KR101709902B1 - 엔진 배기 가스 첨가제의 저장 시스템 - Google Patents

엔진 배기 가스 첨가제의 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

내연기관 배기 가스 액상 첨가제를 저장하기 위한 저장 시스템으로서, 상기 저장 시스템은 상기 첨가제를 저장하기 위한 탱크와 상기 탱크의 하부 벽에 형성된 개구부를 통해 배치되는 "침지된" 베이스플레이트 (1) 를 포함하며, 상기 베이스플레이트는, 상기 첨가제를 배기 가스에 주입하기 위한 주입 시스템이 공급될 수 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함하며, 또한 상기 저장 시스템 및/또는 상기 주입 시스템의 적어도 하나의 다른 작동 구성요소를 포함한다.

Description

엔진 배기 가스 첨가제의 저장 시스템 {ENGINE EXHAUST GAS ADDITIVE STORAGE SYSTEM}
본 발명은 엔진 배기 가스 첨가제의 저장 시스템에 관한 것이다.
차량 및 중량물 운반차량의 배기 가스에 관한 법에서는, 특히 대기로 배출되는 질소산화물 (NOx) 의 양을 감소시키도록 규정하고 있다. 이러한 요구조건을 충족하기 위한 공지된 일 방법으로는, 일반적으로 암모니아인 환원제를 상기 배기 가스 시스템에 주입함으로써, 상기 질소산화물을 환원시키는 SCR (선택적 촉매 환원, selective catalytic reduction) 을 사용하는 것이다. 상기 암모니아는 그 농도가 공융 농도 (eutectic concentration) 일 수 있는 암모니아 전구체 용액의 열분해로부터 생길 수 있다. 이와 같은 암모니아 전구체는 일반적으로 요소 용액이다.
상기 SCR 방식을 사용하면, 최적의 효율로 연소하는 동안 상기 엔진에서 생성된 고수준의 NOx 는 상기 엔진을 나올 때 촉매 변환장치에서 처리된다. 이러한 처리는 정확한 농도 및 최고의 품질을 가진 환원제를 사용할 것을 필요로 한다. 따라서, 상기 용액은 정확하게 계량되어 상기 배기 가스 흐름으로 주입되고, 여기에서 상기 질소산화물 (NOx) 을 질소 (N2) 와 물 (H2O) 로 변환시키기 전에, 상기 용액은 가수분해된다.
*이를 수행하기 위해, 상기 차량은 첨가제 (일반적으로, 요소) 용액을 포함하는 탱크와, 필요한 첨가제의 양을 계량해서 상기 배기 가스 시스템에 주입하기 위한 장치를 구비할 필요가 있다.
환원성 첨가제를 저장 및 공급하기 위한 다양한 시스템들이 종래 기술에 기재되어 있고, 이들은 대략 두 개의 범주들로 나눌 수 있다. 필요한 첨가제의 양을 직접 인출하는 (그리고 그 결과로 상기 첨가제 용액을 재순환시키지 않는) 것과 상기 첨가제 용액을 재순환시키는 것이다.
첫번째의 경우에, 계량 장치 (펌프 또는 계량 밸브일 수 있음) 에는 저장 탱크의 하부에서 시작하는 라인을 통해서 단지 중력 하에서 첨가제가 공급될 수 있다. 미국특허 제 5,628,186 호에는 이와 같은 시스템이 기재되어 있다.
일반적으로 압력 조절기를 사용하여 외향 유동과 회송 유동 (outward and return flows) 이 제어되는 두번째의 경우에, 상기 첨가제는 압력 하에서 계량되며 이러한 압력을 발생시키기 위해서는 일반적으로 펌프에 의존한다. 미국특허 제 6,063,350 호에는 이와 같은 시스템이 기재되어 있다.
상기 배기 가스에 들어가는 첨가제 용액을 정확하게 계량할 수 있도록 하기 위해서는, 레벨 게이지, 온도 센서, 품질 센서 및 저항 가열 소자 등과 같은 상기 첨가제 탱크 구성요소에 결합하는 것이 공지되어 있다. 상기 전술한 미국특허 제 6,063,350 호에서는 상기 탱크의 상부 벽에 위치된 상기 펌프의 베이스플레이트에 상기 다양한 구성요소를 함께 그룹화하는 것이 기재되어 있다. 이러한 접근은 상기 시스템을 상기 차량에 결합하는 것을 더욱 용이하게 만들고 (모든 연결들이 동일한 장소에 함께 그룹화되므로), 상기 탱크의 벽에 형성된 개구부들의 개수를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 그러나, 상기 베이스플레이트가 상기 탱크의 상부 벽에 위치해 있음으로써 매우 많은 단점을 가지고 있다.
