УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ПРИСАДКИ
LIQUID ADDITIVE PROVIDING DEVICE

Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для предоставления жидкой присадки. Такие устройства используются, в частности, в автомобильной промышленности, чтобы подавать в устройство обработки отработавших газов жидкую присадку (топливо, воду, аммиак и т.д.). В частности, для очистки отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания используются устройства обработки отработавших газов, в которых осуществляется преобразование соединений оксидов азота в отработавших газах в безвредные вещества (азот, углекислый газ и воду) с помощью восстановителя, - известный специалисту способ селективной каталитической реакции (SCR). Этот восстановитель может, например, подводиться как жидкая присадка к устройству обработки отработавших газов. В этой связи в качестве жидкой присадки часто используется водный раствор мочевины. 32,5-процентный водный раствор мочевины доступен под торговой маркой AdBlue в качестве присадки для обработки отработавших газов.
Устройства для обеспечения жидкой присадки для моторных транспортных средств (автомобилей) должны создаваться с минимальными затратами и по возможности малым количеством различных компонентов.
Проблема с типичными жидкими присадками заключается в том, что они могут замерзать при низких температурах. AdBlue замерзает, например, при -11°С. Подобные низкие температуры могут возникать зимой в автомобилях, особенно во время длительного простоя. Замерзание приводит к объемному расширению водной присадки. Это объемное расширение может привести к повреждению устройства для предоставления жидкой присадки. Это особенно проблематично, в частности, в случае компонентов для подачи жидкой присадки (как, например, насосов).
Существует возможность спроектировать устройство для предоставления жидкой присадки таким образом, что оно не будет повреждаться при замерзании жидкой присадки. Эта концепция связана с относительно высокими затратами. Другая возможность заключается в опорожнении устройства для предоставления жидкой присадки после остановки работы двигателя внутреннего сгорания, так что жидкая добавка не может замерзнуть в устройстве во время фазы покоя. Однако эта концепция делает необходимыми дополнительные действия после остановки работы, которые, возможно, сопровождаются шумами и повышенной нагрузкой для аккумуляторов энергии.
Исходя из этого задачей настоящего изобретения является решение описанных технических проблем или по меньшей мере их уменьшение. В частности, должен быть предложен способ эксплуатации устройства для предоставления жидкой присадки (в частности, водного раствора мочевины), который позволяет осуществить особенно хорошую защиту устройства от замерзающей жидкой присадки.
Эти задачи решаются способом с признаками пункта 1 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления способа приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. Признаки, приведенные по отдельности в пунктах формулы изобретения, могут комбинироваться любым технологически целесообразным образом друг с другом и могут дополняться пояснительным содержанием из описания, причем показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.
Изобретение относится к способу эксплуатации устройства для предоставления жидкой присадки, которое имеет по меньшей мере следующие компоненты:
- место всасывания для отбора жидкой присадки из бака,
- бесклапанный транспортирующий трубопровод, проходящий от места всасывания до устройства подачи, и
- бесклапанный объемный насос (насос вытеснения), причем объемный насос выполнен с возможностью транспортировать жидкую присадку из бака через место всасывания вдоль транспортирующего трубопровода к устройству подачи, и причем объемный насос имеет по меньшей мере одно уплотнение транспортирующего трубопровода, которое может сдвигаться для транспортировки жидкой присадки вдоль подающего трубопровода.
Способ теперь включает в себя по меньшей мере следующие этапы:
а) обнаружение остановки работы устройства;
b) определение положения уплотнения внутри объемного насоса; и
с) изменение положения уплотнения, если положение уплотнения не соответствует предусмотренному парковочному положению.
Под местом всасывания понимается, в частности, отверстие, в котором транспортирующий трубопровод для транспортировки жидкой присадки выходит в бак. Жидкая присадка всасывается через место всасывания из бака в транспортирующий трубопровод, когда насос устройства подает жидкую присадку. Место всасывания размещено предпочтительно в нижней области бака (в частности, у дна бака), так что бак через место всасывания может опорожняться по возможности полностью.
Под бесклапанным транспортирующим трубопроводом, иными словами, понимается то, что жидкая присадка на своем пути от места всасывания по транспортирующему трубопроводу до устройства подачи проходит без каких-либо клапанов. Также не нужно проходить никаких клапанов в насосе, который расположен в устройстве подачи. Исключение здесь составляет, при необходимости, только один предусмотренный в устройстве подачи (дозирующий) клапан. В устройстве подачи также может быть предусмотрен клапан, и несмотря на это реализуется бесклапанный транспортирующий трубопровод в объясненном здесь смысле. Транспортирующий трубопровод предпочтительно выполнен из шланга и/или канала, который расположен, например, в блоке или базовой плите устройства подачи. Такой канал в блоке может быть выполнен, например, в виде проточек.
