JP2013504707A - 還元剤の送給装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、金属ハウジング（６）、少なくとも１つの外部に取り付けられた金属サクションパイプ（４）、および外部の圧力パイプ接続（５）を備える、還元剤の送給装置（１）に関する。少なくとも１つのポンプ（８）およびダクト（９）が設けられる金属ベースプレート（７）が、ハウジング（６）の内部に配置される。サクションパイプ（４）、ハウジング（６）、金属ベースプレート（７）およびポンプ（８）は、互いに熱伝導接触状態にあり、そして細長い加熱エレメント（２４）が、サクションパイプ（４）に隣接して配置される。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体還元剤および／または還元剤前駆体をタンク装置から送給するための装置に関する。

内燃機関の排ガスは、環境への放出が望ましくない物質を概して含む。例えば、多くの国々において、内燃機関の排ガスに含まれてよい窒素酸化物（ＮＯｘ）は、特定の限界値だけである。エンジン内部の測定はさておき、その測定によって窒素酸化物の放出は、内燃機関の運転ポイントをできるだけ適切に選択することを通じて減少する。後処理方法もまた確立されていて、それによって窒素酸化物のさらなる減少は可能である。

窒素酸化物の放出をさらに減らすための１つのオプションは、いわゆる選択接触還元（ＳＣＲ）である。ここで、窒素分子（Ｎ_２）を形成するための窒素酸化物の選択還元は、還元剤を用いて起こる。１つの可能な還元剤は、アンモニア（ＮＨ_３）である。ここで、アンモニアは、アンモニアの形でしばしば格納されない。むしろ、必要に応じてアンモニアに転換されるアンモニア前駆体が格納される。これは還元剤前駆体と呼ばれる。自動車において使用できる１つの重要な可能な還元剤前駆体は、尿素（（ＮＨ_２）_２ＣＯ）である。尿素は、尿素水溶液の形で格納されることが好ましい。尿素および、特に尿素水溶液は、健康に有害でなく、容易に流通されて格納される。３２．５％の尿素量を有するこの種の尿素水溶液は、商品名「ＡｄＢｌｕｅ」で市場に出される。

尿素水溶液にとって、自動車のタンクシステムに乗せられて、ポンプおよびインジェクタを備えるインジェクションシステムによって排気システム内に１回分の方法で加えられることは、一般的である。排ガスの望まれない窒素酸化物の減少のための尿素の消費は、関係する自動車の燃費の最高１０％に達する。還元剤を１回分の方法で加えるために、還元剤にとって、定義済みの圧力でインジェクタに供給されることは、必要である。還元剤を定義済みの圧力で供給するときの課題は、尿素水溶液が低温で通常は凍結するということである。３２．５％の尿素量を有する尿素水溶液は、例えば、ほぼ−１１℃で凍結する。凍結した液体尿素は、通常、ポンプによって送給されることができない。同時に、凍結が発生するときの氷の圧力のせいで、ポンプ装置は容易に破壊されてしまう。尿素のポンプ装置にとって、低い外気温でさえ急速に作動のための準備状態に達することは重要である。なぜなら、特に大量の有害な放出は、通常、自動車の運転の開始時にリリースされるからである。さらに、インジェクションシステムは、それに含まれる還元剤前駆体の凍結によって損傷を受けてはならない。

前記先行技術を出発点として、本発明の目的は、先行技術と関連して強調される技術的課題を軽減することである。低温でさえ急速に再起動することができる、還元剤のための特に安価で耐久性のある送給装置を提案することが、特に探求される。

前記目的は、請求項１の特徴による送給装置によって達成される。本発明による送給装置を有するタンク装置、本発明による送給装置を加熱する方法、および本発明による送給装置を有する自動車もまた特定される。送給装置の、およびタンク装置のさらに有利な実施形態は、それぞれの従属請求項において特定される。請求項において個々に特定される特徴は、任意の所望の技術的に意味のある方法で互いに組み合わされてよく、特定されている本発明のさらなる設計異型については、記述からの説明的な事実によって補充されてよい。

本発明による装置は、金属のハウジングを有する還元剤の送給装置であって、ハウジングは、外側に固定される少なくとも１つの金属のサクションパイプを有し、および外部の圧力ラインポートを有する。ハウジング内には金属のベースプレートが設けられ、金属のベースプレート上には少なくとも１つのポンプおよびダクトが設けられる。サクションパイプ、ハウジング、金属のベースプレートおよびポンプは、互いに熱伝導接触状態にあり、そして細長い加熱エレメントが、サクションパイプに隣接して配置される。

本発明の文脈の範囲内で、表現「還元剤」はまた、好ましくは３２．５重量％の尿素比率を有する還元剤前駆体（例えば尿素水溶液）を含む。

本発明による送給装置の基本的な基礎的概念は、送給装置内の還元剤が凍結するときに、装置を特に容易に加熱できるようにすることである。この理由で、液体還元剤を満たされるすべての構成要素は、共通の金属ベースプレート上に固定されて、それを介して、前記構成要素は、互いに熱伝導接触状態にある。したがって、本発明による装置の効率的な加熱が、サクションパイプに（平行に）沿った単一の細長い加熱エレメントによって実現されることは、可能である。

