CN113494339A - 具有至少两个计量点的还原剂计量*** - Google Patents

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Abstract

本申请涉及具有至少两个计量点的还原剂计量***。本发明涉及用于将还原剂注入内燃机(50)的废气流中以便进行选择性催化还原的还原剂计量***，该***具有至少一个输送泵(3)，借助该输送泵将还原剂储箱(40)的还原剂经由抽吸管路(31)从储箱中吸出，并经由至少一个压力管路(32)输送到至少一个计量点以引入内燃机的废气流中，其中压力管路具有至少一个可切换的多路阀(4)，在该多路阀上连接了至少两个输出管路(41，42)，该输出管路通向两个不同的计量点(21，22)，还原剂可经由该计量点引入废气流中。此外，本发明还涉及用于操作还原剂计量***的方法，该***用于将还原剂注入内燃机的废气流中以便进行选择性催化还原。

Description

具有至少两个计量点的还原剂计量***
本发明涉及一种用于将还原剂引入内燃机的废气流中以选择性催化还原的还原剂计量***，该还原剂计量***具有至少一个输送泵，借助该输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸管路从还原剂储箱中吸出，并经由至少一个压力管路进行输送，以及经由至少一个计量点引入内燃机的废气流中。
此外，本发明还涉及一种用于操作将还原剂注入内燃机的废气流中以选择性催化还原的还原剂计量***的方法，该还原剂计量***具有至少一个输送泵，借助该输送泵将还原剂经由抽吸管路从还原剂储箱中吸出，经由至少一个压力管路进行输送，并经由至少一个计量点引入内燃机的废气流中。
这种类型的计量***和用于操作这种计量***的方法是现有技术中已知的。其中，还原剂通常以气溶胶的形式被引入内燃机的废气流中，其中由于废气温度高，气溶胶会蒸发。然而，在这种情况下，冷启动阶段是有问题的，在冷启动阶段，废气温度仍然太低，以致无法将引入内燃机的废气流中的气溶胶蒸发。因此，在冷启动阶段期间，所期望的氮氧化物的选择性催化还原往往是不充分的。
用于选择性催化还原(英语：selective catalyic reduction，缩写：SCR)的催化器，即所谓的SCR催化器，被用来降低柴油机、燃烧设备、垃圾焚化设备、工业设备等的氮氧化物排放。为此，使用计量装置将还原剂喷入(eindüsen)到废气***中。氨或氨溶液或其他还原剂用作还原剂。
由于在交通工具中携带氨对安全要求至关重要，因此特别是根据DIN70070使用尿素含量通常为32.5％的尿素水溶液。当温度超过150摄氏度时，废气中的尿素会分解成气态的氨和CO2。尿素分解的参数主要是时间(蒸发时间和反应时间)、温度以及喷入的尿素溶液的微滴大小。在这些SCR催化器中，通过选择性催化还原使氮氧化物的排放降低90％左右。
术语还原剂溶液或还原剂包括各种适合用于选择性催化还原的任何还原剂，在此优选使用根据DIN 70070的尿素溶液。但本发明并非局限于此。术语还原剂计量***或计量***在本发明中被同义使用。术语喷嘴和喷射喷嘴(Einspritzdüse)也被同义使用。
在已知的用于将还原剂注入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量***中，废气相对较低的温度，例如在内燃机冷启动时，即在达到内燃机的工作温度之前，会对SCR催化器的功能产生不利影响。
在将尿素水溶液注入废气道(Abgasstrang)后，必须先形成氨(NH3)用于SCR反应。在这里，还原作用的氨通过尿素的热分解(热解)和生成的异氰酸的水解释放出来。因此，该制备分为以下两个反应步骤：
热解(NH2)2CO→NH3+HNCO
水解HNCO+H2O→NH3+CO2