Устройство подачи предпочтительно является инжектором, через который жидкая присадка (в частности водный раствор мочевины) может подводиться к устройству обработки отработавших газов. Устройство подачи может содержать форсунку, которая обеспечивает тонкое распыление жидкой присадки в устройстве обработки отработавших газов. Устройство подачи может альтернативно или дополнительно также иметь средство дозирования (в частности, дозирующий клапан), с помощью которого может осуществляться порционирование или дозирование по потребности жидкой присадки. Дозирование с помощью дозирующего клапана происходит регулярно за время открытия дозирующего клапана. Продолжительность, в течение которой дозирующий клапан открыт, как правило, пропорциональна количеству дозируемой жидкой присадки. Эта взаимосвязь позволяет выполнять точное дозирование.
Объемный насос, используемый здесь, представляет собой насос, в котором жидкая присадка транспортируется посредством по меньшей мере одного замкнутого объема. Противоток жидкой присадки предотвращается этим замкнутым объемом. Объемные насосы следует отличать от динамических (лопастных) насосов, в которых жидкость подается, например, через винты и/или мешалки. В объемных насосах в случае выключения (когда насос деактивирован) регулярным образом невозможен какой-либо обратный поток жидкой присадки, в то время как в динамических насосах обратный поток возможен, когда винт или мешалка останавливается.
В динамических насосах подача насоса регулярным образом зависит от разности давлений, которую генерирует насос, потому что параллельно к подаваемому потоку формируется обратный поток, который зависит от разности давлений, создаваемой насосом. Этот обратный поток и подаваемый поток перекрываются и создают объем подачи (расход насоса). Этой взаимосвязи обычно нет в объемных насосах. По меньшей мере в области предусмотренных разностей давлений, расход насоса не зависит от генерируемой разности давлений. Особенно при низких скоростях подачи в объемных насосах возможно постоянное повышение давления, в то время как в динамических насосах возможность повысить давление в каждом случае сильно зависит от транспортируемого количества жидкости.
Бесклапанные объемные насосы представляют собой объемные насосы, в которых жидкая присадка при впуске и при выпуске в объемы перекачки не протекает никакие (отдельные) клапаны. В таких бесклапанных объемных насосах предпочтительно существует по меньшей мере одно уплотнение транспортирующего трубопровода. Это уплотнение формирует в объемном насосе по меньшей мере один замкнутый объем перекачки и может перемещаться для перемещения жидкой присадки вдоль транспортирующего трубопровода в направлении подачи. Тем самым также перемещается заполненный жидкой присадкой объем перекачки, и происходит подача жидкой присадки.
Предпочтительно, объемный насос представляет собой объемный насос с реверсируемым направлением подачи. Для того, чтобы направление подачи объемного насоса было реверсируемым, в частности, предполагается, что объемный насос может работать с двумя различными/противоположными направлениями потока. Предпочтительно обеспечивается привод, приводное направление которого может переключаться. Посредством реверсирования направления действия привода также переключается направление подачи объемного насоса. За счет реверсирования направления подачи объемного насоса становится возможным опорожнять транспортирующий трубопровод устройства относительно обычного направления подачи. Жидкая присадка, которая находится в транспортирующем трубопроводе, через место всасывания подается назад из транспортирующего трубопровода в бак.
Такой объемный насос в устройстве для предоставления жидкой присадки позволяет предусмотреть опорожнение транспортирующего трубопровода, не требуя множества различных дополнительных компонентов. Для опорожнения направление подачи объемного насоса может быть реверсировано, чтобы опорожнить объемный насос устройством подачи в бак.
Остановка работы устройства на этапе а) происходит, например, вместе с деактивированием автомобиля, в который встроено описываемое устройство. После остановки работы, устройство деактивировалось бы совместно, и есть опасность, что оно будут подвергаться воздействию низких внешних температур, и имеющаяся жидкая присадка замерзнет и вызовет повреждения. Чтобы избежать этого, (дополнительно) еще выполняются следующие этапы в рамках процедуры деактивации.
На этапе b) определяют положение уплотнения внутри объемного насоса. По меньшей мере одно уплотнение во время подачи объемным насосом предпочтительно перемещается посредством объемного насоса. Положение уплотнения при остановке работы может быть определено расчетным путем и/или с помощью датчика, который регистрирует положение уплотнения. Такой датчик также может размещаться на приводе объемного насоса и контролировать положение привода. Привод объемного насоса предпочтительно (жестко) соединен с уплотнением таким образом, что положение привода позволяет сделать вывод о положении уплотнения.
Предусмотренное парковочное положение уплотнителя является положением в объемном насосе, в котором должно размещаться по меньшей мере одно уплотнение во время фазы простоя устройства. В частности, для объемного насоса установлено (единственное) парковочное положение, так что уплотнение переводится в это парковочное положение при остановке работы независимо от текущего положения. Парковочное положение, в частности, сохранено в блоке управления и может вызываться. Если по меньшей мере одно уплотнение находится в этом парковочном положении, риск повреждения устройства из-за замерзания жидкой присадки особенно низкий или наименьший.
Этот активный контроль и регулировка положения уплотнения в объемном насосе при каждой остановке работы или при остановке работы, если присутствуют критические температуры окружающей среды, позволяют осуществлять щадящий режим и, следовательно, постоянно точную подачу/дозирование.