本発明による送給装置のサクションパイプは、通常、還元剤のためのタンク内に配置される。加熱エレメントがサクションパイプに沿ってサクションパイプに隣接しておよび／またはサクションパイプと平行に配置されるので、サクションパイプの周辺に位置するタンク内の還元剤の効率的な加熱も実現される。この方法において、第１に、そこに提供される還元剤にとって、急速に溶解して、したがってまた迅速かつ容易に吸い込まれることが可能である。第２に、サクションパイプの周辺で還元剤タンク内に形成されたかもしれないシート状の氷は、溶解される。そうすると、吸い込みは、シート状の氷の下に負圧を生じさせることができない。その負圧は、還元剤タンクからの還元剤の送給を妨げるかまたは妨害さえする。

加熱エレメントは、クランプによってサクションパイプに対して押圧されることが好ましい。クランプは、熱伝導材料（例えばアルミニウム）から成る。前記クランプは、サクションパイプの内表面に対して広い領域を通じて支えるように設計される。そうすると、良好な熱伝達は、クランプからジャケットパイプまで提供される。加熱エレメントは、例えば、クランプにハンダ付けされるかまたは溶接される。そうすると、良好な熱伝達は、加熱エレメントとクランプとの間にも提供される。クランプは、サクションパイプの内表面の半径よりもわずかに大きい拡張された状態の半径を有する曲がった金属シートとして形成されることが好ましい。クランプは、したがって、サクションパイプ内に予負荷の下で配置され、そしてその内部に粘着的に固定される必要がない。クランプは、適切な場合、加熱エレメントからサクションパイプへの熱伝達を設定するための孔を有してよい。

金属ベースプレート上の還元剤を含む重要な構成要素（すなわち主にポンプおよびダクト）の実装は、さらに、本発明による装置の単純な組立てを可能にする。前記構成要素をハウジング内に直接組み立てることは必要でない。前記構成要素は、むしろ、金属ベースプレート上に予め組み立てられてよく、その後アセンブリとして金属ハウジング内に導入されてよい。

ダクトが金属ベースプレートに形成され、そして、サクションパイプ、ポンプおよびラインポートがダクトを介して金属ベースプレートに流体的に接続される場合、本発明による送給装置は特に有利である。

（一体成形）金属ベースプレートは、例えば機械加工されたおよび／または鋳造された部品として形成されてよい。したがって、ダクトにとって単純な方法で（例えば孔の形で）金属ベースプレート内に作成されることは、可能である。鋳造された部品の場合、ダクトは、鋳物の芯を用いて単純な方法で作成されてよい。金属ベースプレート内のダクトによって直接、送給装置の個々の構成要素の間の流体接続を提供することは、必要な個々の部品の数を減らし、したがって装置の組立ての単純化に、そしてしたがってよりコスト効率のよい実現に貢献する。ベースプレートからダクトに急速に熱を導入することもまた、このようにして可能になる。そうすると、前記ダクトに存在する還元剤は、急速に液化する。

金属ベースプレートは、突出している桁座面を設けられてよい。そうすると、金属ベースプレートにとって金属ハウジングから取り除かれる必要なしに、構成要素（例えば、ポンプ、弁および圧力センサ）の実装または交換は、上記から実行されることができる。

金属ベースプレート（そして適切な場合、本明細書で金属として特定されるさらなる構成要素／全部の構成要素）は、（少なくとも表面が、しかし特に好ましくは全体にまたは完全に）鋼からまたは鋼と共に製造されることが好ましい。適切な場合、アルミニウムが金属ベースプレートのための材料として用いられることは、同様に可能である。加熱エレメントから送給装置の個々の構成要素への特に良好な熱伝導は、したがって、金属ベースプレートを介して可能である。

金属ハウジングは、深絞りによって製造されること（深絞り部品）が好ましい。サクションパイプを金属ハウジングに接続するために、ハウジングは、サクションパイプを金属ハウジングの中央に置くのに役立つ突出しているフランジ部分を有することが好ましい。サクションパイプと金属ハウジングとの間の接続は、ハンダ付けまたはレーザー溶接によって実現されなければならない。

本発明による送給装置のすべての金属構成要素は、防腐オーステナイト鋼（例えば、ドイツの「Ｓｔａｈｌｓｃｈｌｕｓｓｅｌ」による材料番号１．４３０１または１．４８２８を有する鋼のうちの１つ）から、またはその代わりに、防腐フェライト鋼（例えば、ドイツの「Ｓｔａｈｌｓｃｈｌｕｓｓｅｌ」による材料番号１．４６０７を有する鋼）から製造されることが好ましい。金属構成要素は、特に、ベースプレート、フィルタハウジング、サクションパイプおよびフィルタ装置のハウジングを含む。ここで、ベースプレートおよび／またはフィルタハウジングは、鋳鋼または鋳造アルミニウムから製造されてよく、そして適切な場合、追加的にコーティングを有してよい。

フィルタが配置可能かまたは配置される金属フィルタハウジングがベースプレートに接続される場合、本発明による装置はまた、特に有利である。

液体還元剤は、送給装置の構成要素に損害を与えかねない比較的小さい粒子をしばしば含む。送給装置の特に感度が高い部品は、例えば、ポンプの弁または、還元剤を内燃機関の排気システム内に導入することができるインジェクタである。この理由で、還元剤を濾過することは有利である。液体還元剤はまた、フィルタにおいて、またはフィルタを囲んでいるフィルタハウジングにおいてとどまる。そうすると、凍結もまたここで発生する。フィルタハウジングにとって、金属ベースプレートに熱伝導方式で共に接続されることは、したがって有利である。そうすると、フィルタハウジングの効率的な加熱も実現される。そして、フィルタハウジング内で冷凍した還元剤は、したがって溶解する。

