von dem Reservoir abgezogen und in dosierten Mengen an das Motorabgassystem geliefert wird. Das Reservoir hat nur eine begrenzte Harnstoffkapazität, so dass eine periodische Nachfüllung des DEF innerhalb des Reservoirs erforderlich ist. In bestimmten Anwendungen, wie etwa Bergbau, Bau, Landwirtschaft oder andere Feldanwendungen, kann die DEF-Nachfüllung in der Arbeitsumgebung der Maschine erfolgen. Diese Nach- oder Auffüllvorgänge werden typischerweise durch Abgeben des DEF in das Reservoir durch eine abnehmbare Reservoirkappe durchgeführt. Wie klar sein wird, können Schmutz und andere Verunreinigungen in das Reservoir fallen, insbesondere während eines Nachfüllvorgangs, was dann Probleme verursachen kann, wenn der Schmutz und/oder andere Verunreinigungen in eine Pumpe gelangen, die DEF von dem Reservoir absaugt, und/oder mit dem DEF an die DEF-Einspritzdüse geliefert werden, die typischerweise enge Zwischenräume und kleine Einspritzöffnungen aufweist, die verkleben oder durch die Verunreinigungen verstopft werden können.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um das Vorliegen von Verunreinigungen in einem DEF-Behälter zu verringern. Die meisten derartigen Lösungen schlagen das Hinzufügen von Filtermedien zu einer Einfüllöffnung des Behälters, oder das Einfügen eines Filters in eine DEF-Versorgungsleitung innerhalb des Systems an einer Position stromaufwärts einer DEF-Pumpe und/oder vor der DEF-Einspritzdüse vor. Solche bekannten Lösungen bringen aber bestimmte Herausforderungen mit sich. Zum Beispiel kann ein an einem Einlass des Behälters angeordneter Filter ein rasches Befüllen des Behälters, das gewünscht wird, verhindern, insbesondere deshalb, weil ein lang andauerndes Befüllungsverfahren wertvolle Betriebszeit der Maschine verbrauchen kann. Darüber hinaus sind die wässrigen Komponenten der DEF-Fluide für thermische Effekte anfällig, wie etwa Zersetzung bei hohen Temperaturen oder Gefrieren bei niedrigen Temperaturen, was ihr Vorhandensein in längeren eingebauten Zufuhrkanälen und/oder Filtern auf Grund von Kristallisationseffekten oder Gefrieren in dem Filter unerwünscht macht. Solche Bedingungen, die das Hinzufügen von Heizgeräten und/oder anderer Temperatursteuerungseinrichtungen zu den DEF-Zufuhrsystemen notwendig machen erhöhen die Kosten und die Komplexität dieser Systeme.
Ferner offenbart US 2009 / 0 084 736 A1 eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren für einen Filter zum Filtern einer Dosierflüssigkeit in einem Abgasnachbehandlungssystem. Der Filter umfasst einen Dosierbehälter mit einer Dosierflüssigkeit, einem Filtermedium und einer Stützstruktur.
DE 10 2011 077 958 A1 zeigt einen Reduktionsmitteltank für eine Abgasreinigungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Entnahmefilter, über welchen Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank entnehmbar ist.
DE 20 2011 109 523 U1 lehrt einen Filter zum Einsetzen in einen Einfüllstutzen eines Behälters für Kraftstoff, Harnstofflösung oder andere Flüssigkeiten, mit einem Einfüllende am Kopf eines Halters, mit einem von einem Filtersieb abgedeckten Auslaufende des Halters und mit einer zylindrischen Wandung zwischen Einfüllende und Auslaufende, wobei das Filtersieb am Auslaufende zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit geneigt angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der Probleme oder Nachteile zu überwinden, die mit dem Stand der Technik assoziiert sind.
Zusammenfassung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Fluidzufuhrsystem nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Speichern und Zuführen von Fluid an ein Nachbehandlungssystem nach Anspruch 7 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung.
Die Offenbarung beschreibt in einem Aspekt ein Fluidzufuhrsystem. Das Fluidzufuhrsystem umfasst ein Fluidreservoir mit einem Einlasssieb und einem Reservoirhauptfilter. Das Fluidreservoir ist geeignet, ein Fluid darin zu umgeben, und umfasst einen Reservoirkörper, der ein Reservoirvolumen bildet, das fluidmäßig mit einem Einlasskanal, einem Zufuhrkanal und einem Rückführkanal verbunden ist. Das Einlasssieb ist fluidmäßig entlang des Einlasskanals angeordnet und dazu geeignet, ein Fluid zu filtern, das bereitgestellt wird, um das Reservoir durch den Einlasskanal zu füllen. Der Reservoirhauptfilter ist fluidmäßig entlang des Zufuhrkanals angeordnet und dazu geeignet, ein Fluid zu filtern, das von dem Reservoirvolumen abgesaugt und durch den Zufuhrkanal an eine Pumpe geliefert wird. Dabei ist der Reservoirhauptfilter ein Beutelfilter, und der Beutelfilter umgibt einen Fluidfüllstandssensor, der innerhalb des Reservoirvolumens verbunden und angeordnet ist.
In einem weiteren Aspekt beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zum Speichern und Zuführen von Fluid an ein Nachbehandlungssystem, das einem Motor zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst das Halten des Fluids innerhalb eines Reservoirvolumens, das innerhalb eines Reservoirs gebildet ist, das Absaugen von Fluid aus dem Reservoir durch einen Zufuhrkanal, das Füllen des Reservoirs mit Fluid durch einen Einlasskanal, und das Rückleiten von Fluid zu dem Reservoir durch einen Rückführkanal. Dem Reservoir hinzugefügtes Fluid wird mit einem Einlasssieb, das in Fluidverbindung entlang des Einlasskanals zwischen einer Einfüllöffnung und dem Reservoirvolumen platziert ist, durch den Einlasskanal gesiebt. Von dem Fluidreservoir abgesaugtes Fluid wird mit einem Reservoirhauptfilter gefiltert, das fluidmäßig entlang des Zufuhrkanals platziert ist. Von dem Fluidreservoir abgesaugtes Fluid wird durch den Zufuhrkanal an eine Pumpe geliefert, die unverbrauchtes Fluid durch den Rückführkanal zu dem Reservoir zurückführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Blockdiagramm eines Motors mit einem SCR-System in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
2 ist eine Umrissdarstellung eines DEF-Reservoirs in Übereinstimmung mit der Offenbarung, und 3 ist eine Teilansicht davon.
4 ist eine Umrissdarstellung einer DEF-Sammleranordnung mit einer daran installierten Filteranordnung in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
5A und 5B sind alternative Ausführungsformen für einen Filterträger in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
6 ist eine Umrissdarstellung eines ersten Filtersammlers in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
7 ist eine Umrissdarstellung eines zweiten Filtersammlers in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
8 ist eine Draufsicht auf eine DEF-Sammleranordnung in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
9 ist ein Querschnitt einer DEF-Sammleranordnung in einem installierten Zustand.