在第一个反应，即热解中，尿素在温度的作用下转化为氨(NH3)和异氰酸(HNCO)。在第二个步骤中，在有水的情况下进行水解，在水解过程中，异氰酸也随着二氧化碳(CO2)的生成而转化为氨。相对较低的温度，如内燃机冷启动时的温度，可能会减缓这些反应的进程。
因此，本发明的任务在于，以如下方式进一步构造用于将还原剂引入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量***，从而改善氮氧化物的还原和SCR催化器的功能，特别是在低温下，例如在内燃机冷启动时得以改善，即特别是在达到内燃机的工作温度之前，改善氮氧化物的还原和SCR催化器的功能。
根据本发明，该任务通过根据权利要求1所述的还原剂计量***和根据权利要求9所述的用于操作还原剂计量***的方法得以实现。在从属权利要求中指出了本发明的有利的改进方式。在本发明中，术语还原剂计量***和计量***被同义使用。
在用于将还原剂注入内燃机的废气流，特别是交通工具的内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量***中，该还原剂计量***具有至少一个输送泵，借助该输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸管路从还原剂储箱中吸出，并经由至少一个压力管路输送到至少一个计量点，以便引入内燃机的废气流中，在该还原剂计量***中特别有利的是，压力管路具有至少一个可切换(schaltbar)的多路阀，该多路阀上连接了至少两个输出管路，这两个输出管路通向两个不同的计量点，还原剂可通过这两个计量点被引入到废气流中。
因此，通过根据本发明的还原剂计量***的实施方式，可以通过驱动可切换的多路阀在至少两个不同的计量点之间进行转换(umschalten)，还原剂通过这两个不同的计量点被引入到内燃机的废气道中。由此，可以在不同位置处的至少两个计量点处进行计量，例如首先在靠近发动机的SCR催化器的上游进行计量，然后在SCR主催化器的上游进行计量。在这种情况下，上游这一说明是指内燃机的废气在废气道中的流动。
根据现有技术，有必要在使用计量泵时借助自身的输送单元向每个计量点供给还原剂。特别有利地，通过本发明使得可以借助计量泵向多个计量点供给还原剂。在此，可以使用计量泵，从而可以精确地调节质量流量。
由于使用还原剂转换阀(Reduktionsmittel-Umschaltventil)，因此省去了计量泵及其通过两个晶体管进行的复杂控制。只使用一台负责计量精度的计量泵。
此外，涉及被动(passive)元件的温度不敏感的喷嘴可以在没有传感器和/或执行器的情况下在计量点处使用。这样就没有敏感元件暴露在特别高的废气温度下。由此，与现有技术中已知的***相比，还原剂计量***的寿命得以显著提高。
同时，在应用快速转换的阀的情况下，只使用一个输送泵来对质量流量进行精确测量，以便分配到各个计量点。
因此，借助输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸管路从还原剂储箱中吸出，并经由至少一个压力管路进行输送，以及调节还原剂的质量流量。
优选地，第一计量点由可加热的喷射喷嘴形成，借助该喷嘴可将经由第一计量点引导的还原剂在被引入废气流之前蒸发。
通过形成可加热的喷射喷嘴形式的第一计量点，可以使经由第一计量点被引入废气道的所引导的还原剂在被引入内燃机的废气道之前蒸发，以便特别地在内燃机启动后立即进入内燃机的冷启动阶段时提高选择性催化还原的质量。在冷启动阶段中，内燃机还没有达到其工作温度，因此废气温度也低于连续工作时达到的温度。因此，冷启动阶段期间的废气温度不足以使引入废气道的还原剂蒸发，从而导致SCR催化器中氮氧化物的选择性催化还原不充分。通过形成可加热的喷射喷嘴形式的第一计量点，借助该喷射喷嘴可使还原剂在进入废气道之前蒸发，因此，即使在冷启动阶段期间，氮氧化物在SCR催化器中的选择性催化还原的质量也得以显著提高。例如，可以借助一个或更多个电加热电阻来实现可加热的喷射喷嘴的加热。