金属フィルタハウジングおよびベースプレートは、共通の構成要素でもよい。前記構成要素は、例えば金属ブロックから機械加工されてよく、または鋳造されてよい。熱が金属フィルタハウジングからベースプレートへ、そしてその逆へ特に効率的に導通されることは、したがって可能である。同時に、この種の共通の構成要素については、本発明による送給装置の組立ての経費は減少する。

サクションパイプが加熱エレメントと共にフィルタハウジング内に延びる場合、本発明による送給装置は、さらに特に有利である。

この種の装置は、第１に、フィルタハウジングの特に効率的な加熱を可能にする。フィルタハウジングは、還元剤で満たされる最大容積を有する送給装置の構成要素である。したがって、熱エネルギーの特に大きい量は、還元剤が凍る場合に還元剤を溶解させるために、特にここに導入されなければならない。

フィルタハウジング内に共に延びるサクションパイプを有することは、多くの効果がある。第１に、ハウジングまたは金属ベースプレートとサクションパイプとの接続は、機械的に相当に安定である。サクションパイプがフィルタハウジング内に延びるので、比較的大きい曲げモーメントがサクションパイプからハウジング内に伝わることは可能である。そして、その曲げモーメントは、例えば、組立工程中にサクションパイプに対する衝撃の結果として、または自動車の運転中に加速プロセスの結果として作用する。

フィルタは、本発明による送給装置の下流の機能的構成要素を主に保護するために設けられる。フィルタは、したがって、適切な場合、タンクから送給装置の圧力ラインポートに向かう還元剤の経路に沿って最初に配置される機能的構成要素である。サクションパイプがフィルタハウジング内に直接延びることは、したがって、特に有利である。なぜなら、本発明による送給装置の特にコンパクトでかつ一体的な設計が可能になるからである。

３０μｍ（マイクロメートル）よりも大きい粒子のための金属粗フィルタがサクションパイプ上に形成される場合、本発明による送給装置は、さらに有利である。

金属ベースプレート上のフィルタハウジング内に配置されることができるフィルタは、通常、非常により小さい粒子を濾過するために設計される。例えば、フィルタは、１０μｍ（マイクロメートル）未満の直径を有する粒子、そして好ましくは３μｍ（マイクロメートル）未満の直径を有する粒子を保持しなければならない。

サクションパイプ上に設けられる金属粗フィルタによって、ハウジング内に設けられるフィルタが早期にブロックされないことを確実にすることができる。ハウジング内のフィルタの実用寿命がかなり延長されることは、したがって可能である。その結果、本発明による送給装置のためのサービス間隔は、延長されることができる。

金属粗フィルタがサクションパイプの吸入端部をポットのように囲むスクリーンを備える場合、本発明による送給装置はまた、特に有利である。吸入端部は、通常、送給装置のハウジングとは反対側のサクションパイプの下端にある。

還元剤は、通常、サクションパイプの吸入端部で、サクションパイプに吸い込まれる。金属粗フィルタの構成要素としてのスクリーンは、特に安価に生産することができる。さらに、適切に寸法取りされたスクリーンは、サクションパイプの直に周辺での還元剤タンク内における還元剤のスロッシング運動を減少させる。スクリーンの適切な構成によって、前記スロッシング運動を減少させるためのタンク内に設けられるサージポットを省くことは、したがって可能である。自動車のタンク内のスロッシング運動は、自動車が加速、制動またはコーナリングをするときの加速度によって、運転中に生じる。

粗フィルタまたはスクリーンは、加熱エレメントと熱伝導接触状態にあるように固定されることが好ましい。

タンク内の還元剤の充填レベルを決定することができる少なくとも１つのレベルセンサ電極がサクションパイプに固定される場合、本発明による送給装置はまた、特に有利である。

単一の点状またはボタン形状のレベルセンサ電極によって、還元剤タンクの予備充填レベルまで届いているかどうかについて決定することが、例えば可能である。２つの点状またはボタン形状のレベルセンサ電極が設けられる場合、加えて、還元剤タンクの満杯に対応する還元剤タンクの充填レベルにあるかどうか決定することができる。２つのレベルセンサ電極間の範囲において、システムの充填レベルは、排気システム内に注入される還元剤の量をモニタするソフトウェアによって決定されることができる。還元剤タンク内の充填レベルを連続的に直接決定する細長いレベルセンサ電極もまた、設けることが可能である。レベルセンサ電極は、還元剤の導電度によって充填レベルを通常決定することができる。

（点状またはボタン形状の）１つのレベルセンサ電極は、送給装置の金属ハウジングに取り付けられてもよい。金属ハウジングは、その後、還元剤用のタンク装置の範囲内に少なくとも部分的に配置される。ここで、タンク装置は、還元剤が金属ハウジングの周辺にも存在するまで、還元剤で満たされることができる。タンク装置のこの種の充填レベルは、送給装置の金属ハウジングに取り付けられるレベルセンサ電極によって決定されることもできる。

加熱エレメントがＰＴＣ（正の温度係数）加熱エレメントである場合、本発明による送給装置はまた、特に有利である。

ＰＴＣ加熱エレメントは、ＰＴＣ熱導体に基づく。この種の熱導体は、特定の温度より上で電気抵抗の強度の増加を示す。このようにして、ＰＴＣ加熱エレメントは、特定の加熱温度に自動調整する。正確に１つのＰＴＣ加熱エレメントだけがサクションパイプに沿って設けられて、そのＰＴＣ加熱エレメントが必要に応じて送給装置を能動的に加熱することは、ここで好ましい。