10 ist eine teilweise Umrissdarstellung einer Filterschnittstelle für eine alternative Ausführungsform in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
11 ist eine Umrissdarstellung einer alternativen Ausführungsform einer Filterbefestigungsstruktur in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
12 ist eine alternative Ausführungsform einer Filterbefestigungsstruktur in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
13 ist eine alternative Ausführungsform für eine Filterbefestigungsstruktur in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
14 ist eine alternative Ausführungsform für eine Filterbefestigungsstruktur in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
15 ist ein Einlassfilter in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
16 ist eine alternative Ausführungsform für ein Fluidreservoir in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
17 ist eine Ausführungsform für ein Fluidzufuhrsystem in Übereinstimmung mit der Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Diese Offenbarung betrifft Emissionssteuerungssysteme für Maschinen und insbesondere DEF-Filtersysteme zur Verwendung mit SCRbasierten Nachbehandlungssystemen für Dieselmotoren, die an feststehenden oder mobilen Maschinen verwendet werden. Die in der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogenen Maschinen können in einer Reihe von Anwendungen und Umgebungen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann sich der Ausdruck „Maschine“ auf eine beliebige Maschine beziehen, die eine Betriebsart ausführt, die mit einer Industrie, wie beispielsweise Bergbau, Bau, Landwirtschaft, Transport, Seefahrt- oder einer anderen Industrie, die in der Technik bekannt ist, in Verbindung steht. Beispielsweise kann der hierin in Betracht gezogene Maschinentyp eine Erdbewegungsmaschine sein, wie z. B. ein Radlader, ein Bagger, ein Muldenkipper, ein Tieflöffelbagger, ein Motorgrader, eine Materialhandlingmaschine, eine Lokomotive, eine Asphaltiermaschine oder dergleichen. Abgesehen von mobilen Maschinen kann die hierin in Betracht gezogene Maschine eine feststehende oder tragbare Maschine wie etwa ein Generatoraggregat, ein Motor, der einen Gaskompressor oder eine Pumpe antreibt, und dergleichen mehr sein. Darüber hinaus kann die Maschine Arbeitswerkzeuge umfassen oder diesen zugeordnet sein, etwa solche, die für eine Reihe von Aufgaben, zum Beispiel Verladen, Verdichten, Heben, Bürsten, eingesetzt und verwendet werden, und zum Beispiel Schaufeln, Verdichtungsgeräte, Gabelhubvorrichtungen, Bürsten, Greifer, Schneiden, Scheren, Schilde, Brecher/Hämmer, Bohrer und andere umfassen.
2 ist ein Blockdiagramm eines Abgasnachbehandlungssystems 101, das einem Motor 102 einer Maschine 100 zugeordnet ist. Das System 101 kann modular aufgebaut sein, wie in der illustrierten Ausführungsform dargestellt, um eine Nachrüstung bestehender Motoren oder alternativ den Anbau an neue Motoren zu ermöglichen. In der illustrierten Ausführungsform umfasst das System 101 ein erstes Modul 104, das fluidmäßig mit einem Abgaskanal 106 des Motors 102 verbunden ist. Während des Motorbetriebs ist das erste Modul 104 angeordnet, um intern Motorabgas von dem Kanal 106 zu erhalten. Das erste Modul 104 kann verschiedene Abgasbehandlungseinrichtungen, wie etwa einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) 108 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 110 enthalten; es können aber auch andere Einrichtungen verwendet werden. Das erste Modul 104 und die darin enthaltenen Komponenten sind optional und können für verschiedene Motoranwendungen, in welchen die von dem ersten Modul 104 bereitgestellten Abgasbehandlungsfunktionen nicht erforderlich sind, auch entfallen. In der illustrierten Ausführungsform kann Abgas, das von dem Motor 102 an das erste Modul 104 geliefert wird, zuerst durch den DOC 108 und dann durch den DPF 110 strömen, bevor es in einen ein Übertragungskanal 112 eintritt.
Der Übertragungskanal 112 verbindet fluidmäßig das erste Modul 104 mit einem zweiten Modul 114, so dass Abgas von dem Motor 102 durch das erste und das zweite Modul 104 und 114 in Reihe strömen kann, bevor es an einen Schacht 120 freigegeben wird, der mit dem zweiten Modul verbunden ist. In der illustrierten Ausführungsform umschließt das zweite Modul 114 einen SCR-Katalysator 116 und einen Ammoniak-Oxidationskatalysator (AMOX) 118. Der SCR Katalysator 116 und AMOX 118 arbeiten, um Abgas von dem Motor 102 unter Vorliegen von Ammoniak zu behandeln, das nach Zersetzung einer harnstoffhaltigen Lösung bereitgestellt wird, die in das Abgas in dem Übertragungskanal 112 eingespritzt wird.
Insbesondere eine harnstoffhaltige Wasserlösung, die üblicherweise als Diesel-Abgasfluid (DEF) 121 bezeichnet wird, wird, in den Übertragungskanal 112 durch eine DEF-Einspritzdüse 122 eingespritzt. Das DEF 121 ist in einem Reservoir 128 enthalten und wird durch eine Pumpe 126 an die DEF-Einspritzdüse 122 geliefert. Da das DEF 121 in den Übertragungskanal 112 eingespritzt wird, mischt es sich mit durch diesen strömendem Abgas und wird zu dem zweiten Modul 114 mitgeführt. Um das Mischen des DEF mit Abgas zu fördern, kann ein Mischer 124 entlang des Übertragungskanals 112 angeordnet sein.
Wie klar sein wird, kann die Position der DEF-Einspritzdüse 122 an dem Übertragungskanal 112 die Einspritzdüse durch die Erwärmung durch Abgas während des Betriebs relativ hohen Temperaturen aussetzen. In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform wird ein Strom von Motorkühlmittel durch die Einspritzdüse bereitgestellt; ein solcher Kühlmittelstrom ist jedoch optional.
Ein Problem, das während des Betriebs auftreten kann, ist das Einziehen von Schmutz und/oder anderen Verunreinigungen, die innerhalb des Reservoirs 128 vorhanden sein können. Da Harnstoff gefrieren kann, ist der Einlassanschluss innerhalb des Reservoirs 128 und anderer ähnlicher Reservoirs nahe am Boden des Reservoirs vorgesehen, so dass auch dann flüssiger Harnstoff abgezogen werden kann, wenn gefrorener Harnstoff vorhanden ist und in dem Reservoir schwimmt, wenn der Betrieb des Motors 102 startet und ein innerhalb des Reservoirs angeordnetes Heizgerät noch nicht die gesamte in dem Reservoir enthaltene Menge an Harnstoff geschmolzen hat. Das Abziehen von Flüssigkeit von dem Boden des Reservoirs 128 macht jedoch aus demselben Grund das System auch anfälliger für das Einziehen von Verunreinigungen, Schmutz oder anderen Verschmutzungen, die in dem Reservoir vorhanden sein können, weil sie zum Beispiel durch eine Einfüllanschlussöffnung während eines Einfüllvorgangs in das Reservoir fallen.
