CN110785547A - 用于废气后处理***的尿素过滤器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机的废气后处理***的罐内输送模块(20)和该罐内输送模块(20)的应用。所述罐内输送模块(20)包括过滤器(54)和补偿体(80)，所述过滤器和所述补偿体以能够接近的方式安置在过滤器壳体(76)的过滤器室(92)中。在用于运行材料/辅助材料(50)的入口(64)之后，机械式保持打开的阀(52)连接在所述过滤器室(92)前面。

Description

用于废气后处理***的尿素过滤器模块
技术领域
本发明涉及一种用于废气后处理***的罐内输送模块和该罐内输送模块在用于载客轿车或者商用车中的废气后处理***中的应用。
背景技术
由于法律规定，载客轿车和商用车的废气必须处在确定的极限值内。为了满足这些极限值，在内燃发动机的下游使用废气后处理***，其目标在于不仅降低废气中的颗粒浓度、还降低废气中的氮氧化物浓度。为此使用的过滤器和催化器要求将确定的氧化剂/还原剂引入到排气系中。在此，具有用于在SCR催化器中进行选择性催化还原的尿素水溶液的废气后处理***占有很高的市场份额。
用作还原剂的尿素水溶液(HWL)借助于输送模块以计量模式从储备罐输送至计量模块，该计量模块将相应需要的尿素水溶液量流作为喷雾引入到所述排气系中。
尿素水溶液在低于至少11℃的温度时会冻结并且由此能够导致冰压损坏，该事实附加地要求该输送模块的回吸模式。由此，从所述计量模块中吸出尿素水溶液，其中，将所述尿素水溶液输送回到所述储备罐中。
为了避免计量模块以及输送模块内部的阀堵塞，必须追求较高的颗粒清洁度。这通过引入到所述废气后处理***中的过滤器来实现。由于过滤器容量受到现有的结构空间限界并且较大的过滤器容量不经济，因此必须在检查间隔的框架下定期更换主过滤器。
在罐内输送模块的情况下有意义的是，将所述过滤器安装在输送总成的液压吸入侧上，以便也保护泵阀免受沉积的颗粒的影响。然而，由于该输送总成的液压组件布置在所述过滤器之后，在更换该过滤器时介质会从所述储备罐中继续流入。在这种情况下，在进行可能必需的过滤器更换之前，不仅必须清空所述输送模块，还必须清空整个罐内容物，一方面在需要的清空时间方面，另一方面在使用的介质、使用的运行材料/辅助材料的成本方面，这一做法非常不经济。
发明内容
根据本发明，提出一种用于内燃发动机的废气后处理***的罐内输送模块，所述罐内输送模块具有过滤器和补偿体，所述过滤器和所述补偿体以能够接近的方式安置在过滤器壳体的过滤器室中，其中，在用于运行材料/辅助材料的入口之后，机械式保持打开的阀连接在所述过滤器室的前面。
通过在所述过滤器室前面附加设置的、机械式起作用的、尤其是机械式保持打开的阀，阻止所述储备罐中的运行材料/辅助材料继续流入，这在检查的框架下产生显著的时间优点和成本优点。在该罐内输送模块的输送运行中，该附加的机械式保持打开的阀由于已装配的过滤器或者已装配在所述过滤器室中的补偿体而持久地打开。当拆卸该过滤器时(在检查的情况下)或者当同样在进行检查时拆卸该补偿体时，该阀自动闭合并且防止运行材料/辅助材料从前置的储备罐中继续流入。
在根据本发明提出的罐内输送模块的有利的构型方案中，在所述罐内输送模块运行时，所述机械式保持打开的阀通过已装配在所述过滤器室中的过滤器或者已装配在所述过滤器室中的补偿体持久地打开，而在拆卸所述过滤器或者所述补偿体时，该阀自动闭合。
另外，依照根据本发明提出的解决方案，如此实施所述过滤器或者所述补偿体，使得它们相应地包括阀打开元件，在所述罐内输送模块运行时，所述阀打开元件将具有弹性体膜片的活塞保持在打开位态中，或者所述阀打开元件在第一阀体处或者在第二阀体处打开密封座并且使所述密封座保持打开。因此，在所述罐内输送模块运行时，在输送运行中确保该运行材料/辅助材料的连续输送。