適切な場合、必要な加熱作用が、作動中に、ポンプの廃熱、弁、フィルタその他によって少なくとも部分的に支援されてもよい。

サクションパイプが内側のコンジットパイプおよび外側の保持パイプを備え、加熱エレメントがコンジットパイプと保持パイプとの間に配置される場合、本発明による送給装置はまた、特に有利である。

内側のコンジットパイプおよび加熱エレメントを囲むこの種の外側の保持パイプは、第１に、ハウジングから突出するサクションパイプの機械的強度を増加させる。第２に、加熱エレメントがコンジットパイプに加えてサクションパイプ内に共に設けられる場合であっても、サクションパイプの円筒状の外部形状は選択されることができる。

サクションパイプの全部品は、金属でできていて、互いに金属接触ポイントを有することが好ましい。そうすると、構成要素間での効率的な熱交換が可能であり、そして熱が加熱エレメントから外側の保持パイプへ容易に移動する。外側の保持パイプは、通常、タンク内の周囲の還元剤と接触していて、したがって、前記還元剤を加熱することができる。

さらに、ハウジングおよび少なくともサクションパイプまたは外側の保持パイプが１つの部品で形成されることは、特に有利である。さらに有利な実施形態において、ハウジングは、サクションパイプおよびサクションパイプの外側の保持パイプと共に１つの部品で形成される。ハウジングおよびサクションパイプの外側の保持パイプは、深絞り部品として一体に作られることが好ましい。ハウジングおよび外側の保持パイプおよび／またはサクションパイプが最初は別々であり、その後、ハウジングおよび外側の保持パイプから成る単一部品構成要素がまず形成されるように、第１の生産ステップにおいて相互に好ましくは密着して接続され、そして、送給装置のさらなる組立てがその後行われることも、しかしながら可能である。ここで、ハウジングが一方の、そしてサクションパイプ／保持パイプが他方の、異なる直径を有することは、さらに好ましい。

送給装置はまた、戻し弁を有する戻りラインが設けられることが非常に特に好ましい。そして戻し弁は、還元剤を加熱するヒータとして作動することができる。前記実施形態に関するより詳細な説明は、換気および加熱プロセスと共に以下でさらになされる。

本発明はまた、タンクの開口部を有する還元剤タンクを有し、および本発明による送給装置も有するタンク装置に関する。タンクの開口部は、送給装置によって閉鎖され、サクションパイプは、還元剤タンクの底部に向かって延びる。

タンク装置からの還元剤のスロッシングが発生できないように、還元剤のためのタンク装置は、作動中、閉鎖されなければならない。同時に、還元剤タンクは、（それを通してタンクの開口部の清掃を実行することができる）十分なサイズの閉鎖可能な開口部を有しなければならない。還元剤が、通常、還元剤タンクの汚染（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）に至る可能性のある粒子を含むことは、すでに上述された。送給装置のハウジングによってタンクの前記開口部を閉鎖することは、技術的に特に単純である。そしてこれは、特にスペースをとらない方法において実現することができる。

タンクの開口部は、サクションパイプの吸入端部がタンクの底部付近に位置して、特にタンクの底部と接触しないように、送給装置のハウジングによって閉鎖されることが好ましい。吸入端部を保持するための別のブラケットが、タンクベース上にまたは内に設けられてよい。そして、そのブラケットは、例えば自動車の運転中に加速の結果として起こるサクションパイプ上の力を、例えば吸収する。還元剤のためのタンクは、プラスチックから製造されることが好ましい。ハウジングによって閉鎖されるタンクの開口部は、ねじ結合を有してよい。ハウジングには対応するねじが形成されていてよい。さらに、開口部上にシールが設けられてよい。そのシールは、開口部内へのハウジングの挿入の結果として圧縮されて、したがってハウジングの開口部を閉め切る。

ハウジングの５０％以上がハウジングの開口部の下方に配置される場合、タンク装置もまた本発明にかなう。可能であれば、送給装置のハウジングの８０％以上でさえ、そして特にほぼ１００％でさえ、タンクの開口部の下方に配置されなければならない。

送給装置のハウジングのこの配置は、還元剤タンクおよびハウジングの特にスペースをとらない配置を可能にする。還元剤タンクが利用できる取付け空間は、還元剤タンク自体によって完全に満たされることができる。このタンクの容量は、還元剤に利用でき、そして、ただ送給装置の容量だけが差し引かれなければならない。完全に充填されたタンクの場合、還元剤がハウジングの周辺に存在するまで、タンクは満たされてさえよい。タンク内における送給装置のハウジングのこの配置の場合、ハウジングが、サクションパイプと共に、金属ベースプレートと熱伝導方法で接続されることは、特に有利である。還元剤タンク内に存在するシート状の氷の溶解が、その後、（金属）ハウジングから進んで発生することも可能である。これは、タンク内の還元剤の充填レベルがハウジングの高さである状況において実現されることができる。ハウジングおよびタンクの開口部が丸いことは、特に有利である。ハウジングによる還元剤タンクの閉鎖は、できるだけ密封されなければならない。ハウジングとタンクの開口部との間の丸くて平坦な接触面は、通常、特に安価な密封された接続を生じることを可能にする。

