KR101606762B1 - 탱크 외측의 액체 첨가제를 이송시키는 이송 장치 및 그 방법 - Google Patents

탱크 외측의 액체 첨가제를 이송시키는 이송 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탱크(2) 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치(3)로 이송시키기 위한 이송 장치(1)에 관한 것으로서, 상기 이송 장치(1)는 적어도 총 볼륨(20)을 갖는 이송 덕트(4)와, 상기 이송 덕트(4)에 배치된 펌프(5)를 구비하고, 상기 이송 덕트(4)는, 외측(29)이 이송 덕트(4) 반대쪽에 위치한 상태에서, 상기 이송 덕트(4)에서의 압력이 사전 정해진 작동 압력 범위(11)에 있을 때 정지부(9)에 대해 지지되는 가요성 벽부(7)를 이송 방향(6)에서의 상기 펌프(5)의 하류에서 구비하고, 상기 이송 덕트(4) 내의 압력이 임계 압력(31)보다 더 낮을 때 상기 총 볼륨(20)의 크기가 감소되도록 상기 가요성 벽부(7)를 변형시키도록 설계된 스프링 부재(8)가 외측(29)에 제공된다. 더욱이, 본 발명은 또한 이송 장치에서 얼음의 형성을 보상하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

탱크 외측의 액체 첨가제를 이송시키는 이송 장치 및 그 방법{Delivery device for delivering a liquid additive out of a tank and method therefore}
본 발명은 탱크 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치로 이송시키기 위한 이송 장치에 관한 것이다. 액체 첨가제가 공급되는 배기-가스 처리 장치는 또한 자동차 분야에서 특히 폭넓게 사용된다. 이러한 배기-가스 처리 장치에서 특히 통상적으로 실행되는 배기-가스 정화 방법은 SCR(selective catalytic reduction) 방법이고 상기 SCR 방법에서 배기 가스에 있는 질소 산화물 화합물이 환원제의 도움에 의해 변환되어 무해한 물질(예를 들면, 물, 질소 및/또는 CO2)을 형성한다. 환원제는 이러한 배기-가스 처리 장치에 액체 첨가제의 형태로, 특히 요소-수용액의 형태로 종종 공급된다. 32.5 퍼센트의 요소 내용물을 갖는 요소-수용액은 상표명 AdBlue®가 이러한 목적에 이용될 수 있다.
액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치에 공급하기 위하여, 이송 장치는 상기 액체 첨가제를 탱크로부터 배기-가스 처리 장치까지 운송하는데 전반적으로 요구된다. 가능한 한 저렴하고 가능한 한 사용 수명이 길기 위해서는, 이송 장치가 최고 가능한 도우징(dosing) 정확도로 작동될 수 있어야 한다.
환원제가 액체 첨가제로 사용된다면, 이러한 수성 환원제가 자동차의 정상 작동 동안에 발생할 수 있는 온도에서 언다는 기술적 문제점이 있다.
배기-가스 정화용 환원제로 통상적으로 사용되는 요소-수용액 AdBlue®는 예를 들면 -11 ℃에서 언다. 자동차의 경우에, 이러한 낮은 온도는 겨울에 긴 정지 기간 동안에 특히 발생할 수 있다. 액체 첨가제가 얼게 됨에 따라, 상기 첨가제의 볼륨은 전반적으로 증가된다. 볼륨의 이러한 증가는 이송 장치를 손상시킬 수 있다. 따라서 이송 장치는 필요하다면 첨가제의 볼륨의 증가에 의해 그리고 발생된 관련 얼음의 압력에 의해 손상되지 않도록 구성될 수 있다.
이를 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 상기 기재된 기술적 문제점을 적어도 경감시키거나 또는 가능한 유리하게 해결하는 것이다. 특히, 액체 첨가제를 이송시키기 위한 특히 유리한 이송 장치가 본 발명에 언급될 필요가 있다. 더욱이, 이송 장치 내에서의 얼음의 형성을 보상하기 위한 특히 유리한 방법을 특정할 필요가 있다.
상기 목적은, 청구항 1의 특징에 따른 이송 장치에 의하여 그리고 또한 청구항 7의 특징에 따른 방법에 의하여, 달성된다. 본 발명의 더욱 유리한 실시예가 종속 청구항에서 특정되어 있다. 본 발명의 다른 실시예가 특정되어 있으며, 청구범위에서 개별적으로 특정된 특징이 임의의 요구되는 과학기술적으로 의미 있는 방식으로 서로 합쳐질 수 있고 그리고 실시예의 예시적인 사항에 의해 보충될 수 있다.
본 발명은 탱크 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치로 이송시키기 위한 이송 장치에 관한 것으로서, 상기 이송 장치는 적어도 총 볼륨을 갖는 이송 덕트와 상기 이송 덕트에 배치된 펌프를 구비하고, 상기 이송 덕트는, 이송 방향에서의 펌프의 하류에서, 상기 이송 덕트 내의 압력이 사전 정해진 작동 압력 범위에 있을 때 정지부에 대해 지지되고 이송 덕트 반대쪽에 위치된 외측을 갖는 가요성 벽부를 구비한다. 이송 덕트에서의 압력이 임계 압력보다 더 낮을 때, 상기 이송 덕트의 총 볼륨의 크기가 감소되도록, 상기 가요성 벽부를 변형시키기 위해 설계된 스프링 부재가 외측에 제공된다.
