ВСТРОЕННАЯ СИСТЕМА ПОДАЧИ МОЧЕВИНЫ
BUILT-IN CARBAMIDE INJECTION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Данное изобретение относится, в целом, к системам нейтрализации, связанным с системами двигателей внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] С ужесточением норм выбросов двигателестроительная промышленность продолжает разрабатывать усовершенствованные способы эксплуатации транспортных средств с меньшей степенью загрязнения. Один механизм, часто применяемый для соответствия нормам выбросов, включает коммерческие системы нейтрализации автомобильных выбросов с избирательным каталитическим восстановлением (ИКВ). Вредные продукты часто образуются в результате работы двигателя, такого как двигатель внутреннего сгорания. Оксиды азота являются одним из видов продукта, образуемого во время работы двигателя, который как оказывается, вреден для окружающей среды. При избирательном каталитическом восстановлении применяют катализатор (также восстановитель) для преобразования вредных оксидов азота в менее вредные вещества. Мочевина представляет собой один восстановитель, который часто добавляют в систему ИКВ. С увеличением практических применений ИКВ в данной отрасли промышленности соответственно возрастает также спрос на систему подачи мочевины. Как правило, ряд отдельных компонентов применяют в системе подачи восстановителя, такой как система подачи мочевины. Системы для содействия более эффективному применению и обслуживанию системы подачи мочевины обеспечили бы большую функциональность и пригодность к эксплуатации системы ИКВ и систем двигателей в целом.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В соответствии с одним вариантом реализации изобретения описывают устройство подачи восстановителя. Устройство подачи восстановителя содержит бак, датчик уровня, дозатор и впускной трубопровод. Бак выполнен с возможностью содержать восстановитель, а датчик уровня показывает объем восстановителя в баке. Кроме того, дозатор выполнен с возможностью подавать восстановитель в компонент нейтрализации. Дозатор содержит впрыскивающий насос, выполненный с возможностью подавать восстановитель из бака в дозатор, и обеспечивает наличие интерфейса, выполненного с возможностью принимать соединитель, который коммуникативно соединяет устройство подачи восстановителя с шасси транспортного средства. Впускной трубопровод устройства подачи восстановителя выполнен с возможностью позволять восстановителю перемещаться из бака в дозатор посредством впрыскивающего насоса. Датчик окружающей среды выполнен с возможностью предоставлять информацию об условиях эксплуатации устройства подачи восстановителя. Каждый компонент, включая бак, датчик уровня, дозатор и впускной трубопровод, встроен в единый блок, например, с помощью кронштейна. В данный единый блок может также быть встроен датчик окружающей среды.
[0004] В соответствии с другим вариантом реализации изобретения описывают систему подачи восстановителя. Система подачи восстановителя содержит систему нейтрализации, выполненную с возможностью нейтрализовать отработавшие газы в результате сгорания в двигателе. Система подачи восстановителя также содержит устройство подачи восстановителя, выполненное с возможностью подавать восстановитель в систему нейтрализации. Устройство подачи восстановителя содержит бак, датчик уровня и дозатор. Бак выполнен с возможностью удерживать восстановитель, а датчик уровня показывает объем восстановителя в баке. Дозатор выполнен с возможностью подавать восстановитель в систему нейтрализации, а дозатор выполнен с впрыскивающим насосом, который подает восстановитель из бака в дозатор. Дозатор обеспечивает наличие интерфейса, выполненного с возможностью принимать соединители, которые коммуникативно соединяют устройство подачи восстановителя с шасси транспортного средства. Бак, датчик уровня и дозатор встроены в единый блок.