適切な場合、本発明による送給装置は、２つの異なる直径を有する抽出パイプとして記述されてもよい。加圧液体還元剤を提供するためのすべての構成要素は、共に集積される。ここで、サクションパイプの直径は、抽出パイプの第１の直径を構成する。ここでは、サクションパイプの外側の保持パイプの直径は、通常、抽出パイプの第１の直径で決定的である。ハウジングの直径は、抽出パイプの第２の直径である。必要な機能的構成要素（例えば、ポンプ、ライン、フィルタ等）は、ハウジングのより大きい直径内に容易に置かれることができる。２つの異なる直径を有する抽出パイプ（加圧液体還元剤を提供するためのすべての構成要素が共に集積される）は、すでに上述された特徴の独立した発明でもある。前記発明は、明らかに、本明細書に記述されている本発明による送給装置の全ての好適な実施形態を任意の所望の方法にて組み合わせてよい。本発明による送給装置のこの種の異型にとって、ハウジングが、適切な場合サクションパイプおよび／またはサクションパイプの外側の保持パイプと共に、１つの部品で形成されることは、特に有利である。

サクションパイプがタンク装置の底部の窪み内に位置する吸入端部を有する場合、タンク装置はまた特に有利である。還元剤の吸入がタンクの最下位点で起こることは、通常、特に有利である。なぜなら、このようにして、タンクは実質的に完全に空にされることができ、すなわち、タンクの容量を完全に利用することができるからである。同時に、タンクの底部の窪みは、タンク内のスロッシング運動の場合でさえ、還元剤がサクションパイプの吸入端部の周辺に常に存在することを確実にするサージポットとして作用してよい。

本発明による送給装置を加熱する方法は、ここに説明される。送給装置は、戻し弁を有する。戻し弁は、開放電流が戻し弁に供給されるときに開放される。そして、戻し弁は、閉鎖状態において、開放電流よりも小さい加熱電流が戻し弁に供給されるときにヒータとして作動する。

前記「受動的な」補助加熱プロセスは、他の送給システムと基本的に組み合わされてもよく、そしてそれ単独で発明を構成してもよい。

本発明による送給装置は、通常、送給装置を換気するために使われる戻りラインを有する。例えば、還元剤を含む構成要素において気泡がある場合、換気のための戻りラインは必要である。特に、気泡は、ポンプのポンプ運動のせいで、ポンプによって輸送することが非常に困難である。これは、本発明による送給装置にとって好適な、受動的な弁を有するダイヤフラムポンプにとって特に真実である。システムは、戻りラインによって最初に作動されることができる。そうすると、吸い込まれた還元剤は、サクションパイプおよび戻りラインを通して低い送給圧で輸送され、そして送給装置内に空気がなくなるまで回路のタンクの中へと戻し送られる。加圧還元剤が供給される送給装置の正常運転において、戻りラインは、ポンプによって加圧された送給装置内の圧力が消散されないように、閉鎖される。ここで、戻し弁は、戻りラインのためにおよび／または戻りラインの閉鎖のために提供される。記述される方法には、電流が通過するときに開放され、電流が通過しないときに閉鎖される弁が、用いられる。正常な状態が閉鎖状態（そこでは送給装置内に圧力が広がる）であり、そして開放状態は閉鎖状態に比べて希にしか発生しないので、この種の弁の使用はまた好ましい。この理由で、エネルギーは、この種の戻し弁によって節約されることができる。戻し弁が、戻し弁を開くのに十分でない電流によっても作動されることができる場合は、ここで特に有利である。この場合、戻し弁における電気的導線は、抵抗加熱器のように作用する。それによって、送給装置および／または送給装置内に含まれるおそらく凍結した還元剤は（金属ベースプレートを介して間接的に）加熱される。戻し弁から金属ベースプレートへの、したがって金属ハウジングへも、そして金属サクションパイプへの熱伝導接続のせいで、ヒータとして作動する戻し弁によって、還元剤タンク内の還元剤を加熱することも可能である。ヒータとしてのこの種の戻し弁の使用も、本発明による送給装置の他の特徴から独立して発明として見なされなければならない。同時に、戻し弁に関して、および戻りラインに関してここでなされる説明は、ヒータとして使用する戻し弁でも独立して有効であり、そして本発明による送給装置に可能な改良も構成する。

本発明は、窒素酸化物の選択接触還元を実行するように設計された排気システムを有する内蔵燃焼エンジンを有する自動車にも関する。自動車は、本発明によるタンク装置または本発明による送給装置を有する。

本発明による送給装置に関して述べられる実施形態および効果は、自動車に、加熱および換気方法に、およびタンク装置に、類似して移転可能である。

本発明および発明の技術分野は、図に基づいて下でさらに詳細に説明される。図は、特に好適な例示的実施形態を示す。しかしながら、本発明はそれに制限されない。さらに、図および示される特にプロポーションは、単に概略的である点に注意する。
図１は、本発明による送給装置の斜視図を示す。 図２は、本発明による送給装置の第１の異型による断面図を示す。 図３は、本発明によるさらなる送給装置によるさらなる断面図を示す。 図４は、本発明による送給装置のさらなる実施形態による断面図を示す。 図５は、本発明による送給装置のまださらなる実施形態による断面図を示す。 図６は、本発明による送給装置を有する本発明によるタンク装置を有する自動車を示す。

図１は、本発明による送給装置１を例示する。送給装置１は、金属ハウジング６および金属サクションパイプ４を有する。サクションパイプ４の吸入端部１８には、スクリーン１７を有する粗フィルタ１６が設けられる。ハウジング６は、フランジ１２を有し、それによってハウジング６は、例えばタンク装置上の対応するフランジに対してシールされ得る。ハウジング６にはまた、カバー１５が設けられる。カバー１５は、開けることができ、カバー１５を通じて本発明による送給装置１の例えば整備を行うことができる。送給装置１におけるフィルタ（ここでは例示されない）にとって、カバー１５を通じて交換されることは、例えば可能である。

