液态废气后处理剂的计量装置及计量方法
【专利摘要】本发明涉及一种计量装置(3、30)，用于对内燃机排放的废气进行后处理的废气后处理液体剂，具有废气系统，尤其用于尿素水溶液，具有输送泵(7)和计量模块(13)，其中所述输送泵(7)连接到吸取管线(23)，用于从箱子(1)吸入废气后处理剂；输送泵(7)和计量模块(13)经由承压管线(25)彼此连接，并且所述废气后处理剂可经由所述计量模块(13)输送到所述废气系统；设置再循环泵(8)，其中所述再循环泵(8)在吸取侧连接到所述计量模块(13)；所述再循环泵(8)泵送的废气后处理剂能够在所述高压侧经由一条不同于吸取管线(23)的管线返回到所述箱子(1)，使所述管线(23、25)如所必需的那样受到废气后处理剂的冲洗。本发明还涉及一种用于计量的相应方法。
【专利说明】液态废气后处理剂的计量装置及计量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种独立权利要求所述类型的计量装置或计量方法。
【背景技术】
[0002]为了满足环境法规的要求，自燃式内燃机中常常在废气系统中设置SCR催化器。于是所述SCR催化器能够将废气中含有的NOx化合物转换成水和氮气，废气后处理剂在SCR催化器的上游喷射到废气管中，其中废气后处理剂例如是用作还原剂的液态尿素水溶液。为了实现这个目的，引入了计量系统，所述计量系统例如包括还原剂箱子，还原剂泵和计量模块，所述计量模块与燃料喷射装置的喷射器类似。所述泵及其所属的部件也称作输送模块。
[0003]输送模块或泵的任务是从所述箱子中吸取尿素水溶液，并且在压力侧产生足够的压力，从而一旦所述计量模块按照控制要求进行开启，就细细地喷洒液态的尿素水溶液，废气后处理剂尤其供给给发动机后面的废气系统。所述喷射器同样如同输送模块，与内燃机的控制器连接，并且由所述内燃机的控制器按照要求相应地开启和再次关闭。相应地也适用于所述输送泵的运行。因为尿素水溶液具有在低温时结冰且此时它的体积增大约11%的性能，必须采取措施以阻止因尿素水溶液的结冰而使所述计量系统损坏。
[0004]为此目的，从EP 1812144已知对尿素水溶液传输管线进行通风。为此，所述泵构造为输送方向可逆的，或者设有使所述泵的输送方向反向的阀。在后来公开的DE102011081628也描述到，可选地设置第二泵，以从输送管道的区域泵出尿素溶液。
[0005]从DE 102009029408还已知，4/2换向阀整合到计量系统中。在所述4/2换向阀的第一开关位置，所述泵将还原剂从所述箱子输送到所述计量模块。当内燃机关闭时，所述4/2换向阀进入到第二开关位置，从而输送模块的泵将液态还原剂从所述计量模块输送到所述箱子中，由此部分计量系统被通风。这里假设所述计量模块开启并且空气或废气从废气管旁流到所述计量系统中。
[0006]因所述计量系统部分通风而产生能够压缩的气孔，从而即使计量系统中残留的还原剂结冰，由此产生的冰压也很小，因而所述计量系统不发生损坏。这种4/2换向阀当然容易出现故障且费用昂贵。
【发明内容】
[0007]用于计量废气后处理剂的根据本发明的计量装置或根据本发明的方法，具有独立权利要求的特征，相对于现有技术具有的优点是保证在内燃机关闭后低成本且可靠地排空计量系统。因为回吸泵仅仅用于使所述计量系统通风或排空，在更高的地理高度上小的输送功率就足够了。对所述回吸泵的输送压力的要求现在也很低。这导致根据本发明的回吸泵的成本比4/2换向阀的成本更低。此外，这种泵也比开关的4/2换向阀不容易损坏。另夕卜，已经提供了一种方法用于改善在更高的高度上用AdBlue填充SCR催化器，这种方法的另一功能是例如平行地保证或优化尾料防护和回吸。为了起动，必须首先从所述系统输送出空气，亦即排出空气，用AdBlue填充所述系统。为此，所述系统还必须适于在更高的地理高度上从所述系统输送出空气。于是以有利的方法使所述回吸功能和尾料防护达到最优，同时提供在更高的高度排出空气或用AdBlue填充的功能。