在根据本发明提出的解决方案的另外的构型方案中，所述过滤器在该罐内输送模块内连接在输送总成的前面、例如在泵的前面，尤其是连接在该输送总成的吸入阀的前面。由此确保可靠地保护该输送总成的吸入侧免于受到颗粒沉积的影响。
在第一实施变型方案中，所述机械式保持打开的阀实施为具有弹性体膜片的、弹簧辅助的阀并且具有活塞，所述活塞在衬套中被导向并且以被闭合弹簧加载的方式置于密封座中。在具有接收在所述过滤器室中的过滤器和/或接收在该过滤器室中的补偿体的罐内输送模块的输送运行中，通过实施在所述过滤器处或者在所述补偿体处的阀打开元件释放该运行材料/辅助材料的流动，所述阀打开元件产生与所述闭合弹簧的闭合力相反的打开力，所述打开力使所述密封座保持打开。
在另外的第二实施变型方案中，所述机械式保持打开的阀实施为液压辅助的阀，所述液压辅助的阀包括具有O形环的第一阀体或者由实心材料构成的第一阀体，所述第一阀体在阀体引导件处被导向。
根据该机械式保持打开的阀的第二实施变型方案，不管所述第一阀体实施为具有O形环还是实施为由实心材料构成，该第一阀体都构造为锥体并且通过由所述运行材料/辅助材料施加到该第一阀体的端侧上的液压力置于所述密封座中，所述液压力作用到该锥体的端侧上。
在根据本发明提出的解决方案的另外的构型方案中，按照根据本发明提出的机械式保持打开的阀的第二实施变型方案，在所述罐内输送模块的输送运行中，通过布置在所述过滤器处的液压辅助的阀打开元件将所述阀体从所述密封座中抬起，并且释放所述运行材料/辅助材料的进入所述过滤器室中的流动。
最后，按照根据本发明提出的机械式敞开的阀的第三实施变型方案，使用第二阀体，当从过滤器室中取出过滤器时，该第二阀体通过永磁铁置于所述密封座中，因此闭合该密封座，并且当过滤器已装配在所述过滤器室中时，设置在该过滤器处的至少一个阀打开元件克服所述永磁铁的力从所述密封座中抬起第二阀体并且释放所述运行材料/辅助材料的进入所述过滤器室中的流动。
最后，本发明涉及一种据权利要求1至4中任一项所述的罐内输送模块在用于载客轿车中的或者商用车中的内燃发动机的废气后处理***中的应用。
根据本发明提出的解决方案以有利的方式允许例如当根据服务预约或者检查预约而必须在所述罐内输送模块中进行过滤器更换时排除对储藏有运行材料/辅助材料的储备罐的清空。通过附加地安装在所述罐内输送模块中的、位于所述过滤器室前面的、机械式保持打开的阀，阻止该运行材料/辅助材料从所述储备罐中继续流入。这在服务预约的框架下产生显著的时间优点和成本优点，因为完全取消为此需要的清空时间，此外根据本发明提出的解决方案也能够完全省去用于以运行材料/辅助材料重新填充该储备罐的成本。
附图说明
在下文中，根据附图详细说明本发明。
附图示出：
图1具有SCR催化器的废气后处理***的部件，
图2具有罐内输送模块的废气后处理***的简化结构，
图3附加的、具有弹性体膜片的、弹簧辅助的阀，该阀通过过滤器打开，
图4具有闭合的密封座的、具有弹性体膜片的、弹簧辅助的阀，
图5具有弹性体膜片的、弹簧辅助的阀，该阀通过补偿体打开，
图6具有闭合的密封座的、具有弹性体膜片的、弹簧辅助的阀，
图7实施为具有O形环的液压辅助的阀的附加的阀的另外的第二实施变型方案的打开状态，
图8图7示出的实施为具有O形环的液压辅助的阀的第二实施变型方案的闭合状态，
图9具有由实心材料构成的阀体的液压辅助的阀的第二实施变型方案的改型方案的打开状态，
图10具有由实心材料构成的阀体的液压辅助的阀的第二实施变型方案的改型方案的闭合状态，
图11实施为磁铁辅助的阀的附加的阀的第三实施变型方案的打开状态，
图12实施为磁铁辅助的阀的附加的阀的第三实施变型方案的闭合状态。