Eine Ausführungsform für einen Filtermechanismus zur Verwendung in einem DEF-Reservoir 200 ist in den 2 und 3 dargestellt. Das DEF-Reservoir 200 ist geeignet zur Verwendung mit einem Motor, zum Beispiel dem Motor 102 mit einem DEF-Reservoir 128 wie in 1 dargestellt. In dieser Ausführungsform veranschaulicht 2 das DEF-Reservoir 200 mit einer darin installierten Sammleranordnung 202. 3 ist ein Querschnitt des DEF-Reservoirs 200, um die internen Komponenten und Merkmale zu zeigen. Unter Bezugnahme auf diese Figuren ist das gezeigte DEF-Reservoir 200 eine einstückige, spritzgegossene Kunststoffstruktur, die ein Reservoirvolumen 204 definiert, das fluidmäßig über einen Ablaufstopfen 206 und eine Einfüllöffnung 208, die durch eine Einfüllkappe 210 abgedichtet wird, zugänglich ist. Die Sammleranordnung 202 umfasst eine Heizvorrichtung 212, einen DEF-Zufuhranschluss 214, der mit einem Zufuhrrohr 215 verbunden ist, sowie einen DEF-Rücklaufanschluss 216. Die DEF-Sammleranordnung 202 umfasst des Weiteren einen Sumpf 218 mit einem Einlassfilter 219, der mit einem freien Ende des Zufuhrrohrs 215 verbunden ist, sowie einen DEF-Füllstandssensor 220, der an einem Sensorstab 221 angeordnet ist (am besten in 4 dargestellt), der in den Figuren als eine Schwimmer-Sensorvorrichtung verkörpert ist.
In der Sammleranordnung 202 der dargestellten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 212 ein Flüssigkeit-/Flüssigkeit-Wärmetauscher, der Wärme verwendet, die durch einen Strom von warmem Motorkühlmittel bereitgestellt wird, um gefrorenes DEF-Fluid in dem Reservoir 200 aufzutauen. Obwohl ein kühlmittelbetriebenes Heizgerät dargestellt ist, können auch andere Typen von Heizgeräten verwendet werden, wie etwa elektrisch betriebene oder durch Abgaswärme betriebene Heizgeräte, um nur einige zu nennen. Das kühlmittelbetriebene Heizgerät umfasst einen Kühlmitteleinlasskanal 228, der erwärmtes Kühlmittel von einem Motor, zum Beispiel dem Motor 102 (1), an ein gewundenes Element oder eine Schlange 224 liefert, die innerhalb des Reservoirvolumens 204 und in Kontakt mit dem DEF-Fluid darin angeordnet ist. Durch den Kühlmitteleinlasskanal 228 bereitgestelltes Kühlmittel passiert die Schlange 224 und erwärmt so das DEF-Fluid. Von der Schlange 224 kann der Kühlmittelstrom wieder über einen Kühlmittelauslasskanal 230 zu dem Motor zurückkehren.
Die Sammleranordnung 202 umfasst des Weiteren jeweils DEF-Zufuhr- und Rücklaufanschlüsse 232 und 234. Der DEF-Zufuhranschluss 232 ist fluidmäßig mit dem Zufuhrrohr 215 und verbunden und kann mit einem DEF-Pumpeneinlass (nicht dargestellt), zum Beispiel jenem der Pumpe 126 (1), verbunden sein, so dass DEF von dem Reservoir 200 abgezogen werden kann. Die Pumpe kann dazu ausgebildet sein, dosierte Mengen von DEF an die DEF-Einspritzdüse 122 (1) zu liefern, und unverbrauchtes DEF über den DEF-Rücklaufanschluss 234 zu dem Reservoir 200 zurückzuführen. Daher können in der illustrierten Ausführungsform alle funktionalen Fluidaustauschvorgänge mit dem DEF-Reservoir 200 durch den DEF-Sammler 202 erreicht werden. Das DEF-Reservoir 200 kann - des Weiteren Montagefortsätze 236 zur Befestigung desselben an einem Fahrzeug oder einer anderen Struktur umfassen.
In der illustrierten Ausführungsform ist die Sammleranordnung 202 durch eine Sammleröffnung 222 installiert, die so in dem DEF-Reservoir 200 ausgebildet ist, dass zumindest die Heizvorrichtung 212, das Zufuhrrohr 215 und der Sensor 220 innerhalb des Reservoirvolumens 204 angeordnet sind. Wie gezeigt liegen die Schlange 224 des Heizgeräts 212 und ein Zufuhreinlass 226 des Rohrs 215 innerhalb des Reservoirvolumens 204 und nahe einem Bodenabschnitt davon vor, sodass DEF-Fluid, das in dem Reservoirvolumen 204 vorhanden ist, während des Betriebs zuverlässig erwärmt und von dem Reservoir 200 abgezogen werden kann. Wie klar sein wird, können jedoch jegliche Verunreinigungen und/oder Schmutz, die innerhalb des Reservoirvolumens 204 wie zuvor beschrieben vorliegen können, nahe am Boden des Reservoirs 200 auch in höheren Konzentrationen vorliegen, wenn dieses aufrecht installiert ist, und zwar auf Grund der Schwerkraft und der Sedimentbildung. Zumindest aus diesem Grund werden, wie im Folgenden noch beschrieben wird, verschiedene Filter verwendet, um sicherzustellen, dass nur eine minimale Menge bis gar keine Verunreinigungen in das Rohr 215 eingezogen werden.
In der illustrierten Ausführungsform werden zwei Filterstufen verwendet, um Verunreinigungen und/oder Eiskristalle zu entfernen, die innerhalb des Reservoirs 200 vorliegen können. Zum Beispiel kann, wie zuvor erläutert, ein Vereisen des DEF bei kalten Bedingungen eine Erwärmung durch das Heizgerät 212 vor und während des Betriebs erfordern. Es können jedoch auch während des Betriebs Bedingungen auftreten, bei denen das DEF in dem Reservoir 200 nicht vollständig geschmolzen ist, und in Kombination mit der Fahrzeugbewegung einen Übergangszustand mit geschmolzenem und festem DEF ergeben, der als ein Suspensionszustand bezeichnet werden kann. Unter diesen Bedingungen kann der Einlassfilter 219 verwendet werden, um ein Verstopfen des Einlassrohrs 215 durch Eispartikel zu verhindern. In der illustrierten Ausführungsform kann der Einlassfilter 219 eine relativ große Filterporengröße im Vergleich zu dem feinen Schmutz oder Schlamm aufweisen, der in dem Reservoir 200 vorhanden sein kann, aber eine Porengröße, die dennoch geeignet ist, eine Eisansammlung innerhalb des Sumpfes 218 im Bereich um den Einlass 226 des Zufuhrrohrs 215 herum zu reduzieren oder vorzugsweise ganz zu verhindern. Die Porengröße des Einlassfilters 219 kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Typ von DEF-Fluid ausgewählt werden. In der illustrierten Ausführungsform weist der Einlassfilter eine Porengröße von 100 um auf; es können jedoch auch andere Porengrößen innerhalb des Bereichs von etwa 20 um bis etwa 150 µm verwendet werden. Für den Einlassfilter 219 kann eine größere Porengröße bevorzugt werden, wenn sie ausreichend ist, um eine Eisansammlung in dem Zufuhrrohr 215 zu unterbinden, um einen Druckabfall an dem Einlass des Einlassrohrs 215 zu verhindern.
Die relativ große Porengröße des Einlassfilters 219 ist annehmbar, weil der Einlassfilter 219 als ein sekundärer Filter arbeitet, der nur sehr unwahrscheinlich mit denselben Mengen von Verunreinigungen aus dem Reservoirvolumen 204 konfrontiert ist. Eine Hauptfilteranordnung 238 ist um den Abschnitt der Sammleranordnung 202, der dem DEF innerhalb des Reservoirvolumens 204 ausgesetzt ist, herum angeordnet und umschließt diesen im Wesentlichen.