[0005] В дальнейшем варианте реализации изобретения описывают систему двигателя, содержащую двигатель, компонент нейтрализации и устройство подачи восстановителя. Двигатель применяют в транспортном средстве, и он выполнен с возможностью образовывать выхлопные газы в результате сгорания посредством цилиндров двигателя в процессе эксплуатации. Компонент нейтрализации коммуникативно соединен с двигателем и выполнен с возможностью нейтрализовать выхлопные газы, образованные в двигателе. Также устройство подачи восстановителя выполнено с возможностью содействовать компоненту нейтрализации в нейтрализации выхлопных газов путем подачи восстановителя, при этом устройство подачи восстановителя представляет собой единый блок, содержащий дозатор, бак, кронштейн, выполненный с возможностью присоединять устройство подачи восстановителя к транспортному средству, и множественные распределительные компоненты. Дозатор, бак и множественные распределительные компоненты встроены в единый блок, и дозатор подает восстановитель в компонент нейтрализации. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения множественные распределительные компоненты подсоединены к чему-то одному или более из бака, кронштейна и дозатора для образования единого блока.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0006] Подробности одного или более вариантов реализации объекта изобретения, изложенные в данном описании, указаны в сопроводительных графических материалах и дальнейшем описании. Другие особенности и аспекты объекта изобретения станут очевидными из описания, графических материалов и формулы изображения, представленной в данном документе.
[0007] Фигура 1 иллюстрирует вид сбоку устройства подачи восстановителя в соответствии с типовым вариантом реализации изобретения.
[0008] Фигура 2 иллюстрирует вид сзади устройства подачи восстановителя, проиллюстрированного на Фигуре 1.
[0009] Фигура 3 иллюстрирует вид в перспективе устройства подачи восстановителя, проиллюстрированного на Фигуре 1.
[0010] Фигура 4 иллюстрирует вид сверху устройства подачи восстановителя, проиллюстрированного на Фигуре 1.
[0011] Фигура 5 иллюстрирует вид спереди другого варианта реализации устройства подачи восстановителя с другим типом дозатора.
[0012] Фигура 6 иллюстрирует вид в перспективе устройства подачи восстановителя, проиллюстрированного на Фигуре 5.
[0013] Фигура 7 иллюстрирует вид сзади устройства подачи восстановителя, проиллюстрированного на Фигуре 5.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] Устройства и системы, описанные ниже, обеспечивают системы подачи восстановителя и устройства, выполненные с возможностью подавать восстановитель в компонент нейтрализации в системе двигателя. Устройство подачи восстановителя содержит различные компоненты, встроенные в единый блок. Термин "интегрированный" в данном описании подразумевает объединение, как правило, отдельных жестких частей таким образом, что объединенные части образуют единый блок. Множественные компоненты (также называются распределительными компонентами), такие как дозатор, бак, кронштейн и фильтр, встроены так, чтобы образовывать устройство подачи восстановителя. Некоторые варианты реализации устройства подачи восстановителя обеспечивают удобство монтажа и демонтажа при сборке или обслуживании транспортных средств. Применение кронштейна способствует более быстрой сборке деталей для образования моноблочного устройства подачи восстановителя.
[0015] Кроме того, далее дополнительно описана система подачи восстановителя, содержащая систему нейтрализации и устройство подачи восстановителя. Устройство подачи восстановителя подает восстановитель в систему нейтрализации, извлекая восстановитель, такой как мочевина, из бака, через фильтр и далее в дозатор, при этом дозатор затем подает восстановитель в компонент нейтрализации, такой как устройство избирательного каталитического восстановления. Дальнейшие варианты реализации изобретения описывают систему двигателя, содержащую двигатель транспортного средства, компонент нейтрализации и устройство подачи восстановителя. Некоторые варианты реализации изобретения включают размещение всех соединений интерфейса на одной стороне устройства подачи восстановителя, обеспечивая тем самым удобство и выгодное соединение устройства подачи восстановителя с шасси транспортного средства. Размещение соединений интерфейса по одну сторону устройства подачи восстановителя также способствует большей простоте в обслуживании устройства подачи восстановителя и его компонентов.
