(57)【要約】本発明は、液体（２）のためのインジェクタ（１７）を備え、少なくとも１つの圧力センサ（１５）、好ましくは統合された圧力センサ（１５）を有するデバイスに関する。前記デバイスは、特に、液体還元剤を自動車両（２２）の排ガス管（１９）に付加するために用いられる。【選択図】図１
2013517409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体（２）のためのインジェクタ（１７）を備えるデバイスであって、少なくとも１つの圧力センサ（１５）を有する、デバイス。
【請求項２】
前記圧力センサ（１５）は、前記インジェクタ（１７）において統合される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの統合される圧力センサ（１５）は、前記インジェクタ（１７）のハウジング（２６）内に配置される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記圧力センサ（１５）は、前記インジェクタ（１７）に取り外し可能に接続される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記圧力センサ（１５）は、前記液体（２）を前記インジェクタ（１７）に供給するための噴射ライン（１２）上のインジェクタ（１７）のコネクタに接続される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記インジェクタ（１７）は、圧力チャンバを有するニードルバルブを備え、前記圧力センサ（１５）は、前記圧力チャンバと流体接続される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
タンク底部（５）を有する少なくとも１つのタンク（１）を備え、および液体（２）のためのコンベヤユニット（８）を備える装置であって、前記コンベヤユニット（８）は、前記タンク底部（５）でチャンバ（９）内に配置されて、かつ液体（２）のためのインジェクタ（１７）に接続され、前記インジェクタは排ガスライン（１９）上に位置決め可能であり、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデバイスが形成される、装置。
【請求項８】
自動車両（２２）の排ガスライン（１９）に液体還元剤を付加するための、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデバイスの、または請求項７に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体のための、特に液体還元剤を自動車両のモバイル排ガスシステムに付加するための、インジェクタに関する。本発明は、さらに、タンク底部を有するタンクを有し、および液体のためのコンベヤユニットを有し、液体は特に排ガス後処理のための液体還元剤である、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガス流中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を取り除くために、排ガス流中に含まれる窒素酸化物を触媒コンバータによって元素の窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に変換するように、液体還元剤は、排ガス流の内部に噴射されることが好ましい。液体還元剤として、活性物質（例えばアンモニア（ＮＨ３）および／または尿素（ＣＨ４Ｎ２Ｏ））は、好ましくは水に溶かされて、加えられる。液体還元剤を格納するために、還元剤がタンクから排ガス流まで運搬されることができるように、コンベヤユニットと協働するタンクは、設けられる。
【０００３】
あらかじめ決められた量の還元剤をすべての作動条件の下で排ガス流に付加するために、この還元剤を運搬して格納するときに、一連の技術的課題が発生する。特に、これらの課題は、液体還元剤が、特に水性の尿素溶液において、凍結可能であるという事実に基づく。液体還元剤が凍結するのを防止するために、例えば水性の尿素溶液の凝固点（通常はほぼ−１１℃にある）を最大−４０℃まで低下させることができるように、不凍剤は添加されることができる。
【０００４】
この種の不凍剤または凝固点レジューサを使用するときでさえ、それにもかかわらず排ガス流中の窒素酸化物が自動車両の周囲環境の極低温でさえ減少することが確実でなければならない。この目的のために、還元剤を最初に融解または溶解することが必要でもよい。この目的で、タンクを加熱するためのさまざまな解決法および／またはタンクのサブボリュームは、すでに提案された。しかしながら、これらの解決法のすべては、液体還元剤が排ガス流に確実に加えられることができるような方法で融解および凍結を繰り返し実行するために適していない。
【０００５】