[0008]通过在从属权利要求中列举的措施，独立权利要求所阐明的计量装置或方法的有利改进方案和改善。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]在附图中示出了本发明的实施例，并在下面的说明中对其进行更详细地解释。在附图中:
[0010]图1示出了一种计量装置，它具有回吸泵，用于通过回流管道排空。
【具体实施方式】
[0011]图1示出了计量装置3，用于计量被用作废气后处理剂的尿素水溶液，其中尿素水溶液存储在存储箱I中。在这里设置输送模块21，输送模块21通过压力管道25而与计量模块13连接。输送模块21包围输送泵单元15，在输送泵7的压力侧内部设置止回阀6。在吸取侧，输送泵7通过吸取管道23而与存储箱I连接，其中箱I和输送泵单元15之间布置预滤器9。压力管道25通过主滤器10使输送泵单元5的压力侧接口与计量模块13连接。回流管道27连接主滤器10的出口侧区域，回流管道27回流到存储箱I中并且在那里优选中止于箱I的最大液面上方。在回流管道27中，止回阀17与节流阀15串联布置。止回阀17布置在回流管道的朝向所述箱的侧上，并且能够朝向箱内打开，节流阀15布置在回流管道的朝向主滤器10的侧上。节流阀15和止回阀17构造为一个整体构件。除输送泵7外，输送模块21具有满足要求的开关式回吸泵8，回吸泵8通过回流管道29在入口侧通过回流管道27而与压力管道25连接。在回吸泵8的出口侧，回流管道29通过回流管道27的朝向所述箱的一侧返回到所述箱。压力传感器11在主滤器10和计量模块13之间的区域中连接到压力管道25。
[0012]一方面，在计量运行中，液态废气后处理剂通过输送泵单元从所述箱吸出，然后通过计量模块13，尤其进给到催化器的下游，喷洒到废气管中以选择进行催化还原反应，其中计量模块13可设计为开关式的阀。多余的废气后处理剂通过回流管道27返回到所述箱。另一方面，在内燃机关闭后，为了防止结冰或腐蚀，所述管道系统被吸空。为此，尤其可电控制的计量模块断开，回吸泵8启动，从而通过回吸泵8，尤其是使计量模块和除此以外的流通流体的管道排空，并且相关的废气后处理剂使用回流管道27返回到尤其是回流管道27的朝向所述箱的侧上以及箱I中。
[0013]本发明提供了 4个功能，这4个功能最理想地用计量装置描述。
[0014]a)尾料防护
[0015]尤其在计量模块13构造为简单喷嘴的情形下，为了使残留在关闭的系统中的AdBlue最少或避免AdBlue残留在关闭的系统中，输送栗单兀5的排气阀6具有最大的不可渗透性。这能够通过排气阀上的高反压进行提高，即通过在被构造为止回阀的排气阀6中安装的弹簧的大弹簧常数实现。
[0016]b)回吸[0017]回吸泵8在运行中在它的吸取侧上产生低压。所述低压导致尤其压力管道25更彻底地被排空，特别是当必须消除输送模块21和深置的计量模块13之间的高度差时。然而回吸泵8的吸取侧上更低的低压使所述输送泵单元5的止回阀6开启，从所述箱离开的AdBlue泵送回到所述箱中。止回阀6具有更小的闭合力，降低了所述系统排空的能力。止回阀6的大的弹簧力提高了所述系统排空的能力，即有效回吸。
[0018]c)所述主泵的效率
[0019]因为在每个输送行程中必须克服阀6的闭合力，作用在排气阀6上的作用力大则降低了输送泵7的效率。从这个角度来讲，轻的可开启的排气阀6是有利的。
[0020]d)排气
[0021]为了精确地计量废气后处理剂，在流体流通的管道中要求不存在空气。为此目的，所述装置按照要求进行排气。为了通过输送泵7在更高的高度上，例如在高达4000米的高度上输送空气(对空气密封)，排气阀6不应低于某个压力阈值,因此在环境压力降低时空气能够被输送。如果通过排气阀6积聚的反压太高，所述系统不能排气。然而为了优化所述尾料防护和回吸，必须使用具有大弹簧常数的排放阀6。但为了提供良好的排气功能，所述回吸泵有助于排空所述系统。回吸泵8为此在输送泵单元5的压力侧上产生低压，输送泵单元5使输送泵7在高压时用空气支持排气阀6的反作用力。