RU2643277C1 - Система снижения токсичности отработавших газов и способ подачи восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Система снижения токсичности отработавших газов и способ подачи восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2643277C1
RU2643277C1 RU2014126214A RU2014126214A RU2643277C1 RU 2643277 C1 RU2643277 C1 RU 2643277C1 RU 2014126214 A RU2014126214 A RU 2014126214A RU 2014126214 A RU2014126214 A RU 2014126214A RU 2643277 C1 RU2643277 C1 RU 2643277C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reducing agent
mixer
exhaust
reducing
supply
Prior art date
Application number
RU2014126214A
Other languages
English (en)
Inventor
Райнер ГАНЗЕЛЬ
Андреас КЕРСТ
Ульрих МАЙНГАСТ
Годехард НЕНТВИГ
Original Assignee
Роберт Бош Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роберт Бош Гмбх filed Critical Роберт Бош Гмбх
Application granted granted Critical
Publication of RU2643277C1 publication Critical patent/RU2643277C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/08Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Система (10) снижения токсичности отработавших газов (ОГ), а также способ подачи восстановителя (42) в выпускной тракт (20) двигателя (5) внутреннего сгорания. Система (10) снижения токсичности ОГ имеет расходную емкость (40) с восстановителем, дозировочный насос (55), смеситель (70) и систему (30) подачи сжатого газа. Дозировочный насос (55) подает восстановитель (42) из содержащей его расходной емкости (40) в смеситель (70), а система (30) подачи сжатого газа (33) подает его в смеситель (70) с обеспечением распыления восстановителя (42). Смеситель (70) отстоит от дозировочного насоса (55), подающего восстановитель (42) в смеситель (70) по восстановителепроводу (60). Смеситель (70) расположен непосредственно на том участке выпускного тракта (20), где проходит поток отработавших газов. Дозирование подаваемого в выпускной тракт (20) восстановителя (42) осуществляется дозировочным насосом (55). 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к системе снижения токсичности отработавших газов (ОГ), а также к способу подачи восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания (ДВС) согласно ограничительным частям соответствующих независимых пунктов формулы изобретения.
Для снижения токсичности ОГ двигателей внутреннего сгорания, прежде всего для нейтрализации оксидов азота, присутствующих в ОГ, известно использование соответствующих систем снижения токсичности ОГ, в которых в выпускной тракт ДВС дозируется восстановитель, в качестве которого обычно применяется водный раствор мочевины и из которого в выпускном тракте в результате гидролиза образуется аммиак. При своем взаимодействии с аммиаком оксиды азота в результате происходящего при этом селективного каталитического восстановления превращаются в экологически безвредные вещества, такие как азот и вода. Из DE 19856366 известна система снижения токсичности ОГ, в которой водный раствор мочевины и сжатый воздух подаются насосом в смеситель, в которой раствор мочевины распыляется посредством сжатого воздуха с образованием аэрозоля, который клапанной форсункой дозируется в выпускной тракт.
Краткое изложение сущности изобретения
Преимущество предлагаемой в изобретении системы снижения токсичности ОГ, а также способа подачи восстановителя в выпускной тракт ДВС с отличительными признаками соответствующих независимых пунктов формулы изобретения состоит перед уровнем техники в том, что насос выполнен в виде дозировочного насоса, которым осуществляется подача и дозирование восстановителя в потребном количестве в смеситель, соответственно в выпускной тракт. При этом согласно изобретению дозировочный насос бесклапанным соединением соединен предназначенным для подачи восстановителя трубопроводом (ниже называемым восстановителепроводом по аналогии с топливопроводом, водопроводом, воздухопроводом и т.п.) с выпускным трактом ДВС. Объединение функций по подаче и дозированию восстановителя в дозировочном насосе позволяет упростить систему снижения токсичности ОГ и тем самым удешевить ее благодаря возможности отказа от использования дополнительного дозатора. Благодаря бесклапанному соединению дозировочного насоса с выпускным трактом предлагаемая в изобретении система является "стойкой к давлению льда", т.е. при замерзании находящегося в восстановителепроводе восстановителя возможно его объемное расширение (увеличение в объеме) без опасности повреждения компонентов системы снижения токсичности ОГ. Подобную стойкость к давлению льда можно обеспечить путем выполнения восстановителепровода эластичным, а также путем компенсации объемного расширения, поскольку восстановитель при своем замерзании и сопровождающем его увеличении в объеме может при необходимости расширяться за конец восстановителепровода в направлении смесителя, соответственно выпускного тракта. Благодаря пространственному отделению смесителя и дозировочного насоса друг от друга последний не подвергается высокой тепловой нагрузке со стороны выпускного тракта, тогда как смеситель эффективно обогревается теплом от выпускного тракта. Размещение смесителя на выпускном тракте без отступа от него позволяет отказаться от использования дополнительного трубопровода, соединяющего смеситель и выпускной тракт. Помимо этого смеситель может обогреваться теплом от выпускного тракта, например в целях интенсификации испарения восстановителя, соответственно для расплавления отложений восстановителя в смесителе.