液体還元剤がタンク底部の近くで、およびタンク底部から取り除かれる場合、特定の問題点が現れる。例えば、凍結還元剤はタンク底部でヒータによって実際に融解されることができることが、しかし、上方に配置される凍結液体の領域に達することができず、そして、氷の厚いカバーはしたがって取り除き位置周辺に残ることが、この場合分かった。液化還元剤の吸引は、しかしながら、真空につながる。そして、それに対して、使用するポンプは、通常この場合機能することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に基づいて、本発明の目的は、従来技術に関して述べられる課題を少なくとも部分的に解決することである。
【０００７】
さらなる目的は、融解プロセス中または融解プロセスの直後のいずれかに、液体還元剤の効果的な取り除きを可能にする方策を特定することである。その結果、特に実質的に泡のない運搬物は可能である。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、融解の範囲および／または、融解プロセス中のおよび／または融解プロセスの直後の液体還元剤の充填レベルについてのより正確な知識が提供される方策を提案することである。
【０００９】
加えて、１つの目的は、コンベヤユニットおよび／またはインジェクタがモニタされることおよび／または制御されることができる方策の仕様であると考えられる。技術的な複雑さは低い。状態変数に関する計測値の改良された獲得は（特に圧力に関して、）必要な場合、コンベアシステムにおいて達成される。
【００１０】
請求項１の特徴によるデバイスは、上記目的のうちの少なくとも１つを達成するために提案される。本発明のさらなる目的に関してよい有利な変化は、従属請求項において開示される。個々の請求項に記載される特徴が任意の技術的に可能な方法において互いに組み合わされることができて、本発明の別の実施形態を示すことができる点に留意する必要がある。特に図に関連する記載は、本発明を説明して、追加的な例示的実施態様を開示する。
【００１１】
液体のためのインジェクタを備えるデバイスは、したがってこの場合提案される。前記デバイスは、少なくとも１つの圧力センサ（好ましくは統合された圧力センサ）を有する。
【００１２】
「インジェクタ」は、液体のためのライン部分を定義済み瞬間で解放および閉鎖／封鎖する付加手段を意味すると特に理解される。原則として、この種のインジェクタが自動開放のように形成されることは実際可能である。すなわち、流れの横断面は、インジェクタの前方の液体のあらかじめ決められた圧力の存在によって自動的に解放される。但し、電気的に作動するインジェクタが多くの場合用いられる。この種のインジェクタは、特に噴射ノズルのように形成される。この種の噴射ノズルは、必要に応じてニードルバルブを備える。そして、そのニードルは、ノズルホルダの付勢ばねによってバルブシート上に押圧される。液体の圧力は、ノズル開口より上に位置する圧力チャンバ内に分配して、圧力チャンバ内に配置されるニードルバルブの円錐圧力肩部に対する圧力の結果として、ノズルを開く。ニードルは、ドライブによって、特に電気的に作動される磁気ドライブによって、持ち上げられてもよい。原則として、この種のインジェクタは、出口でノズル（例えばピントルノズルおよび／またはホールタイプノズル）を有してよい。
【００１３】
予め、インジェクタへの供給ライン、またはポンプとインジェクタとの間のラインシステムのポイントのいずれかで、液体の圧力を確立するための圧力センサを配置することは、従来行われていた。一方で、圧力センサがインジェクタに統合されるかまたは圧力センサに取り外し可能に接続されることは、この場合提案される。換言すれば、これは、圧力センサが、インジェクタ内にすでに位置する液体に、および／または、液体と感圧性の方法で協働してそしてインジェクタ内または上に配置されるコンポーネントに、接続していることを意味する。圧力センサが、インジェクタに液体を供給するための噴射ライン上のインジェクタのコネクタに接続している実施形態は、好ましい。これは、特に、圧力センサがコネクタ上にネジ留めされるか、あるいは、それとまたはそれに統合されるように実施されてよい。
【００１４】
インジェクタが圧力チャンバを有するニードルバルブを備え、そして圧力センサが圧力チャンバと流体接続にて形成される実施形態もまた、好ましい。
【００１５】
これによって、インジェクタを通して供給される噴射液体の圧力は、非常に正確に測定されることができる。
【００１６】
本発明については、圧力センサは、非常にスペースをとらない方法で設けられることができる。加えて、インジェクタの作動のための一部に設けられる電気導線または信号導線は、インジェクタ内の圧力を評価するために用いることもできる。技術的に単純な解決法も、結果として特定される。加えて、特に全てのコンベヤユニットをモニタするために、排ガスシステムに向かう出口開口部の近くの状態変数（例えば圧力）の測定が特に正確な測定値が得られることができるように有利であることは、考慮される。
【００１７】
特に、「液体」は、少なくとも外界温度で、液体凝集状態（ｌｉｑｕｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を有する物質を意味するとして理解される。液体は、内燃機関の排ガスにおいて発現する窒素酸化物の処理のための還元剤であるのが最も好ましい。例えば、液体還元剤はまた、アンモニアの他に、アンモニア前駆体（例えば尿素）を意味するとしても理解される。液体還元剤は加えて、運搬を妨げない小さい粒子と同様に凝固点還元物質を含んでよい。この点に関して、「液体」は、特に正確にこの種の還元剤にとって、総称である。
