ПОДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ЗАЩИТОЙ ОТ ЗАМЕРЗАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F01N3/20 F15B1/10 

Изобретение относится к подающему устройству для подачи восстановителя в устройство для обработки отработавшего газа (ОГ). В автомобилях, прежде всего, используются устройства для обработки ОГ, в которые подается жидкость для очистки ОГ. Особенно широко применяемым способом очистки ОГ в таких устройствах для обработки ОГ является процесс селективного каталитического восстановления (процесс СКВ). В указанном процессе в ОГ вводится восстановитель, чтобы восстанавливать соединения оксидов азота в ОГ. Как правило, в качестве восстановителя используется аммиак. Обычно аммиак хранится в автомобилях не как таковой, а в форме раствора предшественника, который может быть превращен в аммиак в устройстве для обработки ОГ или в дополнительном реакторе, предусмотренном для этой цели. Особенно широко применяемым раствором предшественника восстановителя является водный раствор мочевины. Особенно широко применяется 32,5-процентный водный раствор мочевины, имеющийся в продаже под торговым названием AdBlue®. Для простоты, выражения «восстановитель» и «раствор предшественника восстановителя» далее будут использоваться как синонимы.

При конструировании подающих устройств для подачи (водного) восстановителя необходимо учитывать то, что восстановитель при низких температурах может замерзать. Например, восстановитель AdBlue® замерзает при температурах -11°C. Такие температуры могут возникать, например, во время длительных простоев автомобилей. Когда он замерзает, водный восстановитель расширяется. Поэтому подающее устройство должно быть сконструировано так, чтобы оно не повреждалось от расширения восстановителя или от связанного с этим повышения давления.

Для высокой точности дозирования подающего устройства является желательным, чтобы канал подачи подающего устройства, по которому подается восстановитель, был по существу жестким. Прежде всего, если для комбинированной подачи и дозирования восстановителя используется дозирующий насос, жесткий канал подачи используется для того, чтобы обеспечить как можно меньшее изменение объема канала подачи. Только таким образом может быть обеспечено, чтобы количество восстановителя, подаваемого дозирующим насосом в канал подачи, точно соответствовало количеству, выходящему из канала подачи.

Таким образом, здесь имеется технический конфликт относительно требований сопротивления замерзанию и жесткости канала, и до сих пор было невозможно полностью удовлетворительно разрешить этот конфликт, прежде всего, в связи с эксплуатационной точностью в дозирующих насосах.

Принимая это за точку отсчета, цель изобретения заключается в том, чтобы решить или смягчить технические проблемы, указанные в связи с уровнем техники. Прежде всего, стремление авторов заключается в том, чтобы раскрыть особенно благоприятное подающее устройство для подачи восстановителя и особенно благоприятные способы эксплуатации подающего устройства указанного типа. Здесь подающие устройства должны, прежде всего, обеспечивать возможность точного дозирования, защищать чувствительные к давлению детали во время процесса замерзания, реализовывать компактную конструкцию, быть дешевыми в изготовлении и/или и обеспечивать возможность, по меньшей мере, активной/пассивной адаптации формы секции канала подачи. Способы должны (дополнительно) быть пригодными, прежде всего, к оказанию положительного влияния на поведение подающего устройства при замерзании, предпочтительно таким образом, чтобы риск нежелательно высоких давлений поблизости от чувствительных к давлению деталей в результате образования льда в канале подачи мог быть локально уменьшен или даже предотвращен целенаправленным образом.

Указанные цели достигнуты устройством согласно признакам п. 1 формулы изобретения, а также способом согласно пп. 7 и 8 формулы изобретения. Дополнительные благоприятные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Признаки, указанные в формуле отдельно, могут быть комбинированы между собой любым желательным, технологически осмысленным образом и могут быть дополнены пояснительными фактами из описания, причем указываются дополнительные конструктивные варианты изобретения.

Изобретение относится к подающему устройству для подачи восстановителя в устройство для обработки ОГ, имеющему по меньшей мере один канал подачи по меньшей мере с одной эластичной областью стенки, которая может деформироваться при замерзании восстановителя в канале подачи, причем эластичная область стенки отделяет канал подачи от камеры сжатого воздуха, которая соединена с источником сжатого воздуха.

Подающее устройство, как правило, имеет по меньшей мере один насос, с помощью которого восстановитель может подаваться по каналу подачи. В подающих устройствах для восстановителя является предпочтительным использовать альтернативно два разных типа насосов, причем тип насоса имеет значительное влияние на режим работы подающего устройства.

Первый тип насоса - это дозирующие насосы. В случае с дозирующим насосом количество восстановителя, подаваемое насосом, может быть точно определено. Поэтому может быть реализован контроль количества восстановителя, подаваемого в устройство для обработки ОГ (например, по меньшей мере, частично/временно исключительно) с помощью дозирующего насоса. Дозирующие насосы отличаются тем, что совершаемое насосом движение подачи подвижного элемента насоса является точно определенным, так что поданное количество восстановителя может быть выведено из движения подачи. Движение подачи может контролироваться, например, с помощью специальных датчиков на подвижном элементе насоса и/или на приводе подвижного элемента насоса. Дозирующие насосы часто конструируются в виде поршневых насосов, которые приводятся в действие вращательным приводом через эксцентрик.