- 공급 및 회송 라인들에 높은 지점들이 있고, 거기에는 발생가능성이 있는 상기 첨가제의 분해로부터 생기는 가스가 축적될 수 있는 위험이 있으며,
- 상기 펌프가 공회전 (running dry) 하여 최상의 펌프의 손실을 방지하는 트랩을 제공하는 것이 필요하게 되며,
- 상기 탱크의 수명 동안에 상기 탱크의 단부 벽의 변형으로 인해 계측이 다소 부정확하게 되며,
- 심지어 증기가 종종 부식성이 있음에도 불구하고 (요소의 경우에 암모니아가 있음), 상기 구성요소는 상기 첨가제의 증기에 장기간 노출되며,
- 결빙의 경우에, 표면에 부유하는 고체 첨가제의 덩어리들이 이리 저리 움직일 때 상기 구성요소를 타격하기 때문에, 몇몇 구성요소는 손상을 입을 수 있다.
본 출원은 전술한 단점을 감소시키거나 심지어 완전히 방지하는 것을 가능하게 하는 엔진 배기 가스 첨가제의 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 출원은 전술한 단점을 감소시키거나 심지어 완전히 방지하는 것을 가능하게 하는 엔진 배기 가스 첨가제의 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이를 위한, 본 발명은 내연기관 배기 가스 액상 첨가제를 저장하기 위한 저장 시스템에 관한 것이고, 상기 저장 시스템은 상기 첨가제를 저장하기 위한 탱크와 상기 탱크의 하부 벽에 형성된 개구부를 통해서 배치되는 "침지된 (immersed)" 베이스플레이트를 포함하고, 상기 베이스플레이트는, 상기 첨가제를 상기 배기 가스에 주입하기 위한 시스템이 공급될 수 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함하고, 또한 상기 저장 시스템 및/또는 상기 주입 시스템의 적어도 하나의 다른 작동 구성요소를 포함한다.
"하부 벽" 이라는 용어는 사실상, 본 발명에서 상기 탱크의 하부의 반쪽 (단일품으로 또는 두 개의 시트들이나 패리슨 반쪽들 (parison halves) 로 성형되든지 간에) 을 나타내기 위한 것이다. 바람직하게는, 상기 베이스플레이트는 상기 탱크의 하부 3 분의 1 에 위치되고, 특히 바람직하게는, 하부 4 분의 1 에 위치되거나, 실제로 상기 탱크의 하부에 위치된다. 상기 베이스플레이트는 부분적으로 하부 측벽에 위치해 있을 수도 있으며, 이러한 경우에 일단 상기 베이스플레이트가 상기 차량에 설치되면 상기 베이스플레이트는 약간의 각도를 이루고 있다. 상기 베이스플레이트의 위치 및/또는 방향은 특히 상기 차량의 내부의 상기 탱크의 위치와, 상기 탱크의 주위에 있는 공간 (상기 탱크에 결합되기 위해 필요한 구성요소들이 주어지면) 에 따라 결정된다.
본 발명이 관련된 상기 첨가제는 통상의 사용 조건들 하에서 액상인 첨가제이다. 바람직하게는, 상기 첨가제는 내연기관들의 상기 배기 가스들에 존재하는 상기 NOx 를 환원시킬 수 있는 환원제이다. 유익하게는, 상기 첨가제는 상기 배기 가스의 내부에서 현장에서 암모니아 (실제의 환원제) 를 발생시키는 전구체 용액이다. 본 발명은 전구체로서 요소를 사용하여, 특히 요소의 수용액을 사용하여 양호한 결과를 얻었다. 공융 용액 (32.5 wt% 의 요소를 함유) 이 매우 적합하다. 그러나, 이들이 대략 -11℃ 에서 결빙하므로 이러한 결빙을 방지하기 위해 상기 시스템에 히터를 갖추는 것이 바람직함에 특히 주목해야 하며, 상기 히터는 바람직하게는 본 발명에 따른 상기 베이스플레이트에 결합된다 (이하 설명함).