具体实施方式
图1示出用于内燃发动机废气的废气后处理***的基本部件。
图1示范性示出未详细示出的内燃发动机的排气系12，废气14在流动方向16上流经该内燃发动机。SCR催化器(18)位于排气系12中，该SCR催化器根据选择性催化还原(SCR)的原理转化氮氧化物。
除此之外，根据图1中的示意性图示的废气后处理***10还示出罐内输送模块20，经由输入管路24从罐22中向该罐内输送模块供应运行材料/辅助材料(例如尿素水溶液)。此外，设置有从罐内输送模块20到储备罐22的回流管路26，在罐内输送模块20的回吸模式下，通过该回流管路，多余的运行材料/辅助材料例如从计量模块30中被回吸并且被导向回到储备罐22中。
输入管路28从罐内输送模块20延伸至计量模块30，通过该计量模块将所述运行材料/辅助材料以喷雾32的形式引入到流经排气系12的废气流中。
罐内输送模块20、计量模块30、控制模块42以及第一温度传感器36、第二温度传感器38以及NOx传感器经由连通管路34分别相互连接。通过第一温度传感器36和第二温度传感器4分别检测在SCR催化器18之前或者之后的废气的温度；通过NOx传感器测量在所述废气中剩余的NOx浓度，并且在超过极限值时对应地操控计量模块30。
图2示出罐内输送模块的原理结构，该罐内输送模块能够在废气后处理***的框架下使用。图2中示出的罐内输送模块包括储备罐22，在该储备罐中储存运行材料/辅助材料50、尤其是尿素水溶液。在输入管路24中接收有机械式起作用的、尤其是通过机械的方式保持打开的阀52，该阀连接在过滤器54的上游。
在过滤器54的下游，在输送总成55的吸入侧上设置有吸入阀60。输送总成55包括驱动器56，通过该驱动器使弹性体膜片58进行振荡运动，从而使得在输送总成55中的压力对应地升高之后，所述运行材料/辅助材料通过排出阀62流入到输入管路28中，该输入管路延伸至计量模块30。用附图标记62标记所述排出阀。如已经结合图1所述的那样，在计量模块30处，以被细雾化的运行材料/辅助材料50的喷雾32的形式引入到在这里未详细示出的内燃发动机的排气系12中。
在下面的根据图3至12的图示中能够看到在用于接收运行材料/辅助材料50的储备罐22与过滤器54或者过滤器壳体76之间的机械式保持打开的阀52的不同的实施变型方案。
在根据图3、4、5和6的第一实施变型方案中，机械式保持打开的阀52实施为具有弹性体膜片的弹簧辅助的阀。
根据图3至6，在下文中更详细地阐述该阀在打开位态和闭合位态中的作用方式。
从根据图3的图示中能够看出，第一实施变型方案中的机械式保持打开的阀52构造为活塞70，该活塞一方面具有弹性体膜片58并且具有阀打开元件78，该阀打开元件在根据图3的图示中构造在过滤器54处。附图标记64表示入口，运行材料/辅助材料50通过所述入口流向机械式保持打开的阀52。活塞70在衬套68中被导向，该衬套在入口64的区域中被端盖66覆盖。具有紧固在该活塞处的弹性体膜片58的活塞70通过弹簧74加载，该弹簧在朝向密封座88的方向上加载活塞70。
在具有接收在该活塞处的弹性体膜片58的活塞70的在图3中示出的打开位态84中，通过实施在过滤器54的上侧处的阀打开元件78克服弹簧74的闭合力如此加载该活塞，使得密封座88被打开并且该运行材料/辅助材料的连续的流动86流入到过滤器室92中。除了过滤器54之外，补偿体80也位于过滤器室92中，出于耐冰压的原因，该补偿体布置在过滤器壳体76中。
在图3所示的状态中，通过具有接收在该活塞处的弹性体膜片58的活塞70的打开位态84确保了运行材料/辅助材料50的连续的流动86，在该状态中，当未设置维护或者检查预约时，该过滤器正常运行。
在根据图4的图示中示出了在其闭合位态中的机械式保持打开的阀，该阀实施为具有弹性体膜片的、弹簧辅助的阀。