【００１８】
さらにまた、少なくとも１つの統合された圧力センサがインジェクタのハウジング内に配置されることも、提案される。
【００１９】
圧力センサは、したがって、インジェクタのハウジングによって囲まれるかまたは保護されるのが最も好ましい。例えば適当なシール、絶縁などによって、排ガスシステムの近くで圧力センサを周囲条件から保護することも、したがって可能である。
【００２０】
本発明の展開によれば、タンク底部を有する少なくとも１つのタンクを備え、および液体のためのコンベヤユニットを備える装置もまた提案される。コンベヤユニットは、タンク底部でチャンバ内に配置されて、液体のためのインジェクタに接続される。前記インジェクタは、排ガスライン上に位置決め可能である。そして、本発明による少なくとも１つのデバイスは形成される。
【００２１】
原則として、タンクは、金属を使用しておよび／またはプラスチックを使用して形成されることができる。タンクは、それが自動車両の環境または空間条件にマッチするので、一般に複雑な形態を有する。タンクは、１つの部品で作られることができる。しかし、これは不可欠ではない。タンク底部、１つ以上のタンク側部およびタンク天井は、通常、タンクに割り当てられることができて、共にタンク内部またはタンク容量を定めることができる。もちろん、液体の（異なる）量が異なるサブボリュームに格納されるように、タンクは、多くのサブボリュームに分割されることも可能である。
【００２２】
装置はまた、少なくとも１つのコンベヤユニットを備える。通常は、正確に１つの（単一の）コンベヤユニットが設けられる。コンベヤユニットは、液体がタンクから外に運搬されることができるコンポーネント（液体案内ラインのような受動コンポーネント、および、液体の処理、運搬、加熱などのための装置のような能動コンポーネント）を備える。この点に関して、コンベヤユニットは、液体のための少なくとも１つのポンプおよび対応するコンベアラインを備えることが好ましい。必要に応じて、コンベヤユニットは、さらに他のコンポーネント（例えば少なくとも１つのフィルタ、少なくとも１つのセンサおよび／または少なくとも１つのバルブ）を有することが可能である。電子的および／または電気的コンポーネントは、コンベヤユニット（例えば回路、格納、プロセッサその他）において統合されてもよい。
【００２３】
本発明による装置のコンベヤユニットは、タンク底部でチャンバ内に配置される。チャンバは、隣接するタンク底部から内側に案内される湾曲、窪み（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）、凹部その他を特に構成する。タンク底部から始まって、チャンバは、したがってチャンバ高さを形成する。チャンバは、タンク内に保存されて少なくとも一部がコンベヤユニットに受け入れられる液体を含まない。チャンバは、タンク底部の統合されたまたは別々のコネクタ部でありえる。チャンバはまた、好ましくは隣接するタンク底部のレベルで閉じることが好ましい。チャンバはまた、タンクに基づいて偏心して配置される（すなわち、タンク側部の近くに配置される）ことが好ましい。
【００２４】
この場合、チャンバは、少なくとも１つのヒータを有することがさらに好ましい。ヒータは、電気エネルギーによって作動されることが最も好ましい。原則として、ヒータは、別に形成されることができて、コンベヤユニットの一部でありえて、および／または、チャンバ壁にまたはその上に配置されることができる。
【００２５】
この場合に提案される装置は、一連の利点がある。タンク内に突出するチャンバは、コンベヤユニットのスペースをとらない配置を許容する。コンベヤユニットがベースに近いこともまた、例えばタンクの天井に配置されるコンベヤユニットを介して液体が取り除かれるタンクと比較して、タンクの形状とは無関係に、液体に関してタンクを完全に空にすることを許容する。加えて、タンク内に突出するチャンバのヒータは、融解中に、熱がより深くまたはさらに内側まで氷に導入されることを可能にする。加熱表面も、したがって局所的に増加する。比較的急な（タンク底部に対して実際にほとんど垂直に延びる）チャンバ側壁を有するチャンバの好適な輪郭はまた、大量の液体がそこで急速に融解されることができて、取り除かれる位置へ運搬されることができるように、融解された還元剤がタンク底部の予め定められた領域に目標とされた方法で流れるという事実に至る。
【００２６】
装置の好ましい実施形態が記載されたけれども、統合されたセンサを有する本発明によるインジェクタは、他の装置と協働することもできる。この場合、他のまたは複数の状態変数（圧力、温度、コンダクタンスなど）を決定するセンサは、同時に、必要に応じて統合されることもできる。
【００２７】
装置は、内燃機関を有する自動車両のための還元剤供給デバイスのように形成されることが好ましい。そして、排ガスは、排ガスシステム内に導かれて、還元剤は、排ガスシステム内に（制御された方法で）分配される。タンクが自動車両に固定されるので、還元剤供給デバイスは、自動車両に統合される。還元剤供給デバイスは、特に対応する制御ユニットを用いて、必要に応じて還元剤を排ガスシステムへ導く能力がある。
【００２８】