본 발명은 그의 배기 가스들 내에 NOx 를 발생시킬 것 같은 어떠한 내연기관에도 적용될 수 있다. 이는 연료 회송 라인 (즉 상기 엔진에 의해 사용되지 않은 어떤 잉여 연료를 연료 탱크를 향해 회송하는 라인) 을 가지거나 가지지 않은 엔진일 수도 있다. 이는 디젤 엔진, 특히 차량용 디젤 엔진, 특히 바람직하게는 중량물 운반차의 디젤 엔진에 유리하게 적용된다.
본 발명에 따른 상기 시스템은 상기 첨가제를 저장하도록 된 적어도 하나의 탱크를 포함한다. 상기 탱크는 어떠한 재료로 형성될 수 있고, 바람직하게는 관련된 상기 첨가제에 대해 내화학성을 가지는 재료로 형성될 수 있다. 이는 일반적으로 금속 또는 플라스틱일 것이다. 요소의 경우에, 폴리올레핀 수지, 특히 폴리에틸렌 (그리고, 특히 HDPE 또는 고밀도 폴리에틸렌) 이 바람직한 재료이다.
본 발명에 따르면, 상기 탱크에는 그의 하부 벽에 있는 개구부를 폐쇄하도록 된 평평한 구성요소 (즉 그의 두께가 그의 길이나 직경보다 더 작은 구성요소) 인 베이스플레이트 또는 장착판이 구비된다. 이 부분은 중공일 수 있으며 상기 첨가제가 흐를 수 있는 오리피스를 거쳐 상기 탱크와 소통하는 공간을 한정한다는 것에 특히 주목해야 한다.
상기 베이스플레이트는, 특히, 중공체의 벽을 관통하고/관통하거나 상기 중공체의 내부에 배치되는 지지 부속품에 매우 적합하다. 상기 베이스플레이트는 그 자체가 접촉되어 폐쇄되는 어떤 형상의 주변을 가진다. 통상, 상기 베이스플레이트의 주변은 원형이다.
본 발명에 따르면, 상기 베이스플레이트는 상기 첨가제를 상기 배기 가스에 주입하기 위한 시스템이 공급될 수 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함한다. 상기 공급은 상기 오리피스를 통해서 상기 베이스플레이트를 관통하는 주입 라인을 통해 중력 하에서 간단하게 달성될 수 있다. 다른 방법으로, 상기 시스템은 펌프에 의해 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스플레이트는 저장 및/또는 주입시 작동하는 적어도 하나의 구성요소에 결합된다. 이는 상기 구성요소가 상기 베이스플레이트에 고정되거나 상기 베이스플레이트와 일체로서 형성되는 것을 의미한다. 상기 구성요소는 상기 탱크의 내부에, 또는 필요하다면, 상기 탱크를 관통하는 연결부를 가지고 외부에 결합될 수도 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 베이스플레이트는 저장 및/또는 계측시 작동하는 몇몇 구성요소를 포함하고, 특히 바람직하게는, 상기 베이스플레이트는 상기 첨가제 탱크를 나오거나 들어가는 상기 액상 첨가제와 접촉하는 것이 필요한 모든 작동 구성요소를 포함한다.
바람직하게는, 상기 구성요소는 다음의 그룹, 즉 펌프, 필터, 레벨 게이지, 히터, 온도 센서, 품질 센서, 압력 센서, 압력 조절기 및 벤츄리관으로부터 선택된다. 상기 구성요소 모두는 상기 시스템에서 상기 첨가제를 저장 및/또는 주입하기 위한 역할을 하는 작동 부품을 가지며, "침지된" 장착판 (즉 상기 탱크가 비어 있지 않다면, 항상 상기 첨가제 안에 있는 장착판) 에 상기 구성요소를 결합함으로써 특별한 장점을 나타낸다.
