Изобретение относится к устройству для обеспечения жидкого восстановителя, имеющему бак для жидкого восстановителя, а также расположенную на этом баке систему подачи для подачи жидкого восстановителя из бака на инжектор для подачи восстановителя в устройство для очистки отработавших газов (ОГ).
В последнее время для очистки ОГ (мобильных) двигателей внутреннего сгорания все больше и больше применяются устройства для очистки ОГ, которые очищают ОГ двигателя внутреннего сгорания с помощью подводимого в ОГ восстановителя. Мобильные двигатели внутреннего сгорания применяются, например, для привода автомобилей.
Например, известен способ селективного каталитического восстановления, при котором ОГ двигателя внутреннего сгорания очищаются от соединений оксидов азота, причем в ОГ подается восстанавливающая соединения оксидов азота среда. Такой средой является, например, аммиак. В автомобилях аммиак обычно хранится не напрямую, а в виде среды-предшественника, которая также называется предшественником восстановителя. Затем этот предшественник восстановителя в специально предусмотренном для этого реакторе или в устройстве для очистки ОГ преобразуется в аммиак, собственно восстановитель.
Таким предшественником восстановителя является, например, 32,5%-ный водный раствор мочевины, которые продается под торговой маркой AdBlue. Такой раствор предшественника восстановителя не опасен для здоровья и поэтому может храниться без проблем. Однако, проблематичным является то, что такой раствор предшественника восстановителя может замерзать. Это может происходить уже при температурах, которые могут иметь место при эксплуатации автомобиля. Например, 32,5%-ный водный раствор мочевины замерзает уже при -11°C. Такие температуры вполне могут иметь место в автомобилях, прежде всего, если они между фазами эксплуатации имеют длительные времена простоя. Поэтому устройство для обеспечения жидкого восстановителя должно быть рассчитано так, чтобы замерзание восстановителя, либо предотвращалось, либо, по меньшей мере, не могло приводить к повреждению устройства.
Кроме того, восстановитель может содержать различные примеси. С одной стороны, эти примеси не должны подводиться в ОГ двигателя внутреннего сгорания, так как они могут приводить к возникновению остатков в системе выпуска ОГ. С другой стороны, такие примеси не должны попадать и в устройство для обеспечения восстановителя, так как примеси могли бы приводить к засорению каналов и/или клапанов.
Важным требованием к устройствам для обеспечения восстановителя является и то, что такие устройства должны быть как можно более экономичными. Очистка ОГ с помощью подводимого восстановителя представляет собой значительный дополнительный затратный фактор при производстве и эксплуатации автомобиля.
Исходя из этого уровня техники, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы, по меньшей мере, частично решить указанные в связи с уровнем техники технические проблемы. Прежде всего, должно быть представлено особенно экономичное устройство для обеспечения жидкого восстановителя.
Эти задачи решены в предлагаемом в изобретении устройстве. Предпочтительные варианты устройства указаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Приведенные в формуле по отдельности признаки являются комбинируемыми между собой любым, технологически рациональным, образом и могут быть дополнены поясняющими фактами из описания, причем показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.
Предложено устройство для обеспечения жидкого восстановителя, имеющее бак с внутренним пространством и, по меньшей мере, частично расположенный во внутреннем пространстве бака контейнер, причем контейнер снаружи, по меньшей мере, частично окружен фильтром с площадью фильтрования и глубиной фильтрования, и в контейнере находится система подачи, которая выполнена для того, чтобы подавать восстановитель из бака через фильтр к месту приема для восстановителя, причем хранящийся в баке восстановитель перед вхождением во внутреннюю область контейнера, прежде всего перед прохождением через отборное отверстие в систему подачи, сначала проходит через фильтр.
Здесь под жидким восстановителем подразумевается, прежде всего, жидкий предшественник восстановителя, такой как, например, 32,5%-ный водный раствор мочевины, который является преобразуемым в восстановитель. Бак для восстановителя изготовлен, предпочтительно, из пластмассы. Например, бак может быть изготовлен способом литья под давлением. Расположенный, по меньшей мере, частично во внутреннем пространстве бака контейнер изготовлен, предпочтительно, из металла. Контейнер может быть частично отлит в стенке бака, так что между контейнером и баком имеется герметичное соединение. Также является возможным, что на баке отлит фланец, на котором с возможностью разъединения закреплен контейнер. Например, контейнер может быть закреплен на фланце с помощью затвора стандарта SAE или резьбового соединения стандарта SAE. Фланец может быть, например, как и контейнер из металла и герметично отлит в стенке бака. Предпочтительно, фланец и контейнер имеют приблизительно одинаковые коэффициенты теплового расширения, так что и при меняющихся температурных условиях обеспечивается герметичность между фланцем и контейнером.
