CN109154225B - 用于改进废气还原***中还原剂的可回吸性的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

为了防止在废气还原***的还原剂管路(2)中形成气泡，当从所述还原剂管路(2)中吸走还原剂时，在所述还原剂管路(2)中布置有***件(4)，所述还原剂管路具有第一横截面。所述***件(4)这样地构造，使得所述***件将所述还原剂管路(2)的横截面减小到第二横截面，该第二横截面小于所述第一横截面。

Description

用于改进废气还原***中还原剂的可回吸性的设备和方法
背景技术
在具有内燃机、尤其柴油发动机的机动车中，由于废气法规立法，尤其必须还原污染物NOx。在此使用的方法是所谓的选择性催化还原法(“SCR方法”)，其该方法中，NOx借助还原催化器和喷入到废气系中的液态还原剂、尤其尿素水溶液(“AdBlue”
Figure BDA0001862028870000011
)被还原成N2和H2O。
尿素水溶液具有较高的凝固点，该凝固点不可以通过添加防冻剂被任意降低，而不损害作为还原剂的功能性。为了在寒冷的环境温度下防止冻结并且从而防止由于膨胀而在配量阀、管路和/或软管中形成冰压力，因此，通常在关掉发动机之后将还原剂从SCR配量阀和与此连接的管路或者软管中吸回到箱中。
为了能够确保几乎完全回吸还原剂，管路的横截面不允许过大。因此，SCR***的部件和管路这样地设计，使得相连接的相界能够通过几何形状过渡。
以这种方式，能够几乎完全排空所述管路。反之，如果管路直径过大，则存在下述危险：产生并且吸入气泡，而还原剂滞留在***中。然而，出于制造技术的原因，不能够任意程度地减小管路直径。废气还原***的性能也可能通过过小的管路直径受限。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种具有较大的管路直径的还原剂管路，从所述还原剂管路中能够几乎完全回吸还原剂。
根据本发明的一个实施例，废气还原***的还原剂管路具有第一横截面。在该还原剂管路中布置有***件，该***件这样地构造，使得它将还原剂管路的第一横截面减小到第二横截面，该第二横截面小于所述第一横截面。
根据本发明的一个实施例，用于减小在废气还原***的还原剂管路中形成气泡危险的方法包括在还原剂管路中布置***件，其中，所述还原剂管路具有第一横截面，其中，所述***件将还原剂管路的第一横截面减小到第二横截面，该第二横截面小于所述第一横截面。
***件尤其可以配合到还原剂管路中和/或与还原剂管路焊接。
通过使用根据本发明的实施例的***件能够在吸走还原剂时“捕获”在还原剂管路中形成的气泡并且将相界转移到较大的管路直径上。
由此，能够使用具有较大流动横截面的管路并且通过回吸将其几乎完全排空。
在一个实施方式中，***件具有柱形孔，该柱形孔具有第二横截面。具有柱形孔的***件能够特别简单地制造。
在一个实施方式中，***件具有大于或者等于柱形孔直径的长度，以便确保有效地“捕获”在还原剂管路中形成的气泡。
在一个实施方式中，***件具有从柱形孔的端部延伸到该***件的端侧的斜切区域。该斜切区域尤其可以这样地构造，使得它从在柱形孔处的第二横截面扩宽到在***件的端侧处的第一横截面。
在一个实施方式中，斜切区域关于还原剂在正常运行时的流动方向构造在***件的指向上游的一侧上。因此，在回吸还原剂时，所述斜切区域布置在***件的指向下游的一侧上。
当例如在尿素水溶液(“AdBlue”
Figure BDA0001862028870000021
)和钢之间的相界处出现的接触角度为55°时，开口角度应当不超过100°的值、尤其不超过70°的值。
构造有这些特征中的一个或者多个特征的***件特别有效地“捕获”在回吸时形成的气泡并且将相界转移到较大的直径上，以便使得能够从还原剂管路中几乎完全吸走还原剂。
附图说明
图1示出具有根据本发明的一个实施例的具有***件的还原剂管路的局部截面示图。
图2a,2b和2c示意性地示出根据本发明的一个实施例的具有***件的还原剂管路的局部示意图，该局部示意图直观示出本发明的工作原理。
具体实施方式
图1在示意性的截面示图中示出本发明的一个实施例。
还原剂管路2与废气还原***的配量阀10的流入口连接，以便给所述废气还原***供给液态还原剂、例如尿素水溶液(“AdBlue”
Figure BDA0001862028870000031
)。
在配量阀10的流入口中布置有过滤元件11，以防止污物颗粒侵入到配量阀10中。
还原剂管路2以第一直径d1柱形地构造，使得还原剂管路具有第一横截面。在还原剂管路2中与配量阀10相距为间距a地布置***件4。***件4可以配合到还原剂管路2中和/或与还原剂管路2的内周面焊接，以便可靠地防止***件4沿着还原剂管路2移动。
还原剂管路2可以是金属还原剂管路2，该金属还原剂管路是配量阀10的一部分，如在图1中所示的那样。根据本发明的实施例的***件4也可以***到构造为塑料软管或者硅软管的还原剂管路中，所述构造为塑料软管或者硅软管的还原剂管路与金属还原剂管路连接，以便给配量阀10供给还原剂。
为了使不可回吸的体积最小化，过滤元件11的上棱边和***件4之间的间距a选择得尽可能小，而在此不发生液压节流。间距a例如可以为1mm至2mm。
在***件4中沿着其平行于还原剂的流动方向定向的纵向方向构造有柱形孔6。该柱形孔6的直径d2小于还原剂管路2的直径d1，使得柱形孔6的横截面小于还原剂管路2的横截面。
因此，还原剂管路2的横截面在***件的区域中减小到第二横截面，该第二横截面小于还原剂管路2的第一横截面。
如果还原剂管路2具有在4mm至6mm的范围内的直径d1，则柱形孔6的直径d2例如可以为2mm至3mm。
***件4在还原剂沿着还原剂管路2的流动方向上具有长度L，该长度优选大于或者等于柱形孔6的直径d2。***件4例如可以具有2mm至5mm的长度L、尤其3至4mm的长度L。
在***件4的背离配量阀10的一侧上，即在关于还原剂在配量阀10运行时的正常流动方向指向上游的一侧上，构造有漏斗形的斜切区域(倒角)8。该斜切区域8从具有直径d2的柱形孔6的第二横截面扩宽到还原剂管路2的具有直径d1的第一横截面。
用于斜切区域8的开口角度α的最优值取决于还原剂的表面张力以及还原剂和还原剂管路2的材料之间的接触角度β，即取决于由还原剂和还原剂管路2材料组成的材料配对的特性。
如果接触角度β在其它材料配对的情况下(例如当使用塑料软管或者硅软管作为还原剂管路2时)更大，这相应于较小的可润湿性，则***件4的开口角度α也可以选择得更大。
图2a,2b和2c示意性地直观示出根据本发明的一个实施例的***件4的工作原理。
图2a示意性地示出在回吸还原剂12时，例如在配量阀10的过滤元件11处形成气泡14。因为气泡14不完全填满还原剂管路2的横截面，所以气泡14(在图2a的示图中向上)被吸走，而还原剂12留在气泡14和还原剂管路2的壁3之间的空间中。因此，衔接到过滤元件11上的、在图2a上方示出的、大的管路横截面不能够被完全回吸，并且，在还原剂管路2中留有大量的还原剂12。
图2b和2c示出类似的情景，其中，在还原剂管路2中在过滤元件11上方附加地布置有根据本发明的一个实施例的***件4(“气泡陷阱”)。
***件4具有柱形孔6，该柱形孔的内直径d2这样地选择，使得该内直径小于在图2a至2c中从下方达到的气泡14的直径。因此，气泡14完全填满柱形孔6的横截面，紧接着，如在图2b和2c中进一步在上方示出的那样，柱形孔6的直径d2通过具有足够小的开口角度α的斜切区域8扩宽到还原剂管路2的所希望的直径d1。
当例如在尿素水溶液和钢之间的相界处出现的接触角度为55°时，开口角度α不允许超过100°的值、尤其不超过70°的值。以这种方式保证相位从小横截面过渡到大横截面，如在图2c中所示的那样，而不形成未完全填满还原剂管路2的横截面的气泡14。
当例如在尿素水溶液和塑料或者硅之间的相界处出现的接触角度β较大时，开口角度α也可以与此相应地选择得较大。
因此，在直径d1较大时，还原剂管路2也能够几乎完全被回吸，使得还原剂管路在回吸过程之后很大程度上无还原剂12。