- 상기 펌프에 대해서: 암모니아 전구체 용액은 상기 펌프를 냉각시키기 위해 사용될 수 있으며; 결빙의 경우에, 상기 펌프에 의해 방출되는 열은 액체 상태로 복귀하는데 기여하며;
- 상기 레벨 게이지에 대해서: 최저 지점은 더 잘 한정되고 그러므로 측정은 상기 탱크의 변형들의 영향을 덜 받게 되며;
- 상기 히터에 대해서: 결빙의 경우에, 가열 시스템과 결합된 상기 장착판의 디자인을 관통하는 칸막이의 형성은 공해 감소 시스템을 작동시키기 위해 필요로 한 첨가제 용액의 용량이 차량 제조업자들에 의해 요구되는 시간 프레임 (예를 들어: 3 분에 100 ㎖) 내에 이송되도록 허용하며;
- 상기 온도센서들, 품질센서들 또는 상기 첨가제의 다른 특징(들)을 감지하는 센서들에 대해서: 이들은 상기 주입 시스템을 공급하는 측면에서 중요한 영역에 쉽게 위치될 수 있으며;
- 상기 벤츄리관에 대해서: 상기 구성요소가 그 기능성을 유지하는 것을 보장하면서, 저온의 경우에 상기 전구체가 녹는 동안에 상기 벤츄리관은 가열된다.
본 발명에 따른 상기 베이스플레이트에 결합될 수 있는 상기 레벨 게이지는 어떤 유형도 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 레벨 게이지는 예를 들면 용량식, 가동 부품들 (moving parts) 이 없는 게이지이다.
상기 가열에 대해서는, 상기 가열은 주어진 용량의 열교환기, 또는 바람직하게는 그에 의해 둘러싸이거나 공간을 둘러싸는 (상기 전술한 칸막이를 만들어내기 위해) 가열 요소를 포함할 수도 있다. 바람직한 것으로서, 상기 공간은 상기 베이스플레이트와 일체 (적절하다면, 하나로 성형된) 를 이룬다. 또한 바람직한 것으로서, 상기 히터는 두 층의 엘라스토머 (예를 들어 실리콘) 사이에 절연된 저항 소자로 이루어진 다층 구조를 나타내는 유연한 구성요소를 포함한다. 유연한 히터의 사용은 상기 히터가 아주 많은 베이스플레이트들에 잘 맞게 제작되도록 허용한다. 특히, 상기 베이스플레이트가 니플들 (nipples) 을 포함하는 경우에, 상기 히터는 상기 베이스플레이트의 상기 니플들 내부에 삽입될 수 있는 탭들 (tabs) 을 구비하고 따라서 상기 전구체 용액이 경빙된다고 할지라도 플러그들 (plugs) 이 저온에서 형성하는 것을 피하게 된다.
또한 상기 온도 및 품질센서들은 어떤 알려진 유형일 수 있다. 상기 첨가제의 특징 (순도, 농도 등) 을 측정하기 위해 사용되는 어떤 다른 센서는 본 발명과 함께 사용하는 데에 적합하다.
또한 본 발명은 액상의 첨가제를 내연기관의 배기 가스에 공급하기 위한 공급 시스템에 관한 것이고, 상기 시스템은 전술한 바와 같은 저장 시스템과 상기 첨가제를 상기 엔진 배기 가스에 주입하기 위한 주입 시스템을 포함한다. 상기 주입 시스템은 적어도 하나의 주입 라인과 하나의 인젝터 (즉 상기 액상의 첨가제를 상기 배기 가스들에 분산/분무시키기 위한 장치) 를 포함한다. 상기 인젝터는 현장에서 상기 첨가제를 계측하기 위해 제어되는 능동형 인젝터일 수 있거나, 인젝터의 역할이 상류에 위치된 적당한 장치 (일반적으로 정량 펌프 또는 밸브) 에 의해 계측된 양의 첨가제를 분무시키는 것에 한정되는 수동형 인젝터일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 공급 시스템은 상기 첨가제 탱크로부터 상기 인젝터로 상기 첨가제를 이송하기 위한 펌프를 포함할 수도 있거나 포함하지 않을 수도 있다. 바람직한 것으로서, 상기 공급 시스템은 펌프 (안정된 주입 압력을 발생시킬 수 있도록 하기 위해서) 를 포함하고 바람직한 변형에서, 상기 펌프는 상기 베이스플레이트에 고정된다. 상기 펌프는 상기 첨가제 탱크의 내부에 위치해 있을 수 있거나 (이들이 함께 콤팩트한 통합 모듈을 구성하는 이점을 가지는), 부식성이 있는 환경이 주어지면, 상기 첨가제 탱크의 외부에 위치해 있을 수 있다. 상기 펌프를 만드는 재료들은 바람직하게는 부식에 견딜 수 있는 금속들 (특히 특정 등급의 스테인리스 강과 알루미늄) 로부터 선택될 것이다. 커넥터들에 대해서 까지도, 구리에 의존하는 것은 바람직하지 않다. 상기 펌프는 상기 첨가제 탱크에서 배출 지점 (tapping-off point) 으로서 알려진 지점으로부터 액상의 첨가제를 빨아들인다. 상기 지점은 펌핑 라인으로서 알려진 라인에 의해 상기 펌프에 연결된다. 상기 지점은 바람직하게는 상기 베이스플레이트의 근처에 또는 심지어 그 위에 위치해 있다.