이송 장치는 바람직하게는 흡입 지점을 갖고 상기 흡입 지점에서 액체 첨가제가 탱크 외측에서 흡입될 수 있다. 탱크는 전형적으로 내부 공간과 탱크 벽부를구비하고, 상기 내부 공간에 액체 첨가제가 저장되고, 상기 탱크 벽부는 상기 내부 공간의 경계를 형성하는 탱크 베이스와 탱크 상부면을 구비한다. 흡입 지점은 탱크의 내부 공간과 직접적으로 접촉할 수 있거나 또는 라인 부분을 통해 탱크의 내부 공간과 연결된다.
더욱이 이송 장치는 출구 포트를 구비하는 것이 바람직하다. 액체 첨가제가 출구 포트에 제공된다. 출구 포트는 바람직하게 라인을 통하여 분사 장치와 연결된다. 분사 장치는 배기-가스 처리 장치에 배치될 수 있고 그리고 액체 첨가제를 상기 배기-가스 처리 장치로 공급하도록 설계될 수 있다. 분사 장치는 배기-가스 처리 장치로 액체 첨가제를 분사하기 위한 노즐 및/또는 상기 배기-가스 처리 장치로 공급된 첨가제의 양을 제어하기 위한 밸브를 포함할 수 있다.
기재된 이송 장치에 있어서, 바람직하게는 환원제(암모니아를 형성하는 환원제 전구체) 및 특히 바람직하게는 수성 요소 용액이 액체 첨가제로 사용된다. 선택 촉매 환원 방법은 배기-가스 처리 장치에 있는 상기 환원제를 사용하여 실행된다.
이송 장치는 액체 첨가제를 저장하기 위한 탱크 상에/내에 직접적으로 배치되는 것이 바람직하다. 이송 장치는 바람직하게는 탱크 내에서 적어도 부분적으로 배치되거나 또는 상기 탱크 상의 별도의 챔버에 배치된다. 배기-가스 처리 장치는 바람직하게는 분사 장치 외에도, SCR 촉매 변환기를 포함하고, 상기 SCR 촉매 변환기에서 SCR 방법이 상기 액체 첨가제처럼 상기 배기-가스 처리 장치에 제공되는 환원제의 도움에 의해 실행될 수 있다.
이송 덕트는 바람직하게 탱크로부터 배기-가스 처리 장치까지의 액체 첨가제용 유동 경로의 일부를 형성한다. 이송 덕트의 총 볼륨은 바람직하게 이송 장치의 작동 동안에 액체 첨가제로 충전되고 그리고 상기 이송 장치에서 상기 이송 덕트가 갖는 볼륨을 의미한다. 총 볼륨은 특히 액체 첨가제로 충전되고 그리고 상기 액체 첨가제의 이송 방향에 있어서 펌프 하류에서 이송 덕트가 갖는 볼륨을 의미한다. 펌프는 이송 덕트와 연결된다. 펌프는 바람직하게는 이송 덕트의 일부를 형성한다. 펌프는 이송 덕트를, 흡입 지점으로부터 펌프까지의 흡입부와, 상기 펌프로부터 출구 포트까지의 압력부로 나눈다. 총 볼륨은 특히 이송 덕트의 압력부에 의해서만 형성될 수 있다. 적어도 하나의 밸브가 펌프에 제공되는 것이 바람직하며, 상기 밸브는 상기 펌프를 통하는 액체 첨가제의 이송 방향을 사전 정한다. 이러한 이유 때문에, 액체 첨가제는 이송 방향과 반대로 펌프를 통해 유동할 수 없다. 더욱이, 펌프는 이송 운동을 실행할 수 있는 이동가능한 펌프 부재를 구비한다. 상기 이송 운동에 의하여, 액체 첨가제가 펌프를 통해 이송된다.
이송 덕트는 덕트 벽부를 구비한다. 덕트 벽부는 플레이트에서의 보어와 같은 방식으로 대부분의 부분에 대해 바람직하게 형성된다. 가요성 벽부는 바람직하게는 플레이트와 고정되게 연결되지 않거나, 또는 상기 플레이트의 고정된 구성부와 연결되지 않는다. 플레이트에 의해 형성된 이송 덕트의 이러한 벽부는 전반저으로 강성이다. 가요성 벽부는 가요성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 가요성 벽부는 예를 들면, 가요성 다이어프그램으로 형성될 수 있다. 가요성 벽부 또는 가요성 다이어프그램은 예를 들면, 플라스틱으로부터, 특히 고무로부터 형성될 수 있다. 가요성 벽부는 바람직하게는 가역적으로/탄성적으로 변형가능하다. 가요성 벽부 또는 가요성 다이어프그램은 바람직하게는 영역 부재에 의해 형성된다. 상기 영역 부재는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는다. 제 1 표면은 이송 덕트 쪽으로 향하게 되고 가요성 벽부를 형성한다. 제 2 표면은 이송 덕트 및 제 1 표면과 반대쪽에 위치된 외측을 형성한다. 반대쪽 외측이 지지되는 정지부가 예를 들면 외측과 접촉하게 되는 커버나 또는 캡 부재에 의해 형성된다. 스프링 부재는 바람직하게는 가요성 벽부의 외측과 이러한 캡 사이에 배치된다.
