内燃机的废气后处理系统和将液体计量到内燃机的排气道中的方法

摘要

本发明涉及一种内燃机的废气后处理系统和一种用于废气后处理的方法，包括用于储存液体（12）的贮存罐（10），与所述贮存罐（10）作用连接的压缩气体源（20），和用于将液体（12）计量到内燃机的排气道（60）的计量阀（30）。压力罐（40）布置在所述贮存罐（10）内并且能够由压缩气体源（20）施加相对于贮存罐（10）中的压力增大的压力。

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的一种用于将液体计量 到内燃机的排气道中的废气后处理系统和一种废气后处理的方法。

背景技术

现有技术中业已熟知废气后处理系统，其中，借助受压的辅助流体实 现废气后处理介质的进给。为了选择地还原废气中的氧化氮，尿素水溶液 被喷射到内燃机的热的废气中。因而EP0928884描述了一种用于将还原 剂引入到内燃机的废气系统中的混合排出装置，其中，尿素水溶液借助泵 施加压力并且额外地，压缩空气在催化剂前面喷射到废气系统中。在这里， 尿素水溶液被从还原剂贮存罐移除并且输送到还原剂消耗容器。从还原剂 消耗容器，尿素水溶液借助进给和混合装置的受压气体供给并且在那里从 内燃机废气系统中的催化剂前面进给。

发明内容

相对地，根据本发明的、具有独立权利要求的特征的废气后处理系统 和废气后处理的方法具有的优点是压力罐布置在所述贮存罐内部，通过压 缩气体源可施加相对于贮存罐中的压力增大的压力。因此，与更高负荷的 贮存罐相比，在压力罐损坏时，避免液体从废气后处理系统离开。附加地， 因为不再需要从贮存罐到压力罐的管和贮存罐外面的附加容器，所述压力 罐可尤其简单地填充所述贮存罐并且所述废气后处理系统可成本适宜地实 现和安装。

通过从属权利要求列举的措施说明有利的改进方案和更佳的废气后处 理系统及方法。

一个有利的改进方案在于，所述压力罐包括使用来自贮存罐的液体填 充所述压力罐的填充装置。通过所述填充装置，从贮存罐简单地填充所述 压力罐成为可能，其中，来自贮存罐的液体的流入可通过填充装置控制或 调节。

另一有利的改进方案在于，所述压力罐通过压力供给装置利用压缩气 体源的气体施加压力。在这里，所述气体压力通过所述压力供给装置改变 到所述压力罐上，特别地，在第一工作状态下，为了进给液体，所述压力 罐被施加压力，和在第二工作状态下，例如从贮存罐填充所述压力罐，无 压力地接通。

如果所述压力供给装置将液体从压力罐输送到计量阀。这是特别有利 的。在这里，从所述压力罐输送到计量阀的液体的量和/或压力通过压力供 给装置控制或调节。

如果所述压力供给装置包括用于控制或调节气体从压缩气体源计量到 所述压力罐的阀，这是特别有利的。通过一个例如布置在从压缩气体源到 压力罐的供给管中的阀，所述压力能够以简单的和成本适宜的方式调节或 控制所述压力罐中的压力。

所述废气后处理系统的另一有利的改进方案在于，一个截止阀布置在 所述压力罐和计量阀之间。通过这个截止阀可断开所述压力罐和计量阀之 间的管，以便在所述计量阀损坏的情形下阻止液体不受控制地离开而进入 到排气道中。

另一有利地改进方案在于，所述压力罐通过排气管而与排气阀连接， 其中，所述排气管通过闭合构件，尤其通过一个阀，闭合。通过排气管与 排气阀，所述压力罐中的气体压力降低，由此可实现非常简单地填充所述 压力罐。通过相应的排气管和排气阀不使用用于从所述贮存罐填充所述压 力罐的、主动的填充装置，例如泵，并且能够使用简单的、被动的填充装 置，例如止回阀，其中，所述压力罐的填充利用重力和/或通过所述贮存罐 的施加压力实现。