상기 펌프에 의해 이송되고 상기 인젝터에 의해 소비되지 않은 첨가제의 양 (제어장치의 제어에 따르는) 이, 만약 있다면, 첨가제 회송 라인으로서 알려진 라인에 의해 유익하게 상기 첨가제 탱크에 회송된다. 상기 라인에는 일반적으로 압력 조절기 및/또는 압력센서가 구비된다. 상기 라인은 상기 인젝터 또는 상기 펌프의 하류에 있는 상기 주입 라인 상의 몇몇 다른 지점을 상기 첨가제 탱크에 연결한다. 상기 변형에서, 유익하게도, 상기 압력 조절기 및/또는 센서는 바람직하게는 또한 상기 베이스플레이트에 결합되고, 즉 상기 베이스플레이트에 고정되며, 바람직하게는 상기 탱크의 내부에 고정된다.
본 발명에 따른 상기 공급 시스템은 바람직하게는 또한 필터를 포함하고, 상기 필터는, 특히 바람직한 것으로서, 또한 상기 베이스플레이트에 결합/고정된다. 상기 필터는 상기 펌프의 상류 또는 하류에 위치해 있을 수 있다. 상기 펌프의 상류에 위치해 있을 때, 상기 필터는 상기 펌프를 보호한다. 바람직한 것으로서, 압력 저하와 캐비테이션 현상을 피하도록 상기 필터는 상기 펌프의 하류에 위치해 있다.
또한, 상기 베이스플레이트는 요소 전구체 용액을 상기 인젝터에 이송하기 위한 적어도 하나의 니플을 포함할 수도 있다. 탱크로 회송 라인이 제공되는 경우에는, 제 2 의 니플이 제공될 수도 있다.
상기 라인들을 위해 채택된 퍼지 시스템 (purge system) 과 이에 연결된 구성요소에 의존하여, 상기 액체가 상기 탱크에서 배관으로 회송하는 것을 방지하는 보울 (bowls) /사이펀이 구비되거나, 동일한 기능을 수행하는 어떤 다른 장치가 구비되도록, 상기 베이스플레이트를 위해 제공될 수도 있다. 사실상, 비록 상기 펌프가 일반적으로 상기 배관을 통상 그와 같은 회송을 방지하는 특정 압력 하에 있게 하더라도, 상기 탱크의 내부에 있는 액체의 수두 (head) 는, 몇몇 경우들에, 상기 압력을 극복하기에 충분하며 모든 것에도 불구하고 결국 액체의 작은 흐름이 상기 배관을 향해 유동하게 하는 원인이 된다. 상기 탱크와 상기 배관 사이에 소통을 제공하는 오리피스들 중의 상기 오리피스에 적당한 크기의 보울/사이펀을 구비하는 것은 상기 현상을 피하는 것을 가능하게 만든다.
특히, 차량 환경에 의해 상기 탱크에 부과된 기하학적 제한들에 대응하여, 상기 베이스플레이트에는 차량의 배향에 따라 배출될 수 있는 액체의 축적을 만들어내는 트랩이 구비될 수도 있다. 필요하다면, 상기 베이스플레이트는 상기 트랩이 상기 탱크의 내부에 위치해 있는 배출 지점으로부터 공급되는 것을 허용하는 장치 (예를 들면 상기 회송 라인에서 상기 니플의 다음에 연결될 수 있는 벤츄리 유형) 에 결합될 수도 있다.