[0016] Избирательное каталитическое восстановление (ИКВ) является технологией нейтрализации, при которой применяют вещество на основе мочевины для снижения выбросов оксидов азота в результате сгорания в двигателе. ИКВ также использует каталитический нейтрализатор для снижения оксидов азота, вредных для окружающей среды, а также для здоровья. Блок или устройство ИКВ расположено на выходе из двигателя для нейтрализации выхлопного газа, образующегося при сгорании в двигателе. В системе подачи восстановителя и системе двигателя устройство подачи восстановителя расположено перед устройством ИКВ и на выходе из двигателя. Устройство подачи восстановителя впрыскивает небольшой объем восстановителя (например, мочевины) в выхлопную трубу перед катализатором, где восстановитель испаряется и разлагается с образованием веществ, таких как аммиак и углекислый газ. Мочевина представляет собой смесь азота, которая превращается в аммиак при применении тепла. Аммиак (NH3) представляет собой продукт, применяемый с катализатором ИКВ для вступления в реакцию с оксидами азота и преобразования вредных веществ в безвредные частицы азота и H2O. Устройство ИКВ могут применять для приема впрысков мочевины из устройства подачи восстановителя, оно преобразовывает мочевину в аммиак и нейтрализует выхлопные газы двигателя в каталитическом нейтрализаторе.
[0017] Фигура 1 иллюстрирует вид сбоку устройства подачи восстановителя 100 в соответствии с типовым вариантом реализации изобретения. Устройство подачи восстановителя 100 содержит множественные компоненты, включая бак 110, дозатор 120, кронштейн 130 и фильтр 140. Бак 110 имеет полую внутреннюю часть, выполненную с возможностью удерживать восстановитель. Восстановителем в одном варианте реализации изобретения является мочевина. Мочевина может представлять собой смесь мочевины, в разных пропорциях, с водой или любым другим раствором или комбинацией растворов, известных в настоящее время или разработанных в будущем. Бак 110 может отличаться по размеру, величине и емкости. Например, бак 110 может быть выполнен с возможностью содержать восстановитель объемом в 35 литров. В одном варианте реализации изобретения бак 110 является самым большим компонентом устройства подачи восстановителя 100 и представляет собой основную часть устройства подачи восстановителя 100. Согласно другим вариантам реализации изобретения, устройство подачи восстановителя 100 содержит датчик уровня, который показывает количество восстановителя в баке 110.
[0018] Кронштейн 130 представляет собой узел в сборе, содержащий один или более жестких компонентов, которые прочно прикреплены друг ко другу и выполнены с возможностью крепиться к участкам устройства подачи восстановителя 100. Кронштейн 130 может также включать один кусок материала, сформированный в соответствии с формой бака 110. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения кронштейн 130 крепится к баку 110 и обеспечивает прикрепление устройства подачи восстановителя 100 к транспортному средству (т.е. шасси транспортного средства). Кронштейн 130 может также служить в качестве монтажной части для дополнительных компонентов внутри устройства подачи восстановителя 100. Например, дозатор 120 и/или фильтр 140 могут крепиться на кронштейне 130.
[0019] В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения устройство подачи восстановителя 100 также содержит дозатор 120, который проиллюстрирован на Фигуре 1 как прикрепленный на верхней части бака 110 устройства подачи восстановителя 100. Хотя дозатор 120 проиллюстрирован как прикрепленный на верхней части бака 110, понятно, что дозатор 120 может быть расположен в любом месте на баке 110 и/или кронштейне 130. Дозатор 120 выполнен с возможностью подавать восстановитель в компонент нейтрализации, такой как устройство избирательного каталитического восстановления. В некоторых вариантах реализации изобретения дозатор 120 выделяет размеренные, находящиеся под давлением количества восстановителя в выхлопную трубу двигателя перед устройством ИКВ. Дозатор 120 может также содержать различные компоненты для содействия функциям дозатора 120, описанным в данном документе. В одном варианте реализации изобретения дозатор 120 содержит впрыскивающий насос для содействия извлечению восстановителя из бака 110 в дозатор 120 и впрыскивания порций восстановителя в выхлопную трубу. Впрыскивающий насос может содержать погружную трубу насоса, которая, например, может содержать удлиненный элемент, прикрепленный к впрыскивающему насосу.