Eine Umrissdarstellung der zur Veranschaulichung aus dem Reservoir 200 entnommenen Sammleranordnung 202 ist in 4 dargestellt. Unter Bezugnahme auf die 2 bis 4, worin gleiche Elemente der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, umschließt die Hauptfilteranordnung 238 das Einlassrohr 215 und dessen Einlass 226, den Sumpf 218, den Einlassfilter 219, die Heizschlange 212, den Füllstandssensor 220 und andere Bereiche der Sammleranordnung 202. Die Hauptfilteranordnung 238 umfasst einen Beutelfilter 240 und einen Befestigungs- oder Montagekragen 242. In bestimmten Ausführungsformen kann auch ein Filterträger 244 oder Gewebe verwendet werden, um dem Beutelfilter 240 zu helfen, im Betrieb seine Gestalt zu behalten und nicht zusammenzufallen, insbesondere während DEF-Fluid aus dem Filter abgezogen wird.
In den veranschaulichten Ausführungsformen ist der Beutelfilter 240 aus einer Schicht eines Polypropylenfilztuchs oder -materials mit einer Porengröße von etwa 30 µm bis 40 um hergestellt. Die Porengröße des Beutelfilters 240 hängt von der Größe der Verunreinigungen ab, die in dem Reservoir erwartet werden, und kann sich entsprechend ändern, um jegliche Größe anzunehmen, obwohl im Allgemeinen eine Porengröße von zwischen 1 µm und 50 µm erwartet werden kann. Wie gezeigt weist der Polypropylenfilz eine innere glasierte Seite und eine äußere, unbehandelte oder nicht glasierte Seite mit einer Filzoberfläche auf, die den Außenbereich des Filters zum Einfangen von Verunreinigungen vergrößern kann, die sich innerhalb des Reservoirvolumens 204 herum bewegen, aber keine lockeren Fasern oder Verunreinigungen von dem Filter an der inneren, gefilterten Seite davon abgeben. In bestimmten Ausführungsformen können auch Gewebe mit beidseitigem Überzug verwendet werden. Darüber hinaus kann das Polypropylenmaterial durch ein anderes Material ersetzt werden, das dem Typ von Fluid, das gefiltert werden soll, widersteht. Obwohl eine einzelne Schicht Material hier für den Beutelfilter 240 dargestellt ist, können sogar mehrere Schichten oder Lagen verwendet werden. In einer in Betracht gezogenen Ausführungsform werden zwei oder mehr Lagen verwendet, um die Filtereffizienz zu erhöhen. Was die Konstruktion des Beutelfilters 240 betrifft, so kann eine flache Bahn eines Gewebes zugeschnitten und zu einer geeigneten Gestalt vernäht werden. Alternativ kann der Filter unter Verwendung einer Strumpfstrickmaschine mit Polypropylenfasern und Garn zu einer röhrenförmigen Gestalt gewebt werden.
In der illustrierten Ausführungsform weist der Filterträger 244 eine hohle, allgemein zylindrische Gestalt auf, die der zylindrischen Gestalt des Beutelfilters 240 entspricht. Ein Außendurchmesser des Filterträgers 244 ist dazu ausgebildet, in einen Innendurchmesser des Beutelfilters 240 zu passen, und diesem dabei zu helfen, seine Gestalt während des Betriebs beizubehalten. Da der Beutelfilter 240 in der gezeigten Konfiguration sich über und um die Schlange 224 erstreckt, muss sich der Filterträger 244 nicht entlang der gesamten Länge des zylindrischen Beutelfilters 240 erstrecken, da die Schlange 224 einen inneren Halt bereitstellt. Mit anderen Worten muss sich der Filterträger 244 nur entlang einer ungestützten Länge des Beutelfilters 240 erstrecken, der in 4 durch „X“ markiert ist, obwohl auch längere Träger verwendet werden können. Darüber hinaus kann sich der Filterträger 244 in Konfigurationen, bei denen alternative Trägerstrukturen wie etwa die Schlange 224 fehlen, entlang der gesamten Länge des Beutelfilters 240 erstrecken und des Weiteren eine Endkappe (nicht dargestellt) umfassen, die angeordnet ist, um einen Endabschnitt 246 des Beutelfilters 240 zu tragen (am besten in 3 zu sehen). Wie gezeigt kann der Filterträger 244 aus extrudiertem Kunststoff aus einem gewebten Gitter aus Kunststofffasern hergestellt sein. In dieser Ausführungsform wird für den Träger Kunststoff anstelle von Metall verwendet, weil einige DEF-Formulierungen korrosiver Art sind; abhängig von dem Typ von DEF oder jeglichem anderen Fluid, das in dem Reservoir verwendet wird, können aber beliebige geeignete Materialien verwendet werden. Zwei beispielhafte Gitterformen sind in 5A und 5B dargestellt; es können aber auch andere Gitterformen und/oder Materialien verwendet werden. Im Allgemeinen können für DEF-Reservoirs, die Harnstoff enthalten, geeignete Materialien Metalle wie Titan, Ni-Mo-Cr-Mn-Cu-Si-Fe-Legierungen, z. B. Hastelloy c/c-276, hochlegierte austenitische Cr-Ni-Stähle und Cr-Ni-Mo-Stähle, und Edelstähle umfassen. Andere geeignete Nichtmetall-Materialien umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyisobutylen, Perfluoralkoxylalkan (PFA), Polyfluorethylen (PFE), Polyvinylidendifluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Copolymere von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen.
Zum Befestigen und Halten des Beutelfilters 240 innerhalb des Reservoirvolumens 204 ist ein Einlasskragenabschnitt 248 des Beutelfilters 240 an dem Montagekragen 242 durch Verwendung einer Schelle 250 befestigt. Der Befestigungskragen 242 ist eine zweischalige Konstruktion, die einen ersten Abschnitt 252 und einen zweiten Abschnitt 254 umfasst, die jeweils in den 6 und 7 dargestellt sind. Unter Bezugnahme auf diese Figuren weisen die Kragenabschnitte 252 und 254 zusammenwirkende Stege 256 auf, die jeweils eine halbkreisförmige Gestalt aufweisen und zusammen einen allgemein zylindrischen Steg bilden, der darin die Schelle 250 (4) aufnimmt, die den Beutelfilter 240 an dem Montagekragen 242 befestigt. Die ersten und zweiten Abschnitte 252 und 254 sind miteinander verbunden und durch Befestigungselemente 241 (4) gesichert, die durch zusammenwirkende Befestigungselementöffnungen 243 verlaufen. Die ersten und zweiten Abschnitte 252 und 254 umfassen auch Versteifungsschenkel 258 mit einer allgemein länglichen Gestalt, die sich parallel zueinander erstrecken. Die Schenkel 258 sind optional und sind an symmetrischen radialen Positionen unterhalb der Stege 256 angeordnet, um zusätzlichen Halt für den Filterträger 244 unter bestimmten Bedingungen bereitzustellen, wenn etwa Eisfragmente, die nahe am oberen Ende des Reservoirvolumens 204 schwimmen, mit der Sammleranordnung 202 zusammenstoßen, während die Maschine, an der das Reservoir 200 installiert ist, sich über schwieriges Gelände bewegt oder die Gänge wechselt.