Благодаря мерам, представленным в зависимых пунктах формулы изобретения, возможны предпочтительные модификации и усовершенствования системы снижения токсичности ОГ, а также способа, заявленных в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения.
В одном из предпочтительных вариантов восстановителепровод по меньшей мере на своем входящем в смеситель участке выполнен в виде капилляра. Благодаря высоким силам адгезии между жидким восстановителем и стенкой такого капилляра предотвращается неконтролируемый выход восстановителя из восстановителепровода в смеситель. Тем самым восстановитель выходит в смеситель только в том случае, когда дополнительно к восстановителю, находящемуся в капилляре, прикладывается давление, превышающее давление в смесителе. Помимо этого площадь свободной поверхности восстановителя мала по сравнению с площадью граничной поверхности у выходного отверстия в смеситель, и поэтому происходит лишь незначительное испарение восстановителя.
Особенно предпочтителен при этом вариант, в котором в восстановителепроводе на участке между дозировочным насосом и смесителем расположен дроссель. Такой дроссель позволяет демпфировать колебания давления в восстановителепроводе, исключая тем самым непреднамеренное дозирование восстановителя в смеситель.
В еще одном предпочтительном варианте предусмотрены нагревательные средства, прежде всего отличные от ОГ в выпускном тракте нагревательные средства, предназначенные для нагрева смесителя до температуры выше температуры плавления возможно образовавшихся кристаллов восстановителя. Такие нагревательные средства, например резистивные электронагревательные элементы, позволяют нагревать смеситель до температуры выше температуры плавления образовавшихся кристаллов восстановителя и в тех режимах работы ДВС, в которых одного лишь подводимого с отработавшими газами ДВС тепла недостаточно для такого расплавления образовавшихся кристаллов восстановителя. Благодаря этому во всех режимах работы ДВС надежно предотвращается нарушение работоспособности системы снижения токсичности ОГ из-за образования кристаллов восстановителя в смесителе.
В следующем предпочтительном варианте предусмотрены подающие средства, которые предназначены, прежде всего при выключении или при намерении выключить ДВС, для подачи восстановителя из восстановителепровода обратно в расходную емкость. Такими подающими средствами, прежде всего отличными от дозировочного насоса подающими средствами, восстановитель может подаваться из восстановителепровода обратно в расходную емкость, что позволяет отказаться от выполнения предлагаемой в изобретении системы стойкой к замерзанию и изготавливать ее компоненты из недорогих материалов, например из простых полимерных материалов.
В еще одном предпочтительном варианте смеситель распылительной трубкой соединен или сообщается с выпускным трактом ДВС. Подобная распылительная трубка позволяет подавать распыленный восстановитель в выпускной тракт таким образом, чтобы выходящий из нее восстановитель не осаждался на стенках выпускного тракта. Благодаря целенаправленной подаче восстановителя через распылительную трубку обеспечивается, кроме того, особо равномерное распределение восстановителя по поперечному сечению выпускного тракта, благодаря чему в свою очередь удается повысить степень химического превращения в расположенном далее каталитическом нейтрализаторе.
Предпочтителен далее вариант, в котором в предназначенном для подачи сжатого газа трубопроводе, который соединяет систему подачи сжатого газа, соответственно его источник со смесителем, расположен клапан, прежде всего обратный клапан. Такой клапан позволяет прерывать, соответственно по мере необходимости открывать подачу сжатого газа в смеситель, благодаря чему по сравнению с непрерывной подачей сжатого газа в смеситель сокращается расход сжатого газа. Особенно предпочтительно при этом применение обратного клапана, поскольку он дополнительно предотвращает обратный поток восстановителя из смесителя в систему подачи сжатого газа.