작동 압력 범위는 바람직하게는 3 bar를 초과하는 압력에 대응한다. 작동 압력 범위는 특히 바람직하게 5 bar와 10 bar 사이에 대응하고 그리고 특히 매우 바람직하게는 7 bar와 9 bar 사이에 대응한다. 스프링 부재는 이송 덕트 내의 압력이 임계 압력보다 낮을 때, 가요성 벽부를 이송 덕트로 또는 총 볼륨으로 가압하거나 누르도록 설계된다. 임계 압력은 바람직하게는 작동 압력 범위의 하한값보다 아래이고, 이에 따라서 바람직하게 3 bar 이하이다. 가요성 벽부는 변형을 촉진시키는 설계를 가질 수 있다. 예를 들면, 가요성 벽부가 제공될 수 있고 상기 가요성 벽부 상에 상기 가요성 벽부의 변형을 촉진시키는 주름부가 제공된다.
이송 유닛은 복귀 라인이 이송 방향에서(이송 덕트의 압력부의 구역에서) 펌프의 하류의 이송 덕트로부터 분기된다면 특히 유리하고, 상기 복귀 라인이 복귀 밸브에 의해 폐색될 수 있다. 복귀 라인은 복귀 밸브에 의하여, 필요하다면 압력부로부터의 압력의 배출을 보장할 수 있도록, 상기 압력부로부터 분기한다. 펌프를 통한 액체 첨가제의 복귀 유동이 상기 자세히 기재된 바와 같이, 펌프에 제공된 밸브에 의해 방지된다. 펌프를 통한 이송 덕트의 압력부로부터의 압력의 배출이 이에 따라 방지된다. 출구 포트를 통한 압력부로부터의 압력의 배출은, 출구 포트를 통해 방출된 첨가제가 분사 장치로 통과되기 때문에, 액체 첨가제의 손실을 야기시킬 수 있다. 압력의 손실이 없는 배출이 특히 복귀 라인을 통해 가능하다. 가요성 벽부가 변형할 때, 총 볼륨의 크기 감소 때문에, 이송 덕트 외측에 배치된 액체 첨가제가 복귀 라인을 통해 탈출할 수 있다.
이송 장치는, 가요성 벽부에 의해 정지부 상에 가해진 힘을 측정할 수 있는 적어도 하나의 힘 센서가 상기 정지부 상에 배치된다면, 특히 유리하다. 이송 덕트 내의 압력이 이에 따라 결정될 수 있다. 가요성 벽부가 정지부에 대해 지지될 때에도 그 가요성을 유지한다. 가요성 벽부는 이후 (모든 지점에서) 이송 덕트에서의 압력에 의해 나타난 외력을 직접적으로 마주하여 (직접적으로) 위치된 정지부의 구역에 전달한다. 정지부에 통합된 힘 센서에 의하여, 이송 장치의 이송 덕트 내의 또는 상기 이송 장치 내의 압력의 측정을 실행하기 위해, 위치(situation)가 사용될 수 있다. 압력 센서가 바람직하게 정지부에 통합되어, 상기 정지부와 단부의 높이가 같게 된다. 힘 센서는 또한 가요성 벽부 상에 가해진 힘이 힘 센서에 더욱 용이하게 전달되도록 정지부를 약간 넘어서 돌출할 수 있다. 작동 동안에(가요성 벽부가 정지부에 대해 지지될 때), 상기 가요성 벽부의 외측이 힘 센서에 대해 가압된다. 힘 센서에 실제 작용하는 힘은 또한 상기 힘 센서의 표면적(또는 상기 힘 센서에 대해 가압되는 가요성 벽부의 표면적)에 의해 정해진다. 힘 센서의 표면적은 가해진 힘을 계산하기 위하여 이송 덕트 내의 압력에 의해 곱해진다. 힘 센서의 표면적은 가요성 벽부가 지지하는 정지부의 전체 표면적과 관련하여 비교적 작은 것이 바람직하다. 센서의 상기 표면적은 정지부의 전체 표면적의 많아야 1/10, 특히 바람직하게 많아야 1/20에 상당하는 것이 바람직하다. 통상적으로 사용된 힘 센서는 알려진 탄성 계수를 갖는 탄성 재료의 변형 또는 길이의 변화에 기초하여 가해진 힘을 측정한다. 따라서, 힘 센서에서, 외측으로부터 힘 센서로의 힘의 전달을 위하여, 상기 센서의 구역에서 상기 센서 쪽으로 가요성 벽부가 변형하기 때문에, 이송 덕트 내에 작동 압력이 존재하는 경우에서도 상기 가요성 벽부의 약간의 변형이 발생한다. 작동 압력 범위 내에서 이송 덕트의 총 볼륨의 작은 변화를 보장하기 위하여 가능한 한 변형이 작은 것이 바람직하다.
힘 센서는 바람직하게는 피에조 재료에 의해 및/또는 변할 수 있는 (전기) 저항에 의해 형성된다. 피에조 재료는 상기 피에조 재료가 어떻게 강렬하게 변형될 수 있는지에 따라 상이한 전압을 발생시킨다. 변할 수 있는 저항의 경우에, 전기 저항은 변형의 함수로 변한다. 변형은 각각의 경우에 탄성 계수에 기초하여, 작동력에 비례한다. 발생된 전기 전압은 각각의 경우에 변형에 비례한다. 따라서, 작동력은 전기 전압으로 변환될 수 있고 전자장치에 의해 평가될 수 있다.