통상, 본 발명에 따른 상기 공급 시스템은 상기 인젝터에 직접 연결되거나 (능동형 인젝터의 경우에) 별도의 계측장치에 연결되고 (수동형 인젝터의 경우에) 첨가제의 요구되는 양 (다음의 파라미터들에 특히 의존하는 양: NOx 의 배출 및 변환 수준; 온도 및 압력; 엔진 속도 및 부하 등) 이 상기 배기 가스들에 주입되도록 허용하는 제어장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 유익하게도, 상기 베이스플레이트 및/또는 상기 베이스플레이트에 결합되는 구성요소는 상기 제어장치에 대한 연결부를 포함한다.
상기 변형에 포함된 상기 제어장치는 엔진 제어장치 (ECU) 또는 상기 차량에 결합되는 몇몇 다른 제어장치 (예를 들어 연료 시스템 제어장치 (FSCU)) 일 수도 있다. 동시에 상기 제어장치는 상기 ECU, 상기 FSCU 또는 상기 차량에 결합되는 몇몇 다른 제어장치로부터 명령/정보를 수신하는 상기 특수 목적의 제어장치일 수도 있다.
또한 본 발명은 여기 위에서 설명된 바와 같은 시스템을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 시스템의 저장 탱크를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기 탱크는 중공체들을 위해 알려진 어떤 가공 방법에 의해 생산될 수도 있다. 특히 상기 탱크가 플라스틱으로 만들어질 때, 그리고 특히 상기 탱크가 HDPE 로 만들어질 때, 하나의 바람직한 과정은 압출 성형/블로우 성형 방법이다. 상기 방법에서, 패리슨 (parison) (하나 또는 그 이상의 부분들인) 은 압출 성형에 의해 얻어지고, 그런 다음 블로우 성형에 의한 성형으로 형상이 형성된다. 한 개의 패리슨으로부터 단일품으로 상기 탱크를 성형하는 것은 양호한 결과들을 가져온다.
또한 상기 탱크의 상기 침지된 베이스플레이트는 어떤 알려진 수단에 의해 얻어질 수 있지만, 바람직한 것으로서 상기 베이스플레이트는 사출 성형에 의해 얻어지고, 상기 방법은 양호한 치수 정밀도를 획득하는 것을 가능하게 만든다.
바람직한 것으로서, 상기 베이스플레이트는 폴리아세탈 (polyacetal) 그리고, 특히, POM (폴리옥시메틸렌); 폴리프탈아미드 (예를 들어, AMODEL
Figure 112016032462435-pat00001
수지); 또는 폴리아미드 (예를 들어, 나일론-6,6), 특히 강화 등급 (예를 들어, 유리 섬유 강화 플라스틱) 과 같은, 암모니아 전구체 수용액에 견딜 수 있는 재료에 바탕을 두고 있다.
바람직한 것으로서, 상기 베이스플레이트에는 이에 결합하기 위한 작동 구성요소들을 위한 부착 시스템들이 구비된다. 상기 시스템들은 상기 베이스플레이트와 하나로 성형될 수 있거나 상기 목적을 위해 필요로 하는 삽입물들이 성형 과정 동안 (예를 들어, 오버몰딩을 사용하여) 또는 성형 과정 후에 (용접을 사용하여) 추가될 수도 있다. 상기 히터가 유연한 필름을 포함할 때, 상기 필름은 장착판에 있는 구멍들과 상기 구멍들에 대응하는 상기 히터에 있는 구멍들에 삽입되는 클립 (예를 들어, 나일론-6,6으로 사출된) 을 사용하여 부착된다.
상기 탱크의 하부 벽에 있는 개구부는 어떤 적당한 수단에 의해, 예를 들어 상기 성형된 탱크를 가공하는 것에 의해 만들어질 수도 있다. 바람직한 것으로서, 그 외부면은 상기 베이스플레이트를 부착하는 것을 더 쉽게 하기 위해 릴리프 (예를 들어, 나사산을 가지는 돌출부) 를 가지고, 상기 릴리프는 상기 탱크와 동시에 성형된다.