図２は、本発明による送給装置１による断面図を示す。この図もまた、ハウジング６およびサクションパイプ４を示す。ハウジング６内には、金属ベースプレート７が設けられ、金属ベースプレート７に、本発明による送給装置の基本的な構成要素が固定される。構成要素として、図２は、（金属）フィルタハウジング１３および戻し弁２０を示す。フィルタ１４も、フィルタハウジング１３内に設けられる。フィルタハウジング１３への直接のアクセスは、ハウジング６のカバー１５を通じて可能である。そうすると、フィルタ１４は、迅速かつ容易に交換可能である。有利な実施形態において、フィルタハウジング１３は、カバー１５が開いているときでも、フィルタハウジング１３の内部空間がハウジング６の内部空間に関して閉鎖されるように、ハウジング６に対してシールされる。ハウジング６内の還元剤は、したがって、フィルタ１４の交換中でさえ、それが着いてはならない場所に着くのを防止されることができる。フィルタ１４は、通常、本発明による送給装置の中で最も頻繁に修理されなければならない部品であるので、カバー１５を通じてフィルタ１４の交換が可能であることは、特に有利である。

本発明による送給装置１の異型において、フィルタ１４は、フィルタカートリッジとして設計されてよい。送給装置１およびフィルタ１４は、フィルタ１４が取り付けられるときに、フィルタ１４と送給装置１５との間の少なくとも１つの流体接続を生成する接続エレメントを各々有してよい。接続エレメントは、フィルタ１４が送給装置１から取り外されるときに、フィルタ１４および送給装置１１もの双方が液密方法で閉鎖されるように、さらに設計されてよい。フィルタ１４が送給装置１から取り外されるときに、還元剤は送給装置１からまたはフィルタ１４から出てこないことが、したがって確実にできる。この種の実施形態において、フィルタ１４の交換は、安全かつ信頼性の高い方法で実行されることができる。

補償構成要素３６もまた、カバー１５に設けられてよい。この種の補償構成要素３６は、還元剤が凍結するときに還元剤の膨張を補償するために、弾力性のある充填材（例えば多孔性ゴム）という形態を例えばとってよい。そうすると、本発明による送給装置１は、凍結プロセスによって損傷を受けない。

本発明による送給装置１の有利な実施形態において、フィルタ１４を除く送給装置１のすべての構成要素は、それらが送給装置１の実用寿命を通じて交換される必要がないように設計されて、寸法取りされる。そして、送給装置１の（カバー１５を除く）ハウジング６は、頑丈で、耐久性があり、破壊されずには開くことができないように設計される。

ハウジング６は、ハウジング６を例えば還元剤タンクに接続するためのフランジ１２を有することも示され得る。ハウジングの上部には、圧力ラインポート５が設けられ、加圧還元剤は、圧力ラインポート５を通じて送給装置１から送出されることができる。圧力ラインポート５は、金属ベースプレート７上に直接設けられてよく、または、金属ベースプレート７が鋳物部品として形成される場合にはそれと一体に鋳造されることができる。圧力ラインポート５と金属ベースプレート７との間の非常に良好な熱伝達を達成することは、したがって可能である。圧力ラインポート５は、その後、金属ベースプレート７を介して受動的に（熱伝導によって）共に加熱されることができる。圧力ラインポート５は、良好な熱伝導度を有する材料によって製造されることが好ましい。圧力ラインポート５は、アルミニウムまたはステンレス鋼から製造されることが好ましい。戻りライン２１は、ハウジング６の底部から出る。戻し弁２０が開くとき、還元剤は、戻りライン２１を通じて送給装置１から還元剤タンク内へと戻されることができる。

サクションパイプ４は、内側のコンジットパイプ２５および外側の保持パイプ２６から造られる。内側のコンジットパイプ２５と保持パイプ２６との間に、（単一のＰＴＣ）加熱エレメント２４が設けられ、加熱エレメント２４は、サクションパイプ４に沿ってハウジング６および／またはフィルタハウジング１３内に延びる。サクションパイプ４上には、レベルセンサ電極２２も設けられ、レベルセンサ電極２２によって、還元剤の充填レベルを決定することが可能である。図２のように、サクションパイプ４の吸入端部１８には、スクリーン１７を有する粗フィルタ１６も設けられる。

サクションパイプ４の外側の保持パイプ２６の延長として、加熱エレメント２４を収容するためのフィルタ内部ハウジング４０は、フィルタハウジング１３内に通常位置する。フィルタ内部ハウジング４０と内側のコンジットパイプ２５との接続ポイント３９は、通常、本発明による送給装置１の液密性にとって、非常に重要である。前記接続ポイント３９は、ハンダ付けまたはレーザー溶接のいずれかされなければならず、および／または少なくとも１つのＯ−リングシールとともに形成されなければならない。さもなければ作動中に還元剤が送給装置１のハウジング６内に浸透し得るので、前記接続ポイント３９の液密性は必要である。接続ポイント３９がハンダ付けまたはレーザー溶接である場合、加熱エレメント２４は、組み立て後、送給装置１を破壊することなくアクセスすることができない。接続ポイント３９がＯ−リングシールで形成される場合、送給装置１の加熱エレメント２４は、交換することができる。