Особенно предпочтителен при этом вариант, в котором управление указанным клапаном в системе подачи сжатого газа и дозировочным насосом осуществляется общим для них блоком управления, благодаря чему возможно идеальное согласование количества подаваемого сжатого газа с количеством подаваемого дозировочным насосом восстановителя.
Чертежи
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи. На этих чертежах одинаковые детали и элементы или выполняющие одинаковую функцию детали и элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг. 1 показана предлагаемая в изобретении система снижения токсичности ОГ, выполненная по первому варианту.
На фиг. 2 показана предлагаемая в изобретении система снижения токсичности ОГ, выполненная по альтернативному варианту.
На фиг. 3 показана предлагаемая в изобретении система снижения токсичности ОГ, выполненная еще по одному альтернативному варианту.
На фиг. 4 показана предлагаемая в изобретении система снижения токсичности ОГ, выполненная еще по одному альтернативному варианту.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 показана предлагаемая в изобретении система 10 снижения токсичности ОГ. Предусмотренная в такой системе расходная емкость 40 с восстановителем 42 соединена трубопроводом 43, 45 с подающим агрегатом 50. В трубопроводе 43, 45 расположен фильтр 44. Подающий агрегат 50 содержит дозировочный насос 55, а также фильтр 52 грубой очистки. Подающий агрегат 50 соединен восстановителепроводом 60 с первым входом 71 смесителя 70. При этом подающий агрегат 50 пространственно отделен от смесителя 70. Смеситель 70 имеет второй вход 72, через который к нему подсоединена система 30 подачи сжатого газа. Система 30 подачи сжатого газа имеет источник 32 сжатого газа, из какового источника в смеситель 70 по подводящему трубопроводу 34, 36 может подаваться находящийся под давлением газ 33. В подводящем трубопроводе 34, 36 расположен клапан 35, позволяющий отсоединять источник 32 сжатого газа от смесителя 70. Смеситель 70 имеет смесительную камеру 75, в которой оканчиваются подводящий трубопровод 34, 36 и восстановителепровод 60. Между первым входом 71 смесителя 70 и его смесительной камерой 75 в восстановителепроводе 60 расположены фильтр 74 и дроссель 73. От смесительной камеры 75 отходит распылительная трубка 77, ведущая в выпускной тракт 20 ДВС 5, при этом смеситель 70, соответственно его смесительная камера 75 расположен/расположена непосредственно на том участке выпускного тракта 20, где проходит поток ОГ. В направлении потока ОГ за распылительной трубкой 77 в выпускном тракте 20 расположено устройство 25 для снижения токсичности ОГ. С дозировочным насосом 55 подающего агрегата 50 сигнальной линией 82 соединен блок 80 управления. Блок 80 управления еще одной сигнальной линией 84 соединен с клапаном 35. Дозировочный насос 55 подающего агрегата 50 при этом бесклапанным соединением соединен с выпускным трактом 20, т.е. между выходом дозировочного насоса 55 и выпускным трактом не предусмотрен никакой клапан, однако сам дозировочный насос 55 может иметь известный, расположенный с его напорной стороны клапан для отсечки своей камеры сжатия.