[0020] В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения дозатор 120 охлаждается охлаждающей жидкостью двигателя, проходящей через участки дозатора 120. Например, дозатор 120 содержит трубопроводы для подачи охлаждающей жидкости и/или соединители для охлаждающей жидкости двигателя с целью обеспечения дозатора 120 охлаждающей жидкостью двигателя. Кроме того, дозатор 120 содержит и/или может взаимодействовать с блоком управления, выполненным с возможностью управлять функциями, такими как дозирование количества, температура восстановителя, цикл и распределение временных интервалов впрысков и т.п. Датчики, такие как датчики температуры, содержатся в дозаторе 120 для обеспечения работы дозаторов. В некоторых примерах блок управления вычисляет скорость дозирования восстановителя на основании ряда условий двигателя, и впрыскиваемый восстановитель смешивается с воздухом, поступающим из компрессорного блока. Дозатор 120 может пульверизировать восстановитель, а затем подавать восстановитель через распылитель форсунки в выхлопную систему перед устройством ИКВ.
[0021] Могут быть реализованы различные преимущества путем встраивания дозатора 120 в моноблочное устройство подачи восстановителя 100, которое может быть встроено путем прочного прикрепления к кронштейну 130 или баку 110 устройства подачи восстановителя 100. Для примера, различные варианты реализации изобретения приводят к более высокому уровню контроля над компонентами транспортного средства. Кроме того, применение устройства подачи восстановителя 100 приводит к снижению утечки, что, в свою очередь, способствует рентабельности.
[0022] Следует отметить, что устройство подачи восстановителя 100 может быть реализовано в соответствии с любым типом дозатора 120 или дозирующей системы. Например, устройство подачи восстановителя 100 выполнено с возможностью содержать дозатор 120 с пневматическим усилителем, как проиллюстрировано на Фигурах 1-4. В дозаторах с пневматическим усилителем применяют сжатый воздух для впрыскивания восстановителя в выхлопную трубу из двигателя через форсунку (т.е. форсунку с одним отверстием) в виде мелкодисперсного тумана. Устройство подачи восстановителя 100 также может быть выполнено с безвоздушными дозаторами, которые сопровождают различные системы впрыска, включающие варианты с воздушным охлаждением и с водяным охлаждением. Другие типы дозаторов, которые могут входить в состав устройства подачи восстановителя 100, включают варианты дозирования в баке, а также варианты цифрового дозирования.
[0023] В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения устройство подачи восстановителя 100 содержит фильтр 140, как проиллюстрировано на Фигуре 1. Фильтр 140 выполнен с возможностью получать вещество (такое как мочевина или другой применяемый восстановитель) и фильтр 140 из отходов или масла. Например, фильтр 140 выполнен с возможностью отфильтровывать нежелательные частицы из восстановителя, перекачиваемого из бака 110 в дозатор 120. Таким образом, фильтр 140 может быть функционально расположен на выходе из дозатора 120 и перед баком 110.
[0024] Фигура 2 иллюстрирует вид сзади устройства подачи восстановителя 100, проиллюстрированного на Фигуре 1. Устройство подачи восстановителя 100 содержит впускной трубопровод 210, проходящий от фильтра 140 до дозатора 120. Впускной трубопровод 210 выполнен с возможностью позволять восстановителю переходить из бака 110 в дозатор 120. Также проиллюстрированы отходящие от задней части дозатора 120 трубопроводы для подачи охлаждающей жидкости 230 и 240. Трубопроводы для подачи охлаждающей жидкости 230 и 240 предназначены для регулирования температуры компонентов внутри устройства подачи восстановителя 100. В некоторых вариантах реализации изобретения трубопроводы для подачи охлаждающей жидкости 230 и 240 регулируют температуру восстановителя, поданного в дозатор 120 для впрыскивания в систему ИКВ так, что система подачи восстановителя, а также система двигателя могут работать должным образом. Охлаждающая жидкость двигателя может циркулировать в один из трубопроводов для подачи охлаждающей жидкости 230 и 240 и выходить из другого трубопровода. Поддержание в устройстве подачи восстановителя 100 соответствующей температуры способствует надлежащему функционированию системы подачи восстановителя и позволяет функционировать системе ИКВ. Поддержание соответствующей температуры для восстановителя предохраняет восстановитель от замерзания, что привело бы к неэффективной нейтрализации системой ИКВ выхлопных газов двигателя.