由此，特别地实现将还原剂加热到高于瞬时废气温度的温度水平。此外，还可以提供对加热功率的控制或调节。由此，可以将还原剂加热到所需和/或可预设的温度水平。
优选地，第二计量点由双组分喷嘴(Zweistoffdüse)形成，借助该双组分喷嘴可以使经由第二计量点引导的还原剂通过压缩空气在双组分喷嘴内部或外部雾化。特别地，计量***可以具有压缩空气供给(Druckluftversorgung)用于提供压缩空气以使还原剂雾化，和/或可以与机动车的压缩空气***连接。在这种情况下，计量***具有压缩空气入口，该压缩空气入口可以与机动车的压缩空气***连接，并经由该压缩空气入口从机动车侧的压缩空气***引入压缩空气。
在此，喷嘴可以被构造成外混式(auβenmischend)双组分喷嘴。特别地，还原剂出口和压缩空气出口可以集中布置。在此特别地，压缩空气出口可以至少部分地或完全包围还原剂出口。可替代地，还原剂出口可以至少部分地或完全包围压缩空气出口。因此，在这种类型的外混式双组分喷嘴中，由尿素溶液和压缩空气构成的混合物在喷嘴外部形成。
可替代地或附加地，混合物的形成可以在喷嘴内部进行。因此，也可以实现内混式喷嘴。在这种内混式喷嘴的第一实施方式中，压缩空气出口通向喷嘴内的还原剂室。在这种内混式喷嘴的第二实施方式中，压缩空气出口在还原剂室的上游经由阀通向还原剂管路。
此外，喷嘴还可以被构造成使得在喷嘴外部的混合物制备和在喷嘴内部的混合物制备相结合。为此，压缩空气出口可以在还原剂室的上游经由阀通向还原剂管路，和/或压缩空气出口可以通向还原剂室，而另一个压缩空气出口可以如在上述外混式喷嘴时一样通向喷嘴的压缩空气出口，并致使在喷嘴外部形成气溶胶。
通过使用压缩空气以形成气溶胶，可以调节微滴形成的所需质量。在此，所形成的气溶胶的质量可以适应内燃机的当前工作条件，因为在较高的废气温度下，微滴的蒸发速度较快。因此，只有在较低的废气温度下，才需要形成特别细小的气溶胶，特别是微滴直径特别小的气溶胶。
优选地，输送泵是具有连续泵冲程的间歇式输送泵，特别是磁性活塞泵。
这种具有连续泵冲程的间歇式输送泵的优点首先在于，可以精确地知道每个泵冲程所输送的质量流量，从而可以通过控制泵来精确地调节质量流量。这种具有连续泵冲程的间歇式输送泵的另一个优点在于，在间歇式输送泵的各自输送暂停期间能够转换布置在泵的压力管路中的可切换的多路阀，该多路阀用于在两个计量点之间转换。因此，通过对可切换的多路阀进行相应的控制，可以在每次泵冲程后或在可确定的泵冲程数后在两个计量点之间进行转换。
对于间歇式输送泵，转换只在不启动泵的时间阶段进行，另外在泵冲程后有时间延迟，这样可以确保暂时没有还原剂流。这同样适用于在泵冲程前进行转换，即转换必须及时进行，或者泵冲程必须延迟，以便阀绝对只打开一个出口(称为“完全转换”)。只有通过这种时间精准的转换，才有可能精确地分配到相应的计量点。同样，也只有这样，才有可能将各个总计量的质量合计到计量点。
为了在各计量点的各个计量质量流量中不产生波动或质量损失，优选快速转换阀，该转换阀可以从一泵冲程转换到一泵冲程。因此，几乎连续或均匀的体积流量同时达到各计量点。因此，实际上为废气质量流量提供了到各计量点的连续的体积流量。
对于连续输送泵，可以布置用于中间存储的储存器，以缓解切换过程中的动态。到计量点的分配由转换阀通过分配定时的开度
Figure BDA0003008064200000061
来实现。在此，打开的时间范围决定了计量的体积。
通过相应地控制可切换的多路阀进行的转换可以改变，并且可以根据不同的策略来进行。