Второй тип насоса - это чисто подающие насосы. В случае с подающими насосами поданное количество самого восстановителя не может контролироваться на основе только лишь работы насоса. Это невозможно, например, потому что невозможно контролировать движение подвижного элемента насоса по конструктивным причинам, и/или потому что не предусмотрено датчиков для контроля движения, и/или потому что имеется поток утечки (против направления подачи) через насос, который (поток утечки) оказывает влияние на подаваемое количество. Если чисто подающий насос используется в подающем устройстве, соответственно необходимо, чтобы были предусмотрены дополнительные средства контроля для регулирования точного дозированного количества для дозирования. Типично, чисто подающий насос регулируется так, чтобы создавать в каждом случае определенное давление восстановителя в секции трубопровода и/или в отдельном объеме аккумулятора давления. Тогда, как правило, дозирование происходит из указанного находящегося под давлением объема восстановителя посредством инжектора. Для фиксированного давления, дозируемое количество, например, приблизительно пропорционально времени открытия инжектора.

Предпочтительно, насос расположен выше по потоку от эластичной области стенки в направлении подачи вдоль канала подачи. Другими словами, это означает, прежде всего, что обычное рабочее давление, то есть, например, давление от 2 до 8 бар, действует в области эластичной области стенки во время эксплуатации. Хотя в принципе является возможным и может быть целесообразным предусмотреть множество гибких секций стенки в канале подачи, например, в секции между насосом и инжектором, одной эластичной области стенки может быть достаточно, если это уместно. Эластичная секция стенки расположена, прежде всего, поблизости от чувствительной к давлению секции канала подачи, в которой следует избегать, прежде всего, давлений значительно выше, чем рабочее давление (например, во время замерзания восстановителя). Такая секция может иметь, например, уплотнение, порт, датчик, клапан и т.д.

Эластичная область стенки, прежде всего, выполнена так, что она может совершать обратимую деформацию (компенсирующее движение) в случае избыточного давления (в канале/в камере сжатого воздуха), чтобы реализовать увеличение объема смежной камеры при избыточном давлении. Эластичность, прежде всего, должна быть адаптирована к использованию (тип восстановителя; тип канала подачи; температурный диапазон во время эксплуатации, ситуация отключения и/или ситуация замерзания; диапазон давления во время эксплуатации, ситуация отключения и/или ситуация замерзания).

Эластичная область стенки может покрывать окружающую и/или латеральную секционную область канала подачи. Является предпочтительным, чтобы секционная область покрывала, максимально, площадь (Aa, max) канала подачи, которая составляет самое большее 5 см [сантиметров] длины (Lk) канала подачи, умноженной на периметр (Uk) канала подачи (Aa, max = 5 см × Uk). Совершенно особо предпочтительно эластичная область стенки покрывает секционную область площадью, по меньшей мере, от 50 мм² [квадратных миллиметров] до 5000 мм², предпочтительно от 100 мм² до 500 мм², причем это относится, прежде всего, к ситуации, в которой эластичная область стенки расположена в непосредственной близости от датчика.

Кроме того, эластичная область стенки может быть образована как одна часть или как несколько частей. Является предпочтительным, чтобы эластичная область стенки образовывала продолжение профиля канала подачи, то есть, прежде всего, была, по меньшей мере, частично изогнутой и/или образовывала изогнутый канал, который как можно точнее вмещает смежную стенку канала или примыкает к ней. Предпочтительно, эластичная область стенки не имеет по существу плоскую форму, а скорее образует, например, спираль канала подачи, и/или окружает канал подачи. Также является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, центральная область эластичной области стенки не поддерживалась механически, то есть, прежде всего, не предусмотрено никаких дополнительных пружинных элементов, подпорок и т.д., которые предотвращают свободную упругую деформацию центральной области. Поэтому центральная область может деформироваться, предпочтительно, по существу (только) в зависимости от присущих свойств материала эластичной области стенки и от действующих в настоящее время давлений жидкости с обеих сторон. Центральная область эластичной области стенки может быть предусмотрена в латеральной и/или торцевой области. Предпочтительно, эластичная область стенки имеет области разной эластичности, то есть, по меньшей мере, первую область, которая может упруго деформироваться уже при первом давлении, и вторую область, которая может упруго деформироваться при втором давлении, причем второе давление выше, чем первое давление, прежде всего по меньшей мере в 2 раза, предпочтительно по меньшей мере в 4 раза, и совершенно особо предпочтительно по меньшей мере в 10 раз. Таким образом является возможным достигать целевой упругой деформации при разных давлениях, причем получается как можно меньшее изменение объема канала подачи, что, например, также способствует точному дозированию и контролю дозирования восстановителя и/или предела усталости (работа в диапазоне низкого давления, работа в диапазоне высокого давления, ситуация замерзания).

