[发明专利]用于将还原剂定量输送到内燃机的排气系统中的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于将还原剂例如水状尿素溶液定量输送到内燃机的排气系统(Abgastrakt)中的装置和方法。

背景技术

下面将内燃发动机简称为内燃机，在其运转时产生含有例如HC、CO、NOx等有害物质的废气。针对各种不同的有害物质如HC、CO、NOx和颗粒，法律规定要进行调节，借此能确定出有害物质极限值。为了符合这些法律规定，通常需要对所产生的废气进行清洁。为此通常使用废气清洁设备。在稀薄燃烧内燃机如柴油发动机、快燃稀薄发动机的情况下，日益采用能减少NOx的专用方法，其基于NOx-蓄存器-催化器或SCR-催化器。为了实现NOx还原，SCR-催化器需要还原剂，当前常用的还原剂是氨(NH3)。如今，通常在内燃机的排气设备中或者在相应车辆的载板(on board)上喷入尿素水溶液及其水解物，由此产生还原剂，然后将还原剂输送给SCR-催化器。但也可以应耐用性、可靠性和经济性的要求而提供还原剂。

当前由现有技术已知的系统使用适合于尿素水溶液介质的隔膜泵，以便输送还原剂，即将还原剂从储备罐输送至转变成氨的地点。基于回流系统的系统具有很繁琐且昂贵的4/2路阀。利用这些阀来实现空吸，而不逆转抽吸方向。这种系统还需要用于冲洗管路的阀，且需要调节管路系统中的温度。此外，还原剂还被往回抽吸，即与正常工作时的输送方向相逆地抽吸。一方面利用新鲜空气，另一方面利用废气，通过开口的喷射器来实现此点。但后者具有缺点：喷射器可能会出现堵塞。根据现有技术，通过喷射器将还原剂喷射到发电机中，或者直接喷射到废气系统中。

由EP 1 656 986 A1已知一种尿素定量输送装置。这种尿素定量输送装置包括用于还原剂的储备容器。该储备容器通过第一管路与2/2路阀连接，该阀将还原剂输入到排气系统中。在储备容器与定量输送阀之间设有泵和与泵连接的过滤器。泵将还原剂抽吸至排气系统，其中通过对定量输送阀的操纵将还原剂定量输入到排气系统中。泵经过适当设计，使得它还能将还原剂从定量输送阀输送回到储备容器中。这样就能将位于第一管路中的还原剂抽吸回到储备容器中，并使得第一管路完全排空。另外设有第二管路，其可通过2/2路阀通断。如果在泵运转时有过量的还原剂经由第一管路被输送至阀，并因而产生过高的压力，则为了卸压，使得第二管路上的阀打开，并使得过量的还原剂可以经由第二管路回流到储备容器中。

此外由DE 10 2004 054 238 A1已知一种定量输送系统。这种定量输送系统具有储备罐，储备罐具有作为还原剂的尿素溶液。储备罐通过管路与泵、定量输送阀和各种不同的过滤器连接，通过定量输送阀将还原剂定量输入到催化器的废气进入区域的定量输送部位。另外，可与正常运行时的输送方向相逆地将在输送泵与定量输送阀之间的输送管路区域排空。在这种情况下，输送泵的输送方向逆转，与在正常运行时通常的输送方向相逆地将尿素溶液输送回到储备罐中。设置在定量输送阀上游的通风阀打开，定量输送阀关闭。

由现有技术还已知一种系统，其基于空回(dead headed)系统(只输入，不返回)。但在一定的外部条件下，例如冰冻，这种系统会发生损坏，如果不充分地采取措施，如卸压或者使得还原剂膨胀。而且，使用隔膜泵不能根据要求来减小压力管路中的压力。

由DE 199 47 197 A1已知一种装置，其用于利用定量输送阀机构将还原剂定量输入到车辆的排气系统中。设有含有还原剂的储备容器。该储备容器通过第一管路与定量输送阀机构连接。在第一管路中设有过滤部件，接下来设有泵机构。第一管路与卸压机构连接，以便从第一管路卸压。

由DE 100 47 516 A1已知用于定量输送还原剂的方法和装置，所述还原剂用于从废气中去除氧化氮。还原剂位于储备容器中，且通过管路借助于泵伸展至定量输送装置。与泵平行地设有回馈管路，在该回馈管路上设有止回阀。

发明内容

本发明的目的在于，提出用于将还原剂定量输送到内燃机的排气系统中的装置和方法，其允许废气后处理设备安全可靠地运行。