또한 상기 베이스플레이트는 어떤 알려진 수단에 의해, 특히 상기 탱크의 측면에 있는 나사산에 나사결합되는 링-너트 (ring-nut) 시스템을 사용하여 상기 탱크에 있는 상기 개구부와 조립될 수도 있고, 바람직하게는 상기 나사산은 상기 탱크의 블로우 성형동안 (적합한 성형 형상을 통해) 또는 베이요넷 (bayonet) 유형의 폐쇄 시스템을 사용하여 형성된다. 개스킷 (예를 들어, 바람직하게는 엘라스토머, NBR 또는 EPDM 으로 만들어진) 은 바람직하게는 상기 탱크에 있는 상기 개구부의 가장자리와 상기 베이스플레이트의 사이에 시일 (seal) 을 제공한다. 바람직한 것으로서, 상기 개스킷은 상기 베이스플레이트의 외부면 둘레에 형성되는 채널에 놓여 있고 바람직하게는 상기 탱크에 있는 상기 개구부의 외부면과 상기 베이스플레이트의 사이에 압착된다.
도 1 은 첨가제 탱크의 하부면에 고정되는 베이스플레이트를 도시한 도면,
도 2 는 전동기가 상기 탱크의 외측에 베이스플레이트의 아래에 결합된 변형예를 도시한 도면, 및
도 3 은, 도 1 및 도 2 에 도시된 구성요소와 기능 이외에, 베이스플레이트에 레벨 센서와 온도 프로브가 장착된 변형예를 도시한 도면.
본 발명은 이에 대한 다수의 바람직한 변형들을 도시하는 도 1 내지 3 에 의해 제한적이지 않도록 도시되어 있다.
도 1 은 첨가제 탱크 (비도시) 의 하부면에 고정되는 베이스플레이트 (1) 를 나타내었고, 이 베이스플레이트 (1) 는, 펌프 (3), 예압된 밸브 (7) 및 필터 (8) 의 조립체를 가능하게 하는 지지대 (10) 를 포함한다. 상기 예에서, 상기 펌프는 기어 펌프 (6) 이고 자석 (4) 및 코일 (5) 을 포함하는 전동기에 의해 회전된다. 또한, 상기 베이스플레이트 (1) 는 첨가제 (예를 들어, 요소와 같은 암모니아 전구체 용액) 를 배기 시스템 (비도시) 으로 분사하기 위한 인젝터 또는 노즐 (비도시) 에 연결된 배관에 연결되는 니플 (9) 도 포함한다. 상기 조립체는 상기 시스템이 (상기 암모니아 전구체를 해동하기 위해) 저온에서 작동하도록 하는 가열 부재 (11) 에 의해 덮여 있다.
상기 조립체는 적어도 두 개의 운전 모드, 즉 주입 모드와 퍼지 모드를 가진다.
상기 주입 모드에서는, 암모니아 전구체 용액을 차량의 배기 시스템으로 분사하는 임무를 한다. 이를 수행하기 위해, 상기 펌프가 상기 탱크에 담겨 있는 상기 용액을 상기 오리피스 (2) 를 통해서 인출하도록 상기 펌프 (3) 가 작동된다. 이때, 상기 유체는 상기 필터 (8) 를 통과하여 상기 니플 (9) 에 의해 인젝터 또는 노즐에 연결된 상기 배관으로 이송된다. 양질의 분사를 위해 필요한 상승된 압력은 상기 예압된 밸브 (7) 에 의해 제어된다.
상기 퍼지 모드에서는, 상기 인젝터, 상기 배관, 상기 필터 및 내부에 상기 펌프의 기어 시스템이 위치되는 체적에서 배출시키는 임무를 한다.
상기 니플 (9) 에 연결된 상기 배관에 위치해 있는 상기 인젝터 또는 퍼지 밸브는 개방된다. 이때, 상기 펌프 (3) 는 상기 인젝터 또는 상기 노즐로부터 액체를 인출하여 상기 오리피스 (2) 를 통해 액체를 상기 탱크를 향해 후방으로 이송하도록 가동된다. 보울 (13) 및 사이펀 (12) 유형의 장치는 상기 펌프가 정지될 때 액체가 상기 퍼지된 체적으로 회송되는 것을 방지한다.
도 2 에 도시된 변형에서, 상기 전동기 (4, 5) 는 상기 탱크의 외측에 상기 베이스플레이트 (1) 의 아래에 결합된다. 전술한 예와 비교하면, 전기 연결 (전원공급 코드 (14)) 이 더 용이할 수 있다.
도 3 에 도시된 변형에서, 도 1 및 도 2 에 도시된 구성요소와 기능 이외에, 상기 베이스플레이트 (1) 에는 레벨 센서 (15) 와 온도 프로브 (16) 가 결합된다.