Предпочтительно, контейнер закреплен в отверстии в стенке бака. Предпочтительно, контейнер выполнен в виде чаши с дном чаши, а также (цилиндрической) соединенной с дном чаши стенкой чаши и открытой стороной. Предпочтительно, контейнер вставлен в стенку бака так, что контейнер закрывает отверстие стенке бака, и контейнер простирается во внутреннее пространство бака. Контейнер имеет крепление для системы подачи, которая свободна от восстановителя или же в которой восстановитель содержится отдельно и герметично. Предпочтительно, фильтр, который, по меньшей мере, частично окружает контейнер, полностью охватывает периферическую поверхность контейнера или же стенку чаши. Дополнительно, также и верхняя сторона контейнера может быть охвачена или же окружена фильтром. Поэтому предпочтительным является фильтрующий цилиндр или фильтрующее кольцо. Фильтр расположен, прежде всего, только между стенкой бака и контейнером, так что контейнер и фильтр могут быть расположены в баке компактно. Под этим, прежде всего, имеется в виду, что между стенкой бака и фильтром и/или между фильтром и контейнером нет никакой другой детали. Другими словами, это также означает, что восстановитель, который хранится в баке, сначала или же прежде всего проходит через фильтр перед тем, как войти во внутреннюю область контейнера. Тем самым, прежде всего, наглядно показано, что фильтр расположен вне контейнера, и к тому же контейнер заодно ограничивает объем бака.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении со стороны внутреннего пространства бака очень большой площади поверхности фильтрования, по которой восстановитель, поступающий из внутреннего пространства бака, входит в фильтр. В частности, изобретение позволяет исключить прохождение восстановителя через какие-либо сужения перед тем, как он дойдет до фильтра. Все сужения или проходы устройства могут быть расположены за фильтром в направлении подачи восстановителя, благодаря чему к таким сужениям и проходам попадает всегда только очищенный, отфильтрованный восстановитель. Таким образом, при осуществлении изобретения достигается повышение надежности подачи жидкого восстановителя из бака в тех случаях, когда в баке находится сильно загрязненный восстановитель.
Фильтр не обязательно должен быть выполнен вращательно-симметричным. При этом также является возможным, что фильтр имеет цилиндрическую основную форму с первым углублением. Тогда на контейнере может быть предусмотрено соответствующее второе углубление. Такой формой исполнения задана ориентация фильтра относительно контейнера, так как фильтр может быть ориентирован относительно контейнера только так, что первое углубление входит в зацепление со вторым углублением. Контейнер может быть вставлен в круглое отверстие в дне бака (отверстие в баке), причем поперечное сечение круглого отверстия соответствует, по существу, поперечному сечению цилиндрической основной формы. Тогда за счет первого углубления и второго углубления в отверстии получается свободное пространство, в которое может быть вставлен, например, датчик уровня, который расположен не в промежуточном пространстве между фильтром и баком или же находится в баке вне фильтра. Контейнер на своей нижней стороне может иметь крышку (в качестве дна контейнера), которая является носителем контейнера и датчика уровня, и которой полностью закрывается отверстие в дне бака.
Под площадью фильтрования в смысле настоящего изобретения подразумевается вся имеющаяся в распоряжении, обтекаемая или же проходимая восстановителем поверхность фильтра или же поверхность фильтрующего материала. Глубина фильтрования означает длину пути, который восстановитель должен пройти через фильтр, или же толщину фильтрующего материала.
Внутри контейнера предусмотрена система подачи для восстановителя. Эта система подачи предпочтительно имеет по меньшей мере один из следующих компонентов: насос, по меньшей мере один обратный клапан для управления обратным потоком восстановителя из системы подачи обратно в бак, по меньшей мере один датчик, и по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева замерзшего восстановителя. Предпочтительно, все перечисленные компоненты имеются при системе подачи в контейнере. Предпочтительно, по меньшей мере один датчик является датчиком температуры, датчиком давления, датчиком расхода и/или датчиком для определения концентрации или химического состава восстановителя. Предпочтительно, для соединения отдельных описанных компонентов и для дальнейшего направления восстановителя предусмотрены каналы. Эти каналы могут быть предусмотрены, например, в металлической несущей плите. Металлическая несущая плита может быть теплопроводящим образом привязана к стенке контейнера, так что посредством металлической несущей плиты может происходить распределение тепла между отдельными компонентами, а также к контейнеру. Предпочтительно, на контейнере предусмотрено только один (единственный) активный нагревательный элемент, причем производимое этим нагревательным элементом тепло по соответствующим (пассивным) распределительным структурам может распределяться на компоненты системы подачи, а также на находящийся в этих компонентах восстановитель и находящийся в баке восстановитель. Предпочтительно, что расположенный снаружи фильтр является единственным фильтром устройства или же что, прежде всего, внутри контейнера не предусмотрен никакой другой фильтр.
За счет устройства согласно изобретению в очень компактном конструктивном узле может быть реализована очень большая площадь фильтрования для восстановителя. Примеси в восстановителе в баке могут регулярно легко засорять фильтр системы подачи. Прежде всего, если фильтр расположен внутри системы подачи, объем фильтра, а также имеющаяся в распоряжении площадь фильтрования ограничены. Поэтому фильтр может легко засоряться. С помощью устройства согласно изобретению это может быть предотвращено. При одинаковом конструктивном размере системы площадь фильтрования в устройстве согласно изобретению по сравнению с площадью фильтрования в соответствующем устройстве с внутренним фильтром больше.
Устройство согласно изобретению является особо преимущественным, если фильтр имеет внутреннюю опорную структуру и внешнюю опорную структуру, а также расположенную между внутренней опорной структурой и внешней опорной структурой фильтрующую среду или же фильтрующий материал, причем внутренняя опорная структура и внешняя опорная структура имеют отверстия для прохода восстановителя. Внутренняя опорная структура и/или внешняя опорная структура могут быть выполнены, например, в виде сита или же в виде ткани. Также является возможным, что внутренняя опорная структура и/или внешняя опорная структура выполнены в виде листа или изготовленной из пластмассы стенки. При этом на расстоянии друг от друга предусмотрены отверстия, через которые восстановитель может попадать через опорные структуры к фильтрующей среде. Отверстия опорной структуры явно больше, чем поры фильтрующего материала. Прежде всего, отверстия в среднем по меньшей мере в 50 раз, предпочтительно по меньшей мере в 100 раз, и особо предпочтительно по меньшей мере в 300 раз, больше, чем поры фильтрующего материала.