Кроме того, способ является предпочтительным, если объемный насос имеет вращательный привод и подвижный элемент насоса, причем подвижный элемент насоса перемещается для подачи в соответствии с вращательным движением.
Если привод является вращательным приводом, положение привода, которое контролируется, может, например, быть прилежащим углом вращательного привода. Вращательный привод может быть выполнен особенно экономично, например, с электродвигателем, направление вращения которого может быть изменено с помощью электрической полярности. Подвижный элемент насоса выполняет по выбору вращение или эксцентриковое вращательное колебание, при котором он сохраняет свою основную ориентацию, но в соответствии с вращательным движением смещается. Это так называемое эксцентриковое вращательное колебание подвижного элемента насоса может быть получено с помощью эксцентрика, приводимого во вращение вращательным приводом. Вращательный привод и соответственно подвижный элемент насоса позволяют реализовать особенно энергетически эффективный способ привода объемного насоса.
Также является предпочтительным способ, если на подвижном элементе насоса предусмотрены крючки, которые могут входить в зацепление, когда подвижный элемент насоса перемещается с направлением вращения, противоположным направлению подачи, и крючки после этапа с) фиксируются в парковочном положении.
Эта концепция также может быть перенесена на другие насосы для описанных устройств. В частности, возможно, что на подвижном элементе насоса предусмотрены компоненты, которые приводят к особенно хорошему уплотнению по меньшей мере одного объема перекачки, когда подвижный элемент насоса перемещается в незначительной степени (например, на несколько угловых градусов) противоположно направлению подачи. Эти компоненты могут быть выполнены, например, по типу крючков и, в частности, по типу гарпунообразных крючков. Крючки герметично уплотняют на одной поверхности объемов перекачки, будучи прижатыми к поверхности объема перекачки, когда подвижный элемент насоса перемещается в незначительной степени противоположно направлению подачи. Крючки предпочтительно выполнены таким образом, что они вновь расцепляются от поверхности объемов перекачки, когда подвижный элемент насоса перемещается дальше противоположно направлению подачи. При освобождении крючки могут отворачиваться или откидываться от него. Затем возможно свободное перемещение подвижного элемента насоса противоположно направлению подачи, посредством которого насос может быть опорожнен. Для того чтобы вновь герметично закрыть насос с помощью крючков, подвижный элемент насоса должен быть перемещен сначала вновь в направлении подачи, чтобы крючки вновь вернуть в исходное положение. Затем объемы перекачки могут снова закрываться посредством (незначительного) перемещения против направления подачи. Описанное уплотнение посредством крючков по сравнению с нормальным уплотнение объемов перекачки предпочтительно повышается таким образом, что уплотнение посредством крючков и при давлениях выше рабочего давления не пропускает жидкую присадку. Например, это повышенное уплотнение может быть достаточным, чтобы выдерживать давление льда на компоненты устройства для предоставления жидкой присадки, которое возникает, когда жидкая присадка замерзает в устройстве. На корпусе объемного насоса может быть предусмотрена зубчатая структура, которая способствует зацеплению крючков. За счет зацепления крючков в парковочном положении может быть достигнуто то, что жидкая присадка не сможет пройти через уплотнение в парковочном положении даже в том случае, когда давление в связи с расширением объема замерзшей жидкой присадки резко возрастает.
Кроме того, способ является предпочтительным, если объемный насос содержит по меньшей мере один гибкий уплотняющий элемент для формирования по меньшей мере одного уплотнения, причем указанный гибкий уплотняющий элемент выполнен с возможностью увеличения по меньшей мере одного объема перекачки объемного насоса, когда в по меньшей мере одном объеме перекачки возникает давление выше рабочего давления устройства.
Гибкий уплотняющий элемент может быть, например, мембраной, шлангом, импеллером (крыльчаткой) и/или сминаемой шайбой. Гибкий уплотняющий элемент деформируется в процессе работы объемного насоса для перемещения по меньшей мере одного уплотнения. Гибкий уплотняющий элемент предпочтительно также образует, по меньшей мере, участок стенки объема перекачки. Ниже представлены различные типы объемных насосов, которые имеют гибкий уплотняющий элемент для формирования по меньшей мере одного уплотнения.
Гибкий уплотняющий элемент может иметь очень большую поверхность, ориентированную к по меньшей мере одному объему перекачки, и образует, в частности, большие части стенки объема перекачки (например, более 50% или даже более 70%). Кроме того, уплотняющий элемент является гибким, чтобы обеспечить скользящее уплотнение. Поэтому насос с гибким уплотняющим элементом в случае замерзания обеспечивает возможность предоставления очень большого уравнительного объема для компенсации объемного расширения жидкой присадки при замерзании.
Кроме того, способ является предпочтительным, если в предусмотренном парковочном положении впуск объемного насоса закрыт по меньшей мере одним уплотнителем.