본 발명의 일 실시형태는 필터 (8), 브러시 없는 모터에 의해 가동되는 기어 펌프 (6) 및 압력 조절기 (7) 가 그 위에 조립되는 베이스플레이트 장착판 (1) 을 포함한다. 상기 장착판 (1) 은 공급 니플 (9) 과, 퍼지 밸브를 가질 수 있는, 상기 인젝터 회송 라인에 연결되는 니플 (10) 을 가진다. 상기 장착판 (1) 에는 다층 구조의 유연한 시트로 이루어지고 일련의 클립 (11a) 에 의해 상기 장착판에 고정되는 가열 부재 (11) 가 구비된다. 상기 가열 부재 (11) 는, 상기 탱크 (11c) 의 하부에 놓여 있고 또한 암모니아 전구체의 추가적인 체적이 해동되도록 하는 연장부 (11b) 를 가진다. 상기 액체는 상기 탱크로부터 상기 장착판 (1) 에 형성된 개구부 (13) 를 통하여 상기 베이스플레이트로 되돌아온다. 상기 유연한 히터 (11) 는 상기 전구체 용액이 상기 니플들 (9, 10) 의 내부에서 결빙되면 고상 플러그가 형성하는 것을 방지하기 위해 상기 니플 (9, 10) 에 삽입되는 가열 탭들 (11d) 과 함께 설계된다.

Claims (11)

  1. 내연기관 배기 가스 액상 첨가제를 저장하기 위한 저장 시스템으로서,
    상기 저장 시스템은 상기 첨가제를 저장하기 위한 탱크와 상기 탱크의 하부 벽에 형성된 개구부를 통해 배치되는 침지된 베이스플레이트 (1) 를 포함하며,
    상기 베이스플레이트 (1) 는, 상기 첨가제를 배기 가스에 주입하기 위한 주입 시스템이 공급될 수 있는 적어도 하나의 오리피스 (9) 를 포함하며, 또한 저장 및 계측시 중 하나 이상에 작동하고 첨가제 탱크를 나오거나 들어가는 상기 액상 첨가제와 접촉하는 것이 필요한 적어도 하나의 다른 작동 구성요소 (15, 11) 를 포함하고,
    상기 베이스 플레이트 (1) 는 바닥부와 바닥부에서 수직으로 연장되는 수직벽을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 다른 작동 구성요소는 히터 (11) 를 포함하고, 상기 히터 (11) 의 적어도 일부분은 상기 바닥부에서 수직으로 연장되는 수직벽 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 작동 구성요소는 레벨 게이지 (15) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 작동 구성요소는 상기 첨가제의 특성을 측정하는데 사용되는 센서를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 시스템.
  4. 액상의 첨가제를 내연기관의 배기 가스에 공급하기 위한 공급 시스템으로서,
    상기 공급 시스템은 제 1 항에 따른 저장 시스템과, 적어도 하나의 주입 라인 및 하나의 인젝터를 구비하는 주입 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공급 시스템은 베이스플레이트에 고정되는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 펌프에 의해 이송되고 상기 인젝터에 의해 소비되지 않은 첨가제의 양은, 상기 적어도 하나의 다른 작동 구성요소로서 상기 베이스플레이트에 포함되는 압력 조절기 및 압력센서 중 하나 이상을 구비한 회송 라인으로 알려진 라인에 의해, 첨가제의 탱크로 회송되는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 시스템은 베이스플레이트에 결합 및 고정되는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스플레이트는 액상의 첨가제를 상기 인젝터로 이송하기 위한 니플 및 사용되지 않은 액상의 첨가제를 상기 탱크에 회송하기 위한 니플 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
  9. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 주입 라인을 퍼지하기 위한 장치를 포함하고,
    상기 베이스플레이트는 상기 주입 라인이 퍼지되었을 때 상기 탱크로부터 액체가 상기 주입 라인으로 회송되는 것을 방지하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
  10. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스플레이트는 트랩 및 탱크의 배출 지점으로부터 상기 트랩이 공급되도록 하는 벤츄리 유형의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
  11. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 시스템은 제어장치를 포함하고,
    상기 베이스플레이트 및 상기 베이스플레이트에 결합되는 구성요소 중 하나 이상은 상기 제어장치에 대한 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
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