Давление воздуха может быть создано в камере сжатого воздуха источником сжатого воздуха во время работы подающего устройства. Предпочтительно, давление воздуха (немного) выше, чем давление восстановителя, (в настоящее время) существующее в канале подачи, которое создано насосом. Прежде всего, давление воздуха является по существу постоянным и находится, предпочтительно, в верхнем диапазоне максимального рабочего диапазона подающего устройства (например, по меньшей мере 80% максимального давления подачи, прежде всего по меньшей мере 100% максимального давления подачи или, особо предпочтительно, по меньшей мере 120% максимального давления подачи, причем, кроме того, является предпочтительным, чтобы давление воздуха не превышало 200% максимального давления подачи). Если давление воздуха все еще ниже максимального давления подачи, является возможным получать демпфирование (отдельных) пиков давления в восстановителе, возникающих, например, в результате работы насоса. Предпочтительно, гибкая область стенки выполнена так, чтобы вести себя по существу жестко при предварительной нагрузке давлением воздуха в камере сжатого воздуха. Таким образом может быть обеспечено то, что канал подачи для восстановителя, расположенного в канале подачи, является по существу жестким, пока поддерживается давление воздуха в камере сжатого воздуха. Чтобы допустить увеличение объема в канале подачи, например, если восстановитель в канале подачи замерзает, давление воздуха в камере сжатого воздуха может быть сброшено в ситуации замерзания. Это происходит, например, автоматически, когда подающее устройство деактивируется, и поэтому источник сжатого воздуха тоже больше не поставляет сжатый воздух.

Предпочтительно, камера сжатого воздуха имеет объем камеры сжатого воздуха, который составляет по меньшей мере 50 мм³ [кубических миллиметров], прежде всего, находится в диапазоне от 100 мм³ до 3000 мм³, и предпочтительно не превышает 5000 мм³. Является предпочтительным, чтобы камера сжатого воздуха была ограничена преимущественно гибкой областью стенки. Является совершенно особо предпочтительным, чтобы камера сжатого воздуха была образована с полостью, которая, по меньшей мере, частично ограничена гибкой областью стенки, и которая образована с портом в канал сжатого воздуха (например, как отверстие канала), причем, если это уместно, никакие другие компоненты не ограничивают камеру сжатого воздуха. Источник сжатого воздуха может быть предусмотрен отдельно для камеры сжатого воздуха и/или также может снабжать сжатым воздухом другие компоненты, причем является предпочтительным, чтобы источник сжатого воздуха был управляемым или регулируемым, чтобы регулировать давление в камере сжатого воздуха.

Согласно настоящему изобретению является возможным особенно благоприятным образом реализовать подающее устройство, которое может быть по существу жестким в канале подачи во время эксплуатации, тогда как оно (автоматически) ведет себя эластично и может очень легко деформироваться в деактивированном состоянии. Таким образом, имеется достаточно пространства для замерзающего восстановителя в ситуации замерзания. Изобретение используется, прежде всего, в области, указанной во введении, поэтому на него также могут делаться ссылки для пояснения.

Кроме того, подающее устройство также является благоприятным, если для гибкой области предусмотрен ограничитель в канале подачи, и гибкая область стенки может быть предварительно нагружена по отношению к ограничителю сжатым воздухом из камеры сжатого воздуха.

Здесь, конструкция гибкой области стенки, прежде всего, может быть двух разных типов (в разное время или при разных давлениях в камере давления и/или в канале подачи), чтобы вести себя по существу жестко во время эксплуатации. В соответствии с первым типом, гибкая область стенки выполнена так, чтобы быть гибкой, но не упруго деформируемой. Если давление воздуха действует в камере сжатого воздуха вне канала подачи, гибкая область стенки нагружена и имеет приданную ей (по существу) неизменную форму, пока давление воздуха в камере сжатого воздуха выше, чем давление восстановителя в канале подачи. В соответствии со вторым типом, гибкая область стенки выполнена так, чтобы быть не только гибкой, но и упруго деформируемой. Фактическая форма и положение гибкой области стенки этого типа в каждом случае зависит от существующей разности давлений между камерой сжатого воздуха и давлением в канале подачи. По существу, жесткое поведение может быть реализовано, если гибкая эластичная область стенки предварительно нагружена сжатым воздухом по отношению к ограничителю. Тогда, пока разность давлений не падает ниже пороговой величины, гибкая эластичная область стенки опирается на ограничитель и ведет себя по существу жестко. Ограничитель предусмотрен, предпочтительно, вне камеры давления, например, на канале подачи и/или на корпусе для камеры давления или канала подачи и/или на корпусе другого компонента системы (например, такого как датчик, основание, и т.д.). Прежде всего, ограничитель может быть частью канала подачи или его стенки, причем, если это уместно, может быть предусмотрена контактная поверхность или контактный контур (в форме линии), который адаптирован к конструкции гибкой области стенки.

Подающее устройство также является благоприятным, если гибкая область стенки является эластичной гильзой, которая расположена в секции канала подачи.

Эластичная гильза может быть, например, гильзой цилиндрической формы, состоящей из резины или аналогичного материала, который, прежде всего, прочен и непроницаем для используемого восстановителя. Толщина стенки гильзы может меняться по длине гильзы. Предпочтительно, гильза усилена на участках армирующей гильзой (прежде всего, с внутренней стороны, то есть, от камеры давления). Канал подачи может быть расположен в основании подающего устройства. Канал подачи, например, отлит или просверлен в основании. Секция (которая, предпочтительно, является цилиндрической, по меньше мере, участками), в которой расположена эластичная гильза или через которую, по меньшей мере, частично простирается эластичная гильза, может быть, например, отверстием или впадиной, которая пересекает остальную часть канала подачи, и которая таким образом образует канал подачи вместе с остальной частью канала подачи. Эластическая гильза может опираться (частично) на стенку цилиндрической секции канала подачи. Тогда стенка цилиндрической секции образует тип ограничителя для эластичной гильзы, причем эластичная гильза может быть предварительно нагружена сжатым воздухом в камере сжатого воздуха по отношению к ограничителю или против стенки цилиндрической секции.