Объемный насос предпочтительно имеет впуск, через который жидкая присадка всасывается в объемный насос, и выпуск, на котором объемный насос выталкивает жидкую присадку. Объемный насос предпочтительно образует участок транспортирующего трубопровода через устройство. Участок транспортирующего трубопровода между впуском и выпуском (или его часть) образует по меньшей мере один объем перекачки объемного насоса. Если впуск объемного насоса закрыт, обеспечивается то, что из участка транспортирующего трубопровода в направлении подачи перед впуском никакая жидкая присадка не может протекать в по меньшей мере один объем перекачки. Предпочтительным образом тогда (одновременно) никакое уплотнение не расположено на выпуске, так что выпуск объемного насоса свободен. Тогда в случае объемного расширения жидкой присадки в случае замерзания может происходить выравнивание объемов между по меньшей мере одним объемом перекачки объемного насоса и участком транспортирующего трубопровода в направлении потока за выпуском.
Кроме того, способ является предпочтительным, когда в предусмотренном парковочном положении выпуск объемного насоса закрыт по меньшей мере одним уплотнителем.
Если выпуск объемного насоса закрыт, то гарантируется, что из участка транспортирующего трубопровода в направлении подачи позади выпуска жидкая присадка не может протекать в по меньшей мере один объем перекачки объемного насоса. Предпочтительным образом, тогда (одновременно) никакое уплотнение не расположено на впуске, так что впуск объемного насоса является свободным. Тогда в случае объемного расширения жидкой присадки в случае замерзания может происходить выравнивание объемов между по меньшей мере одним объемом перекачки объемного насоса и участком транспортирующего трубопровода в направлении потока перед впуском.
Кроме того, способ является предпочтительным, если в предусмотренном парковочном положении впуск и выпуск объемного насоса открыты.
Тогда, в случае объемного расширения жидкой присадки в случае замерзания, может происходить выравнивание объемов между по меньшей мере одним объемом перекачки объемного насоса с участком транспортирующего трубопровода в направлении потока перед впуском, а также участком транспортирующего трубопровода в направлении потока за выпуском.
Кроме того, способ является предпочтительным, когда объемный насос имеющий жесткий общий объем перекачки, который не изменяется даже при давлении в объемном насосе выше рабочего давления устройства, и при этом в предусмотренном парковочном положении как впуск, так и выпуск закрыты посредством по меньшей мере одного уплотнителя.
Объемные насосы с жестким общим объемом представляют собой, в частности, насосы, которые имеют внешний жесткий корпус, в котором находится по меньшей мере один объем перекачки. Этот жесткий корпус, как правило, не содержит компонентов, которые могут сжиматься в значительной степени в случае замерзания и, таким образом, могли бы высвободить дополнительный объем. Такие объемные насосы с жестким общим объемом перекачки могли бы быть разрушены, если в случае замерзания могли бы происходить значительные сдвиги жидкой присадки и/или замерзшей присадки в объемный насос. По этой причине для таких насосов является предпочтительным, когда как впуск, так и выпуск закрываются при остановке работы устройства. Тогда объемный насос в случае замерзания защищен от сдвигов в по меньшей мере один объем перекачки.
Особенно предпочтительный для описанного способа объемный насос имеет расположенный внутри статор и расположенный снаружи вокруг статора подвижный элемент насоса.
Согласно первой концепции, подвижный элемент насоса окружен неподвижным корпусом. Подвижный элемент насоса перемещается в неподвижном корпусе. Согласно второй концепции, подвижный насосный элемент размещен вокруг статора, расположенного внутри. Подвижный элемент насоса перемещается вокруг статора. Объемы перекачки, в которых жидкая присадка подается объемным насосом, расположены, согласно первой концепции, между корпусом и подвижным элементом насоса, а согласно второй концепции, между подвижным элементом насоса и статором. Гибкий уплотняющий элемент может тогда формироваться расположенным снаружи статором или расположенным внутри подвижным элементом насоса.
Кроме того, также предпочтительно, если объемный насос представляет собой перистальтический насос. В перистальтическом насосе вдоль транспортирующего трубопровода посредством перистальтического насоса перемещаются сужения или замыкания в направлении подачи. Сужения или замыкания образуют вдоль транспортирующего трубопровода, при обстоятельствах, множество замкнутых объемов перекачки. С помощью этих сужений или замыканий жидкая присадка (особенно водный раствор мочевины) смещается вдоль транспортирующего трубопровода посредством перистальтического насоса. Как правило, сужения или замыкания формируются на входном конце пути подачи в перистальтическом насосе и непрерывно перемещаются в направлении выходного конца транспортирующего трубопровода в перистальтическом насосе. На выходном конце сужения или замыкания затем снова раскрываются. Перистальтический насос позволяет осуществлять особенно щадящую и точную подачу жидкой присадки, посредством чего в жидкой присадке возникают особенно низкие напряжения и трения. Это позволяет избегать кристаллизации компонентов жидкой присадки в подающем насосе.
Кроме того, устройство считается предпочтительным, если объемный насос представляет собой тип насоса со сжимаемыми рукавами (шланговый перистальтический насос). В шланговом перистальтическом насосе шланг сжимается в разных местах, так что сужения или замыкания образуются в пути подачи, образованном шлангом, по объемному насосу. Сжатые места шланга перемещаются, так что жидкая присадка транспортируется по пути подачи, проходящем вдоль шланга. Такой шланговый перистальтический насос является особенно простым и особенно экономичным вариантом перистальтического насоса, который является особенно предпочтительным по этой причине для устройства предоставления жидкой присадки. Гибкий уплотняющий элемент в перистальтическом насосе обычно образуется шлангом.