Claims (9)

1.一种废气还原***的还原剂管路(2)，其中，所述还原剂管路(2)具有第一横截面，并且其中，在所述还原剂管路(2)中布置有***件(4)，所述***件这样地构造，使得所述***件将所述还原剂管路(2)的横截面减小到第二横截面，所述第二横截面小于所述第一横截面，其中，所述***件(4)具有柱形孔(6)，所述柱形孔具有所述第二横截面，其中，所述***件(4)具有斜切区域(8)，所述斜切区域从所述柱形孔(6)的端部延伸到所述***件(4)的端侧。
2.根据权利要求1所述的还原剂管路(2)，其中，所述***件(4)具有长度(L)，所述长度大于或者等于所述柱形孔(6)的直径(d)。
3.根据权利要求1或2所述的还原剂管路(2)，其中，所述斜切区域(8)从在所述柱形孔(6)处的第二横截面扩宽到在所述***件(4)的端侧处的第一横截面。
4.根据权利要求1或2所述的还原剂管路(2)，其中，所述斜切区域(8)具有不大于100°的开口角度(α)。
5.根据权利要求1或2所述的还原剂管路(2)，其中，所述斜切区域(8)关于还原剂在正常运行时的流动方向构造在所述***件(4)的指向上游的一侧上。
6.根据权利要求1或2所述的还原剂管路(2)，其中，所述***件(4)配合到所述还原剂管路(2)中和/或与所述还原剂管路(2)焊接。
7.根据权利要求4所述的还原剂管路(2)，其中，所述斜切区域(8)具有不大于70°的开口角度(α)。
8.一种用于减小在废气还原***的还原剂管路(2)中形成气泡危险的方法，其中，所述还原剂管路(2)具有第一横截面，并且其中，所述方法包括在所述还原剂管路(2)中布置***件(4)，所述***件这样地构造，使得所述***件将所述还原剂管路(2)的横截面减小到第二横截面，所述第二横截面小于所述第一横截面其中，所述***件(4)具有柱形孔(6)，所述柱形孔具有所述第二横截面，其中，所述***件(4)具有斜切区域(8)，所述斜切区域从所述柱形孔(6)的端部延伸到所述***件(4)的端侧。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括将所述***件(4)配合到所述还原剂管路(2)中和/或将所述***件(4)与所述还原剂管路(2)焊接。
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