Подающее устройство также является благоприятным, если канал подачи соединен с датчиком давления, а гибкая область стенки расположена на расстоянии менее 2 см [сантиметров] от датчика давления. Особо предпочтительно, указанное расстояние меньше 1 см и более предпочтительно, по меньшей мере, 0,1 см.

Датчик давления типично является той частью подающего устройства, которая наиболее чувствительно реагирует на давление льда, которое возникает, и которая может быть повреждена давлением льда, которое возникает, или в результате замерзания восстановителя. Датчик давления обычно не способен выдерживать повышения давления, которые выходят далеко за пределы нормальных рабочих давлений подающего устройства (от 2 до 8 бар). Обычно датчик давления очень тщательно выполнен для функционирования только в диапазоне нормальных рабочих давлений, потому что иначе упала бы точность разрешения датчика давления. Датчик давления для этого случая применения не может выдерживать, например, давление льда, которое может быть во много раз выше, чем 30 или даже выше чем 50 бар. По этой причине оказалось особенно благоприятным располагать гибкую область стенки, которая позволяет особенно эффективно компенсировать давление льда, в непосредственной близости от датчика давления в подающем устройстве.

Также подающее устройство является благоприятным, если гибкая область стенки простирается в измерительный объем датчика давления. Датчики давления обычно имеют измерительный объем или измерительную камеру, в которой датчики давления тогда настраиваются на измерение давления в пределах измерительного объема или в пределах измерительной камеры. Измерительный объем или измерительная камера является открытой с одной стороны, чтобы соединяться с жидкостной линией, в которой расположена среда, давление которой подлежит измерению. Является особенно благоприятным, чтобы гибкая область стенки была образована так, чтобы частично заполнять измерительный объем датчика давления во время работы подающего устройства. Таким образом является возможным предотвращать присутствие слишком большого количества восстановителя в измерительном объеме, что может повредить измерительный объем, или датчик давления, окружающий измерительный объем, в ситуации замерзания. Такое расположение гибкой области стенки может быть получено особенно благоприятно, если гибкая область стенки образована как эластичная гильза. Тогда эластичная гильза может простираться в измерительный объем через отверстие измерительного объема. Тогда измерительный объем, предпочтительно, расположен как удлинение цилиндрической секции канала подачи, в котором расположена эластичная гильза.

Кроме того, подающее устройство является благоприятным, если оно имеет смесительную камеру для смешения восстановителя со сжатым воздухом, причем камера сжатого воздуха и смесительная камера используют общий источник сжатого воздуха. Смесительная камера не обязательно должна быть составной частью подающего устройства, а может быть также расположена, примыкая к каналу подачи, ниже по потоку от подающего устройства. Смешение восстановителя со сжатым воздухом в смесительной камере является благоприятным для получения как можно лучшего впрыска восстановителя в устройство для обработки ОГ. Восстановитель, перемешанный со сжатым воздухом, может быть введен распылением в устройство для обработки ОГ особенно благоприятным образом, так что образуются мелкие распыленные капли. Таким образом может быть получено особенно эффективное испарение восстановителя в устройстве для обработки ОГ. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять особенно эффективное преобразование и использование восстановителя в устройстве для обработки ОГ. В случае с подающими устройствами, которые имеют смесительную камеру для смешения восстановителя и сжатого воздуха, источник сжатого воздуха уже требуется благодаря конструкции. Поэтому источник сжатого воздуха уже предусмотрен, и особые признаки подающего устройства, описанного здесь, могут быть реализованы особенно простым образом.

Изобретение также заявляет различные способы. Преимущества и конструктивные признаки, поясненные в отношении подающего устройства, могут быть перенесены и аналогично применены к способам согласно изобретению. То же самое относится и к преимуществам и конструктивным признакам способов, поясняемых ниже, которые могут быть применены и перенесены на подающее устройство.

Изобретение относится к способу эксплуатации любого желательного конструктивного варианта подающего устройства, описанного здесь согласно изобретению, имеющему, по меньшей мере, следующие шаги:

а) поддержание давления воздуха в диапазоне от первого порога давления воздуха до второго порога давления воздуха в камере сжатого воздуха,

б) подача и дозирование восстановителя по каналу подачи в устройство для обработки ОГ, причем поддерживают среднее давление восстановителя от первого порога давления восстановителя до второго порога давления восстановителя в канале подачи, причем первый порог давления восстановителя меньше, чем первый порог давления воздуха, а второй порог давления восстановителя меньше, чем второй порог давления воздуха, и

в) компенсация пика давления восстановителя посредством деформации гибкой области стенки, если пик давления выше, чем давление (18) воздуха в камере сжатого воздуха.