Отработавшие газы ДВС 5 проходят по выпускному тракту 20 к устройству 25 для снижения их токсичности. Для повышения эффективности устройства 25 снижения токсичности ОГ в выпускной тракт 20 можно через распылительную трубку 77 дозировать восстановитель 42. Управление системой 10 снижения токсичности ОГ осуществляется блоком 80 управления, который управляет дозировочным насосом 55 подающего агрегата 50. При этом восстановитель 42 подается из содержащей его расходной емкости 40 по трубопроводу 43 к первому фильтру 44, в котором из восстановителя отфильтровываются возможно присутствующие в нем твердые частицы и загрязнения. Далее по трубопроводу 45 восстановитель 42 поступает в подающий агрегат 50. В подающем агрегате 50 восстановитель 42 проходит через еще один фильтр 52, в котором из восстановителя 42 дополнительно отфильтровываются возможно присутствующие в нем загрязнения и твердые частицы, и затем попадает в дозировочный насос 55. Дозировочный насос 55 в зависимости от сигнала блока 80 управления отмеряет определенное количество восстановителя 42 и подает его в этом количестве по восстановителепроводу 60 на первый вход 71 смесителя 70. В смесителе 70 восстановитель 42 до своего входа в смесительную камеру 75 проходит сначала через еще один фильтр 74 и дроссель 73. В смесительной камере 75 восстановитель 42 распыляется газом 33, который при этом подается по трубопроводу 36, соединенному со вторым входом 72 смесителя 70. К этому второму входу 72 смесителя 70 подсоединена система 30 подачи сжатого газа 33, который подается из его источника 32, например из баллона со сжатым воздухом, по трубопроводу 34, 36 в смесительную камеру 75 смесителя 70. При этом газ 33, предпочтительно сжатый воздух, находится под давлением, которое выше давления в выпускном тракте 20, соответственно в смесительной камере 75, например под давлением в пределах от 5 до 20 бар. Для отсоединения источника 32 сжатого газа от смесителя 70 можно перекрывать трубопровод 34, 36 клапаном 35, приводимым в действие по сигналу блока 80 управления и разобщающим соединение между источником 32 сжатого газа и смесителем 70. Путем прежде всего совместного управления клапаном 35 и дозировочным насосом 55 блоком 80 управления можно также согласовывать потребность в газе 33, предназначенном для распыления восстановителя 42, с тем его количеством, в котором он должен подаваться дозировочным насосом 55 в смеситель 70, соответственно в его смесительную камеру 75. Распыленный восстановитель 42, прежде всего в виде его аэрозоля, подается из смесительной камеры 75 через распылительную трубку 77 в выпускной тракт 20, где он способствует нейтрализации отработавших газов в устройстве 25 для снижения их токсичности. В качестве восстановителя 42 для восстановления оксидов азота находят применение, например, водный раствор мочевины или топливо, прежде всего дизельное топливо. Управление клапаном 35 осуществляется электрически, например при его выполнении в виде электромагнитного клапана, однако может также осуществляться механически, пневматически или гидравлически. Управление дозировочным насосом 55 в предпочтительном варианте равным образом осуществляется электрически, однако не ограничено исключительно электрическими приводами.
В одном из особенно простых вариантов можно исключить по меньшей мере некоторые из фильтров 44, 52, 74, прежде всего фильтры 52 и 74. Вместо дросселя 73 в восстановителепроводе 60 весь он или же по меньшей мере его входящий в смесительную камеру 75 участок может быть также выполнен в виде капилляра. В крайне упрощенном варианте дроссель 73 может также полностью отсутствовать.
На фиг. 2 показана предлагаемая в изобретении система 10 снижения токсичности ОГ, выполненная еще по одному варианту. Смеситель 70, расположенный непосредственно на выпускном тракте 20, имеет два входа 71, 72, через первый 71 из которых смеситель соединен при этом восстановителепроводом 60 с подающим агрегатом 50. Дополнительно в данном варианте второй вход 72 смесителя 70 соединен с подающим агрегатом 50 вторым трубопроводом 34 для подачи газа 33. Подающий агрегат 50 содержит дозировочный насос 55, которым возможна подача восстановителя 42 из содержащей его расходной емкости 40 в смеситель 70. Подающий агрегат 50 имеет далее систему 30 подачи сжатого газа с еще одним - вторым - насосом 90, который трубопроводом 92 соединен с окружающим пространством. На этом втором насосе 90 расположен приводной агрегат 91, например электродвигатель. В трубопроводе 92 расположен воздушный фильтр 29. Трубопровод 34, соединяющий второй насос 90 со смесительной камерой 75 смесителя 70, имеет накопительную емкость 37, а также еще один фильтр 38 для отфильтровывания из сжатого газа 33 возможно присутствующих в нем загрязнений. Подающий агрегат 50 соединен трубопроводом 43, 45 с расходной емкостью 40, содержащей восстановитель 42, при этом от восстановителепровода 60, соединяющего дозировочный насос 55 подающего агрегата 50 со смесительной камерой 75 смесителя 70, ответвляется обратный трубопровод 57, 59, который для возврата восстановителя 42 в трубопровод 45 входит в него перед дозировочным насосом 55. В обратном трубопроводе 57, 59 расположены первый клапан 53, который в предпочтительном варианте выполнен электрически переключаемым, а также обратный клапан 54. С дозировочным насосом 55 первой сигнальной линией 82 соединен блок 80 управления, который второй сигнальной линией 84 соединен со вторым насосом 90 или его приводным агрегатом 91.