이송 장치는 펌프가 펌프 유출구를 구비하고, 이송 덕트가 이송 방향에서 상기 펌프 유출구의 하류에서 챔버를 구비하고, 상기 펌프 유출구가 상기 챔버로 개방되고, 그리고 가요성 벽부가 상기 펌프 유출구 반대쪽 챔버 상에 배치된다면 특히 유리하다.
챔버는 특히 이송 덕트의 확장부이다. 챔버는 이송 장치의 플레이트 상에 착좌된 오목부로 형성되는 것이 바람직하다. 펌프 유출구로부터 뻗어있는 이송 덕트의 일부가 챔버로 개방된다. 출구 포트로 뻗어있는 이송 덕트의 다른 부분은 챔버로부터 분기된다. 챔버가 플레이트에서 오목부로 제공되기 때문에, 상기 챔버는 가요성 벽부를 형성하는 영역 부재에 의해 커버될 수 있다. 이러한 구성은 이송 덕트의 가요성 벽부를 장착하기 위한 간단한 가능성을 특히 초래한다. 정지부를 형성하는 캡은 가요성 벽부를 형성하는 재료나 또는 가요성 부재의 외측에서, 플레이트의 기재된 오목부로 이후 삽입될 수 있다.
펌프의 펌프 유출구는 바람직하게는 상기 펌프의 펌프 유입구와의 공통 축선을 따라서 정렬된다. 이송 작동 동안에, 첨가제가 압력 변동을 갖는 맥동 유동처럼 펌프 유출구를 빠져나온다. 기재된 챔버는 유동 측면에서 또한 유리하다. 펌프 유출구로부터의 맥동 유동이 챔버에서 균일화된다. 이는 특히 첨가제가 챔버를 다시 빠져나올 때 발생하는 유동의 분기 및/또는 상기 챔버의 커진 볼륨 때문에 발생한다.
챔버 및 가요성 벽부는 바람직하게는 펌프 유입구 및 펌프 유출구와 공통 축선에서 공간적으로 배치된다. 펌프 유입구 및 펌프 유출구를 통해 나아가는 축선이 바람직하게 챔버 및 가요성 벽부와 교차한다. 챔버는 펌프 유출구나 또는 펌프 반대쪽 면에서 바람직하게는 가요성 벽부에 의해 경계가 형성된다.
이송 장치는, 가요성 벽부가 정지부에 대해 지지될 때, 스프링 부재가 수용되는 수용부를 상기 정지부가 구비한다면, 특히 유리하다.
이러한 수용부는, 이송 덕트 내의 압력이 작동 압력 범위 내에 놓일 때, 스프링 부재가 강성적으로 작동할 수 있게 한다. 스프링 부재는 이후 수용부에 완전히 수용되고 그리고, 상기 수용부에서 바람직하게 압축된다. 정지부가 캡에 의해 형성된다면, 수용부가 상기 캡의 오목부로 형성될 수 있다. 스파이럴 스프링으로서 설계된 스프링 부재에 대해, 수용부는 예를 들면, 캡에서의 환형 그루브처럼 형성될 수 있고, 상기 그루브의 직경은 상기 스프링의 직경에 대응하고 상기 그루브의 깊이는 압축된 상태에서 상기 스프링 부재를 완전하게 수용하는데 충분하다.
이송 장치는, 가요성 벽부가 정지부에 대해 지지될 때, 상기 가요성 벽부의 표면적과 관련하여 0.2 내지 1.0 bar의 압력에 상당하는 스프링 력을 스프링 부재가 가요성 벽부 상에 가한다면 또한 유리하다. 이러한 압력에 따른 외력에 의하여, 특정 역-압이 외측으로부터 이송 장치상에 작용할지라도, 상기 이송 장치의 이송 덕트의 총 볼륨 외측으로 액체 첨가제가 가압될 수 있다. 액체 첨가제가 바람직하게는 복귀 라인을 통해 탱크로 다시 가압될 수 있다. 이송 장치가 바람직하게는 탱크의 베이스 상에 배치된다. 이송 덕트 또는 총 볼륨에 작용하는 압력은 이송 장치가 탱크 베이스 상에 배치되고 그리고 이송 덕트를 탱크 내부 공간과 연결시키는 복귀 라인에서의 복귀 밸브가 개방된다면 탱크 내의 충전 레벨에 의해 실질적으로 정해진다. 0.2 내지 1.0 bar의 압력이 이후 임계 압력에 대응하고, 상기 임계 압력을 넘으면, 이송 덕트 내의 총 볼륨의 크기가 감소된다. 임계 압력이 바람직하게 선택되어, 작동 압력 범위의 적당한 간격이 얻어지고 이에 따라 이송 장치는, 압력이 작동 압력 범위 내에 있을 때, 실질적으로 강성적으로 작동하고 그리고 총 볼륨의 크기의 감소는 상기 이송 장치의 작동 중단이 실제로 발생하고 복귀 라인에서의 복귀 밸브가 개방될 때에만, 발생한다는 것이 보장된다. 임계 압력에 대한 상기 특정된 값을 보장하는데 요구되는 스프링 부재의 스프링 력은 이송 덕트 내의 압력에 노출되고 그리고 스프링 부재가 작용하는 가요성 벽부의 표면적 및 요구되는 임계 압력에 기초하여 결정되어 고정될 수 있다.