Опорные структуры представляют собой главным образом фиксатор и противоударную защиту для фильтрующего материала. Прежде всего, если в баке имеется частично замерзший восстановитель, опорная структура имеет задачу защищать фильтрующий материал от подвижного замерзшего восстановителя. Кроме того, опорные структуры придают фильтрующему материалу стабильность формы. Так определяется расстояние от фильтрующего материала до контейнера.
Также является возможным, что внутри внешней опорной структуры или внутренней опорной структуры или на внешней опорной структуре и/или внутренней опорной структуре предусмотрен нагревательный элемент для нагрева восстановителя. Такой нагревательный элемент может быть выполнен, например, в виде напечатанной на опорную структуру нагревательной спирали.
Однако фильтрующий материал или же фильтрующая среда фильтра может быть и самонесущим (самонесущей), так что никакой внутренней опорной структуры и/или внешней опорной структуры нет. Тогда фильтрующий материал или же фильтрующая среда является сам (сама) стабильным (стабильной) по форме.
Кроме того, фильтрующая среда может быть выполнена таким образом, что ее фильтрующее действие различно по глубине фильтрования. Например, фильтрующая среда может быть выполнена так, что крупные частицы отфильтровываются уже очень рано, близко от внешней опорной структуры, в то время как более мелкие частицы проникают в фильтрующую среду глубже и отфильтровываются, например, ближе к внутренней опорной структуре в фильтрующей среде. Кроме того, является возможным выполнять фильтрующую среду различной по площади фильтрования. Например, ниже, около дна бака фильтрующая среда может быть выполнена менее проницаемой. Частицы скапливаются в баке для восстановителя, как правило, на дне бака. Дальше, вверху бака восстановитель часто бывает чище. Поэтому является благоприятным выполнять фильтрующую среду различной по высоте фильтра в баке. Например, в одной области фильтрующей среды в дне бака могут быть предусмотрены дополнительные фильтрующие материалы, которые особо пригодны для фильтрации крупных частиц.
В одном варианте осуществления устройства согласно изобретению фильтрующий материал имеет такую структуру, что по глубине фильтрования он сначала фильтрует частицы диаметром больше чем максимально 70 микрон. Затем вдоль глубины фильтрования следует область, в которой фильтруются частицы диаметром от максимально 70 микрон до минимально 20 микрон, так что эту область могут проходить только более мелкие частицы. Наконец следует мелкий фильтрующий слой, который обеспечивает, что частицы диаметром больше 8 микрон не попадают в систему подачи. Определяющим для проницаемости фильтрующей среды является, главным образом, мельчайший фильтрующий слой. Фильтрующий материал может быть выполнен, прежде всего, многослойным. Тогда для различных описанных слоев фильтра для фильтрации частиц разных размеров может быть применен соответственно свой собственный слой фильтрующего материала, через который соответственно могут проходить частицы указанных выше диаметров. Размер пор фильтрующего слоя одновременно определяет проницаемость фильтрующего слоя для частиц. Определяющий размер пор в фильтрующей среде составляет максимально 20 микрон, предпочтительно максимально 15 микрон и особо предпочтительно максимально 8 микрон.
В одном варианте осуществления устройства согласно изобретению фильтрующая среда может иметь глубину фильтрования от 5 мм до 15 мм. Эта глубина фильтрования является особенно благоприятной, если фильтрующая среда является глубинным фильтром, при котором частицы осаждаются в фильтрующем материале.
Фильтрующий материал или же фильтрующая среда выполнен (выполнена), например, из пластмассовых волокон. Например, фильтрующий материал или же фильтрующая среда изготовлен (изготовлена) с использованием полипропиленовых волокон. Фильтрующий материал или же фильтрующая среда может быть изготовлен (изготовлена) по типу ткани или по типу нетканого материала.
Фильтрующий материал может быть, например, полосовым материалом, который уложен или же намотан вокруг контейнера. Такой полосовой материал может быть уложен или же намотан вокруг контейнера и в несколько слоев. Таким образом может быть образован многослойный фильтрующий материал. Полосовой материал может также участками иметь разные свойства, и прежде всего, разные размеры пор. Предпочтительно, в каждом случае поверхности выполнены с разными размерами пор. Такой полосовой материал может быть уложен или же намотан вокруг контейнера таким образом, что получается многослойный фильтрующий материал, который по глубине фильтрования имеет разные размеры пор.
Опорные структуры изготовлены, например, из пластмассы или металла. В случае с изготовленными из пластмассы опорными структурами предпочтительно применяется ПА (полиамид) или ПП (полипропилен). Металлические опорные структуры могут быть изготовлены, например, из высококачественной стали. Предпочтительно применяются высококачественные стали V2A или V4A. Примером подходящей высококачественной стали является сталь 1.4301 по немецкому стальному коду. Металлические опорные структуры имеют то преимущество, что они хорошо проводят тепло. Прежде всего, металлические опорные структуры могут быть изготовлены по типу ткани или по типу нетканого материала из металлических нитей, причем опорные структуры соответственно должны иметь значительно большие отверстия, чем фильтрующая среда. Предпочтительно, опорные структуры имеют отверстия диаметром в диапазоне от 1 мм до 10 мм.
Предпочтительно, фильтрующий материал фильтра на своих краях или же в своих краевых областях посредством по меньшей мере одной уплотнительной закраины уплотнен на контейнере, так что восстановитель, который из бака попадает на отборное отверстие на контейнере, должен проходить фильтр. В качестве альтернативы или дополнительно, фильтрующий материал на своих краях или же в своих краевых областях может быть также уплотнен клеевым соединением. В одном варианте осуществления фильтрующий материал фильтра уплотнен непосредственно на контейнере. Однако также является возможным, что фильтрующий материал уплотнен на несущей структуре. Такой несущей структурой может быть, например, колпак, который является насаживаемым на контейнер.