如果用于填充所述压力罐的贮存罐通过压缩气体源施加压力，这是有 利的。通过这个实施方式，不需要另外的压力源，由此能够简单地和成本 适宜地从贮存罐填充所述压力罐。

适宜的方式，在这里一个用于限制压力或者降低压力的元件布置在连 接压缩气体源和贮存罐的供给管中。通过这种元件将压力限制到所述贮存 罐上，由此降低所述贮存罐破裂的危险，并且所述贮存罐可以以与压力容 器相比简单且成本适宜的材料，尤其是聚合物材料制造。

另一有利的改进方案在于，用于使贮存罐排气的排气阀布置在所述贮 存罐上。如果所述贮存罐，例如为了填充压力罐，而施加压力，则这种压 力通过排气阀再次减小。由此阻止所述贮存罐连续保持在相对于周围环境 容易增大的压力下，并且在所述贮存罐打开时，例如为了控制或为了再次 填充液体，所述液体不受控制地离开。

在这里，当排气阀用于使贮存罐排气时，如果用于使所述压力罐排气 的排气阀在低压时打开，这是特别有利的。由此保证在使所述压力罐排气 时，所述压力罐中的压力可降低到所述贮存罐中的压力以下，其中，压力 差可用来填充所述贮存罐。

所述废气后处理系统的另一有利的改进方案在于，所述压缩气体源通 过供应管而与计量阀连接，其中，在进给液体时由来自所述压缩气体源的 气体支持所述液体的雾化。

如果所述供应管具有过压阀，其中在压力罐和计量阀之间的压力管中 的液体通过气体排空到所述压力罐或者贮存罐中。通过所述过压阀，在压 力罐和计量阀之间的压力管中引入比在贮存罐中或者在压力罐中的压力更 高的压力，其中，所述管中的液体通过压力差输送到贮存罐中或压力罐中。 因此，压力罐和计量阀之间的压力管以简单的方式排空，以便降低例如因 液体结冰而使压力管破裂，液体不受控制地离开的危险。

另一有利的改进方案在于，所述截止阀通过溢流管而与所述贮存罐连 接。通过所述溢流管，所述液体从压力罐和计量阀之间的压力管回流到所 述贮存罐中，由此来自所述压力管的液体回流可不向着压力罐中的高压， 而是向着贮存罐中的比较低的压力进行。

附图说明

在附图中示出和在下面的说明中更详细地阐明本发明的实施例。在附 图中：

图1示出根据本发明的废气后处理系统的第一实施例；

图2示出根据本发明的废气后处理系统的另一实施例；

图3示出图2的实施例的备选实施例；

图4示出根据本发明的废气后处理系统的另一实施例；

图5示出根据本发明的废气后处理系统的另一实施例。

具体实施方式

根据本发明的废气后处理系统包括贮存罐10，贮存罐10通过一个可用 罩15封闭的开口11而可用液体12填充。压力罐40布置在贮存罐10内部。 压缩气体源20用于向废气后处理系统供应高于周围环境压力的气体22，通 过压力供给装置70而与压力罐40的连接口55连接。填充装置50用于从 贮存罐10填充压力罐40，布置在压力罐40上，其中，填充装置50在这个 实施例中包括止回阀52。压力罐40优选布置成使压力和体积的乘积小于 20巴升，从而压力罐40不损失压力容器等级。

用于连接压力管57的出口54布置在压力罐40上，其中，过滤器42 布置在压力罐40的出口54上，过滤器42可通过加热器44加热。所述压 力罐通过压力管57而与截止阀80连接，截止阀80通过另一压力管59而 与计量阀30连接。计量阀30布置在内燃机的排气道60上，其中，在计量 阀32上，用于进给液体12的喷射孔32构造到排气道60中。压力供给装 置70包括一个供给管74，从压缩气体源20通到阀72，特别是压力调节阀， 并且另一供给管76使阀72与压力罐40的终端开口55连接。第二供给管 25还从阀25通到贮存罐10，其中，用于限制或减小气体12的压力的元件 24，尤其是节流阀26，布置在第二供给管25中，以使贮存罐10可通过供 给管74、25和阀72而与压缩气体源20连接。阀72还通过排气管51而与 排气阀58连接，其中，压力罐40可通过连接口55和供给管76及阀72和 排气管51而与排气阀58连接。排气阀14布置在贮存罐10上，贮存罐1 中的气体12的压力可通过排气阀14限值和/或排出。备选地，排气阀14 也可整合到所述贮存罐的罩15中。在一个特别简单的实施例中，排气阀14 也可省去。