Также предпочтительным является устройство, в котором объемный насос представляет собой пластинчатый (роторный) насос. В роторном насосе подвижным элементом насоса может быть импеллер (крыльчатка), который может вращаться в корпусе. Корпус имеет впуск и выпуск, через которые жидкая присадка может втекать в корпус (впуск) и вытекать из корпуса (выпуск). Крыльчатка имеет лопасти, которые на внешней стороне корпуса с уплотнением прилегают, обеспечивая герметизацию, и образуют при этом отделенные объемы перекачки в корпусе. Посредством вращательного движения крыльчатки объемы перекачки, образованные лопастями крыльчатки, перемещаются, так что жидкая присадка может протекать от впуска к выпуску. В области между выпуском и впуском лопасти крыльчатки за счет вогнутости корпуса сдавливаются или прижимаются. Тем самым объемы перекачки между лопастями крыльчатки сильно уменьшаются. Поэтому значительно меньшее количество жидкой присадки подается от выпуска к впуску, чем от впуска к выпуску.
Крыльчатка сконструирована таким образом, что также возможно изменение направления вращения крыльчатки. Таким образом, реверсируется направление подачи насоса. Впуск тогда действует как выпуск, и наоборот. Для того чтобы было возможно реверсирование направления вращения, необходимо специальное выполнение лопастей крыльчатки. Лопасти крыльчатки при реверсировании направления вращения в корпусе не должны перекашиваться и блокировать вращение.
Крыльчатка также может быть сконструирована таким образом, что лопасти крыльчатки на корпусе заклиниваются или в корпусе по меньшей мере частично деформируются, если крыльчатка лишь в незначительной мере (например, на несколько угловых градусов) перемещается противоположно ранее применявшемуся направлению подачи. Тем самым может осуществляться особенно хорошее уплотнение объемов перекачки, так что обратный поток жидкой присадки с помощью объемного насоса невозможен. Такое уплотнение может быть, например, выгодным, чтобы при деактивации устройства объемный насос настолько прочно уплотнять, чтобы возникающее давление льда не могло открывать объемный насос. Лопастной насос, как правило, является насосом с жестким общим объемом перекачки. Лопастной насос, как правило, имеет корпус, в котором расположена крыльчатка и который мог бы быть разрушен из-за объемного расширения жидкой присадки внутри лопастного насоса. Поэтому, в лопастном насосе особенно предпочтительно, если, в случае остановки, как впуск, так и выпуск закрываются с помощью уплотнения.
Объемный насос может быть расположен в корпусе на баке для жидкой присадки, и транспортирующий трубопровод между объемным насосом и устройством подачи может иметь длину по меньшей мере 1 м.
Предпочтительно объемный насос расположен в корпусе, который может быть размещен на нижней стороне бака в дне бака. Дно бака для этого может иметь, например, отделенную от внутренней полости бака камеру, в которой расположен объемный насос. Эта камера может быть также выполнена в виде корпуса, который может быть вставлен в отверстие в дне бака. Корпус предпочтительно не содержит жидкую присадку, когда внутренняя полость бака заполнена жидкой присадкой. Место всасывания для отбора жидкой присадки из бака предпочтительно расположено непосредственно на внешней стороне этого корпуса и, таким образом, выходит внутрь бака.
Изобретение находит применение, в частности, в автомобиле, имеющем двигатель внутреннего сгорания, устройство обработки отработавших газов для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и устройство, с помощью которого к устройству обработки отработавших газов может подводиться жидкая присадка и которое может эксплуатироваться в соответствии с описанным способом. В частности, при этом речь идет о системе полдачи для водного раствора мочевины к SCR-катализатору, как описано в начале.
Изобретение и его технический контекст поясняются далее более подробно со ссылкой на чертежи. Чертежи показывают, в частности, предпочтительные варианты осуществления, которыми, однако, изобретение не ограничивается. В частности, следует отметить, что чертежи и, в частности, представленные соотношения размеров являются лишь схематичными. На чертежах показано следующее:
Фиг. 1 - первый вариант осуществления описываемого устройства.
Фиг. 2 - второй вариант осуществления описываемого устройства.
Фиг. 3 - третий вариант осуществления описываемого устройства.
Фиг. 4 – диаграмма, описывающая способ подачи с помощью типичного объемного насоса.
Фиг. 5 - первый вариант осуществления насоса для описываемого способа.
Фиг. 6 - второй вариант осуществления насоса для описываемого способа.
Фиг. 7 - третий вариант осуществления насоса для описываемого способа.
Фиг. 8 - автомобиль, содержащий устройство для описываемого способа.
Фиг. 9 - четвертый вариант осуществления насоса для описываемого способа.
Фиг. 10 - пятый вариант осуществления насоса для описываемого способа.