가요성 벽부의 외측이 바람직하게는 교환 덕트를 통해 주변환경과 연결되어, 상기 가요성 벽부의 외측 상에 작용하는 압력이 상기 가요성 벽부의 작용(특히 압력-변형 특성 곡선)을 왜곡하는 외력을 나타내지 않는다.
스프링 부재에 의해 가요성 벽부 상에 가해진 외력이 필요하다면 또한 이송 덕트에서의 압력의 결정에 고려된다. 이송 덕트에서의 압력의 일부는, 힘 센서가 압력의 일부만을 측정할 수 있도록, 스프링 부재에 의해 보상될 수 있다. 덕트에서의 압력을 측정할 수 있도록, 필요하다면 스프링 부재에 의해 보상된 힘 센서에 의해 측정된 압력의 압력 성분이 고려될 필요가 있다.
또한 액체 첨가제로 적어도 부분적으로 충전되는, 이송 덕트의 총 볼륨을 갖는 이송 장치에 얼음의 형성을 보장하기 위한 방법이 본 발명에서 청구되고 있으며, 상기 방법은:
a) 상기 이송 장치의 펌프의 작동을 중단시키는 단계;
b) 상기 액체 첨가제용 탱크와 상기 이송 덕트 사이에 연결부를 만드는 복귀라인의 복귀 밸브를 개방시키는 단계;
c) 액체 첨가제로 충전된 총 볼륨의 크기의 능동적으로 감소시키는 단계;
d) 상기 복귀 밸브를 통해 상기 탱크로 액체 첨가제를 배출시키는 단계; 및
e) 상기 이송 덕트 내의 상기 액체 첨가제가 얼게 됨에 따라 상기 총 볼륨을 수동적으로 증가시키는 단계;를 적어도 포함한다.
본 발명의 방법은 본 발명에 따른 이송 장치로 특히 실행되거나 또는 실시될 수 있다. 기재된 이송 장치와 관련하여 설명된 장점 및 설계가 기술된 방법과 유사하게 적용될 수 있다. 동일한 구성이 아래 기재된 본 발명에 따른 방법의 유리하고 특별한 구성상 특징에 적용되고, 상기 구성상 특징은 본 발명에 따른 이송 장치에 유사하게 적용될 수 있다.
얼음 형성의 보상은 특히 본 발명에서 얼음의 형성과 관련하여 통상적으로 발생하는 볼륨 팽창의 보상을 의미하거나, 또는 첨가제의 생성된 얼음 압력의 보상을 의미한다. 볼륨 팽창이 첨가제를 위해 제공된 볼륨의 크기의 증가에 의해 얻어진다.
단계 a)에서의 펌프의 작동 중단은 배기-가스 처리 장치에, 액체 첨가제를 공급하기 위해 이송 장치가 연결된 내연 기관의 배기-가스 처리 장치에 연결된 내연 기관의 중단과 통상적으로 관련된다.
단계 b)에서 복귀 라인에 위치한 복귀 밸브의 개방은 통상적으로 자동적으로 발생한다. 복귀 밸브는 바람직하게는 전류가 가해질 때 폐쇄되고 그리고 전류가 가해지지 않을 때 개방되는 솔레노이드 밸브로 설계된다. 작동 중단 시, 이송 장치로의 전류 공급이 바람직하게 중단된다. 복귀 라인에 위치한 복귀 밸브가 이후 자동적으로 개방되고, 그리고 상기 복귀 라인을 통한 탱크와 이송 덕트의 총 볼륨 사이에 연결을 만든다. 이 결과, 총 볼륨에서의 압력은, 상기 총 볼륨에서 또는 이송 덕트에서 가압된 액체 첨가제가 복귀 라인을 통해 탈출할 수 있기 때문에, 떨어진다.
단계 c)에 있어서, 총 볼륨은 이후 비교적 작은 외력에 의해 크기가 감소될 수 있다. 이 경우, 크기의 능동적 감소는 이송 유닛의 한 구성요소가 총 볼륨의 크기를 감소시키는 공정을 개시하거나 실행시키는데 제공될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 예를 들면, 이송 덕트로의 상기 이송 덕트의 가요성 벽부를 변형시키는 스프링에 의해 실현될 수 있다. 그러나, 또한, 본 발명의 방법의 다른 실시예에 있어서, 총 볼륨의 크기를 능동적으로 감소시키는데 (필요하다면 전기 구동부로써) 기계적 기동 장치가 가능하다 . 예를 들면, 미끄럼 부재는 총 볼륨의 크기를 감소시키기 위하여 총 볼륨으로 이동될 수 있다.
상기 변형의 결과로서, 액체 첨가제는 단계 d)에 있어서, 복귀 밸브를 통해서 그리고 복귀 라인을 통해서 탱크로 가압된다. 총 볼륨 외측의 액체 첨가제가 복귀 라인을 통해 탱크로 다시 일시적으로 유동한다.
(이송 장치가 노출되는) 온도는 액체 첨가제가 얼음으로 응고되도록 충분히 많이 떨어지지 않는 한, 이송 덕트의 총 볼륨이 변하지 않는다. 온도가 더 떨어지고 이송 장치의 이송 덕트에 있는 얼음의 형성이 개시된다면, 총 볼륨은 냉동을 보상하는데 필요한 정도로 단계 e)에서 다시 그 크기가 증가한다. 이 경우, 크기의 수동적 증가는 특히 크기의 증가가 이송 유닛의 능동적으로 이동된 구성요소에 의해 실현되는 것이 아닌 외부 환경(본 경우에 있어서, 냉동이 발생할 때의 물-기반의 첨가제의 볼륨 팽창)에 따라 결정된다는 것을 의미한다. 냉동이 발생할 때 발생하는 볼륨 팽창의 보상 또는 냉동의 보상이 바람직하게 가요성 벽부의 변형에 의해서(만) 다시 발생한다. 단계 e)에서 발생하는 변형이 바람직하게는 단계 c)에서 제공된 능동적 변형과 반대이다.