ここに示される送給装置１の実施形態において、還元剤の吸い込みは、半径方向孔３７を通してサクションパイプ４の吸入端部１８で起こる。半径方向孔３７は、外側の保持パイプ２６、内側のコンジットパイプ２５およびプラグ２８を通って延びる。プラグ２８は、外側の保持パイプ２６および内側のコンジットパイプ２５を吸入端部１８の下部領域において互いに接続して、そして、環境に関して外側の保持パイプ２６と内側のコンジットパイプ２５との中間の隙間を同時にシールする。複数の半径方向孔３７は、吸入端部１８に設けられてよい。プラグ３８は、好ましくは金属であり、内側のコンジットパイプ２５に対して、そして外側の保持パイプ２６に対してハンダ付けまたは溶接されることが好ましい。

図３は本発明による送給装置１によるさらなる断面図を示す。この断面は、図２に示すハウジング６の３−３線によってとられたものである。図３のハウジング６内には金属ベースプレート７が示され、金属ベースプレート７上には、ポンプ８、戻し弁２０、圧力センサ１９およびフィルタハウジング１３が設けられる。金属ベースプレート７内にはダクト９が設けられ、ダクト９によって、ポンプ８、圧力センサ１９、フィルタハウジング１３および戻し弁２０の間の流体接続が生成される。フィルタ１４は、フィルタハウジング１３内に配置される。上から見ると、サクションパイプ４および加熱エレメント２４は、フィルタハウジングの範囲内に示され得る。システムの個々の構成要素（例えば、フィルタハウジング１３、ハウジング６またはサクションパイプ４）は、接触面２９を介して熱伝導接触状態にある。１つの構成要素から隣接する構成要素への熱の移動も、接触面２９を介して可能である。システムの構成要素が、設計の理由で互いに少し離れて配置される場合、熱ブリッジ３０によって熱伝導接続を生成してもよい。この種の熱ブリッジ３０は、ここでは例として金属ベースプレート７とポンプ８との間に示される。

図４および５は、本発明による送給装置１のさらなる好ましい実施形態による断面図を示す。両図は、ハウジング６、圧力ラインポート５、フィルタハウジング１３、カバー１５、フランジ１２および戻し弁２０を示す。内側のコンジットパイプ２５、外側の保持パイプ２６および加熱エレメント２４を有するサクションパイプ４も示される。図４および図５による両実施形態において、スクリーン１７を有する粗フィルタ１６は、サクションパイプ４の吸入端部１８に設けられる。

特殊機能として、図４による実施形態は戻りライン２１を有し、戻りライン２１は、粗フィルタ１６とサクションパイプ４との中間の隙間内に導く。戻りライン２１のこの特別なレイアウトの結果として、還元剤が戻りライン２１を通って戻るときに、粗フィルタ１６は、内側から洗浄されることが可能である。このようにして、本発明による送給装置１の長い作動期間を越えてさえ、粗フィルタ１６の特に良好な透過性を確実にすることは、可能である。

図５による実施形態は、特殊機能として、細長いレベルセンサ電極２２を有する。レベルセンサ電極２２によって、還元剤タンクの充填レベル２３は、連続的に決定することができる。さらに、図５による実施形態において、フィルタ１４は、サクションパイプ４の吸入端部１８で、粗フィルタ１６とサクションパイプ４との中間の隙間内に設けられる。このようにして、フィルタハウジング１３のフィルタ１４を免除することは可能である。これは、図５によるシステムを特に安価にする。還元剤タンク内において吸入端部１０の下方に開口部が付加的に設けられる場合、フィルタ１４の交換は、本発明による送給装置１をカバー１５によって開く必要なしに、特に単純な方法で実行することができる。下方向へのタンクの開口部は、さらに、タンク内に形成される堆積物が非常に容易にタンクから放出されることができる効果がある。

図２、図４および図５による本発明による送給装置の実施形態のさまざまな特徴は、本発明の文脈の範囲内で、任意の所望の技術的に意味がある方法において互いに組み合わせてよい。

図６は、内燃機関３５および排気システム３３を有する自動車３４を示す。還元剤は、インジェクタ３２を介して排気システム３３に供給される。排気システム３３は、選択接触還元を実施するために設けられる。自動車３４は、タンク装置２７を有し、タンク装置２７内には送給装置１が配置される。送給装置１は、タンク装置２７の還元剤タンク２の開口部１０を閉じる。送給装置１のフランジ１２は、開口部１０上の対応する相手方フランジに接続する。図６の送給装置１上にはまた、カバー１５、サクションパイプ４、粗フィルタ１６、戻りライン２１およびハウジング６が示される。さらに、サクションパイプ４にはレベルセンサ電極２２が固定され、レベルセンサ電極２２によって、還元剤タンク２内の充填レベル２３は決定されることができる。還元剤タンク２は、サクションパイプ４の吸入端部１８の領域に窪み２８を有するタンクの底部１１を有する。そうすると、タンクは、実質的に完全に空にされることができる。還元剤タンク２内にはタンク加熱手段３１を設けてよい。タンク加熱手段３１は、本発明による送給装置１によって提供される加熱作用に加えて、タンク内の還元剤を加熱するのに役立つ。還元剤タンク２内の還元剤のこの種の加熱は、例えば冷却水によって実現されてよい。送給装置１の圧力ラインポート５は、ライン３によって接合され、ライン３を通って、加圧還元剤は、送給装置１によって排気システム３３内におけるインジェクタ３２に送給される。