Предпочтительно, первый порог давления воздуха составляет около 3,4 бар, а второй порог давления воздуха составляет около 4,6 бар. Предпочтительно, первый порог давления восстановителя составляет около 3,0 бар, а второй порог давления восстановителя составляет около 4,4 бар. Предпочтительно, пределы колебания давления воздуха выше, чем пределы колебания давления восстановителя. Однако, не является необходимым то, чтобы давление воздуха было, вообще, выше, чем давление восстановителя.

Камера сжатого воздуха, предпочтительно, непосредственно соединена с источником сжатого воздуха, причем источник сжатого воздуха, после его активации, генерирует и/или поддерживает давление воздуха согласно шаги а) по требованию и/или постоянно. Поэтому давление воздуха, существующее в камере сжатого воздуха, предпочтительно, соответствует давлению, предоставляемому источником сжатого воздуха. Это давление может проявлять некоторую степень колебания, потому что источник сжатого воздуха, как правило, снабжает сжатым воздухом разных потребителей сжатого воздуха, и давление воздуха, обеспечиваемое источником сжатого воздуха, как правило, зависит от требуемого количества сжатого воздуха. Другими потребителями сжатого воздуха, подсоединенными к источнику сжатого воздуха, могут быть, например, смесительная камера для смешения восстановителя и сжатого воздуха, тормозная система, или сам двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Может быть так, что ДВС является потребителем сжатого воздуха источника сжатого воздуха, прежде всего, если ДВС имеет турбокомпрессор, который одновременно используется в качестве источника сжатого воздуха для описанного подающего устройства.

Среднее давление восстановителя, поддерживаемое в канале подачи в соответствии с шагом б), составляет от 3,5 бар до 4,1 бар, и особо предпочтительно приблизительно 3,8 бар. Это, прежде всего, среднеарифметическая величина измеренного давления восстановителя за единицу времени (например, одну минуту) в процессе эксплуатации.

Однако давление восстановителя в канале подачи может колебаться. Прежде всего, если для подачи восстановителя используется дозирующий насос, с помощью которого дозируется количество восстановителя, подаваемого по каналу подачи, и количество восстановителя, впрыскиваемого в устройство для обработки ОГ, является безвредным, если происходят (незначительные) колебания давления восстановителя в канале подачи. Подаваемое количество уже предопределено дозирующим насосом, и колебания давления не оказывают значительного влияния на точность дозирования. Тем не менее, сильные колебания давления могут иметь перекрестную интерференцию на точность дозирования дозирующего насоса. По этой причине давление восстановителя должно контролироваться таким образом, чтобы не происходило сильных очень сильных колебаний давления. В отличие от этого, если восстановитель подается с помощью подающего насоса, важнее точно поддерживать как можно более точное давление восстановителя, потому что в случае с подающим насосом точное дозирование восстановителя в устройство для обработки ОГ, как правило, происходит посредством инжектора, и количество восстановителя, подаваемое через инжектор устройства для обработки ОГ, как правило, сильно зависит от давления восстановителя. Благодаря движению подачи насоса часто возможно возникновение «краткосрочных» пиков давления в канале подачи. Такие краткосрочные пики давления могут быть вредны для подающего устройства, впрыскивающего устройства и/или датчика давления, предусмотренного в подающем устройстве. Поэтому является благоприятным, чтобы такие краткосрочные пики давления компенсировались или смягчались за счет деформации гибкой области стенки. Такая компенсация происходит, прежде всего, когда пик давления имеет более высокое пиковое давление, чем давление воздуха, преобладающее в камере сжатого воздуха. Тогда гибкая область стенки деформируется, так что объем канала подачи изменяется, и давление в канале подачи сразу падает. Компенсация пиков давления посредством гибкой области стенки является возможной независимо от того, является ли гибкая область стенки эластичной или неэластичной. Самоочевидно, что также таким образом является возможным значительно уменьшать или устранять (по меньшей мере, в этой области) пики давления, которые возникают в процессе замерзания, такие как массивные давления льда.

Также указан способ деактивации любого желательного конструктивного варианта подающего устройства, описанного здесь согласно изобретению, имеющий, по меньшей мере, следующие шаги:

i) завершение подачи восстановителя по каналу подачи посредством насоса,

ii) сброс давления восстановителя в канале подачи,

iii) временное поддержание давления воздуха от 3,4 бар до 4,6 бар в камере сжатого воздуха, и

iv) сброс давления воздуха в камере сжатого воздуха.

Насос может быть подающим насосом или дозирующим насосом. Описываемый способ отличается, прежде всего, тем, что шаг ii) происходит до шага iv) по времени, причем давление воздуха в камере сжатого воздуха в контексте шага iii) временно поддерживается между шагом ii) и шагом iv). Таким образом, является возможным предотвращать преждевременную деформацию гибкой секции стенки, так что может происходить последующий поток жидкого восстановителя в канал подачи, и количество восстановителя, присутствующего в канале подачи, таким образом увеличивается дальше во время деактивации подающего устройства. В случае с гибкой и эластичной секцией стенки, если это уместно, также является возможным на шаге iii), что секция стенки даже расширяется и таким образом вытесняет дополнительный восстановитель из канала подачи благодаря падающему давлению восстановителя и благодаря увеличивающейся разности давлений между каналом подачи и камерой сжатого воздуха. Таким образом является возможным то, что количество восстановителя в канале подачи уменьшается дальше, и риск повреждения канала подачи в результате замерзания восстановителя также уменьшается.