Кроме того, устройство согласно изобретению является благоприятным, если вокруг фильтра в баке предусмотрены структуры для гомогенизации потока восстановителя в направлении фильтра. Например, вокруг фильтра могут быть предусмотрены простирающиеся радиально наружу ребра. С помощью таких ребер может быть обеспечено равномерное обтекание фильтра. Прежде всего, такими ребрами поток отклоняется в направлении перпендикулярно поверхности фильтра. Распределительные структуры могут быть частью бака, контейнера и/или фильтра или же могут быть смонтированы на этих компонентах с геометрическим замыканием (за счет взаимно зацепляющихся контуров), с замыканием материалом (компоненты удерживаются имеете атомарными или молекулярными силами, например, пайка, сварка, склеивание и т.п.) или с силовым замыканием (на основе трения сцепления).
Кроме того, устройство согласно изобретению является благоприятным, если бак имеет дно бака, а контейнер имеет отборное отверстие, через которое восстановитель может течь из бака в систему подачи, и контейнер расположен на дне бака так, что отборное отверстие находится поблизости от дна бака. Предпочтительно, в области контейнера в дне бака даже предусмотрено углубление, причем контейнер вставлен в отверстие в дне бака в области этого углубления. Тогда по периметру контейнера получается имеющее форму поддона углубление или же кольцеобразный поддон внутреннего пространства бака. В таком углублении восстановитель все еще имеется в распоряжении даже при очень низких уровнях восстановителя в баке. Кроме того, примеси восстановителя скапливаются в баке под действием силы тяжести, как правило, именно в самом глубоком месте бака. Это самое глубокое место образуется углублением или же кольцеобразным поддоном. За счет расположения отборного отверстия поблизости от дна бака является возможным максимально опустошать бак. Содержащийся в баке восстановитель через доходящий до дна бака фильтр может доходить до отборного отверстия.
Кроме того, устройство согласно изобретению является благоприятным, если площадь фильтрования фильтра соответствует по меньшей мере десятикратному квадрату глубины фильтрования. Предпочтительно, площадь фильтрования соответствует даже пятидесятикратной величине, и особо предпочтительно даже двухсоткратной величине квадрата глубины фильтрования. Здесь описывается, прежде всего, плоскостно очень сильно расширенный фильтр с малой глубиной. Такой фильтр не может легко засоряться, так как для фильтрования в распоряжении имеется очень большая площадь фильтрования. Предпочтительно, отношение глубины фильтрования к площади фильтрования получается по следующей формуле:
AF=k·(TF)2
В этой формуле параметр Ар соответствует площади фильтрования, а параметр ТF глубине фильтрующего материала. Параметр k указывает отношение квадрата глубины фильтрования к площади фильтрования.
Кроме того, устройство согласно изобретению является благоприятным, если фильтр имеет гофрировку. За счет гофрировки фильтра площадь фильтрования при малой занимаемой площади для фильтра может быть дополнительно увеличена. Гофрировка может быть выполнена, например, синусоидной, треугольной, прямоугольной и/или в форме меандра. При этом гофрировка определяется амплитудой и длиной гофра. Предпочтительно, длина гофра соответствует по меньшей мере трехкратной глубине фильтрования, и особо предпочтительно по меньшей мере пятикратной глубине фильтрования. Предпочтительно, амплитуда соответствует по меньшей мере пятикратной глубине фильтрования, и особо предпочтительно по меньшей мере десятикратной глубине фильтрования.
Кроме того, устройство согласно изобретению является благоприятным, если между фильтром и контейнером предусмотрено промежуточное пространство, через которое восстановитель может доходить до отборного отверстия на контейнере с любой стороны на площади фильтрования. Отборное отверстие на контейнере, через которое восстановитель может попадать в систему подачи, здесь имеет площадь поперечного сечения, которое очень мало по сравнению с площадью фильтрования. Площадь поперечного сечения отборного отверстия составляет, например, максимально одну двадцатую, предпочтительно максимально одну пятидесятую, и особо предпочтительно максимально одну двухсотую часть площади фильтрования. Такое отборное отверстие очень легко засорялось бы загрязнениями в восстановителе. Именно это предотвращается за счет очень большой площади фильтрования и расположения фильтра снаружи на контейнере в направлении потока восстановителя перед отборным отверстием. Однако отфильтрованный восстановитель должен быть в состоянии достигать отборного отверстия из любого места фильтра. Это обеспечивает промежуточное пространство между фильтром и контейнером. Промежуточное пространство может быть реализовано, прежде всего, за счет того, что фильтр расположен на некотором расстоянии по всей стенке контейнера.
Для этого между стенкой и фильтром могут быть также предусмотрены дистанционные элементы.
Предпочтительно, промежуточное пространство представляет собой также примерно цилиндрический объем, который за счет своего особенно близкого расположения к системе подачи, а также на предусмотренном на контейнере нагревательном элементе может быть нагрето особенно быстро. Если в баке имеется замерзший восстановитель, промежуточное пространство представляет собой стартовый объем, который после начала эксплуатации устройства согласно изобретению может быть растоплен особенно быстро, так что в месте приема для жидкого восстановителя жидкий восстановитель имеется в распоряжении особенно быстро, даже если при запуске в устройстве имеется, по меньшей мере, частично замерзший восстановитель.