Um die verschiedenen Komponenten der Sammleranordnung 202 auszurichten, kann der zweite Abschnitt 254 des Montagekragens 242, oder ein anderer Abschnitt der Kragenstruktur, ein Ausrichtungsmerkmal 260 umfassen, das in der illustrierten Ausführungsform (7) eine V-förmige Oberfläche 262 umfasst, die in eine passende Struktur 264 an der Unterseite des oberen Teils des DEF-Sammlers 202 eingreift, wie in 8 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Montagekragen 242 innerhalb des Umfangs eines Montageflanschs 263 des DEF-Sammlers 202 angeschlossen, der dichtend mit einem entsprechenden Flansch des Reservoirkörpers in Eingriff gelangen, wenn er zum Beispielunter Verwendung einer Dichtung montiert wird.
Eine erste alternative Ausführungsform zum Befestigen des Beutelfilters 240 innerhalb des Reservoirs 200 wird in 9 im Querschnitt dargestellt. Hier ist der Beutelfilter 240 mit einer Kunststoffhalterung 266 verschweißt oder auf andere Weise verbunden. Die Halterung 266 weist eine allgemein hohle zylindrische Gestalt auf, die einen sich nach außen ersteckenden, flachen kreisförmigen Flansch 268 bildet. Ist er in dem Reservoir installiert, wird der Flansch 268 zwischen einer Dichtung 270 und dem Montageflansch 263 des Sammlers 202 auf einen entsprechenden Flansch 272 gefangen, der an einem Körper 274 des Reservoirs 200 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der Beutelfilter 240 während der Wartung zusammen mit der Halterung 266 entfernt und ausgetauscht werden.
Weitere alternative Ausführungsformen zur lösbaren Verbindung des Beutelfilters 240 mit dem Sammler sind in 10-13 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 10 ist der Kragenabschnitt 300 eines Beutelfilters 240 in vergrößertem Detail dargestellt und für größere Klarheit von den umgebenden Komponenten getrennt. In dieser Ausführungsform bildet der Kragenabschnitt 300 eine Reihe von Ausschnitten 302 an radialen Positionen entlang einer kreisförmigen Schleife 304. Die Schleife 304, die durch Umwenden des freien Endes des Beutelfilters 240 und Befestigen an sich selbst gebildet werden kann, definiert einen Schlitz 306, der das Band einer Schneckengewindeschelle oder einer anderen Klemmvorrichtung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, sicher aufnehmen kann. Während die Schelle (nicht dargestellt) in den Schlitz 306 eingeführt wird, kann der Beutelfilter 240 sicher damit zusammengefügt und mit dem Sammler verbunden werden, wenn die Schelle zum Beispiel um einen Haltestegbereich, etwa die Stegbereiche 256 (6 und 7), herum eingesetzt und festgezogen wird. Während der Wartung muss nur die Schelle gelockert werden, um den Beutelfilter zu reinigen und/oder durch einen anderen zu ersetzen.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 11 dargestellt, wobei zusammenpassende Krägen 308 und 310 zusammen zur Veranschaulichung dargestellt sind. Der erste Kragen 308 kann mit einem offenen Ende oder einer Mündung eines Beutelfilters (hier nicht dargestellt) verschweißt, verklebt oder auf andere Weise verbunden sein. Der zweite Kragen 310, oder zumindest eine andere Struktur, die dessen funktionelle Merkmale aufweist, kann mit dem Sammler des Reservoirs verbunden sein. Der erste Kragen 308 weist eine allgemein hohle zylindrische Gestalt auf, die einen inneren Abschnitt 312 bildet. Eine Vielzahl von Fortsätzen oder Noppen 314 ist mit dem inneren Abschnitt 312 des ersten Kragens derart verbunden, dass die Noppen 314 sich in Bezug auf den Kragenumfang radial nach innen erstrecken. Der zweite Kragen 310 bildet eine Vielzahl von Kanälen 316, die in Position und Größe den Noppen 314 des ersten Kragens 308 entsprechen. Um den Beutelfilter an dem Sammler zu installieren, kann der erste Kragen 308 mit dem daran befindlichen Beutelfilter um den Umfang des zweiten Kragens 310 herum platziert werden, so dass die Noppen 314 mit ihren jeweiligen Kanälen 316 ausgerichtet sind und in diese eintreten. Jeder Kanal 316 weist einen Rampenabschnitt 318 und einen Sicherungsabschnitt 320 auf, so dass, wenn jede Noppe 314 in ihren jeweiligen Kanal 316 eingesetzt wird und der erste Kragen 308 relativ zu dem zweiten Kragen 310 verdreht wird, die Noppe 314 dem Kanal 316 entlang des Rampenabschnitts 318 folgt und in den Sicherungsabschnitt 320 übergeht und dort ruht, wodurch der Beutelfilter an dem Sammler gesichert wird. Zur Wartung kann der erste Kragen 308 in einer Rückwärtsrichtung gedreht werden, um den Filter von dem Sammler zur Reinigung und/oder zum Austausch zu lösen.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 12 dargestellt. Hier bildet ein Körperabschnitt des Sammlers 202 einen Befestigungsabschnitt 322. Ein Filterhaltekragen 324 besteht aus zwei schalenartigen halbkreisförmigen Segmenten 326, die über Befestigungselemente 328 miteinander verbunden werden, um einen Ring zu bilden. Der ringförmige Filterhaltekragen 324 ist mit dem Beutelfilter 240 verbunden, verklebt, verschweißt oder auf andere Weise mechanisch mit diesem in Eingriff, und ist an dem Befestigungsabschnitt 322 des Körperabschnitts des Sammlers durch Befestigungselemente 330 gesichert. Auf diese Weise kann während der Wartung die gesamte Anordnung aus Beutelfilter 240 und dem Ringhaltekragen 324 aus dem Sammler 202 zum Austausch des Filters 240 und/oder des Kragens 324 entfernt werden.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 13 dargestellt. Hier ist der Befestigungsabschnitt 322 des Sammlers 202 mit einer Aufnahme 332 verbunden, die eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut 334 darin bildet, die sich um den Befestigungsabschnitt 322 des Sammlers 202 herum erstreckt. Die Nut 334 ist dazu ausgebildet, darin einen O-Ring oder eine andere ringförmige Struktur aufzunehmen, die einer Mündungsöffnung des Beutelfilters 240 zugeordnet und um diese herum angeschlossen ist, so dass eine Presspassung erzeugt wird, wenn der O-Ring innerhalb der Nut 334 angeordnet wird, und somit der Beutelfilter 240 an dem Sammler 202 gehalten wird. In dieser Ausführungsform kann die Entfernung und der Austausch des Beutelfilters 240 in vorteilhafter Weise ohne Entfernung von Befestigungselementen und dergleichen erzielt werden.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 14 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein Abschnitt der Wand des Reservoirs 200 dargestellt, bei dem der Flansch 272 an dem Körper 274 gebildet ist. Der Montageflansch 263 des DEF-Sammlers 202 ist so angeordnet, dass er dichtend mit dem Flansch 272 eingreift und den Beutelfilter 240 gegen diesen sichert. In dieser Ausführungsform ist ein Filterflansch 336 mit einer ringförmigen flanschartigen Erweiterung 338 des Beutelfilters 240 verschweißt, so dass der Filterflansch 336 und der integrierte Filterfortsatz 338 als eine einteilige Struktur dichtend zwischen dem DEF-Sammler 202 und dem Reservoir 200 gefangen und dort gehalten werden. Auf diese Weise werden abdichtbare Verbindungen zwischen dem DEF-Sammler 202 und dem Fortsatz 338, dem Fortsatz 338 und dem Filterflansch 336, sowie dem Filterflansch 336 und dem Reservoir 200 gebildet. In dieser Ausführungsform umfasst das Entfernen und Austauschen des Beutelfilters 240 das Austauschen des integrierten Filterflansches 336, was beides in vorteilhafter Weise durch Entfernen des DEF-Sammlers 202 von dem Reservoir 200 erreicht werden kann.