在原始状态下，贮存罐10和压力罐40通过打开止回阀52连接，以调 整贮存罐10中和压力罐40中的液体12使其具有相同的液位。截止阀80 关闭，以使没有液体12从压力罐40通过压力管57、59流到同样关闭的计 量阀30。压缩气体源20通过关闭的压力调整阀72同压力罐40断开，以使 没有气体22从压力源20流到压力罐40。如果压力罐40中的液体结冰，则 液体12通过过滤器42上的加热器44解冻。备选地或补充地，贮存罐10 可包括另一加热器以使液体12解冻。

在第一工作状态下，阀72接通到第一位置，从而压缩气体源20通过 供给通道74、76而与压力罐40的连接口55连接。来自压缩气体源20的 气体22优选具有在3-12巴的气压，通过供给管74、76流到压力罐40中， 由此止回阀52关闭且压力罐40中的液体12被施加压力。截止阀80打开， 并且液体12从压力罐40通过过滤器42和压力管57、59流到计量阀30。 通过控制计量阀30，液体12现在计量到内燃机的排气道60中。

在第二工作状态下，计量阀30排空，以避免因压力管57、59中的液 体或计量阀30中的液体结冰而损坏。为此，阀72接通到第二位置，由此 压力罐40通过供给管76和排气管51而与排气阀58连接。通过压力罐40 中的气体22的压力打开排气阀58，由此压力罐40中的气体22的压力可最 大限度地降低。当气体22的压力降低到低于一阈值，例如10毫巴，压力 罐40中的压力和周围环境压力之间的压力差时，排气阀58在此时关闭。 如果现在打开计量阀30，排气道60中的气体压力高于压力罐40中的压力， 从而压力管57、59中的液体12通过排气道60中的气体压力输送到压力罐 40中。如果压力罐59排空，截止阀80关闭。同时，在阀72的这个第二位 置中，贮存罐10与压缩气体源20通过供给管74和供给管25连接。气体 22通过供给管74、25流到贮存罐10中，其中，气体22的压力通过节流阀 26限制。为了不使贮存罐10负荷太重，通过节流阀26将过压限制到例如 0.2-0.5巴是合理的。通过气体22的压力，在压力罐40排气时，贮存罐 10中的压力升高到压力罐40中的压力，由此止回阀52打开并且液体12 从贮存罐10流到压力罐40中。如果在压缩气体源20中还存在受压气体22， 压力罐40从贮存罐10的填充优选在计量阀30的计量间隔中或者在内燃机 停止前实现。

备选地，代替止回阀52，填充装置50能够包括一个主动控制阀来填充 压力罐40，为了从贮存罐10填充排气的压力罐40，主动控制阀打开，其 中，压力罐40的填充也可通过重力实现。附加地，贮存罐10可包括一个 液位传感器，其中，填充装置50依据贮存罐中的液位填充所述压力罐。当 压缩气体源20可例如用于载货汽车的压缩空气系统，备选地，也可对气体 22使用特殊的压缩机。压缩空气尤其适用于气体22。

备选地，也可通过计量阀30的闭合脉冲实现至少部分地排空压力管 57、59，其中，所述闭合脉冲导致压力管57、59中暂时过压升高，并且通 过过压升高，一部分液体12回流到压力罐40中或贮存罐10中。

代替节流阀26，使用一个阀，例如限压阀，作为元件24，元件24用 于限制或降低供给管25中气体12的压力。元件24也可整合到阀72中， 例如作为压力调整阀。在一个特别简单的实施例中，气体12压力的降低也 可通过供给管25的管横截面实现，从而不需要附加的元件24来限制或降 低所述压力。

在使用结冰的计量阀30和结冰的压力管57、59时，也可省去压力管 57、59的排空。此时，截止阀整合到计量阀30中，从而截止阀80同样被 省去。液体12输送到计量阀30及压力罐40的填充在这里如图1所示地进 行。备选地，为了压力罐40的排气，在使用主动排气阀时，主动排气阀可 直接布置在压力罐40上，由此可省去排气阀58。此时，压力罐40备选地 排气到贮存罐10中或者周围环境。