На контейнере может быть предусмотрена структура, которая подходит для того, чтобы направлять восстановитель в промежуточное пространство между фильтром и контейнером в сторону отборного отверстия. Такая структура может быть реализована, например, в виде по меньшей мере одной (по меньшей мере, частично обегающей) канавки на поверхности контейнера. Эта по меньшей мере одна канавка может сужаться к отборному отверстию.
Промежуточное пространство между фильтром и контейнером в области дна бака может иметь расширение в виде (по меньшей мере, частично) проходящего по периметру желоба. Этот желоб расположен, прежде всего, в области отборного отверстия. Так может быть образован увеличенный резервуар для фильтрованного восстановителя между контейнером и фильтром.
Кроме того, устройство согласно изобретению является особенно благоприятным, если система подачи имеет обратный трубопровод для возврата восстановителя из системы подачи в бак, и этот обратный трубопровод оканчивается в промежуточном пространстве между фильтром и контейнером. Такой обратный трубопровод обычно является закрываемым, предусмотренным в системе подачи обратным клапаном. Так, система подачи может выборочно работать в двух разных режимах эксплуатации. В первом режиме эксплуатации происходит подача восстановителя из бака через систему подачи и обратный трубопровод обратно в бак. При этом первом режиме эксплуатации также речь идет о циркуляционной подаче. Такая циркуляционная подача является рациональной, например, чтобы вывести из системы подачи образовавшийся в системе подачи воздушный пузырь. Также является возможным за счет такой циркуляционной подачи обеспечить возможность нагрева восстановителя. Во втором режиме эксплуатации происходит подача восстановителя из бака через систему подачи к месту приема для восстановителя.
При расположенном внутри системы подачи нагревательном элементе восстановитель в системе подачи нагревается особенно сильно. Таким образом, за счет циркуляционной подачи может быть достигнут нагрев восстановителя в баке. Прежде всего, может быть достигнут нагрев восстановителя в промежуточном пространстве между фильтром и контейнером.
Для того чтобы тепло от нагревательного элемента, который расположен внутри системы подачи или же внутри контейнера, попадало и в бак, на контейнере могут быть предусмотрены теплопроводящие перемычки, которые простираются от контейнера через фильтр в бак. Предпочтительно, эти теплопроводящие перемычки, по меньшей мере, частично состоят из металла с хорошей теплопроводностью.
Фильтр может быть комбинирован с колпаком, который является насаживаемым на контейнер. Тогда фильтр и колпак образуют общую конструктивную деталь. Колпак служит в качестве несущей структуры для фильтра или же фильтрующего материала фильтра. Предпочтительно, колпак уплотнен на контейнере, так что восстановитель, который из бака попадает к отборному отверстию на контейнере, должен проходить фильтр. Колпак может быть привинчен к контейнеру с помощью винтов. В качестве альтернативы, колпак и контейнер могут быть соответственно снабжены резьбой. Тогда колпак непосредственно привинчен к контейнеру или же навинчен на контейнер. На колпаке и на контейнере также может быть предусмотрена защелка, которой колпак зафиксирован на контейнере. Защелка может быть реализована, например, посредством проходящего по периметру углубления на контейнере, причем колпак имеет соответствующий выступ, который может защелкиваться на этом проходящем по периметру углублении. В еще одной конструктивной форме колпак также может быть закреплен на контейнере магнитным способом.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения фильтр выполнен таким образом, что он, по меньшей мере, частично очищается за счет расплескивающих движений восстановителя в баке. Расплескивающие движения могут вымывать частицы, которые расположились на поверхности фильтра или в области поверхности фильтра. Предпочтительно, для этого фильтр снаружи выполнен в виде листа или изготовленной из пластмассы стенки. При этом лежащая снаружи, то есть обращенная от контейнера, поверхность фильтра выполнена такой гладкой, что частицы на ней смываются расплескивающими движениями. Расплескивающие движения могут усиливаться структурами, которые, исходя из фильтра, простираются в бак и в то же время обеспечивают равномерное обтекание фильтра.
Прежде всего, этот фильтр является единственным фильтром для восстановителя между баком и местом ввода восстановителя в выпускной трубопровод, который действует во время эксплуатации (то есть, за исключением микромонтажных фильтрующих элементов, например, в инжекторе, насосе и т.п., которые действуют только при первой эксплуатации). Таким образом, с помощью фильтра обеспечивается достаточная очистка восстановителя, так что предотвращается повреждение деталей в дозирующем устройстве (насос, клапан, инжектор и т.д.).
Соответствует изобретению также и автомобиль, имеющий двигатель внутреннего сгорания и систему очистки ОГ двигателя внутреннего сгорания, причем система очистки ОГ имеет инжектор для подачи восстановителя в систему очистки ОГ, а инжектор подсоединен к устройству для обеспечения жидкого восстановителя согласно изобретению.
Для пояснения следует еще указать на то, что используемая здесь формулировка «по меньшей мере один/одна», например, по смыслу также может быть заменена на формулировку «один/одна (1) и/или несколько» и/или «все».
Далее изобретение, а также технический контекст поясняются более детально на фигурах. Фигуры показывают особо предпочтительные примеры осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Прежде всего, следует указать на то, что фигуры и, прежде всего, представленные размерные соотношения являются лишь схематическими. Показано на:
фиг.1 - первый конструктивный вариант устройства,
фиг.2 - второй конструктивный вариант устройства,
фиг.3 - третий конструктивный вариант устройства,
фиг.4 - четвертый конструктивный вариант устройства,
фиг.5 - вид в разрезе через устройство,
фиг.6 - вид в разрезе через еще одно устройство,
фиг.7 - автомобиль, имеющий устройство,
фиг.8 - фрагмент внешней опорной структуры одного конструктивного варианта устройства, и
фиг.9 - фрагмент внешней опорной структуры еще одного конструктивного варианта устройства.