在图4中示出，在拆卸方向90上从过滤器壳体76的过滤器室92中取出过滤器54和被该过滤器包围的补偿体80。由此，在该实施变型方案中实施在过滤器54处的阀打开元件78在竖直方向上往回移位。因此，接收在活塞70处的弹性体膜片58不再被阀打开元件78逆着弹簧74的力的作用加载，而是弹簧74的力使具有接收在该活塞处的弹性体膜片58的活塞70移位该活塞的闭合位态82中、即置于密封座88中。因此，运行材料/辅助材料50的流动86到过滤器室92中被终止。因此，运行材料/辅助材料不再经由入口64继续流动到过滤器壳体76的内部，使得能够更换过滤器54或者补偿体80，而另外的运行材料/辅助材料50不继续流动到过滤器壳体76的过滤器室92的内部。
在根据图5的图示中示出，密封座88通过在该变型方案中布置在补偿体80处的阀打开元件78保持打开。在图5示出的、装配在过滤器室92内部的状态下，实施在补偿体80处的阀打开元件78加载活塞70的弹性体膜片58。与根据图3和4的实施变型方案相似，该活塞在衬套68中被导向，所述衬套在运行材料/辅助材料50的入口64的区域中被端盖66包围。在补偿体80装配在过滤器室72中的状态中通过阀打开元件78产生的力克服通过弹簧74产生的闭合力，从而使得阀座88在一方面的活塞70的弹性体膜片58和另一方面的密封座88之间保持打开，因此，出现该运行材料/辅助材料的进入过滤器室92中的流动86，该流动在图5中画出。因此，图5示出罐内输送模块20的正常输送运行，该正常输送运行具有运行材料/辅助材料50根据运行材料/辅助材料50的进入过滤器室92中的流动86经由入口64和打开的阀座88的连续流入。
图6示出，在拆卸方向90上从过滤器壳体76的过滤器室92中取出过滤器54以及具有接收在其上的阀打开元件78的补偿体80。由此，克服弹簧74的闭合力的打开力消失，该打开力在根据图5的装配状态中作用到活塞70的弹性体膜片58上。由根据图6的图示得知，当过滤器54或者补偿体80被取出时，密封座99被闭合，因此无另外的运行材料/辅助材料50经由入口64流入到过滤器室92中。因此，出于维护目的，能够从过滤器室92中取出过滤器54或者补偿体80。由于密封座88闭合，排除了运行材料/辅助材料50经由入口64的继续流动。
图7和8示出了根据本发明提出的罐内输送模块的另外的第二实施变型方案，其中，机械式保持打开的阀实施为具有O形环的液压辅助的阀。
在根据图7的图示中示出，在过滤器54和补偿体80已装配在过滤器室92中的状态中，从密封座88中抬起第一阀体94并且出现运行材料/辅助材料50的沿着O形环98的流动86，该O形环嵌进到构造为锥体95的阀体的周向槽96中。
构造为锥体95的第一阀体94在销状的阀体引导件100处被导向，从而使得能够根据冲程102实现无倾斜的往复运动。
由于第一阀体94构造为锥体95，通过运行材料/辅助材料50将液压力施加到锥体95上，该液压力在朝向密封座88的方向上挤压该锥体。然而，在图7示出的、过滤器54和补偿体80的装配状态中，通过布置在过滤器54的上侧处的、在这里销状构造的阀打开元件104将锥体95这样从密封座88中抬起，使得出现运行材料/辅助材料50的进入过滤器室92中的流动86。
然而，如图8所示，如果在拆卸方向90上将补偿体80和过滤器54从过滤器室92中取出，则布置在过滤器54的上端侧处的阀打开元件104从锥体95处返回。由于作用到该锥体的上侧上的液压力，实施为锥体95的第一阀体94置于该第一阀体的密封座88中，从而使得该密封座通过嵌进到周向槽96中的O形环封闭。因此，运行材料/辅助材料50不再能够经由入口64继续流动到过滤器室92的内部，从而该过滤器室的内部空间可供用于维护和更换过滤器54和补偿体80。图9和10示出根据图7和8的根据本发明提出的罐内输送模块的第二实施变型方案的简单改型方案。