Ein Einlasssieb oder eine Einfüllöffnungs-Filtervorrichtung 400 ist in 15 dargestellt. Die Einfüllöffnungs-Filtervorrichtung 400 kann an der Einlassöffnung des Reservoirs 200 verwendet werden, um Fremdkörper auszusieben, auszufiltern oder auf andere Weise daran zu hindern, in das Reservoir 200 während eines Einfüllvorgangs einzutreten. Die Einfüllöffnungs-Filtervorrichtung 400 umfasst einen Einfüll-Halsabschnitt 402, der von einem Deckel 404 verschlossen wird. Der Einfüll-Halsabschnitt 402 kann innerhalb oder außerhalb des Reservoirs 200 angeordnet sein und als ein Trichter zur Führung von hinzugefügtem Fluid in das innere Volumen oder den Hohlraum des Reservoirs 200 dienen. Außerhalb des Betriebs, oder während der Wartung, verschließt der Deckel 404 die Reservoiröffnung.
In der illustrierten Ausführungsform umfasst die Einfüllöffnungs-Filtervorrichtung 400 einen Käfig 406, der dazu ausgebildet ist, sich innerhalb des Innenraums des Reservoirs zu erstrecken, wie dies in 16 dargestellt ist. Der Käfig nimmt Fluid auf, das zu dem Reservoir durch die Einfüll-Halsabschnitt 402 hinzugefügt wird. Der Käfig 406 bildet Fenster 408, die durch Gitter 410 abgedeckt werden, die das von dem Einfüll-Halsabschnitt 402 in den Käfig 406, und durch die Fenster 408 und Schirme 410 laufende Fluid filtern, bevor es das Reservoir 200 eintritt. Ein Bodensieb 412 kann hinzugefügt werden, um den Fließquerschnitt durch den Käfig 406 zu erhöhen und ein schnelles Befüllen des Reservoirs zu erleichtern. In einer Ausführungsform können die Gitter 410 eine Maschenweite aufweisen, die in geeigneter Weise dimensioniert ist, um als ein Sieb zu wirken, das Steine und andere feinere Verunreinigungen auffängt, die um oder an dem Deckel 404 vor Ort vorhanden sein können, etwa Kohlestaub, Schmutzpartikel, Deponiefasern oder anderes Deponiematerial und dergleichen. Wie dargestellt können die Gitter 410 und 412 so dimensioniert sein, dass sie Durchflussöffnungen von zwischen etwa 100 bis 250 um aufweisen.
Um ein bequemes Befüllen des Reservoirs 200 weiter zu fördern, kann in der in 16 dargestellten Installation ein Luftspalt oder ein Befüll-Entlüftungsöffnung 414 vorgesehen sein. In der illustrierten Ausführungsform wird die Befüll-Entlüftungsöffnung 414 durch einen Spalt gebildet, der zwischen inneren und äußeren zylindrischen Wänden vorgesehen ist, die konzentrisch innerhalb der Einfüllöffnung des Reservoirs 200 angeordnet sind. Wie dargestellt erstrecken sich die inneren und äußeren Wände im selben Abstand D innerhalb des Reservoirs 200, um einen maximalen Reservoirfüllstand zu definieren. Auf diese Weise hört, wenn das Fluid 420 den Füllstand an der Höhe D unterhalb der oberen Wand des Reservoirs 200 erreicht, die Belüftung auf, und der Bediener weiß, dass das Reservoir bis zur maximalen Kapazität befüllt ist. Der gewünschte Füllstand des Reservoirs kann bezüglich zahlreicher Parameter ausgewählt werden, wie etwa Reservoirkapazität und dergleichen, und kann auch einen Freiraum 422 an der Oberseite des Reservoirs für eine Ausdehnung des Fluids aufgrund von Erwärmung und/oder Gefrieren bereitzustellen, ohne die Reservoirwände zu beschädigen.
Ein Fluidzufuhrsystem 500 in Übereinstimmung mit der Offenbarung ist in 17 dargestellt. Das Fluidzufuhrsystem 500 kann ein System zum Speichern und Abgeben von DEF in einem Fahrzeug sein, und umfasst verschiedene Filterstufen, die effektiv Verunreinigungen, Eis und andere Partikel aus dem System entfernen können. Das Fluidzufuhrsystem 500 umfasst in der illustrierten Ausführungsform ein Reservoir 502, das während des Betriebs geschlossen oder entlüftungsfrei ist. Das Reservoir 502 bildet einen inneren Hohlraum 504 zum Halten eines Fluids wie etwa DEF. Drei Flüssigkeitskanäle oder Durchgänge kommunizieren mit dem inneren Hohlraum 504. Dies sind ein Einlasskanal 506 zum Befüllen des Reservoirs, ein Auslass- oder Zufuhrkanal 508 zum Entleeren oder Abziehen von Fluid von dem Reservoir, sowie ein Rückführkanal 510 zum Zurückführen von unverbrauchtem Fluid zu dem Reservoir.
Das System umfasst des Weiteren eine Pumpe 512, die innerhalb eines Pumpengehäuses 514 montiert ist, das eine Einlassöffnung 516, eine Auslassöffnung 518 und eine Rücklauföffnung 520 bildet. Die Pumpe 512 kann die Pumpe 126 (1) sein. In der illustrierten Ausführungsform ist die Pumpeneinlassöffnung 516 mit dem Zufuhrkanal 508 über einen Zufuhrdurchgang 522 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Rücklauföffnung 520 mit dem Rückführkanal 510 über einen Rücklaufdurchgang 524 verbunden. Während des Betriebs kann die Pumpe 512 Arbeitsfluid von dem Reservoir 502 abziehen, das dosiert sein und/oder unter Druck stehen kann, und an den Auslassanschluss 518 zur Zufuhr zu einer weiteren Vorrichtung oder einem weiteren System, zum Beispiel einer DEF-Einspritzdüse wie etwa der Einspritzdüse 122 (1), bereitgestellt werden kann. In der illustrierten Ausführungsform ist die Pumpe 512 als eine Dosierpumpe ausgebildet, so dass nur eine dosierte Menge an das aufnehmende System geliefert wird. Jegliches Fluid, das von dem Reservoir abgezogen wird, und unverbraucht bleibt, wird an das Reservoir über den Rücklaufdurchgang 524 zurückgeführt. Um das Fluid in dem Reservoir aufzufüllen, kann periodisch Fluid zu dem Reservoir von einer Einfüllöffnung 526 aus hinzugefügt werden, die mit dem Einfüllanschluss 506 über einen Einfülldurchgang 528 verbunden ist.