Для дозирования восстановителя 42 блок 80 управления приводит в действие дозировочный насос 55, которым восстановитель 42 подается в смесительную камеру 75 смесителя 70. Одновременно блок 80 управления непосредственно или посредством приводного агрегата 91 приводит в действие второй насос 90, которым в смесительную камеру 75 пропорционально количеству подаваемого восстановителя 42 в соответствующем количестве подается газ 33, прежде всего сжатый воздух, которым восстановитель 42 распыляется в смесительной камере 75. В этом первом рабочем режиме, ниже называемом нормальным режимом, клапан 53 закрыт и тем самым перекрывает обратный трубопровод 57, 59, не допуская обратное перетекание по нему восстановителя 42. Помимо этого обратный трубопровод 57, 59 перекрыт также обратным клапаном 54 во избежание образования байпаса в обход дозировочного насоса 55, благодаря чему исключается возможность протекания восстановителя 42, например, в результате превышения давления в расходной емкости 40 в смеситель 70 в обход дозировочного насоса 55. Подача восстановителя 42, а также необходимого для его распыления газа 33 в потребных количествах позволяет избежать излишней подачи обеих этих текучих сред, благодаря чему система 10 снижения токсичности ОГ работает с особо экономным расходом энергии. При выключении ДВС 5 в нормальном режиме работы системы 10 снижения токсичности ОГ происходит опорожнение ее частей, прежде всего смесителя 70 и восстановителепровода 60. Для этого открывается клапан 53. Вторым насосом 90 или из накопительной емкости 37 в смесительную камеру 75 подается находящийся под давлением газ 33, который вытесняет обратно восстановитель 42 из смесителя 70 и восстановителепровода 60. Вытесняемый газом 33 восстановитель 42 поступает по обратному трубопроводу 57, 59 и по трубопроводам 45, 43 обратно в расходную емкость 40. При этом под действием давления газа 33, соответственно обратного потока восстановителя 42 открывается обратный клапан 54, открывающий в результате соединение с расходной емкостью через обратный трубопровод 57, 59.
На фиг. 3 показана предлагаемая в изобретении система 10 снижения токсичности ОГ, выполненная еще по одному, альтернативному варианту. По своей конструкция такая система в основном соответствует системе, показанной на фиг. 1, и поэтому ниже рассматриваются только различия между обоими вариантами. Расходная емкость 40 с восстановителем 42 соединена трубопроводами 43, 45 с подающим агрегатом 50, который в свою очередь соединен восстановителепроводом 60 с первым входом 71 смесителя 70. Смеситель 70 имеет смесительную камеру 75, которая расположена в пределах того участка выпускного тракта 20, где проходит поток ОГ. На своем продолжении в смесителе 70 восстановителепровод 60 имеет фильтр 74, а также дроссель 73, предпочтительно закритический дроссель (дроссель для надкритического режима истечения), который расположен между первым входом 71 смесителя 70 и его смесительной камерой 75. Смесительная камера 75 выполнена с возможностью подачи в нее находящегося под давлением газа 33 из системы 30 подачи сжатого газа, которая подсоединена ко второму входу 72 смесителя 70, между вторым входом 72 и смесительной камерой которого при этом расположены фильтр 38, дроссель 79, а также обратный клапан 39. У смесительной камеры 75 расположены нагревательные средства 78 в виде резистивного электронагревательного элемента, позволяющие дополнительно обогревать смесительную камеру 75. Подающий агрегат 50 наряду с дозировочным насосом 55 имеет обратный трубопровод 57, 59, в котором расположен отсасывающий насос 58. Обратный трубопровод 57, 59 представляет собой байпас, который ведет в обход дозировочного насоса 55 и благодаря которому при этом возможен слив восстановителя 42 из восстановителепровода 60 отсасывающим насосом 58 по обратному трубопроводу 57, 59 и по трубопроводам 45, 43 обратно в расходную емкость 40. С дозировочным насосом 55 первой сигнальной линией 82 соединен блок 80 управления. Второй сигнальной линией 84 блок 80 управления соединен с клапаном 35 в трубопроводе 34, 36, который соединяет источник 32 сжатого газа со смесительной камерой 75 смесителя 70. Третья сигнальная линия 86 от блока 80 управления ведет к отсасывающему насосу 58.