Способ является особенно благоприятным, если перед шагом iv) канал подачи закрывают, так что последующий поток восстановителя в канал подачи происходить не может.

Закрытие канала подачи может быть реализовано, например, посредством того, что насос для подачи восстановителя в канал подачи не может быть пройден восстановителем, когда насос находится в деактивированном состоянии. Часто насос имеет предусмотренные в нем клапаны, которые закрыты в ситуации отключения, и которые таким образом обеспечивают то, что восстановитель не может проходить через насос. Также является возможным предусмотреть дополнительный клапан, который перекрывает канал подачи и предотвращает высасывание восстановителя. Еще одна возможность заключается в том, что во время замерзания восстановителя в канале подачи в специально предопределенной точке (например, теплоотводе) образуется пробка из замерзшего восстановителя, которая блокирует канал подачи.

В случае с подающим устройством, которое содержит смесительную камеру для смешения восстановителя и сжатого воздуха, транспортировка сжатого воздуха, предпочтительно, поддерживается в течение дополнительного периода времени после окончания транспортировки восстановителя для вывода восстановителя из смесительной камеры, и/или из канала подачи с помощью сжатого воздуха. Таким образом можно избежать образования отложений восстановителя в смесительной камере. Следовательно, в случае такой работы подающего устройства давление воздуха уже поддерживается дольше, чем давление восстановителя. Поэтому способ деактивации подающего устройства согласно изобретению может быть реализован с малыми усилиями для подающего устройства, которое создано и сконструировано описанным образом, если тот же самый источник сжатого воздуха используется для смесительной камеры сжатого воздуха.

В контексте изобретения также описывается автомобиль, имеющий ДВС, имеющий устройство для обработки ОГ для очистки ОГ ДВС, и имеющий подающее устройство согласно изобретению для подачи восстановителя в устройство для обработки ОГ. С помощью подающего устройства автомобиля, предпочтительно, также является возможным реализовывать соответствующий изобретению способ эксплуатации подающего устройства и соответствующий изобретению способ деактивации подающего устройства. Для этой цели автомобиль, предпочтительно, имеет блок управления, который настроен для реализации по меньшей мере одного из указанных способов.

Ниже изобретение и технический контекст будут пояснены более детально на фигурах. На фигурах показаны особо предпочтительные примерные варианты осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Прежде всего, следует отметить, что фигуры и, прежде всего, показанные пропорции являются лишь схематическими. Показано на:

Фиг. 1: первый конструктивный вариант подающего устройства,

Фиг. 2: второй конструктивный вариант подающего устройства,

Фиг. 3: разрез подающего устройства,

Фиг. 4: автомобиль, имеющий подающее устройство, и

Фиг. 5: диаграмма, иллюстрирующая работу подающего устройства.

На фиг .1, 2 и 3 показаны три разных конструктивных варианта подающего устройства 1, причем в каждом случае реализованы возможные комбинации признаков подающего устройства 1. Комбинации признаков, показанные на фиг. 1, 2 и 3, не являются исчерпывающими. Различные признаки, показанные на фиг. 1, 2 и 3, могут быть комбинированы между собой и с другими признаками из всего содержания раскрытия любым желательным технологически осмысленным образом.

Подающее устройство 1 на фиг. 1 и 2 имеет в каждом случае канал 3 подачи, в который восстановитель может подаваться посредством насоса 20. Канал 3 подачи имеет, в одной области, гибкую область 4 стенки, которая, внутренней стороной 39, ограничивает канал 3 подачи и, внешней стороной 40, примыкает к камере 6 сжатого воздуха. Канал 3 подачи простирается в каждом случае от порта 34 всасывания к порту 5 инжектора. Бак с восстановителем может быть соединен с портом 34 всасывания. Инжекционное устройство для впрыскивания и/или распыления восстановителя в устройство для обработки ОГ может быть соединено с портом 5 инжектора. Камера 6 сжатого воздуха снабжается сжатым воздухом по каналу 30 подвода сжатого воздуха. Канал 30 подвода сжатого воздуха имеет порт 35 для сжатого воздуха для соединения с источником сжатого воздуха. Канал 3 подачи может быть перекрыт закрывающим средством 22, так что не может происходить никакого последующего потока восстановителя из порта 34 всасывания в канал 3 подачи. Закрывающее средство 22, с одной стороны, может быть выполнено как составная часть насоса 20. Указанный вариант изображен на фиг. 2. В этом случае закрывающее средство 22 также может быть выполнено как отдельный компонент. Это показано на фиг. 1. Здесь закрывающее средство 22 может быть, например, клапаном, который может быть приведен в действие отдельно. Датчик 10 давления расположен в непосредственной близости от гибкой области 4 стенки, на расстоянии 8 от гибкой области 4 стенки. Расстояние 8, предпочтительно, составляет 2 см [сантиметра] или меньше. В конструктивном варианте по фиг. 2, в качестве дополнительного признака, предусмотрен ограничитель 7, против которого предварительно нагружена гибкая область 4 стенки. В этом конструктивном варианте гибкая область 4 стенки также может быть эластичной. В качестве дополнительного особого признака конструктивный вариант по фиг. 2 имеет смесительную камеру 12, в которой сжатый воздух и восстановитель могут быть смешаны между собой. Смесительная камера 12, предпочтительно, также соединена с каналом 30 подвода сжатого воздуха, который также снабжает сжатым воздухом камеру 6 сжатого воздуха. Тогда смесительная камера 12 тоже может снабжаться сжатым воздухом из источника сжатого воздуха через порт 35 для сжатого воздуха.