Фигуры 1, 2, 3, 4, 5 и 6 имеют в значительной части идентично обозначенные компоненты, так что здесь они сначала должны быть пояснены вместе. На фиг.1-4 представлено соответственно одно устройство 1 согласно изобретению в вертикальном разрезе. Фиг.5 и фиг.6 показывают устройство 1 в горизонтальном разрезе. Устройство 1 имеет соответственно один бак 2 со стенкой 41 бака, которая ограничивает внутреннее пространство 3. На нижней стороне бака 2 стенка 41 бака образует дно 15 бака. В дне 15 бака находится отверстие 42 бака. В отверстие 42 бака вставлен контейнер 4, в котором находится система 8 подачи для подачи восстановителя из бака 2 к месту 9 приема. Предпочтительно, место 9 приема представляет собой разъем, к которому может быть подсоединен трубопровод или шланг, по которому восстановитель может транспортироваться от места 9 приема к месту подачи восстановителя в компоненте для очистки ОГ. Контейнер 4 имеет периметрическую поверхность 38, верхнюю сторону 39 контейнера, а также дно 40 контейнера и расположен в отверстии 42 бака так, что оно закрывается контейнером 4. Система 8 подачи выполнена для того, чтобы отбирать восстановитель из бака 2 на отборном отверстии 16 и с помощью насоса 24 через датчик 26 давления транспортировать его к месту 9 приема. В качестве альтернативы, также является возможной циркуляционная подача восстановителя от отборного отверстия 16 к обратному трубопроводу 19 обратно в бак 2. Такая циркуляционная подача управляется обратным клапаном 25, который может открывать и закрывать обратный трубопровод 19.
В непосредственном окружении контейнера 4 в дне 15 бака выполнен поддон 28, в котором восстановитель собирается при низких уровнях восстановителя в баке 2. На периметрической поверхности 38 контейнера 4 выполнен фильтр 5. Фильтр 5 расположен в баке 2 так, что он, по меньшей мере, частично находится внутри поддона 28. Фильтр 5 полностью окружает периметрическую поверхность 38 контейнера 4 в случае конструктивных вариантов согласно фиг.1-4. Фильтр 5 имеет между внутренней опорной структурой 10 и внешней опорной структурой 11 фильтрующую среду 12 (фиг.1, 2, 3, 4). Внутренняя опорная структура 10 и внешняя опорная структура 11 имеют соответственно отверстия 13, через которые восстановитель может попадать в фильтрующую среду 12 и из фильтрующей среды 12. Фильтр 5 имеет глубину 7 фильтрования, а также площадь 6 фильтрования. Между контейнером 4 и фильтром 5 предусмотрено промежуточное пространство 18, через которое восстановитель с любого места на площади 6 фильтрования может попадать к отборному отверстию 16.
В качестве особенности, на фиг.1 показан фланец 37, который находится на отверстии 42 бака. Такой фланец 37 может быть выполнен, например, из металла, в то время как остальная часть стенки 41 бака выполнена из пластмассы. Тогда фланец 37, предпочтительно, по меньшей мере, частично отлит в стенке 41 бака. Нагревательный элемент 27 расположен в области верхней стороны 39 контейнера.
В особом варианте согласно фиг.2 контейнер 4 выполнен в виде первой чаши 29. На этой первой чаше 29 закреплен фильтр 5. Первая чаша 29 является вместе с фильтром 5 вставляемой в отверстие 42 бака и соединена с баком 2 с помощью первого соединения 32. Первое соединение должно быть выполнено особенно герметично, так как оно из внутреннего пространства 3 бака длительно находится в контакте с восстановителем. Снизу первая чаша 29 закрыта монтажной пластиной 31, на которой находится система 8 подачи. Предпочтительно, система 8 подачи является полностью монтируемой на монтажной пластине 31 до того, как она будет вставлена в первую чашу 29. Для возможности вставки системы 8 подачи с монтажной пластиной 31 в первую чашу 29 в месте 16 отбора предусмотрена первая муфта 34, а на обратном трубопроводе 19 - вторая муфта 35, посредством которых система 8 подачи может быть герметично подсоединена к баку 2 или же первой чаше 29. Первая муфта 34 и вторая муфта 35 выполнены, например, с помощью находящихся под давлением уплотнительных колец круглого сечения. Монтажная пластина 31 с помощью второго соединения 33 герметизирована относительно первой чаши 29 или же контейнера 4 или бака 2. Второе соединение 33 должно быть рассчитано на значительно меньшую герметичность, чем первое соединение 32. Предпочтительно, второе соединение 33 предусмотрено только для того, чтобы удерживать влагу от проникновения снаружи в контейнер 4, и таким образом не находится как первое соединение 32 под постоянным влиянием жидкого восстановителя.
В качестве особенности, на фиг.3 представлен контейнер 4, который состоит из первой чаши 29 и второй чаши 30. При этом первая чаша 29 удерживает фильтр 5. Вторая чаша 30 содержит систему 8 подачи со всеми относящимися к нему компонентами. При этом обратный трубопровод 19 для циркуляционной подачи восстановителя через систему 8 подачи заканчивается в промежуточном пространстве 18. Промежуточное пространство 18 образовано между первой чашей 29 и второй чашей 30. Также и здесь первая чаша смонтирована на баке 2 согласно фиг.2 с помощью первого соединения 32, а вторая чаша 30 - с помощью второго соединения 33. Однако здесь, как в первом соединении 32, так и во втором соединении 33 требуется высокая герметичность, так как, и первое соединение 32, и второе соединение 33 находятся под влиянием находящегося во внутреннем пространстве 3 бака 2 жидкого восстановителя. Фильтрующая среда 12 или же фильтрующий материал фильтра 5 на своем краю 49 или же в своих краевых областях уплотнена (уплотнен) на контейнере 4 посредством уплотнительной закраины 50, так что восстановитель, который из бака 2 попадает на отборное отверстие 16 на контейнере 4, должен проходить фильтр 5.