Дозирование восстановителя 42 осуществляется аналогично вариантам, рассмотренным выше со ссылкой на фиг. 1 и 2. Поскольку при применении восстановителей, содержащих растворимые вещества, например водного раствора мочевины, может происходить выкристаллизовывание этих веществ, в тех частях системы снижения токсичности ОГ, через которые проходит восстановитель 42, например в смесителе 70, прежде всего в его смесительной камере 75, и в распылительной трубке 77, возможно образование отложений и/или кристаллов, которые сужают в поперечном сечении или даже полностью закупоривают гидравлическое соединение, ведущее от расходной емкости 40 к выпускному тракту 20, что может привести к нарушению работоспособности системы 10 снижения токсичности ОГ вплоть до ее отказа. Благодаря размещению смесительной камеры 75 смесителя 70 на том участке выпускного тракта 20, где проходит поток ОГ, они могут в определенных режимах работы ДВС 5 нагревать смеситель 70, прежде всего его смесительную камеру 75, до температуры, при которой такие образовавшиеся кристаллы расплавляются и вновь освобождают указанное гидравлическое соединение с восстановлением его поперечного сечения до исходного. Применение дополнительных нагревательных средств 78, таких как резистивные электронагревательные элементы, позволяет усилить подобный эффект, соответственно распространить его на те режимы работы ДВС 5, в которых одного лишь подводимого с отработавшими газами ДВС 5 тепла недостаточно для расплавления образовавшихся кристаллов, соответственно для разрушения образовавшихся отложений. Соответствующие дополнительные нагревательные средства 78, предусмотренные в показанном на фиг. 3 варианте, можно также использовать в показанных на фиг. 1, 2 и 4 вариантах. В простом варианте дополнительные нагревательные средства 78 отсутствуют, а смеситель 70, соответственно его смесительная камера 75, а также распылительная трубка 77 нагреваются исключительно теплом отработавших газов в выпускном тракте 20 таким образом, что происходит расплавление образовавшихся кристаллов, соответственно разрушение образовавшихся отложений.
В нормальном режиме обратный трубопровод 57, 59 перекрыт отсасывающим насосом 58, что исключает возможность образования байпаса в обход дозировочного насоса 55. При выключении ДВС 5 восстановитель 42 начинает нагнетаться отсасывающим насосом 58 из восстановителепровода 60 обратно в расходную емкость 40.
В другом варианте отсасывающий насос 58, соответственно функцию отсоса восстановителя можно интегрировать в дозировочный насос 55, и в этом случае, обратный трубопровод 57, 59 может отсутствовать.
На фиг. 4 показана предлагаемая в изобретении система снижения токсичности ОГ, выполненная еще по одному варианту. Показанный на фиг. 4 вариант отличается от показанного на фиг. 2 варианта лишь тем, что второй насос 90 не интегрирован в подающий агрегат 50, а вместо этого второй насос 90, равно как и непосредственно функционально связанный с ним воздушный фильтр 29 и/или необязательная накопительная емкость 37, а также еще один фильтр 38 расположены вне подающего агрегата, прежде всего пространственно отдельно от него. Второй насос 90 приводится в действие приводным агрегатом 91, который представляет собой, например, электродвигатель. Принцип работы показанной на данном чертеже системы снижения токсичности ОГ в основном соответствует показанному на фиг. 2 варианту, однако подающий агрегат 50 благодаря меньшему количеству деталей менее сложен в изготовлении и сборке, а второй насос 90 может быть расположен в любом месте, прежде всего на удалении от выпускного тракта 20 и/или от восстановителя 42.