送給装置１のフランジ１２とタンク装置２７の還元剤タンク２の開口部１０との間に、好ましくは互いに同心的に隣接して配置される２つの平行なＯ−リングシールから成る二重Ｏ−リングシールは、通常設けられる。この種の二重Ｏ−リングシールはまた、送給装置１と還元剤タンク２との間の接続が還元剤タンク２の最大充填レベル２３の下方に位置する場合、その接続を閉め切ることもできる。還元剤タンク２は、開口部２の領域において通常は金属から成る。Ｏ−リングシールによるシーリングは、したがって、２つの金属表面間に起こる。金属表面は、通常、プラスチック表面よりも高い精度で製造されることができる。したがって、二重Ｏ−リングシールのせいで、対応する液密性シーリングは、ここに実現されることができる。送給装置１と還元剤タンク２との間の開口部１０での接続は、ＳＡＥねじ接続によって実現されることが好ましい。

本発明による送給装置および本発明によるタンク装置は、特に単純なおよび安価な構造であり、還元剤の供給における高いレベルの安全性および信頼性を同時に許容する。前記の送給装置およびタンク装置は、したがって、先行技術を越える相当な改良を表す。

１…送給装置
２…還元剤タンク
３…ライン
４…サクションパイプ
５…圧力ラインポート
６…ハウジング
７…ベースプレート
８…ポンプ
９…ダクト
１０…開口部
１１…底部
１２…フランジ
１３…フィルタハウジング
１４…フィルタ
１５…カバー
１６…粗フィルタ
１７…スクリーン
１８…吸入端部
１９…圧力センサ
２０…戻し弁
２１…戻りライン
２２…レベルセンサ電極
２３…充填レベル
２４…加熱エレメント
２５…コンジットパイプ
２６…保持パイプ
２７…タンク装置
２８…窪み
２９…接触面
３０…熱ブリッジ
３１…タンク加熱手段
３２…インジェクタ
３３…排気システム
３４…自動車
３５…内燃機関
３６…補償エレメント
３７…半径方向孔
３８…プラグ
３９…接続ポイント
４０…フィルタ内部ハウジング

Claims (14)

1. 金属ハウジング（６）を有する還元剤の送給装置（１）であって、前記ハウジング（６）は、外側に固定される少なくとも１つの金属サクションパイプ（４）を有し、および外部の圧力ラインポート（５）を有し、前記ハウジング（６）内には金属ベースプレート（７）が設けられ、前記金属ベースプレート（７）上には少なくとも１つのポンプ（８）およびダクト（９）が設けられ、前記サクションパイプ（４）、前記ハウジング（６）、前記金属ベースプレート（７）および前記ポンプ（８）は、互いに熱伝導接触状態にあり、そして細長い加熱エレメント（２４）が、前記サクションパイプ（４）に隣接して配置される、送給装置（１）。
2. 前記ダクト（９）は、前記金属ベースプレート（７）内に形成され、前記サクションパイプ（４）、前記ポンプ（８）および前記ラインポート（５）は、前記金属ベースプレート（７）内の前記ダクト（９）によって流体的に接続される、請求項１に記載の送給装置（１）。
3. フィルタ（１４）を内部に配置可能な金属フィルタハウジング（１３）が、前記ベースプレート（７）に熱伝導方式で接続される、請求項１または２に記載の送給装置（１）。
4. 前記サクションパイプ（４）は、前記加熱エレメント（２４）と共に前記フィルタハウジング（１３）内に延びる、請求項３に記載の送給装置（１）。
5. ３０μｍよりも大きい粒子用の金属粗フィルタ（１６）が、前記サクションパイプ（４）上に形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の送給装置（１）。
6. 前記金属粗フィルタ（１６）は、前記サクションパイプ（４）の吸入端部（１８）をポット方式で囲むスクリーンを具える、請求項５に記載の送給装置（１）。
7. 前記サクションパイプ（５）には少なくとも１つのレベルセンサ電極（２２）が固定され、前記レベルセンサ電極（２２）によって、前記還元剤タンク（２）内の還元剤の充填レベル（２３）を決定することができる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の送給装置（１）。
8. 前記加熱エレメント（２４）は、ＰＴＣ（正の温度係数）加熱エレメントである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の送給装置（１）。
9. 前記サクションパイプ（４）は、内側のコンジットパイプ（２５）および外側の保持パイプ（２６）を備え、前記加熱エレメント（２４）は、前記コンジットパイプ（２５）と前記保持パイプ（２６）との間に配置される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の送給装置（１）。
10. 前記ハウジング（６）および少なくとも前記サクションパイプ（４）または外側の保持パイプ（２６）は、１つの部品に形成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の送給装置（１）。
11. 戻し弁（２０）を有する戻りライン（２１）が設けられ、前記戻し弁（２０）は、還元剤を加熱するためのヒータとして作動することができる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の送給装置（１）。
12. タンクの開口部（１０）を有する還元剤タンク（２）を有し、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の送給装置（１）も有するタンク装置（２７）であって、前記タンクの開口部（１０）は、前記送給装置（１）によって閉鎖され、前記サクションパイプ（４）は、前記還元剤タンク（２）の底部（１１）に向かって延びる、タンク装置（２７）。
13. 前記ハウジング（６）の５０％以上が前記タンクの開口部（１０）の下方に配置される、請求項１２に記載のタンク装置（２７）。
14. 窒素酸化物の選択接触還元を実行するように設計される排気システム（３３）を有する内燃機関（３５）を有する自動車（３４）であって、請求項１２および１３のいずれかに記載のタンク装置（２７）あるいは請求項１〜１１のいずれか１項に記載の送給装置（１）を有する、自動車（３４）。

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