명확하게 하기 위하여, (이러한 구성이 상기 기재된 사항으로부터 나타나지 않는다면) 단계 a) - 단계 d)는 냉동이 발생할 때, 특정된 순서로 발생한다는 것이 본 발명에서 다시 한번 언급된다.
내연 기관, 상기 내연 기관의 배기 가스의 정화를 위한 배기-가스 처리 장치, 액체 첨가제용 탱크, 및 액체 첨가제를 탱크로부터 배기-가스 처리 장치까지 이송시키도록 설계된 기재된 이송 장치를 구비한 자동차가 또한 제안된다.
자동차의 이송 장치는 특히 유리하게도 기재된 방법을 실행하는데 또한 적당하다.
본 발명 및 기술적 분야는 도면을 기초로 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도면은 특히 바람직한 실시예를 나타내고 있지만, 본 발명이 상기 실시예만으로 한정되지 않는다. 특히, 도면은 단지 개략적으로 나타낸 것으로서, 도시된 비율로 한정되지 않음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 이송 장치의 단면도이고;
도 2는 이송 장치의 다른 단면도이고;
도 3은 자동차의 도면이고;
도 4는 이송 장치 내의 압력의 도면이고; 및
도 5는 이송 장치의 다른 실시예의 도면이다.
도 1 및 도 2 각각은 이송 장치(1)의 상이한 특징을 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2의 공통 설명이 먼저 본 실시예에 주어져 있다. 이송 장치(1)가 각각의 경우에 도시되어 있고, 상기 이송 장치는 흡입 지점(17)으로부터 출구 포트(18)까지 뻗어있는 이송 덕트(4)를 구비한다. 펌프(5)가 이송 덕트(4)에 제공되고 상기 펌프가 상기 이송 덕트(4)를 통해 액체 첨가제를 이송한다. 도 1에 도시된 이송 방향(6)에 있어서, 챔버(16)는 펌프(5)의 하류에 그리고 펌프 유출구(15)의 하류에 착좌된다. 챔버(16)가 이송 덕트(4)의 한 구성 부품이다. 이송 덕트(4)가 플레이트(19)에 있는 챔버(16)와 함께 배치된다. 이송 덕트(4) 및 챔버(16)가 예를 들면, 드릴가공될 수 있거나 또는 (플레이트(19)가 주조품으로 형성된다면) 플레이트(19)로 주조된다. 챔버(16)는 펌프 유출구에 반대로 위치된 면에서, 가요성 벽부(7)에 의해 경계가 형성된다. 상기 가요성 벽부(7)는 따라서 또한 이송 덕트(4)의 벽부를 형성한다. 가요성 벽부(7)는 표면(23)을 구비하고 상기 표면에 의해 이송 덕트(4) 및 챔버(16)와 접촉하게 된다. 챔버(16)와 함께 이송 덕트(4)는 총 볼륨(20)을 구비한다. 가요성 벽부(7)는 외측(29)에서, 정지부(9)에 대해 지지된다. 정지부(9)는 예를 들면, 가요성 벽부(7)를 커버하는 캡에 의해 형성될 수 있다. 또한 이송 덕트(4) 내의 압력이나 챔버 내의 압력이나 총 볼륨(20) 내의 압력을 결정하기 위한 힘 센서(14)가 정지부(9) 내에 제공될 수 있다. 가요성 벽부(7)와 정지부(9) 사이에 스프링 부재(8)가 착좌된다. 수용부(30)가 바람직하게 제공되고 상기 수용부에서 스프링 부재(8)는 가요성 벽부(7)가 정지부(9)에 대해 지지될 때 수용될 수 있다. 가요성 벽부(7)의 표면(23)은 이송 덕트(4) 내의 압력에 의해 스프링 부재(8)에 가해진 외력에 대해 한정적이다. 바람직하게는 복귀 라인(26)이 이송 덕트(4)로부터 분귀되고 상기 복귀 라인은 액체 첨가제용 탱크로 다시 나아간다. 복귀 라인(26)은 복귀 밸브(21)에 의하여 개폐될 수 있다.
도 1은 작동 압력이 총 볼륨(20)에서 나타날 때의 이송 장치(1)를 도시한 도면이다. 가요성 벽부(7)는 이후 정지부(9)에 대해 지지된다.
도 2는 총 볼륨(20) 내의 압력이 임계 압력보다 더 작을 때의 이송 장치(1)를 도시한 도면이다. 스프링 부재(8)는 이후 팽창되고 그리고 가요성 벽부(7)는 총 볼륨(20)으로 또는 챔버로 변형된다. 총 볼륨(20)이 따라서 도 2에서 그 크기가 감소된다.