在根据图9和10的改型方案中示出了作为锥体95形式的阀体的第一阀体94，然而该第一阀体由实心材料构成。
在根据图9的图示中示出了罐内输送模块的输送运行，其中，过滤器54以及补偿体80处在过滤器壳体76的过滤器室92中。布置在过滤器54的上端侧处的阀打开元件104(在这里销状构造)将构造为锥体95的第一阀体94从密封座88中抬起，从而使得出现运行材料/辅助材料50的经由打开的阀座88进入过滤器室92中的流动86。因此，在过滤器54或者补偿体80布置在过滤器室92中的输送运行中，确保了运行材料/辅助材料50的经由入口64的连续输送。
图10示出当在拆卸方向90上从过滤器室92的内部空间中移除过滤器54和补偿体80时第一阀体94的状态。在这种情况下，在这里实施为销状的阀打开元件104从第一阀体94的锥体95的下侧处移开。该第一阀体对应于其冲程102通过由所述运行材料/辅助材料施加的、作用到该第一阀体的端侧上的液压力运动置于密封座88中并且封闭该密封座。由于密封座88闭合，在取出过滤器54以及补偿体80之后，另外的运行材料/辅助材料50不再能够经由入口64流入到过滤器室92中，该过滤器室被封锁以防止运行材料/辅助材料50的继续流动。
图11和12示出附加的机械式保持打开的阀的另外的第三实施变型方案。
图11示出，在根据图11中的实施变型方案的罐内输送模块20的输送运行中，过滤器54以及补偿体80布置在过滤器壳体76的过滤器室92中。在这里，至少两个销状构造的阀打开元件104位于过滤器54的上端侧处。图11中示出的状态代表罐内输送模块20的输送运行，在该状态中，阀打开元件104在竖直方向上向上置于第二阀体106中并且因此开启密封座88，从而出现运行材料/辅助材料50的经由入口64进入过滤器室92的内部的流动86。如由根据图11的图示所知道的那样，通过例如环形布置的永磁铁108在闭合方向上、即利用闭合力在朝向密封座88的方向上加载第二阀体106，然而通过布置在过滤器54的上端侧处的、在这里销状构造的阀打开元件104克服磁力的作用从密封座88中压出该第二阀体，从而出现运行材料/辅助材料的流动86。
图12示出，当在拆卸方向90上从过滤器室92中取出过滤器54以及补偿体80时，销状的阀打开元件104从第二阀体106处移开。通过闭合的密封座88阻止运行材料/辅助材料50经由入口64和注入口110进一步流入过滤器室92。由于通过永磁铁108实施到第二阀体1106上的磁力，阀座88保持闭合，从而使得能够从过滤器室92中取出过滤器54以及补偿体80，该过滤器室被过滤器壳体76限界。
在根据图11和12的实施变型方案中，第二阀体106被接收在阀体引导件100上，以便避免倾斜或者翻倒。
本发明不限于在此描述的实施例和在其中突出的方面。相反地，在通过权利要求给定的范围内能够实现处于本领域技术人员的能力范围内的多种改型方案。

Claims (11)

1.用于内燃发动机的废气后处理***的罐内输送模块(20)，所述罐内输送模块具有过滤器(54)和补偿体(80)，所述过滤器和所述补偿体以能够接近的方式安置在过滤器壳体(76)的过滤器室(92)中，其特征在于，在用于运行材料/辅助材料(50)的入口(64)之后，机械式保持打开的阀(52)连接在所述过滤器室(92)前面。
2.根据权利要求1所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，在所述罐内输送模块(20)的运行中，所述机械式保持打开的阀(52)通过已装配在所述过滤器室(92)中的所述过滤器(54)或者已装配在所述过滤器室(92)中的所述补偿体(80)持久地打开，并且在拆卸所述过滤器(54)或者所述补偿体(80)时自动闭合。