Das System 500 umfasst in vorteilhafter Weise verschiedene Filter, Siebe und weitere Fluidreinigungseinrichtungen, die angeordnet sind, um verschiedene Systemkomponenten vor Beschädigungen oder Verschmutzung durch Verunreinigungen zu schützen, die mit dem Fluid in dem System vorhanden sein können. In der illustrierten Ausführungsform sind verschiedene Filter dargestellt, die dem Reservoir und der Pumpe zugeordnet sind. Insbesondere wird ein Einlasssieb 530 verwendet, um mögliche Verunreinigungen aufzufangen, die in das Reservoir 502 eintreten, wenn das Fluid darin aufgefüllt wird. Ein Beispiel für das Einlasssieb 530 ist die Einfüllöffnungs-Filtervorrichtung 400, die in 15 dargestellt ist. Obwohl das Einlasssieb 530 außerhalb des Reservoirs dargestellt ist, sollte klar sein, dass die Veranschaulichung rein schematisch ist, und dass das System das Einlasssieb innerhalb des Reservoirs umfassen kann, wie bei der Einfüllöffnungs-Filtervorrichtung 400, die in 16 dargestellt ist. Darüber hinaus kann das Einlasssieb 530 eine relativ große Porengröße aufweisen, zum Beispiel in dem Bereich zwischen etwa 100 bis 250 um, was sich als ausreichend herausgestellt hat, um größere Schmutzpartikel aus dem Reservoir fernzuhalten, während das bequeme Befüllen des Reservoirs gefördert wird.
Zum Filtern von feinen Verunreinigungen, die durch das Einlasssieb 530 passieren können, bevor das Fluid von dem Reservoir an die Pumpe 512 geliefert wird, umfasst das System 500 des Weiteren eine Reihe von Filtern, die jeweils eine unterschiedliche Aufgabe ausführen. Wie in 17 dargestellt, tritt Fluid, das von dem Reservoir abgezogen wird, in den Zufuhrkanal 508 ein und passiert einen Reservoirhauptfilter 532. Der Reservoirhauptfilter 532 kann eine Porengröße zwischen etwa 5 bis 10 um aufweisen und kann innerhalb des Reservoirvolumens 504 angeordnet sein. Ein Beispiel für einen geeigneten Reservoirhauptfilter 532 ist der Beutelfilter 240, wie in 3 dargestellt. Wie aus der in 3 dargestellten Konfiguration ersichtlich ist, kann der Reservoirhauptfilter 532 innerhalb des Reservoirs angeordnet sein und kann des Weiteren andere Komponenten einschließen, etwa einen Zusatzfilter, den Einlassanschluss für von dem Reservoir abgesaugtes Fluid, ein Heizgerät, einen Füllstandssensor, und weitere Komponenten, die anfällig für Verschmutzungen sind.
In der Ausführungsform, die für das System 500 veranschaulicht ist, ist ein Reservoirzusatzfilter 534 nach dem Reservoirhauptfilter 532 angeordnet. Der Reservoirzusatzfilter 534 kann das Einlasssieb 219 sein, das Eispartikel aus dem gefilterten Fluid daran hindert, in die Fluidabsaugleitung einzutreten und diesen zu verstopfen, bevor bei kalten Betriebsbedingungen das Fluid in dem Reservoir vollständig aufgetaut ist. Wenn Fluid in das Pumpengehäuse eintritt, kann es durch ein zusätzliches Einlasssieb 536 mit einer Porengröße von etwa 90-100 µm laufen. Das zusätzliche Einlasssieb 536 kann, obwohl es möglicherweise für das Gesamtsystem 500 redundant ist, nützlich sein, um Verschmutzungen, die in den Kanälen vor und/oder nach dem Zusammenbau des Systems 500 vorhanden sein können, daran zu hindern, in die Pumpe 512 zu gelangen, und kann des Weiteren verhindern, dass der Eintritt von Eis, das in dem Zufuhrkanal 522 stromabwärts der Filter 532 und 534 vorhanden ist, zumindest zeitweise die Arbeitsabschnitte der Pumpe 512 verstopft. Das Pumpengehäuse 514 kann des Weiteren einen Pumpenhauptfilter 538 umfassen, der dazu ausgebildet ist, den Hauptfluidauslass der Pumpe zu filtern. Der Pumpenhauptfilter 538 kann eine Porengröße in der Größenordnung von etwa 10 um aufweisen. Zusätzliche und/oder optionale Filter und Siebe können zusätzlich oder statt jener, die in Bezug auf das System 500 in 17 gezeigt und beschrieben wurden, hinzugefügt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist auf Emissionssteuerungssysteme für Motoren, und insbesondere auf Emissionssteuerungssysteme anwendbar, die SCR-Prozesse einsetzen, die die Einspritzung von Wasserlösungen auf Harnstoffbasis in Motorabgasströme erfordern. In den offenbarten Ausführungsformen wird eine zweistufige Filteranordnung für eine Zufuhr von DEF von einem Reservoir beschrieben, das in vorteilhafter Weise dazu ausgebildet ist, ausreichenden Schutz dagegen bereitzustellen, dass Verunreinigungen, etwa Schlamm, Schmutz, Fasern und dergleichen, oder vorübergehende Verunreinigungen wie Eis, in ein Pumpsystem gelangen und/oder auf andere Weise DEF-Strömungsdurchgänge aus dem Reservoir heraus verstopfen.
Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung nur Beispiele des offenbarten Systems bzw. der offenbarten Technik bietet. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass andere Implementierungen der Offenbarung sich im Detail von den vorstehenden Beispielen unterscheiden können. Alle Verweise auf die Offenbarung oder deren Beispiele sind als Verweis auf das speziell an dieser Stelle besprochene Beispiel zu verstehen und sollen keine Begrenzung des Umfangs der Offenbarung im Allgemeinen darstellen. Alle Formulierungen einer Unterscheidung und einer Herabsetzung bezüglich bestimmter Merkmale sollen eine geringere Bevorzugung für diese Merkmale angeben, jedoch diese nicht vom Bereich der Offenbarung ausschließen, falls nichts anderes angegeben ist.
Die Erwähnung von Wertebereichen soll hier nur als ein abgekürztes Verfahren dazu dienen, einzeln jeden getrennten Wert zu nennen, der in den Bereich fällt, außer wenn dies in anderer Weise hier angezeigt wird, und jeder getrennte Wert wird in die Beschreibung miteingeschlossen, genauso wie wenn er einzeln hier genannt worden wäre. Alle hier beschriebenen Verfahren können in beliebiger geeigneter Reihenfolge durchgeführt werden, falls hier nichts anderes angegeben ist oder es zum konkreten Zusammenhang nicht in einem klaren Widerspruch steht.

Claims

Fluidzufuhrsystem (500), umfassend: ein Fluidreservoir (128), das dazu geeignet ist, ein Fluid (420) darin zu umschließen, wobei das Fluidreservoir (128) einen Reservoirkörper (274) umfasst, der ein Reservoirvolumen (204) bildet, das fluidmäßig mit einem Einlasskanal (506), einem Zufuhrkanal (508) und einem Rückführkanal (510) verbunden ist; ein Einlasssieb, das fluidmäßig entlang des Einlasskanals (506) angeordnet ist, wobei das Einlasssieb geeignet ist, ein Fluid (420) zu filtern, das bereitgestellt wird, um das Fluidreservoir (128) durch den Einlasskanal (506) zu befüllen; und einen Reservoirhauptfilter (532), der fluidmäßig entlang des Zufuhrkanals (508) angeordnet ist, wobei der Reservoirhauptfilter (532) dazu geeignet ist, ein Fluid zu filtern, das von dem Reservoirvolumen (204) abgezogen und durch den Zufuhrkanal (508) an eine Pumpe (126) geliefert wird; wobei der Reservoirhauptfilter (532) ein Beutelfilter (240) ist, und wobei der Beutelfilter (240) einen Fluidfüllstandssensor (220) umgibt, der innerhalb des Reservoirvolumens (204) verbunden und angeordnet ist.