На фиг. 3 показан разрез подающего устройства 1. Подающее устройство 1 имеет основание 36, которое несет на себе основные компоненты подающего устройства 1. Канал 3 подачи предусмотрен в основании 36, предпочтительно, как литое или просверленное свободное пространство. Гибкая область 4 стенки образована эластичной гильзой 2, которая вставлена в цилиндрическую секцию 9 канала 3 подачи, причем цилиндрическая секция 9 также образована в основании 36 в виде литого свободного пространства или в виде просверленного отверстия. Цилиндрическая секция 9 пересекает остальную часть канала 3 подачи. Датчик 10 давления расположен напротив цилиндрической секции 9 канала 3 подачи. Датчик 10 давления имеет измерительный объем 11 с отверстием 37. Датчик 10 давления соединен посредством отверстия 37 с каналом 3 подачи, чтобы давление, возникающее в канале 3 подачи, могло войти в измерительный объем 11 датчика 10 давления. Эластичная гильза 2 простирается, предпочтительно, через цилиндрическую секцию 9 и через отверстие 37 в измерительный объем 11. Внутренняя сторона 39, которая обращена к каналу 3 подачи, гибкой области 4 стенки фактически является внешней стороной эластичной гильзы 2. Внешняя сторона 40, которая обращена к камере 6 сжатого воздуха, гибкой области 4 стенки, фактически является внутренней стороной эластичной гильзы 2. Внутренняя область эластичной гильзы 2, предпочтительно, является составной частью камеры 6 сжатого воздуха. Эластичная гильза 2, предпочтительно, снабжена, участками, армирующей гильзой 31, посредством которой также становится возможной особенно герметичная установка эластичной гильзы 2 в цилиндрической секции 9 канала 3 подачи. Посредством армирующей гильзы 31 на том конце эластичной гильзы 2, который соединен с камерой 6 сжатого воздуха, является возможным обеспечить, чтобы эластичная гильза 2 там не деформировалась и могла быть соединена с камерой 6 сжатого воздуха особенно герметичным образом. Предпочтительно, эластичная гильза 2 является вращательно симметричной. Канал 3 подачи продолжается через цилиндрическую секцию 9 кольцеобразно вокруг эластичной гильзы 2, так что каналом 3 подачи образуется непрерывный путь потока мимо эластичной гильзы 2.

На фиг. 4 показан автомобиль 13, имеющий ДВС 14 и имеющий устройство 15 для обработки ОГ для очистки ОГ ДВС 14. Восстановитель может впрыскиваться в устройство 15 для обработки ОГ посредством инжекционного устройства 21. Инжекционное устройство 21 снабжается восстановителем с помощью подающего устройства 1. Подающее устройство 1, в свою очередь, снабжается сжатым воздухом от источника 16 сжатого воздуха. Подающее устройство 1 извлекает восстановитель из бака 17 с восстановителем. Для реализации различных описанных способов автомобиль 13 имеет блок 38 управления, в котором описанные способы могут быть сохранены, и который соединен с подающим устройством 1. Блоком 38 управления может быть контроллер двигателя автомобиля 13 или составная часть контроллера двигателя автомобиля 13.

На фиг. 5 показана диаграмма, иллюстрирующая различные фазы работы подающего устройства. На вертикальной оси 29 относительно оси 28 времени в каждом случае нанесено давление 18 воздуха в камере сжатого воздуха, давление 19 восстановителя в канале подачи, температура 27 в области подающего устройства и объем 26 устройства канала подачи подающего устройства. Во-первых, диаграмма показывает рабочую фазу 23. Рабочая фаза 23 отличается тем, что давление 18 воздуха обычно выше, чем давление 19 восстановителя. Однако показан пик 32 давления. Если пик 32 давления выше, чем давление 8 воздуха, это реализуется посредством деформации 33 гибкой области стенки, в результате чего объем 26 устройства на короткое время увеличивается.

Также показана фаза 24 отключения подающего устройства. Фаза 24 отключения отличается тем, что давление 18 сжатого воздуха поддерживается дольше, чем давление 19 восстановителя. Таким образом дополнительный восстановитель не всасывается в подающее устройство во время фазы 24 отключения. В простейшем случае объем 26 устройства остается постоянным. При подходящей конструкции подающего устройства даже является возможным, чтобы объем 26 устройства слегка уменьшался во время фазы 24 отключения, потому что гибкая секция стенки слегка расширяется в канал 3 подачи. Тогда количество восстановителя, присутствующего в подающем устройстве, даже уменьшается. Эта ситуация проиллюстрирована здесь. На диаграмме также показана фаза 25 замерзания. Фаза 25 замерзания отличается, прежде всего, тем, что температура 27 резко падает, причем температура должна быть, прежде всего, ниже температуры замерзания восстановителя. После падения температуры 27 сначала ничего не происходит, потому что подающее устройство, прежде всего, должно все насквозь остыть. Когда подающее устройство все насквозь остыло, восстановитель замерзает. В результате этого объем 26 устройства увеличивается. Давление 19 восстановителя одновременно также увеличивается. Однако в результате конструкции гибкой области стенки предотвращается повышение давления восстановителя до такой степени, что подающее устройство и, прежде всего, датчик давления, предусмотренный в подающем устройстве, были бы повреждены.