Claims (9)

1. Система (10) снижения токсичности отработавших газов (ОГ), предназначенная для подачи восстановителя (42) в выпускной тракт (20) двигателя (5) внутреннего сгорания (ДВС) и имеющая расходную емкость (40) с восстановителем, дозировочный насос (55), смеситель (70) и систему (30) подачи сжатого газа, при этом дозировочный насос (55) предназначен для подачи восстановителя (42) из содержащей его расходной емкости (40) в смеситель (70), а система (30) подачи сжатого газа (33) предназначена для его подачи в смеситель (70) с обеспечением распыления восстановителя (42), отличающаяся тем, что смеситель (70) отстоит от подающего в него восстановителя (42) по восстановителепроводу (60) дозировочного насоса (55) и расположен непосредственно на том участке выпускного тракта (20), где проходит поток ОГ, при этом дозирование подаваемого в выпускной тракт (20) восстановителя (42) осуществляется указанным дозировочным насосом (55), который бесклапанным соединением соединен с выпускным трактом (20) ДВС (5).
2. Система (10) снижения токсичности ОГ по п. 1, отличающаяся тем, что восстановителепровод (60) по меньшей мере на своем входящем в смеситель (70) участке выполнен в виде капилляра.
3. Система (10) снижения токсичности ОГ по п. 1, отличающаяся тем, что в восстановителепроводе (60) на участке между дозировочным насосом (55) и смесителем (70) расположен дроссель (62).
4. Система (10) снижения токсичности ОГ по п. 1, отличающаяся тем, что предусмотрены нагревательные средства (78), прежде всего отличные от ОГ в выпускном тракте (20) нагревательные средства (78), предназначенные для нагрева смесителя (70) до температуры выше температуры плавления образовавшихся кристаллов восстановителя (42).
5. Система (10) снижения токсичности ОГ по п. 1, отличающаяся тем, что предусмотрены подающие средства (55, 58), прежде всего отсасывающий насос (58), которые предназначены, прежде всего при выключении ДВС (5), для подачи восстановителя (42) из восстановителепровода (60) обратно в расходную емкость (40).
6. Система (10) снижения токсичности ОГ по п. 1, отличающаяся тем, что к смесителю (70) подсоединена распылительная трубка (77), которая и по меньшей мере смесительная камера (75) смесителя (70) выступают в выпускной тракт (20) ДВС (5).
7. Система (10) снижения токсичности ОГ по одному из пп. 1-6, отличающаяся тем, что система (30) подачи сжатого газа имеет предназначенный для подачи сжатого газа трубопровод (34, 36), который соединяет источник (32) сжатого газа со смесителем (70) и в котором при этом расположен клапан (35), прежде всего обратный клапан.
8. Система (10) снижения токсичности ОГ по п. 7, отличающаяся тем, что управление клапаном (35) и дозировочным насосом (55) осуществляется общим для них блоком (80) управления.
9. Способ подачи восстановителя (42) в выпускной тракт (20) двигателя (5) внутреннего сгорания (ДВС) путем подачи восстановителя (42) из содержащей его расходной емкости (40) в смеситель (70), в котором восстановитель (42) распыляется газом (33), отличающийся тем, что восстановитель (42) подают по восстановителепроводу (60) в отстоящий от дозировочного насоса (55) смеситель (70), который располагают непосредственно на том участке выпускного тракта (20), где проходит поток отработавших газов, при этом подаваемый в выпускной тракт (20) восстановитель (42) дозируют дозировочным насосом (55), который соединяют с выпускным трактом (20) ДВС (5) бесклапанным соединением.