3.根据权利要求1或者2中任一项所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，所述过滤器(54)或者所述补偿体(80)分别包括至少一个阀打开元件(78、104)，在所述罐内输送模块(20)的运行中，该阀打开元件将具有弹性体膜片(58)的活塞(70)保持在打开位态(84)中，或者该阀打开元件在第一阀体(94)处或者在第二阀体(106)处打开密封座(88)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，所述过滤器(54)在所述罐内输送模块(20)中连接在输送总成(55)前面、尤其是在所述输送总成的吸入阀(60)前面。
5.根据上述权利要求中任一项所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，所述机械式保持打开的阀(52)实施为具有弹性体膜片(58)的、弹簧辅助的阀，该阀具有活塞(70)，该活塞在衬套(68)中被导向并且以被弹簧(74)加载的方式置于所述密封座(88)中。
6.根据权利要求5所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，在具有接收在所述过滤器室(92)中的过滤器(54)和/或接收在那里的补偿体(80)的罐内输送模块(20)的输送运行中，在所述过滤器(54)处或者在所述补偿体(80)处的阀打开元件(78、104)产生与所述弹簧(74)的闭合力相反的打开力，所述打开力使所述密封座(88)保持打开。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，所述机械式保持打开的阀(52)实施为液压辅助的阀，所述液压辅助的阀包括具有O形环(98)的第一阀体(94)或者由实心材料构成的第一阀体(94)，这些第一阀体在阀体引导件(100)上被导向。
8.根据权利要求7所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，所述第一阀体(94)以锥体(95)的形式实施并且通过由所述运行材料/辅助材料(50)施加到所述第一阀体(94)上的液压力置于所述密封座(88)中，所述液压力作用到所述锥体(95)的端侧上。
9.根据权利要求7所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，当过滤器(54)已装配时，在所述罐内输送模块(20)的输送运行中，通过布置在所述过滤器(54)处的至少一个阀打开元件(104)将所述第一阀体(94)从所述密封座(88)中抬起，并且所述运行材料/辅助材料(50)的进入所述过滤器室(92)中的流动(86)被释放。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的罐内输送模块(20)，其特征在于，当过滤器(54)被取出时，第二阀体(106)通过永磁铁(108)置于所述密封座(88)中，并且当过滤器(54)已装配时，在所述罐内输送模块(20)的输送运行中，该罐内输送模块的至少一个阀打开元件(104)抬起在所述密封座(88)上的第二阀体(106)并且释放所述运行材料/辅助材料(50)的进入所述过滤器室(92)中的流动(86)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的罐内输送模块(20)的应用，用在用于载客轿车中的或者商用车中的内燃发动机的废气后处理***中。
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