在图2中示出根据本发明的废气后处理系统的另一实施例。附加于图1 所示的实施例，所述系统包括供应管23，供应管23连接压缩气体源20与 计量阀30。通过来自压缩气体源20的气体22的支持，液体12通过供应管 23计量到排气道60。由此实现例如液体12更精细地雾化，因而液体12的 微滴均匀地分布在排气道60中和/或快速蒸发。液体12被提供和输送到计 量阀30，则类似于第一实施例的废气后处理系统那样进行。压力管57、59 的排空及压力罐40的填充类似于图1所示的废气后处理系统的第二工作状 态那样进行。

在图3中示出根据本发明的废气后处理系统的另一实施例。附加于图2 所示的实施方式，这个实施例包括在供应管23上包括过压阀28，其中，供 应管23通过过压阀28而与压力管59相连接，过压阀28例如构造为止回 阀。此时，过压阀28和压力管59的连接优选在计量阀30附近实现。

根据图1所示的废气后处理系统的第一工作状态的实施例，液体12提 供到计量阀30上。通过压力调整阀72接通到第二位置中进行压力管57、 59的排空。由此，压力罐40如图1所示的实例那样被排空。通过排空压力 罐40，压力管57、59中的液体的压力降低，因此供应管23和压力管59 之间的过压阀28打开，并且来自压缩气体源20的气体22通过压力管57、 59将液体12输送回到压力罐40中。为了填充压力罐40，截止阀80关闭， 以中断气体22通过供应管22和压力管57、59的供给。通过输入管74、25， 压缩气体源20与贮存罐10连接，贮存罐10通过气体22被施加压力。如 果贮存罐10中的压力比压力罐40中的压力高，止回阀52打开，以使液体 从贮存罐10流入到压力罐40中。

图4中示出根据本发明的废气后处理系统的备选实施例。与图1所示 的实施例不同，图4中示出的实施例包括多路阀81代替截止阀80，及溢流 管84，溢流管84包括止回阀83并且多路阀81与贮存罐10相连接。在第 一工作状态中，液体如图1所示地通过气体22被施加压力并且输送到计量 阀30，其中，多路阀81在第一位置中连接压力管57、59，并且溢流管84 关闭。在第二工作状态中，压力罐40首先以所述方式排空，液体12从压 力管59回流。多路阀81接通到第二位置中，其中，压力管57、59之间的 连接断开并且一个从计量阀30通过压力管59到溢流管84的连接被打开。 如果计量阀30在多路阀81的这个位置中打开，则废气将液体12离开计量 阀30和压力管59，通过溢流管84被推压到贮存罐10中，其中，如果排气 道60中的压力降低到溢流管84中的压力之下，止回阀83阻止液体12在 计量阀30的方向上回流。压力罐40从贮存罐10的填充如图1至3中的实 施例那样进行。

图5示出根据本发明的废气后处理系统的另一备选实施例。相对于图3 中的实施例，代替截止阀80，所述实施例具有多路阀81和溢流管84，溢 流管84具有根据图4实施的止回阀83。图5中的实施例还因不同的阀72 而与图3中的实施例不同。阀72可接通到第二接通位置中，其中，在第一 接通位置中，压缩气体源20通过输入管74、76而与压力罐40的连接口55 连接，贮存罐10通过具有节流阀26的供给管25和具有排气阀58的排气 管51连接。在阀72的第二接通位置中，供给管74从压缩气体源20到阀 72和供给管25从贮存罐10到阀72都被关闭，压力罐40的连接口55通过 供给管76而与排气管51和排气阀58相连接。

在废气后处理系统的第一工作状态下，以类似于图1至4中的实施例 将受压液体12提供到计量阀30。为了排空计量阀30及压力管57、59，多 路阀81接通到第二位置中，从而中断液体12从压力罐40计量到计量阀30。 通过过压阀28，来自压缩气体源20的气体22流入到压力管59中，由此液 体12通过溢流管84从压力管59输送到贮存罐10中。阀72接通到第二接 通位置中，由此压力罐40通过供给管76和排气管51及排气阀58排气， 因此调整压力罐40中的压力只稍微高于周围环境的压力。通过供应管23， 压力管59及溢流管84使气体22离开压缩气体源20流入到贮存罐22中， 由此贮存罐10中的压力升高超过压力罐40中的压力，从而止回阀52打开 和压力罐40用来自贮存罐10的液体12填充。