RU2014126214A 2011-11-29 2012-11-28 Система снижения токсичности отработавших газов и способ подачи восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания RU2643277C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011087288.4 2011-11-29
DE102011087288A DE102011087288A1 (de) 2011-11-29 2011-11-29 Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine
PCT/EP2012/073794 WO2013079509A1 (de) 2011-11-29 2012-11-28 Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zum einbringen eines reduktionsmittels in einen abgaskanal einer brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643277C1 true RU2643277C1 (ru) 2018-01-31

Family

ID=47226190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014126214A RU2643277C1 (ru) 2011-11-29 2012-11-28 Система снижения токсичности отработавших газов и способ подачи восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN103946500A (ru)
DE (1) DE102011087288A1 (ru)
RU (1) RU2643277C1 (ru)
WO (1) WO2013079509A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016208171A1 (de) * 2016-05-12 2017-11-16 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Verbessern der Rücksaugbarkeit von Reduktionsmittel in einem Abgasreduktionssystem
DE102016013816A1 (de) * 2016-11-21 2018-05-24 Albonair Gmbh Reduktionsmitteldosiersystem mit Leitungsbeheizung
JP2023088038A (ja) * 2021-12-14 2023-06-26 ヤンマーホールディングス株式会社 還元剤供給装置
KR102621892B1 (ko) * 2023-04-05 2024-01-09 에스티엑스엔진 주식회사 액상 유체 분사 구조

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19856366C1 (de) * 1998-12-07 2000-04-20 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Nachbehandeln von Abgasen einer mit Luftüberschuß arbeitenden Brennkraftmaschine
EP1612381A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-04 Iveco S.p.A. System and method for injecting a liquid into a gas stream, exhaust gas treatment device and vehicle incorporating said device
RU2374461C2 (ru) * 2004-12-30 2009-11-27 Грунфос Нонокс А/С Агрегат дозировочного насоса
DE102008057258A1 (de) * 2008-11-13 2010-05-20 Albonair Gmbh Komponententräger für ein Dosiersystem
US20110146247A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-23 Caterpillar Inc. Method for introducing a reductant into an exhaust stream

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006004170A1 (de) * 2006-01-27 2007-08-02 Pierburg Gmbh Vorrichtung zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Brennkraftmaschinen
JP5139765B2 (ja) * 2007-10-12 2013-02-06 ボッシュ株式会社 還元剤供給システムの制御装置及び制御方法
DE102008051872A1 (de) * 2008-10-16 2010-04-22 Albonair Gmbh Zweistoffdüse

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19856366C1 (de) * 1998-12-07 2000-04-20 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Nachbehandeln von Abgasen einer mit Luftüberschuß arbeitenden Brennkraftmaschine
EP1612381A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-04 Iveco S.p.A. System and method for injecting a liquid into a gas stream, exhaust gas treatment device and vehicle incorporating said device
RU2374461C2 (ru) * 2004-12-30 2009-11-27 Грунфос Нонокс А/С Агрегат дозировочного насоса
DE102008057258A1 (de) * 2008-11-13 2010-05-20 Albonair Gmbh Komponententräger für ein Dosiersystem
US20110146247A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-23 Caterpillar Inc. Method for introducing a reductant into an exhaust stream

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013079509A1 (de) 2013-06-06
DE102011087288A1 (de) 2013-05-29
CN103946500A (zh) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10024213B2 (en) Diesel exhaust fluid deposit mitigation
EP2419611B1 (en) System and process for storing an additive and injecting it into the exhaust gases of an engine
JP4388478B2 (ja) 調量ポンプアセンブリ
JP5023076B2 (ja) 注入装置
CN102733902A (zh) 用于液体还原剂喷射的系统和方法
CN103209750B (zh) 用于向排气后处理系统传送高度雾化的柴油排气处理液的系统、方法和装置
US20090205316A1 (en) System and processes for storing an additive and injecting it into the exhaust gases of an engine
RU2362024C1 (ru) Смесительное устройство для смешивания мочевины и воздуха, двигатель, содержащий смесительное устройство, и транспортное средство
CN103097679B (zh) 具有再循环加热和真空排放功能的剂量系统
US8096112B2 (en) Exhaust after-treatment system having a secondary tank
US9359928B2 (en) Air-assisted reductant delivery system
RU2643277C1 (ru) Система снижения токсичности отработавших газов и способ подачи восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания
JP2008151094A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN102985650A (zh) Scr系统
CN105793534A (zh) 用于内燃机设备的燃料系统
US11459927B2 (en) Hybrid doser
CN101384801A (zh) 定量装置及其操作方法
JP2013536912A (ja) 内燃エンジンの排ガス流に還元剤を噴射するための還元剤配量システム
EP3126645A1 (en) Anti-clogging device for diesel exhaust fluid supply
CN109983206B (zh) 用于排气后处理系统的设备和控制用于发动机排气后处理系统的设备中的还原剂流动的方法
KR101896554B1 (ko) 배기후처리 시스템용 우레아 공급 시스템 및 방법
CN109630242B (zh) 用于输送流体的输送模块
CN107917027B (zh) 燃油供应系统和发动机系统
JP2016098710A (ja) 内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191129