Конструктивные варианты подающих устройств, предложенные здесь, позволяют осуществлять точное дозирование, причем чувствительные к давлению компоненты особенно хорошо защищены во время процесса замерзания и/или во время эксплуатации. Они имеют компактную конструкцию и дешевы в изготовлении. Кроме того, они позволяют осуществлять, по меньшей мере, активную/пассивную адаптацию формы секции канала подачи. Кроме того, способы подходят для оказания позитивного влияния на поведение подающего устройства при замерзании, прежде всего, таким образом, что риск нежелательно высоких давлений около чувствительных к давлению компонентов в результате образования льда в канале подачи может быть локально уменьшен или даже устранен целенаправленным образом.

Изобретение относится к подающему устройству для подачи восстановителя в устройство для обработки отработавшего газа. Сущность изобретения: подающее устройство (1) для подачи восстановителя в устройство (15) для обработки отработавшего газа, имеющее по меньшей мере один канал (3) подачи по меньшей мере с одной гибкой областью (4) стенки. Гибкая область (4) стенки может деформироваться при замерзании восстановителя в канале (3) подачи. Гибкая область (4) стенки отделяет канал (3) подачи от камеры (6) сжатого воздуха, которая соединена с источником (16) сжатого воздуха. Также раскрыт способ эксплуатации подающего устройства (1), способ деактивации подающего устройства (1). Также раскрыт автомобиль (13), имеющий подающее устройство (1). Техническим результатом изобретения является обеспечение точного дозирования, защита чувствительных к давлению деталей во время процесса замерзания, компактная конструкция, обеспечение активной/пассивной адаптации формы секции канала подачи. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Подающее устройство (1) для подачи восстановителя в устройство (15) для обработки отработавшего газа, имеющее по меньшей мере один канал (3) подачи по меньшей мере с одной гибкой областью (4) стенки, которая может деформироваться при замерзании восстановителя в канале (3) подачи, причем гибкая область (4) стенки отделяет канал (3) подачи от камеры (6) сжатого воздуха, которая соединена с источником (16) сжатого воздуха.

2. Подающее устройство (1) по п. 1, причем в канале (3) подачи предусмотрен ограничитель (7) для гибкой области (4) стенки и гибкая область (4) стенки может быть предварительно нагружена по отношению к ограничителю (7) сжатым воздухом из камеры (6) сжатого воздуха.

3. Подающее устройство (1) по п. 1 или 2, причем гибкая область (4) стенки является эластичной гильзой (2), которая расположена в секции (9) канала (3) подачи.

4. Подающее устройство (1) по п. 1 или 2, причем канал (3) подачи соединен с датчиком (10) давления, а гибкая область (4) стенки расположена на расстоянии (8) менее 2 см от датчика (10) давления.

5. Подающее устройство (1) по п. 1 или 2, причем гибкая область (4) стенки простирается в измерительный объем (11) датчика (10) давления.

6. Подающее устройство (1) по п. 1 или 2, причем подающее устройство (1) имеет смесительную камеру (12) для смешения восстановителя со сжатым воздухом, причем камера (6) сжатого воздуха и смесительная камера (12) используют общий источник (16) сжатого воздуха.

7. Способ эксплуатации подающего устройства (1) по одному из предшествующих пунктов, имеющий, по меньшей мере, следующие шаги:
а) поддержание давления (18) воздуха в диапазоне от первого порога давления воздуха до второго порога давления воздуха в камере (6) сжатого воздуха,
б) подача и дозирование восстановителя по каналу (3) подачи в устройство (2) для обработки ОГ, причем в канале (3) подачи поддерживают среднее давление (19) восстановителя в диапазоне от первого порога давления восстановителя до второго порога давления восстановителя, причем первый порог давления восстановителя меньше, чем первый порог давления воздуха, а второй порог давления восстановителя меньше, чем второй порог давления воздуха, и
в) компенсация пика (32) давления (19) восстановителя за счет деформации (33) гибкой области (4) стенки, если пик (32) давления выше, чем давление (18) воздуха в камере (6) сжатого воздуха.

8. Способ деактивации подающего устройства (1) по одному из пп. 1-6, имеющий, по меньшей мере, следующие шаги:
i) завершение подачи восстановителя по каналу (3) подачи посредством насоса (20),
ii) сброс давления (19) восстановителя в канале (3) подачи,
iii) временное поддержание давления (18) воздуха от 3,4 бар до 4,6 бар в камере (6) сжатого воздуха, и
iv) сброс давления (18) воздуха в камере (6) сжатого воздуха.

9. Способ по п. 8, причем перед шагом iv) канал (3) подачи закрывают, так что не может происходить последующего потока восстановителя в канал (3) подачи.

10. Автомобиль (13), имеющий двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (14), имеющий устройство (15) для обработки отработавшего газа (ОГ) для очистки ОГ ДВС (14) и имеющий подающее устройство (1) по одному из пп. 1-6 для подачи восстановителя в устройство (15) для обработки ОГ.