特にこの種の装置については、コンベヤユニットを非常に小さくなるように作ることが試みられる。したがって、チャンバ内の構成要素がより少数になることは、同時に、タンクのボリュームを増加させる。加えて、特に乗用自動車両の分野への適用については、噴射ラインが比較的長くて（例えば３ｍ以上または４ｍ以上でさえも）よいことは、考慮に入れられる。これ以降、噴射ラインおよびインジェクタで実際に存在する圧力に関して特定のそして非常に正確な記載を提供することが可能であるために、インジェクタの本発明による実施形態は、この場合に特に有利であると考えられる。
【００２９】
加えて、本発明によるデバイスの、または液体還元剤を自動車両の排ガスラインに付加する本発明による装置の使用は、特に提案される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明および技術分野は、図に基づいて、以下により詳細に説明される。図は、特に好適な実施形態の概略図を示すことに注意されたい。本発明はしかしながらこれに制限されない。
【図１】図１は、本発明によるデバイスを有する自動車両を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、液体２を格納するための、特に液体還元剤（例えば、水性尿素溶液）を格納するための自動車両２２の概略図を示す。タンク１は、それが壁を区切ることによって内部を形成する。そしてそれは、この場合、上方のタンク天井７、下方のタンク底部５およびその間に配置されるタンク側部６によって形成される。この場合に図示されるタンク１はまた、タンク天井７に充填口３を有する。そして、それを介して、タンク１は必要に応じて液体２を充填されることができる。この種のタンク１が１つ以上の充填レベルゲージ４を有することも従来どおりである。それによって、タンク１内の液体２の現在の充填レベルは決定されることができる。
【００３２】
チャンバ９（その内部にコンベヤユニット８が配置される）は、それからタンク底部５で中心から外れて形成される。チャンバ９内に液体２はないが、しかしその代わりに、タンク１からインジェクタ１７まで液体２を運搬するためのコンポーネントはそこに配置される。コンベヤユニット８は、流出口１０を介してタンク１の内部から液体２を取り除く。そしてそれは、タンク底部５の近くに同様に配置される。コンベヤユニット８は、（流出口１０から始まって、この場合に示される循環のシーケンスにおいて）液体がインジェクタ１７へと導通されるポンプ１４およびバルブ１６よりも、最初にフィルタ１３を備える。温度センサ２５（または必要な場合、他のセンサ）は、ポンプ１４とバルブ１６との間のライン部分に設けられてよい。インジェクタ１７はまた、ハウジング２６を有する。そこにおいて、圧力センサ１５は統合（ｉｎｔｅｇｒａｔｅ）される。
【００３３】
インジェクタ１７への液体２の経路選択の代わりに、バルブ１６はまた、帰還口１１への運搬も可能にする。そして、それを介して、液体２はタンク１にフィードバックされて、したがってチャンバ９からタンク内へと再び出る。
【００３４】
ポンプ１４の、バルブ１６の、インジェクタ１７の、および／またはさらなるコンポーネントの作動のために、制御ユニット１８は設けられてよい。そしてそれは、信号導線２３によってコンポーネントに接続される。制御ユニット１８は、加えて、必要に応じて運搬または加熱を起動させるように、異なるセンサに（例えば統合圧力センサ１５にも）および／または上位の制御ユニット（例えばエンジン制御ユニット）に接続されてよい。制御ユニット１８は、チャンバ９内に同様に統合されてよい。コンベヤユニット８によって運搬される液体２は、インジェクタ１７を介して排ガスライン１９に供給される。そして、それを通って、排ガスは所定の流れ方向２０に流れる。液体２は、必要な場合に触媒的に活性物質を用いて窒素酸化物のための還元剤を形成するために、気化してよい（例えば温度勾配での分子の移動（ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｒｅｓｉｓ））かまたは変換してよい（例えば加水分解）。還元剤および排ガスのこの混合物は、それから排ガス処理ユニット２１（特に触媒コンバータ）に供給されることができる。その結果、排ガスライン１９における窒素酸化物は減少する。液体２は、排ガスライン１９において必要な液体２の検討中の量に好ましくは追加される。
【符号の説明】
【００３５】
１…タンク
２…液体
３…充填口
４…充填レベルゲージ
５…タンク底部
６…タンク側部
７…タンク天井
８…コンベヤユニット
９…チャンバ
１０…流出口
１１…帰還口
１２…噴射ライン
１３…フィルタ
１４…ポンプ
１５…圧力センサ
１６…バルブ
１７…インジェクタ
１８…制御ユニット
１９…排ガスライン
２０…流れ方向
２１…排ガス処理ユニット
２２…自動車両
２３…信号導線
２４…ヒータ
２５…温度センサ
２６…ハウジング
【図１】
2013517409.tif 000003
【国際調査報告】
2013517409.tif 000004
2013517409.tif 000005
2013517409.tif 000006
2013517409.tif 000007
2013517409.tif 000008