在大的高度时，例如在高达4000米的高度时，启用两个泵调整排气功能，从而在一定程度上尿素水溶液通过从所述箱吸取尿素水溶液，流过吸取管道23，通过回吸泵8经过回流管道27返回，藉此冲洗所述输送模块。当压力传感器11记录到压力下降时，所述输送模块的冲洗优选发生在内燃机起动以后或者在空转运行时。一个合适的、未详细描述的控制器实现所述的功能，包括将还原剂进给到废气管中。由此这种控制器例如也与压力传感器11、电控的计量模块13、输送泵7和回吸泵8电连接。在运行期间通过压力传感器11可感测压力下降，必要时评估在流体流通的管道中存在空气的迹象，从而开始相应的排气过程，即同时启动输送泵7和回吸泵8。
【权利要求】
1.一种计量装置(3)，用于具有废气系统的内燃机的废气后处理的液态废气后处理齐U，尤其用于尿素水溶液，具有输送泵(7)和计量模块(13)，其中所述输送泵(7)与吸取管道(23)连接以从箱(I)吸取废气后处理剂，其中所述输送泵(7)和计量模块(13)通过压力管道(25)相互连接，并且所述废气后处理剂可通过计量模块(13)供给给所述废气系统，其特征在于， 设置回吸泵(8)，其中所述回吸泵(8)在吸取侧与所述计量模块(13)连接，并且所述回吸泵(8)输送的废气后处理剂通过一个与吸取管道(23)不同的管道回流到所述箱，从而能够按照要求在计量模块(13)闭合时利用废气后处理剂冲洗所述管道(23、25)或者排气。
2.根据权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述压力管道(25)在所述输送泵(7)和计量模块(13)之间与通到所述箱中的回流管道(27)连接。
3.根据权利要求2所述的计量装置，其特征在于，所述回流管道(27)具有节流阀(15)和/或止回阀(17)，其中所述止回阀(17)朝向所述箱⑴内开放。
4.根据权利要求2或3所述的计量装置，其特征在于，所述与吸取管道(23)不同的管道是所述回流管道(27)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述压力管道(25)在所述计量模块(13)前面与压力传感器(11)连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，过滤器(10)布置在所述输送泵(7)和计量模块(13)之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，止回阀(6)布置在所述输送泵(7)和计量模块(13)之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，预滤器(9)布置在所述吸取管道(23)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的计量装置，其特征在于，所述输送泵(7)和/或回吸泵(8)构造为隔膜泵，尤其是具有旋转的操纵元件的隔膜泵。
10.一种用于计量液态废气后处理剂的方法，所述废气后处理剂尤其是尿素水溶液，用于对内燃机废气系统的废气进行后处理，其中所述废气后处理剂利用所述输送泵(7)从箱(I)中吸出，然后通过计量模块(13)供给给所述废气系统，其特征在于， 按照要求，尤其是在内燃机打开时，从所述箱吸出的废气后处理剂利用回吸泵(8)回流到所述箱，从而在计量模块(13)闭合时实现利用废气后处理剂清洗所述管道(23、25)或它的排空。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述清洗通过启动所述输送泵(7)和回吸泵(8)实现，从而两个泵暂时都在运行。
【文档编号】F01N3/20GK103975137SQ201280060677
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年12月6日 优先权日:2011年12月12日
【发明者】S·泽尔滨, F·格特瓦尔德, M·哈姆奇克 申请人:罗伯特·博世有限公司