[0025] Фигура 3 иллюстрирует вид в перспективе устройства подачи восстановителя 100, проиллюстрированного на Фигуре 1. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения устройство подачи восстановителя 100 содержит водяной электромагнитный клапан 310, выполненный с возможностью содействовать контролируемому потоку вещества. Устройство подачи восстановителя 100 может содержать множественные водяные электромагнитные клапаны 310 (т.е. клапаны охлаждающей жидкости). В некоторых вариантах реализации изобретения водяной электромагнитный клапан 310 может быть расположен вблизи края бака 110 в непосредственной близости по меньшей мере к одному из трубопроводов для подачи охлаждающей жидкости 230 и 240. Фигура 4 иллюстрирует вид сверху устройства подачи восстановителя 100, проиллюстрированного на Фигуре 1, при этом проиллюстрирован трубопровод впрыска 410. Трубопровод впрыска 410 обеспечивает путь для перемещения восстановителя с целью его впрыскивания в выхлопную трубу двигателя. Распылитель форсунки 420 может быть соединен с трубопроводом впрыска с целью принимать восстановитель и распылять восстановитель, когда впрыскивает восстановитель в выхлопную трубу. Дозатор 120 может также содержать интерфейс для линии подключения, что обеспечивает электрический канал связи с блоком управления с целью управления дозатором 120. Сменный компонент может подключаться к линии подключения и обеспечивать подключение интерфейса к блоку управления, что способствует работе дозатора 120. В некоторых вариантах реализации изобретения линия подключения может быть встроенной частью устройства подачи восстановителя 100, при этом сменный компонент может быть прикреплен к встроенной части. В других вариантах реализации изобретения как линия подключения, так и сменный компонент могут после сборки быть прикреплены к встроенной части устройства подачи восстановителя.
[0026] Фигура 5 иллюстрирует вид спереди другого варианта реализации устройства подачи восстановителя 100 с другим типом дозатора 120. Дозатор 120 в соответствии с Фигурой 5 может включать безвоздушный дозатор, описанный выше. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения вариант реализации устройства подачи восстановителя 100, проиллюстрированный на Фигуре 5, включает все части проиллюстрированного устройства подачи восстановителя 100, описанного выше в соответствии с Фигурой 1. Например, в дополнение к дозатору безвоздушного типа 120, устройство подачи восстановителя 100 содержит бак 110, кронштейн 130, датчик уровня 710, впускной трубопровод 210 и датчик окружающей среды, выполненный с возможностью предоставлять информацию об условиях эксплуатации устройства подачи восстановителя 100. Проиллюстрирован дозатор 120, расположенный внутри выемки, определяемой частью бака 110. Однако следует понимать, что дозатор 120 может располагаться в любом положении как часть устройства подачи восстановителя 100. Кронштейн 130 может быть выполнен с возможностью соединять дозатор 120 с баком 110. Дозатор 120 содержит подключения интерфейса с другими частями, расположенными в направлении одной боковой стенки в соответствии с Фигурой 5. Такое расположение обеспечивает удобный подход к устройству подачи восстановителя 100 для обслуживания и производства, и данное расположение также обеспечивает гибкость монтажа на шасси транспортного средства. В некоторых вариантах реализации изобретения интерфейс выполнен с возможностью принимать соединитель, который, например, коммуникативно соединяет устройство подачи восстановителя с шасси транспортного средства. Интерфейс может также быть выполнен с возможностью приема подключений для линии подключения, которая обеспечивает электрический канал связи с блоком управления. Сменный компонент может подключаться к линии подключения и обеспечивать подключение интерфейса к блоку управления, что способствует работе дозатора 120. В некоторых вариантах реализации изобретения линия подключения может быть встроенной частью устройства подачи восстановителя 100, при этом сменный компонент может быть прикреплен к встроенной части. В других вариантах реализации изобретения как линия подключения, так и сменный компонент могут после сборки быть прикреплены к встроенной части устройства подачи восстановителя.