Для идентичных компонентов на чертежах используются одинаковые ссылочные позиции. Далее совместно поясняются фиг. 1-3, которые представляют различные варианты выполнения устройства 1, поскольку эти представления имеют общие признаки. Эти устройства 1 предназначены/выполнены с возможностью осуществления способа, описанного выше, и позволяют осуществлять дозированное добавление жидкой присадки к устройству обработки отработавших газов.
Устройство 1 в соответствии с фиг. 1-3 имеет, соответственно, транспортирующий трубопровод 6, который проходит от места 17 всасывания в баке 2 к устройству 3 подачи. Жидкая присадка (особенно водный раствор мочевины) может храниться в баке 2. Место 17 всасывания находится во внутренней полости 36 бака 2, и в месте 17 всасывания жидкая присадка из бака 2 может поступать в транспортирующий трубопровод 6. В транспортирующем трубопроводе 6 предусмотрен объемный насос 4, с помощью которого жидкая присадка может подаваться вдоль транспортирующего трубопровода 6 в направлении 5 подачи. Объемный насос 4 имеет вращательный привод 8, который может управляться с помощью блока 7 управления. Кроме того, в направлении 5 подачи транспортирующего трубопровода 6 за объемным насосом 4 размещен датчик 10 давления, с помощью которого можно контролировать давление, которое создается объемным насосом 4 в транспортирующем трубопроводе 6. В баке 2 предусмотрен соответствующий датчик 16 уровня и качества, с помощью которого могут контролироваться уровень и, возможно, также качество жидкой присадки в баке 2. Датчик 16 уровня и качества выполнен, например, как ультразвуковой датчик, излучающий ультразвуковые волны, которые отражаются от поверхности жидкости в баке 2 и возвращаются к датчику 16 уровня и качества, так что посредством измерения времени распространения можно определить высоту уровня жидкости в баке 2. Измерение времени распространения ультразвуковых волн относительно не показанной здесь опорной поверхности в жидкой присадке также может применяться для измерения качества.
Как показано на фиг. 1, устройство 3 подачи выполнено с использованием пассивного клапана 28, который автоматически открывается и подает жидкую присадку, как только давление в транспортирующем трубопроводе 6 в направлении 5 подачи за объемным насосом 4 превысит определенное предельное значение. Подобное устройство подачи выполняется особенно просто. Устройство 3 подачи может дополнительно включать в себя фильтр 27, который защищает пассивный клапан от загрязнения.
Согласно фиг. 2 предусмотрено более сложно выполненное устройство 3 подачи, которым можно активно управлять с помощью блока 7 управления в зависимости от давления, измеряемого датчиком 10 давления. Для этого устройство 3 подачи имеет активно управляемый инжекторный клапан 29. При таком устройстве 3 подачи можно активно устанавливать давление, при котором осуществляется дозирование. Это дает возможность изменять давление, чтобы регулировать действие распыления и/или профиль распыления устройства 3 подачи.
Фиг. 3 показывает вариант осуществления с устройством 3 подачи, которое соответствует фиг. 2. Кроме того, устройство 1 размещено в корпусе 11, который расположен на дне бака 2. В корпусе 11 также предусмотрен датчик 16 уровня и качества, и на корпусе 11 также находится место 17 всасывания. Это обеспечивает особенно простую и экономичную конструкцию устройства 1. Между устройством 3 подачи и объемным насосом 4 транспортирующий трубопровод 6 предпочтительно имеет длину 30 трубопровода, которая больше чем 1 м и, предпочтительно, меньше чем 5 м.
Фиг. 4 схематично показывает конструкцию перистальтического насоса, который является типичным объемным насосом 4 для описываемого способа. Можно видеть направление 5 подачи, которое продолжается вдоль транспортирующего трубопровода 6. Транспортирующий трубопровод 6 подразделяется уплотнениями 19 на различные объемы 18 перекачки. Уплотнения 19 перемещаются вдоль направления 5 подачи через транспортирующий трубопровод 6. Тем самым жидкая присадка продавливается вдоль направления 5 подачи. Уплотнения 19 образованы сужениями и/или замыканиями (самого) транспортирующего трубопровода 6, которые формируются вдоль направления 5 подачи на входном конце 37 транспортирующего трубопровода 6 в объемном насосе 4, а на выходном конце 38 транспортирующего трубопровода 6 в объемном насосе 4 вновь раскрываются.
Фиг. 5 показывает вариант объемного насоса 4, в котором выполненный в виде эксцентрика 21 подвижный элемент 9 насоса может перемещаться в соответствии с вращательным движением. Этот подвижный элемент 9 насоса имеет выпуклости 31. Транспортирующий трубопровод 6 образован в объемном насосе 4 шлангом 20. Посредством выпуклостей 31 шланг 20 деформируется при вращении подвижного элемента 9 насоса, так что образуются уплотнения 19, и в транспортирующем трубопроводе 6 возникают отделенные друг от друга объемы 18 перекачки. При вращательном движении подвижного элемента 9 насоса уплотнения 19 и объемы 18 перекачки перемещаются, так что жидкая присадка перемещается через транспортирующий трубопровод 6 вдоль направления 5 перемещения. Гибкий уплотняющий элемент 46 для формирования уплотнения 19 формируется в объемном насосе 4 в соответствии с фиг. 5 шлангом 20. Представлено текущее положение 45 обоих уплотнений 19, а также желательное парковочное положение 44. Если уплотнения 19 приведены в парковочное положение 44, то как впуск 25, так и выпуск 26 являются открытыми и доступными, так что в случае замерзания может происходить компенсация объема с объемным насосом 4. Впуск 25 и выпуск 26 в случае объемного насоса 4 по фиг. 5 являются участками, в которых эксцентрик 21 начинает оказывать воздействие на шланг 20.