도 3은 내연 기관(25)과 상기 내연 기관(25)의 배기 가스의 정화를 위한 배기-가스 처리 장치(3)를 구비한 자동차(24)를 도시한 도면이다. 분사 장치(28)가 배기-가스 처리 장치(3)에 제공되고 상기 분사 장치에 의해 액체 첨가제가 배기-가스 처리 장치(3)로 공급될 수 있다. 이를 위하여, 액체 첨가제가 라인(27) 및 이송 장치(1)를 통해 탱크(2)로부터 분사 장치(28)로 공급된다.
도 4는 이송 장치 내의 압력의 다이어그램이다. 이송 장치 내의 압력이 수평방향 축선(13)에 대해 나타나 있다. 이송 장치의 총 볼륨이 수직 볼륨 축선(12)에 대해 나타나 있다. 작동 압력 범위(11)에서 일정하고, 그리고 이송 장치의 규칙적인 작동 동안에, 총 볼륨을 형성하며 상기 이송 장치에 존재하는 작동 볼륨을 볼 수 있을 것이다. 압력이 임계 압력(31) 아래로 떨어진다면, 총 볼륨이 감소된다. 임계 압력(31)은 스프링 부재의 팽창이 발생하는 압력을 넘는 압력을 의미한다. 임계 압력(31) 아래에서, 압력과 총 볼륨 사이의 관계를 나타낸 곡선은 더욱 구부러진 부분을 갖는다. 상기 구부러진 부분은 스프링의 팽창이 완료되는 압력을 나타낸다. 더욱이, 스프링은 가요성 벽부를 이송 덕트로 가압할 수 없다.
도 5는 이송 장치(1)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 상기 이송 장치(1)는 또한 베이스 플레이트(19)를 구비하고 있고, 상기 베이스 플레이트에 액체 첨가제의 이송을 위한 이송 덕트(4)가 착좌된다. 이 경우, 또한, 펌프(5)가 이송 덕트(4)의 일부를 형성한다. 이송 덕트(4)로부터 분귀되고, 그리고 상기 이송 덕트로부터 복귀 라인을 통해 다시 탱크로의 연결을 만들거나 상기 연결을 차단하기 위하여 복귀 밸브(21)에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있는 복귀 라인(26)을 또한 볼 수 있다. 도 5에 따른 이송 장치의 실시예에 있어서, 이송 덕트(4)는, 수평방향부(여기서, 수평방향은 자동차에서의 이송 장치의 바람직한 설치 정렬과의 관계로 정의됨)가 각각의 경우에 수평방향 정렬과 관련하여 경사 각도(22)를 갖도록, 설계된다. 이처럼, 공기 거품이 덕트 내에 트랩되는 것이 방지될 수 있다. 이러한 공기 거품은 이송 장치의 외측으로 또는 이송 덕트의 외측으로 증가된 압력에 의해서만, 특히 또는 모세관력 때문에 이송될 수 있다. 경사 각도(22)가 바람직하게 선택되어, 이송 덕트(4)의 임의의 지점으로부터 복귀 라인(26)까지 또는 복귀 밸브(21)까지 공기 거품에 대한 유동 경로가 단조롭게 나타난다. 경사 각도(22) 조차도 바람직하게 선택되어, 이송 장치가 약간 경사진 위치에 있을 때에도, 복귀 밸브(21)로의 공기 거품용의 이러한 유동 경로가 단조롭게 나타난다. 이러한 경사 위치는 예를 들면, 기재된 이송 장치를 구비한 차량이 경사 위치에 주차되기 때문에, 작동 동안에 나타날 수 있다. 경사 각도(22)는 바람직하게 적어도 2° 이고 특히 바람직하게 적어도 5°이다. 따라서 2°에 이르는 경사 위치나 또는 5°에 이르는 경사 위치 조차도 보상될 수 있다.
이송 장치의 이송 덕트에 경사 각도를 제공하는 개념은 또한 상기 상세히 기재된, 가요성 벽부를 구비한 이송 장치의 개념과 독립적으로 실행될 수 있다. 특히, 탱크에서의 흡입 지점으로부터 출구 포트까지 환원제를 이송시키기 위한 펌프를 구비하고 적어도 하나의 이송 덕트를 구비한 이송 장치가 본 발명에서 또한 특정되고, 상기 이송 장치의 모든 덕트가 적어도 2°의 각도를 가져서, 상기 이송 덕트의 임의의 지점으로부터, 복귀 밸브에 대한 공기 거품용 유동 경로가 (상기 공기 거품의 지형적(geodetic) 위치에 의해) 단조롭게 발생하여 나타난다. 이러한 이송 장치는 상세한 설명으로부터의 다른 특징에 의해 필요에 따라 보충될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 도입부에서 언급된 기술 분야가 특히 가능하고, 덕트에서의 가스 거품의 형성이 감소될 수 있거나, 또는 이송 유닛에 있는 상기 가스 거품의 완화가 목표된 방식으로 영향을 받을 수 있다. 따라서 압력 변동의 감소가 가능할 뿐만 아니라 얼려진 환원제의 열 전달의 불량의 감소가 가능하고 및/또는 사용(servicing) 및 감시(monitoring)가 평가될 수 있다.