На фиг.4 показан вариант устройства 1 согласно изобретению, которое соответствует, по существу, устройству 1 согласно фиг.3. Дополнительно здесь предусмотрена крышка 36, которой закрыта вторая чаша 30, которая содержит систему 8 подачи. Система 8 подачи согласно фиг.4 не имеет обратного трубопровода 19 и обратного клапана 25. Кроме того, контейнер 4 согласно фиг.4 полностью окружен фильтром 5, так что фильтром 5 охвачена и верхняя сторона 39 контейнера 4. Фильтрующий материал или же фильтрующая среда 12 фильтра 5 на своем краю 49 или же в своих краевых областях уплотнен (уплотнена) клеевым соединением 51. При этом фильтрующая среда 12 уплотнена на несущей структуре 55, которая образуется колпаком, который является насаживаемым на контейнер. В этом случае колпак заменяет внешнюю опорную структуру. Колпак уплотнен на контейнере 4 тоже клеевым соединением 51, так что восстановитель, который из бака 2 попадает на отборное отверстие 16 на контейнере 4, должен проходить фильтр 5. На контейнере 4 также предусмотрена структура, которая пригодна для того, чтобы направлять восстановитель в промежуточное пространство 18 между фильтром 5 и контейнером 4 к отборному отверстию 16. Здесь такая структура реализована в виде по меньшей мере одной (по меньшей мере, частично обегающей) канавки 52 на поверхности контейнера 4. При этом эта канавка 52 сужается к отборному отверстию 16.
Фиг.5 показывает горизонтальный разрез через устройство 1 согласно изобретению. Кроме того, что показано на фиг.1-4, здесь видны структуры 14, посредством которых обеспечивается равномерное обтекание фильтра 5 восстановителем. В верхней части фиг.5 показан фильтр 5 в соответствии с фиг.1-4, который имеет внутреннюю опорную структуру 10 и внешнюю опорную структуру 11, а также расположенную между ними фильтрующую среду 12. В нижней области показан фильтр 5 с гофрировкой, который имеет особо большую площадь 6 фильтрования. Дополнительно предусмотрен нагревательный элемент 27, который расположен по всему периметру периметрической поверхности 38 контейнера 4. Фильтрующая среда 12 или же фильтрующий материал здесь выполнена (выполнен) многослойной (многослойным). Тогда для разных описанных слоев фильтра для фильтрации разных по величине частиц может быть применен соответственно один слой фильтрующего материала, через который соответственно могут проходить частицы в соответствии с указанными выше диаметрами частиц. Фильтрующий материал здесь выполнен в виде (цельного) полосового материала 56, который уложен или же намотан вокруг контейнера 4. При этом полосовой материал 56 уложен или же намотан вокруг контейнера 4 многократно. Так получается многослойный фильтрующий материал. Полосовой материал 56 может участками иметь различные свойства, и прежде всего, разные размеры пор. При этом в каждом случае выполнены поверхности фильтрующего материала с разными размерами пор. Такой полосовой материал 56 здесь уложен или же намотан вокруг контейнера 4 таким образом, что получается многослойный фильтрующий материал, который имеет по глубине 7 фильтрования разные размеры пор. При этом образуется расположенный внутри первый фильтрующий слой 47 с малыми диаметрами пор и расположенный снаружи второй фильтрующий слой 48 с большими диаметрами пор.
Фиг.6 показывает горизонтальный разрез через еще один конструктивный вариант устройства 1. Кроме того, что показано на фиг.1-5, здесь предусмотрены теплопроводные перемычки 54, которые, по меньшей мере, частично образованы структурами 14, но которые здесь простираются от контейнера 4 через фильтр 5 в бак 2. Предпочтительно, теплопроводные перемычки 54, по меньшей мере, частично состоят из металла с хорошей теплопроводностью. Через теплопроводные перемычки 54 тепло передается от контейнера 4 восстановителю в баке 2 или же в фильтре 5. При этом заодно нагреваются и другие компоненты, такие как, например, фильтр 5, опорная структура 10, 11, несущая структура 55 и т.д. Промежуточное пространство 18 между фильтром 5 и контейнером 4 в верхней области фиг.6 в области дна 15 бака имеет расширение в виде (по меньшей мере, частично) проходящего по периметру желоба 53. Таким образом может быть образован увеличенный резервуар между контейнером 4 и фильтром 5. Фильтр 5 здесь выполнен не вращательно-симметричным. Фильтр 5 имеет цилиндрическую основную форму с углублением 44. На контейнере 4 предусмотрено соответствующее второе углубление 45. Такой конструкцией задана ориентация фильтра 5 относительно контейнера 4, так как фильтр 5 может быть ориентирован относительно контейнера 4 только так, что первое углубление 44 входит в зацепление со вторым углублением 45. Контейнер 4 может быть вставлен в круглое отверстие в дне бака (отверстие 42 бака), причем поперечное сечение круглого отверстия соответствует, по существу, поперечному сечению цилиндрической основной формы. Тогда за счет первого углубления 44 и второго углубления 45 получается свободное пространство в отверстии, в которое может быть вставлен, например, датчик 46 уровня, который расположен не в промежуточном пространстве 18 между фильтром 5 и баком 2 или же находится вне фильтра 5 в баке 2.
