[发明专利]液体还原剂的计量系统

说明书

背景技术

在内燃机是根据狄塞尔方法运行的内燃机时，为了满足环境法规的规定，在废气机构中常常设置SCR催化器。为了使SCR催化器将废气中含有的NO_x混合物转换成水和氮气，必须在SCR催化器上游把液态尿素或者液态尿素水溶液（还原剂）喷射到废气系统中。为此目的设置如下计量系统，即所述计量系统包括储箱、泵和计量模块。所述计量模块的工作方式如同燃料喷射系统的喷射器一样。所述泵也称作输送模块。

输送模块或泵的任务是从储箱中吸取尿素水溶液，并且在压力侧施加足够大的压力以使一旦所述计量模块为控制需要而打开，所述液态尿素水溶液就被喷成细雾。所述喷射器同样如同输送模块那样，与内燃机的控制器连接，并且利用内燃机的控制器适当地打开和再次关闭以满足需要。相应地，这种方式也适用于输送泵的运行。因为尿素水溶液具有在低温时冰冻且其体积因而增大约11%的性质，必须采取措施来防止冰冻的尿素水溶液损坏所述计量系统。

为此目的，从DE102004054238已知对传输尿素水溶液的管道进行通风。于是设置其输送方向可逆的泵或者使泵的输送方向反转的阀。

从DE102009029408已知4/2换向阀整合到所述计量系统中。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储箱泵送到计量模块。如果内燃机关闭，则4/2换向阀进入到第二开关位置中，从而输送模块的泵将液态还原剂从所述计量模块输送到储箱中并因此对所述计量系统的构件进行通风。这一点的前提条件是所述计量模块打开，空气或者来自废气管道的废气继续流到计量系统中。

通过对部分计量系统进行通风，形成可压缩的气泡，从而当计量系统中的残余还原剂冰冻时引起的冰压非常低，以使所述计量系统不受到损坏。这种4/2换向阀显然是易受干扰的，价格也很高。

发明内容

根据本发明权利要求1得到计量系统的特点是，所述计量系统成本非常低，并且保证在内燃机关闭后能够对计量系统可靠地排空或通风。因为根据本发明的通风泵只用于对所述计量系统进行通风或排空，所以根据本发明的通风泵需要非常小的输送功率。所述通风泵的输送压力也设定得很低。这导致根据本发明的通风泵比4/2换向阀成本低。此外，这种泵比可开关的4/2换向阀不易受干扰。

根据本发明的输送泵和/或根据本发明的通风泵优选构造为薄膜泵。当然，本发明不限制于薄膜泵，也可使用现有技术中已知的其它类型的泵。

如果根据本发明的输送泵和/或通风泵是用电磁（线性）促动器（也称作螺线管道）驱动的，这已经证明是特别有利的。也就是说，在这种情形下，电动机的旋转运动不必转换成例如所述泵的振荡的输送运动。

由于电磁促动器直接驱动所述薄膜泵，因而通过所述促动器的行程以简单且成本低的方式非常精确地控制所述还原剂的喷射量。

例如，衔铁电流流过电磁促动器，反馈到所述促动器的行程上。所述促动器的行程是还原剂输送量的直接因素。因此能够省去单独的压力传感器，但是本发明的计量系统的测量精确性没有降低。

为了优化输送泵和/或通风泵的功能，分别在两个泵的吸取侧和/或输送侧设置止回阀，或者分别在输送泵和/或通风泵的吸取侧和/或输送侧设置节流阀或节流板。非常有利的是，在许多应用情形中，在所述吸取侧和输送侧分别设置止回阀，或者也可能在压力侧或吸取侧设置止回阀，代替在吸取侧或者输送侧设置节流阀或节流板。

在本发明的计量系统的有利的技术方案中，第二止回阀与第一止回阀相平行地设置在通风泵的吸取侧上，其中所述第二止回阀的阻流方向与第一止回阀的阻流方向相反。

由此，本发明的通风泵可用作压力均衡元件。也就是说，如果所述输送泵在运行时在压力管道中产生不允许的压力，则可能损坏所述计量模块或压力管道。

在本发明的计量系统中，所述通风泵在输送泵运行时用作压力均衡元件。也就是说，所述压力管道中的压力非常高，以至于所述通风泵吸取侧上的第一止回阀被打开，然后压力管道中的高压作用到所述通风泵的薄膜上。通过这个薄膜朝向电力促动器膨胀，这个薄膜可能屈服于这个压力。由此本发明计量系统的压力侧上的体积增大，压力峰值降低。

备选地，所述通风管道中的压力侧止回阀也可能设置成，所述压力侧止回阀在压力管道中出现不允许的压力时开启，因而输送泵输送的一部分尿素水溶液从压力管道回流到吸取管道中。因此，同样达到有效的压力限值，另外也不需要额外的成本。

当然，这里存在如下两个变型，即所述通风泵的薄膜的弹性变形和所述通风管道的开启，这两个变型也可能结合在一起。