Фиг. 6 показывает вариант осуществления объемного насоса 4, который имеет выполненный как крыльчатка 22 подвижный элемент 9 насоса. Эта крыльчатка 22 может перемещаться в камере 23 крыльчатки в соответствии с вращательным движением 32. Крыльчатка 22 имеет лопасти 39 крыльчатки, которые прилегают к стенке камеры 23 крыльчатки и образуют уплотнения 19 со стенками камеры 23 крыльчатки. Таким образом, между лопастями 39 крыльчатки образуются отделенные друг от друга объемы 18 перекачки. Жидкая присадка может через впуск 23 втекать в камеру 23 крыльчатки и через выпуск 26 вытекать из камеры 23 крыльчатки. Камера 23 крыльчатки в основном выполнена в цилиндрической форме, причем крыльчатка 22 размещена аксиально симметрично в камере 23 крыльчатки. Однако камера 23 крыльчатки имеет вогнутость 24, посредством которой объемы 18 перекачки сдавливаются между лопастями 39 крыльчатки 22, так что при заданном вращательном движении 32 крыльчатки может осуществляться только поток жидкой присадки от впуска 25 к выпуску 26, но не от выпуска 26 к впуску 25. Подобный насос имеет жесткий общий объем 47 перекачки, который не допускает никаких изменений в объеме в случае замерзания. Поэтому парковочные позиции 44 для уплотнений 19 размещены здесь на впуске 25 и выпуске 26, чтобы закрывать впуск 25 и выпуск 26 при остановке работы. Для этого положение 45 уплотнений 19 согласовано с парковочным положением 44.
Фиг. 7 показывает другой вариант осуществления объемного насоса 4 для описываемого устройства. Объемный насос 4 имеет подвижный элемент 9 насоса, который перемещается эксцентриком 21 в области 33 перемещения в соответствии с вращательным движением 32. Вращательное движение 32 представлено согласно фиг. 7 внизу слева с системой координат. Посредством вращательного движения 32 подвижный элемент 9 насоса выполняет эксцентрическое маятниковое движение. Подвижный элемент 9 насоса сам не вращается. Каждый участок 34 подвижного элемента 9 насоса перемещается в соответствии с вращательным движением 32. Это указывается векторными стрелками 35, которые, исходя из вращательного движения 32 в системе координат, продолжаются к участку 34 и не изменяются во время эксцентрического маятникового движения подвижного элемента 9 насоса для каждого участка 34 подвижного элемента 9 насоса. Подвижный элемент 9 насоса образует в корпусе 11 по меньшей мере одно уплотнение 19, которым ограничен по меньшей мере один объем 18 перекачки. Уплотнение 19 перемещается посредством вращательного движения 32 в корпусе 11. За счет этого движения происходит подача жидкой присадки. Жидкая присадка подается объемным насосом 4 вдоль направления 5 подачи от впуска 25 объемного насоса 4 к выпуску 26 объемного насоса 4. Для такого насоса применимы приведенные выше объяснения относительно положения уплотнений и желательного парковочного положения, причем в зависимости от того, где в случае остановки должна быть возможна компенсация объема, уплотнения 19 могут быть приведены в соответствующие (заданные) парковочные положения.
Фиг. 8 показывает автомобиль 12, включающий в себя двигатель 13 внутреннего сгорания и устройство 14 обработки отработавших газов для очистки отработавших газов двигателя 13 внутреннего сгорания. В устройстве 14 обработки отработавших газов размещен SCR-катализатор, с помощью которого может выполняться селективное каталитическое восстановление для очистки отработавших газов двигателя 13 внутреннего сгорания. К устройству 14 обработки отработавших газов с помощью устройства 3 подачи может подводиться жидкая присадка для способа селективного каталитического восстановления. Устройство 3 подачи снабжается посредством устройства 1 жидкой присадкой из бака 2. Устройство 3 подачи для этого связано транспортирующим трубопроводом 6 с устройством 1 или баком 2.