Fluidzufuhrsystem nach Anspruch 1, wobei das Einlasssieb mit einer Filtervorrichtung (530) integriert ist, die innerhalb einer Einfüllöffnung (208) des Fluidreservoirs (128) angeordnet ist, wobei die Filtervorrichtung (530) Folgendes umfasst: einen Einfüll-Halsabschnitt (402), der in einem Körper der Vorrichtung gebildet ist, wobei der Einfüll-Halsabschnitt (402) in Fluidverbindung mit dem Reservoirvolumen (204) angeordnet ist; eine Füllkappe (210), die angeordnet ist, um ein offenes Ende des Einfüll-Halsabschnitts (402) zu verschließen; einen Käfig (406), der zumindest ein Fenster bildet, das mit dem Körper verbunden ist, wobei das zumindest eine Fenster fluidmäßig zwischen dem Reservoirvolumen (204) und dem offenen Ende des Einfüll-Halsabschnitts (402) angeordnet ist; und zumindest ein Sieb, das angeordnet ist, um das zumindest eine Fenster so abzudecken, dass Fluid, das in das offene Ende des Einfüll-Halsabschnitts (402) eintritt, durch das zumindest eine Fenster strömen und dadurch gefiltert werden muss, bevor es in das Reservoirvolumen (204) eintritt.
Fluidzufuhrsystem (500) nach Anspruch 2, wobei der Reservoirkörper (274) des Weiteren umfasst: eine innere Wand, die durch den Reservoirkörper (274) gebildet wird und den Einlasskanal (506) umgibt, wobei die Filtervorrichtung (530) innerhalb der inneren Wand angeordnet ist; eine äußere Wand (416), die durch den Reservoirkörper (274) gebildet wird und die innere Wand in einem Abstand von dieser umgibt, um einen Spalt (414) dazwischen zu bilden; wobei der Spalt (414) als eine Entlüftung ausgebildet ist, um das bequeme Befüllen des Reservoirvolumens mit Fluid zu erleichtern, und wobei sich die innere und die äußere Wand innerhalb des Reservoirvolumens in einem Abstand (D) erstrecken, so dass das Reservoirvolumen nur bis zu einem Niveau befüllt werden kann, das diesem Abstand gleichkommt.
Fluidzufuhrsystem (500) nach Anspruch 1, wobei der Zufuhrkanal (508) eine Zufuhröffnung umfasst, die innerhalb des Reservoirvolumens (204) angeordnet ist, und wobei der Reservoirhauptfilter (532) innerhalb des Reservoirvolumens (204) angeordnet und dazu vorgesehen ist, um Fluid zu filtern, bevor das Fluid in die Zufuhröffnung eintritt.
Fluidzufuhrsystem (500) nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend einen Reservoirzusatzfilter (534), der nach dem Reservoirhauptfilter (532) angeordnet ist, wobei der Reservoirzusatzfilter (534) angeordnet ist, um die Zufuhröffnung zu verschließen.
Fluidzufuhrsystem (500) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Pumpe (126), die fluidmäßig mit dem Fluidreservoir verbunden ist, wobei die Pumpe (126) eine Zufuhröffnung aufweist, die fluidmäßig mit dem Zufuhrkanal (508) verbunden ist, sowie eine Rücklauföffnung (520), die fluidmäßig mit dem Rückführkanal (510) verbunden ist.
Verfahren zum Speichern und Zuführen von Fluid an ein Nachbehandlungssystem (101), das einem Motor (102) zugeordnet ist, wobei das Verfahren ein Fluidzufuhrsystem (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet und folgende Schritte umfasst: Halten des Fluids (420) innerhalb des Reservoirvolumens (204), das innerhalb des Fluidreservoirs (128) gebildet ist; Abziehen von Fluid von dem Fluidreservoir (128) durch den Zufuhrkanal (508); Befüllen des Fluidreservoirs (128) mit Fluid durch den Einlasskanal (506); Rückführen von Fluid (420) zum Fluidreservoir (128) durch den Rückführkanal (510); Sieben von Fluid, das zu Fluidreservoir (128) durch den Einlasskanal (506) hinzugefügt wird, mit dem Einlasssieb, das in Fluidverbindung entlang des Einlasskanals (506) zwischen einer Einfüllöffnung (208) und dem Reservoirvolumen (204) platziert ist; Filtern von Fluid, das von dem Fluidreservoir (128) abgesaugt wird, mit dem Reservoirhauptfilter (532), der fluidmäßig entlang des Zufuhrkanals (508) platziert ist; und Liefern von Fluid, das vom Fluidreservoir (128) durch den Zufuhrkanal (508) abgesaugt wird, an die Pumpe (126), die unverbrauchtes Fluid über den Rückführkanal (510) zum Reservoir (128) zurückführt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Einlasssieb mit einer Filtervorrichtung (530) integriert ist, die innerhalb einer Einfüllöffnung (208) des Fluidreservoirs angeordnet ist, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Bereitstellen von Fluid, das zu dem Reservoirvolumen (204) hinzugefügt werden soll, an einen Einfüll-Halsabschnitt (402), der in einem Körper der Filtervorrichtung (530) gebildet ist, wobei der Einfüll-Halsabschnitt (402) in Fluidverbindung mit dem Reservoirvolumen (204) angeordnet ist; Verschließen eines offenen Endes des Einfüll-Halsabschnitts (402) mit einer Füllkappe (210), wenn ein Einfüllvorgang abgeschlossen ist; Erlauben, dass das in den Einfüll-Halsabschnitt (402) hinzugefügte Fluid in einen Käfig (406) gelangt, der zumindest ein Fenster bildet, das mit dem Körper verbunden ist, wobei das zumindest eine Fenster fluidmäßig zwischen dem Reservoirvolumen (204) und dem offenen Ende des Einfüll-Halsabschnitts (402) angeordnet ist; und Sieben des Fluids, während es von dem Käfig (406) in das Reservoirvolumen (204) strömt, indem das Fluid gezwungen wird, durch zumindest ein Sieb zu strömen, das angeordnet ist, um das zumindest eine Fenster abzudecken.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Entlüften des Reservoirvolumens mittels Zulassen, dass Luft von innerhalb des Reservoirvolumens (204) durch einen Spalt (414) entweicht, um dadurch ein zweckmäßiges Befüllen des Reservoirvolumens mit Fluid zu erleichtern, und Begrenzen eines Fluidfüllstandes innerhalb des Reservoirvolumens, so dass er unterhalb einer Füllstandslinie liegt, wobei die Füllstandslinie in der Höhe mit einem Abstand (D) zusammenfällt, in dem sich eine innere und eine äußere Wand des Reservoirkörpers (274) innerhalb des Reservoirvolumens um die Einfüllöffnung herum erstrecken.