1 이송 장치 2 탱크
3 배기-가스 처리 장치 4 이송 덕트
5 펌프 6 이송 방향
7 가요성 벽부 8 스프링 부재
9 정지부 10 작동 볼륨
11 작동 압력 범위 12 볼륨 축선
13 축선 14 힘 센서
15 펌프 유출구 16 챔버
17 흡입 지점 18 출구 포트
19 플레이트 20 총 볼륨
21 복귀 밸브 22 경사 각도
23 표면 24 자동차
25 내연 기관 26 복귀 라인
27 라인 28 분사 장치
29 외측 30 수용부
31 임계 압력

Claims (8)

  1. 탱크(2) 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치(3)로 이송하기 위한 이송 장치(1)로서,
    상기 이송 장치(1)는 총 볼륨(20)을 갖는 이송 덕트(4)와 상기 이송 덕트(4) 내에 배치된 펌프(5)를 적어도 구비하고 있고,
    상기 이송 덕트(4)는, 상기 이송 덕트(4) 내의 압력이 사전 정해진 작동 압력 범위(11)에 놓일 때, 정지부(9)에 대해 지지되고 상기 이송 덕트(4)의 반대쪽에 위치된 외측(29)을 갖는 가요성 벽부(7)를 이송 방향(6)에서의 상기 펌프(5)의 하류에서 구비하고, 상기 이송 덕트(4)의 상기 총 볼륨(20)은 상기 이송 덕트(4) 내의 압력이 임계 압력(31) 보다 낮을 때 그 크기가 감소되도록, 상기 가요성 벽부(7)를 변형시키도록 설계된 스프링 부재(8)가 상기 외측(29)에 제공되고,
    상기 펌프(5)는 펌프 유출구(15)를 구비하고 있고 상기 이송 덕트(4)는 상기 이송 방향(6)에서 상기 펌프 유출구(15)의 하류에 챔버(16)를 구비하고 있고,
    상기 챔버(16) 및 상기 가요성 벽부(7)는 펌프 유출구(15)와 공통 축선에 배치되고,
    상기 이송 방향(6)에서 상기 펌프(5)의 하류의 상기 이송 덕트(4)로부터 복귀 밸브(21)에 의해 폐쇄될 수 있는 복귀 라인(26)이 분기되는, 탱크(2) 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치(3)로 이송하기 위한 이송 장치(1).
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 정지부(9) 상에 적어도 하나의 힘 센서(14)가 배치되고, 상기 힘 센서는 이에 따라 상기 이송 덕트(4) 내의 압력을 결정하기 위하여, 상기 가요성 벽부(7)에 의해 상기 정지부(9) 상에 가해진 외력을 측정할 수 있는, 탱크(2) 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치(3)로 이송하기 위한 이송 장치(1).
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 유출구(15)는 상기 챔버(16)로 개방되며, 상기 가요성 벽부(7)는 상기 펌프 유출구(15) 반대쪽 상기 챔버(16) 상에 배치되는, 탱크(2) 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치(3)로 이송하기 위한 이송 장치(1).
  5. 청구항 1, 3, 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정지부(9)는 수용부(30)를 구비하고, 상기 수용부에서 상기 스프링 부재(8)는 상기 가요성 벽부(7)가 상기 정지부(9)에 대해 지지될 때 수용되는, 탱크(2) 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치(3)로 이송하기 위한 이송 장치(1).
  6. 청구항 1, 3, 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스프링 부재(8)는 상기 가요성 벽부(7) 상에 스프링 력을 가하고, 상기 스프링 력은, 상기 가요성 벽부(7)가 상기 정지부(9)에 대해 지지될 때, 상기 가요성 벽부(7)의 표면적(23)과 관련하여 0.2 내지 1.0 bar의 압력에 상당하는, 탱크(2) 외측의 액체 첨가제를 배기-가스 처리 장치(3)로 이송하기 위한 이송 장치(1).
  7. 액체 첨가제로 적어도 부분적으로 충전되는, 이송 덕트(4)의 총 볼륨(20)을 갖는 이송 장치(1)에서의 얼음의 형성을 보상하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 이송 장치(1)의 펌프(5)의 작동을 중단시키는 단계;
    b) 상기 이송 덕트(4)와 상기 액체 첨가제용 탱크(2) 사이에 연결부를 만드는 복귀 라인(26)의 복귀 밸브(21)를 개방시키는 단계;
    c) 액체 첨가제로 충전된 상기 총 볼륨(20)의 크기를 능동적으로 감소시키는 단계;
    d) 상기 복귀 밸브(21)를 통해 액체 첨가제를 상기 탱크(2)로 배출시키는 단계; 및
    e) 상기 이송 덕트(4) 내의 상기 액체 첨가제가 얼게 됨에 따라 상기 총 볼륨(20)을 수동적으로 증가시키는 단계;를 적어도 구비하고,
    상기 펌프(5)는 펌프 유출구(15)를 구비하고 있고 상기 이송 덕트(4)는 상기 이송 방향(6)에서 상기 펌프 유출구(15)의 하류에 챔버(16)를 구비하고 있고,
    상기 챔버(16) 및 가요성 벽부(7)는 펌프 유출구(15)와 공통 축선에 배치되는, 이송 덕트(4)의 총 볼륨(20)을 갖는 이송 장치(1)에 얼음의 형성을 보상하기 위한 방법.
  8. 자동차(24)로서, 내연 기관(25)과, 상기 내연 기관(25)의 배기 가스의 정화를 위한 배기-가스 처리 장치(3)와, 액체 첨가제용 탱크(2)와, 청구항 1, 3, 4, 7 중 어느 한 항에 따른 이송 장치(1)를 구비하고, 상기 이송 장치는 액체 첨가제를 상기 탱크(2)로부터 상기 배기-가스 처리 장치(3)까지 이송하도록 설계된 자동차.
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