[0027] Фигура 6 иллюстрирует вид в перспективе устройства подачи восстановителя 100, проиллюстрированного на Фигуре 5. Этот вид иллюстрирует соединение впускного трубопровода 210 от дозатора 120 с фильтром 140 устройства подачи восстановителя 100. Фигура 7 иллюстрирует вид сзади устройства подачи восстановителя 100, проиллюстрированного на Фигуре 5, которая иллюстрирует вид датчика уровня 710. Датчик уровня 710 выполнен с возможностью предоставлять информацию о количестве восстановителя в баке 110. В некоторых вариантах реализации изобретения датчик уровня 710 может быть выполнен с возможностью предоставлять в электронный блок управления дополнительную информацию об устройстве подачи восстановителя 100. Например, датчик уровня 710 может быть выполнен с возможностью предоставлять информацию о температуре в баке 110, о восстановителе или любой части устройства подачи восстановителя 100. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство подачи восстановителя 100 содержит множественные датчики для предоставления любой информации касательно устройства подачи восстановителя 100 и связанных с ним данных. [0028] В приведенном выше описании могут использовать определенные термины, такие как "вверх", "вниз", "верхний", "нижний", "верх", "низ", "верхний", "нижний", "слева", "справа" и тому подобное. Эти термины используют, где это применимо, чтобы внести некоторую ясность в описание, касающееся относительных положений. Однако если не указаны конкретный контекст или определение, эти термины не подразумевают абсолютных отношений, положений и/или направлений. Например, по отношению к объекту, и если не указано иное, "верхняя" поверхность может стать "нижней" поверхностью просто в результате перевертывания объекта. Тем не менее, это все тот же объект. Кроме того, термины "включающий", "содержащий", "имеющий" и их вариации означают "включающий, но не ограничивающийся этим", если четко не указано иное. Нумерованный список элементов не подразумевает, что любой или все элементы являются взаимно исключающими и/или взаимно включающими, если четко не указано иное. Термины, выраженные в единственном числе, также подразумевают "один или более", если четко не указано иное.
[0029] К тому же, примеры в данном описании, в которых один элемент "соединен" с другим элементом, могут включать прямое и косвенное соединение. Прямое соединение может подразумевать, что один элемент соединен или находится в определенном контакте с другим элементом. Косвенное соединение может подразумевать, что соединение между двумя элементами, не находящимися в прямом контакте друг с другом, но имеющими один или более дополнительных элементов между соединенными элементами. Кроме того, в контексте данного документа прикрепление одного элемента к другому элементу может включать прямое прикрепление и косвенное прикрепление. К тому же в контексте данного документа термин "смежный" не обязательно подразумевает контакт. Например, один элемент может быть смежным с другим элементом, не будучи в контакте с этим элементом.
[0030] Вышеприведенное описание вариантов реализации данного изобретения представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не имеет исчерпывающий характер и не ограничивает изобретение конкретной описанной формой, и в контексте вышеприведенных принципов возможны изменения и вариации или их могут получить при реализации данного изобретения. Варианты реализации изобретения были выбраны и описаны для объяснения принципов описания изобретения и его практического применения с целью обеспечить специалисту в данной области техники применение изобретения в различных вариантах реализации и с различными изменениями, которые подходят для конкретного рассматриваемого применения. В изложенных в описании условиях эксплуатации и схеме расположения компонентов и/или вариантах реализации изобретения могут делать другие замены, модификации, изменения и опущения, не отходя при этом от объема данного изобретения.