Фиг. 9 показывает вариант осуществления объемного насоса 4, в котором подвижный элемент 9 насоса расположен вокруг неподвижного статора 41. Объемы 18 перекачки, с помощью которых жидкая присадка подается в направлении 5 подачи объемным насосом 4, расположены между подвижным элементом 9 насоса и неподвижным статором 41. Подвижный элемент 9 насоса образует гибкий уплотняющий элемент 46. В статоре 41 находятся впуск 25 и выпуск 26, через которые жидкая присадка может втекать в объемы 18 перекачки или вытекать из них. Объемы 18 перекачки уплотнены посредством уплотнений 19 относительно друг друга. Подвижный элемент 18 насоса имеет эллиптическую форму, а статор 41 имеет круглую форму. Предпочтительным образом более короткая ось эллиптической формы подвижного элемента 18 насоса соответствует диаметру подвижного элемента 18 насоса. Тем самым предпочтительным образом существуют всегда по меньшей мере два уплотнения 19. С уплотнениями 19 контактируют статор 41 и подвижный элемент 9 насоса. Подвижный элемент 9 насоса может перемещаться в соответствии с вращательным движением 32. Вращательное движение 9, в принципе, возможно в двух направлениях. Направление вращательного движения 32 соответствует направлению 5 подачи жидкой присадки посредством объемного насоса 4. Посредством вращательного движения 32 перемещаются уплотнения 19, и объемы 18 перекачки перемещаются от впуска 25 к выпуску 26. Статор имеет между выпуском 26 и впуском 25 выступ 42. Функция этого выступа 42 соответствует функции вогнутости 24 в варианте осуществления объемного насоса, показанном на фиг. 6. Посредством выступа 42 выпуск 26 герметично уплотняется по отношению к впуску 25. Предпочтительно подвижный элемент 9 насоса для этой цели является упругим. Поэтому подвижный элемент 9 насоса деформируется на выступе 42, чтобы несмотря на выступ 42 он мог вращаться вокруг статора 41 полностью в соответствии с вращательным движением 32. Для примера здесь представлено положение 45 уплотнения 19 в парковочном положении 44, которое позволяет осуществлять объемную компенсацию с объемами 18 перекачки, как через впуск 25, так и через выпуск 26.
На фиг. 10 показан еще один вариант выполнения объемного насоса 4. И здесь подвижный элемент 9 насоса может перемещаться в соответствии с вращательным движением 32. Вращательное движение 32 возможно в двух направлениях. Одно направление вращательного движения 32 соответствует направлению 5 подачи жидкой присадки посредством объемного насоса 4. Подвижный элемент 9 насоса размещен в корпусе 11 и образует гибкий уплотняющий элемент 46. Корпус 11 имеет впуск 25 и выпуск 26. Подвижный элемент 9 насоса имеет несколько выпуклостей 31, которые прилегают к корпусу 11 и таким образом формируют уплотнения 19. Между уплотнениями 19, корпусом 11 и подвижным элементом 9 насоса находятся замкнутые объемы 18 перекачки, посредством которых выполняется подача жидкой присадки при вращательном движении 32 подвижного элемента 9 насоса. Между впуском 25 и выпуском 26 корпус имеет вогнутость 24, которая препятствует протеканию жидкой присадки против направления 5 подачи от выпуска 26 обратно к впуску 25. Если выпуклость 31 подвижного элемента 9 насоса при вращательном движении проходит углубление 24, эта выпуклость 31 сдавливается. На выпуклостях 31 предусмотрены крючки 40, которые могут входит в зацепление с корпусом 11, когда подвижный элемент 9 насоса перемещается против направления 5 подачи. За счет зацепления этих крючков 40 герметичность уплотнений 19 может быть увеличена. На корпусе 11 может быть предусмотрена зубчатая структура 43, которая способствует зацеплению крючков 40 на выпуклостях 31.
Хотя выше конкретные выполнения различных устройств были проиллюстрированы на чертежах, однако очевидно, что технические детали одного варианта осуществления могут быть выполнены по отдельности или в комбинации с техническими деталями других вариантов осуществления/приведенных выше объяснений. Таким образом, следует отметить, что комбинация раскрытых технических признаков может рассматриваться только тогда в качестве "обязательной", если это было явно указано выше, или функциональные возможности устройства и способа в противном случае не гарантируется.
Описанное устройство для подачи жидкой присадки является особенно экономичным и к тому же может опорожняться, так что из-за замерзания жидкой присадки не происходит никакого повреждения устройства.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 устройство
2 бак
3 устройство подачи
4 объемный насос
5 направление подачи
6 транспортирующий трубопровод
7 блок управления
8 вращательный привод
9 подвижный элемент насоса
10 датчик давления
11 корпус
12 автомобиль
13 двигатель внутреннего сгорания
14 устройство обработки отработавших газов
15 SCR-катализатор
16 датчик уровня и качества
17 место всасывания
18 объем перекачки
19 уплотнение
20 шланг
21 эксцентрик
22 крыльчатка
23 камера крыльчатки
24 вогнутость
25 впуск
25 выпуск
27 фильтр
28 пассивный клапан
29 инжекторный клапан
30 длина трубопровода
31 выпуклость
32 вращательное движение
33 область перемещения
34 участок
35 векторная стрелка
36 внутренняя полость
37 входной конец
38 выходной конец
39 лопасти крыльчатки
40 крючки
41 статор
42 выступ
43 зубчатая структура
44 парковочное положение
45 положение
46 гибкий уплотняющий элемент
47 общий объем перекачки