На фиг. 7 показан автомобиль 20, имеющий двигатель 21 внутреннего сгорания, а также систему 22 выпуска отработавших газов (ОГ) для очистки ОГ двигателя 21 внутреннего сгорания. Система 22 выпуска ОГ имеет инжектор 23, через который восстановитель может быть поведен в систему 22 выпуска ОГ. Инжектор 23 снабжается восстановителем с помощью устройства 1 согласно изобретению. Инжектор 23 и устройство 1 согласно изобретению управляются блоком 43 управления.
На фиг. 8 и фиг. 9 соответственно показаны фрагменты внешних опорных структур 11 разных конструктивных вариантов устройств согласно изобретению, прежде всего фильтр 5. Внешние опорные структуры 11 имеют соответственно отверстия 13, через которые может проходить восстановитель. За отверстиями 13 на фиг. 8 и на фиг. 9 соответственно обозначена фильтрующая среда 12. Между отверстиями 13 на опорной структуре 11 находится соответственно один нагревательный элемент 27. Нагревательный элемент 27 выполнен в виде проходящей вокруг отверстий 13 нагревательной спирали. Нагревательная спираль может быть, например, напечатана. На фиг. 8 показаны выполненный по типу шлицев, продолговатые отверстия 13 в опорной структуре 11. Фиг. 9 показывает большее количество более мелких, круглых отверстий 13 в опорной структуре 11.
Изобретение относится к устройству для обеспечения жидкого восстановителя для устройства очистки отработавших газов. Устройство (1) для обеспечения жидкого восстановителя, имеющее бак (2) с внутренним пространством (3) и, по меньшей мере, частично размещенный во внутреннем пространстве (3) бака (2) контейнер (4). Контейнер (4) снаружи, по меньшей мере, частично окружен фильтром (5) с площадью (6) фильтрования и глубиной (7) фильтрования, а в контейнере (4) находится система (8) подачи, которая выполнена для того, чтобы подавать восстановитель из бака (2) через фильтр (5) к месту (9) приёма для восстановителя. Хранящийся в баке (2) восстановитель перед вхождением во внутреннюю область контейнера (4), прежде всего перед прохождением через отборное отверстие (16) в систему (8) подачи, сначала проходит через фильтр (5). Также автомобиль, содержащий устройство (1) для обеспечения жидкого восстановителя. Техническим результатом изобретения является повышение надежности подачи жидкого восстановителя. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Устройство (1) для обеспечения жидкого восстановителя, имеющее бак (2) с внутренним пространством (3) и, по меньшей мере, частично размещенный во внутреннем пространстве (3) бака (2) контейнер (4), причем контейнер (4) снаружи, по меньшей мере, частично окружен фильтром (5) с площадью (6) фильтрования и глубиной (7) фильтрования, а в контейнере (4) находится система (8) подачи, которая выполнена для того, чтобы подавать восстановитель из бака (2) через фильтр (5) к месту (9) приёма для восстановителя, причем хранящийся в баке (2) восстановитель перед вхождением во внутреннюю область контейнера (4), прежде всего перед прохождением через отборное отверстие (16) в систему (8) подачи, сначала проходит через фильтр (5).
2. Устройство по п.1, в котором фильтр (5) имеет внутреннюю опорную структуру (10) и внешнюю опорную структуру (11), а также расположенную между внутренней опорной структурой (10) и внешней опорной структурой (11) фильтрующую среду (12), причем внутренняя опорная структура (10) и внешняя опорная структура (11) имеют отверстия (13) для протока восстановителя.
3. Устройство (1) по п.1 или 2, в котором вокруг фильтра (5) в баке (2) предусмотрены структуры (14) для гомогенизации потока восстановителя к фильтру (5).
4. Устройство (1) по п.1 или 2, в котором бак (2) имеет дно (15) бака, а контейнер (4) имеет отборное отверстие (16), через которое восстановитель может течь из бака (2) в контейнер (4) и систему (8) подачи, а контейнер (4) расположен на дне (15) бака так, что отборное отверстие (16) находится около дна (15) бака.
5. Устройство (1) по п.1 или 2, в котором площадь (6) фильтрования фильтра (5) соответствует по меньшей мере десятикратной величине квадрата глубины (7) фильтрования.
6. Устройство (1) по п.1 или 2, в котором фильтр (5) имеет гофрировку (17).
7. Устройство (1) по п.1 или 2, в котором между фильтром (5) и контейнером (4) предусмотрено промежуточное пространство (18), через которое восстановитель может попадать из любого места на площади (6) фильтрования к отборному отверстию (16) на контейнере (4).
8. Устройство (1) по п.7, в котором система (8) подачи имеет обратный трубопровод (19) для возврата восстановителя из системы (8) подачи в бак (2), и этот обратный трубопровод (19) оканчивается в промежуточном пространстве (18) между фильтром (5) и контейнером (4).
9. Автомобиль (20), имеющий двигатель (21) внутреннего сгорания и систему (22) выпуска отработанного газа (ОГ) для очистки ОГ двигателя (21) внутреннего сгорания, причем система (22) выпуска ОГ имеет инжектор (23) для подачи восстановителя в систему (22) выпуска ОГ, и инжектор (23) подсоединен к устройству (1) для обеспечения жидкого восстановителя по одному из предшествующих пунктов.
| DE 102008001948 A1, 02.01.2009 | |||
| DE 19936287 A1, 22.02.2001 | |||
| EP 1925354 A1, 28.05.2008 | |||
| WO 2008043928 A1, 17.04.2008 | |||
| DE 102004051746 A1, 27.04.2006 |