根据靠近发动机的SCR催化器对还原剂的要求，单个冲程可以切换到第一计量点。当第一计量点处的可加热的喷嘴的计量要求较低时，这样是有意义的或必要的，以保证足够均匀的还原剂体积流量和均匀的氮氧化物转化率。
可替代地，转换可以逐块(blockweise)进行，以减少转换阀的切换周期。这意味着，如果每秒需要对第一计量点处的可加热的喷嘴进行例如10个泵冲程，则不会每100ms转换一个泵冲程，而是例如将3个泵冲程作为块(Block)进行操纵(lenken)，然后随后操纵4个泵冲程，之后再次操纵3个泵冲程。通过这种方式，可能的10个转换就减少到了只有3个转换过程。在该示例中，负载变化减少到了30％。该方法可以任意组合来进行，以减少负载变化的次数。
此外，可切换的多路阀的逐块转换还有一个优点，即可以建立额外的等待时间，以利于完全转换。如果完全转换的等待时间大于不再流动的还原剂在最大泵频率下的静止时间，则这样做是有利的。如果没有这样的逐块转换，就必须建立额外的等待时间，而且在混合操作中可以代表的最大泵频率也有可能会降低。因此，计量的量会减少。
当泵频率例如为55Hz时，冲程到冲程的周期时长为18ms，其中8ms为泵的控制时间(Ansteuerzeit)，还原剂流动到静止的时间约为5ms。由此得出13ms，在这13ms内，阀无法操作，只剩下5ms的时间用于完全转换。因此，在允许下一个泵冲程之前，必须在转换前建立暂停。这个问题在逐块转换时得以减少。
如果在废气温度过低时，只需要操作第一计量点的可加热的喷嘴，或者在废气温度足够高时，只需要操作第二计量点的双组分喷嘴，则可以完全转换到计量点。这样就可以把输送泵的最大计量的量用尽，并将其分配给第二计量点的双组分喷嘴。因此，这种方法对减少切换周期也有积极作用。
当然，只有在需要还原剂质量流到另一个计量点时，才会进行转换或转换回来。
优选地，还原剂计量***具有控制器和/或可以与机动车的控制器连接，借助该控制器根据内燃机的当前运行数据，例如废气温度，来计算对到各计量点的还原剂质量流量的相应要求。
在优选的实施方式中，计量***具有压缩空气供给，该压缩空气供给具有至少一个空气切换阀(Luftschaltventil)和/或至少一个特别是脉宽调制的比例阀，用于提供压缩空气，特别是用于通过压缩空气使还原剂在第二计量点处雾化。
压缩空气供给可以是计量***的组成部分，即计量***可以具有用于提供压缩空气的压缩机或类似装置，和/或计量***具有压缩空气入口，该压缩空气入口可以与机动车侧的压缩空气***连接，并且其中经由该压缩空气入口为计量***提供压缩空气。
借助空气切换阀可以打开和关闭压缩空气供给。借助脉宽调制的比例阀，可以通过相应地控制阀来将阀出口处的空气压力调节到所需的压力水平。
所提供的压缩空气可具体用于借助压缩空气使还原剂在第二计量点处雾化。可替代地或附加地，在计量暂停时或在内燃机停机后计量终止时，可以借助压缩空气通过对引导还原剂的管路和喷嘴进行吹扫来清洗计量***的还原剂残留。由此，特别地提高了还原剂计量***的抗冻性。
优选地，计量***具有压缩空气供给，该压缩空气供给具有至少一个阀，特别是脉宽调制的比例阀，用于提供压缩空气，其中在比例阀的上游或下游布置了支路，该支路具有空气切换阀，并且其中该支路通向去往第一计量点的输出管路。
通过打开支路中的、通向去往第一计量点的输出管路中的空气切换阀，可以将第一计量点的还原剂吹走，以便在计量暂停施清洗第一计量点。
如果具有空气切换阀的支路被直接连接到压缩空气供给的空气入口，则可以完全独立于第二计量点处的空气辅助的喷嘴的操作状态对第一计量点处的可加热的喷嘴进行吹扫，甚至也可以在操作期间暂时吹扫。然而，在这种情况下，这种吹扫是在机动车的压缩空气***的全部供给压力下进行的。如果第一计量点处的可加热喷嘴堵塞，则有可能施加了与在压缩空气供给***中相同的压力。如果吹扫正常，即在喷嘴完好无损、没有堵塞的情况下，由于切换阀处的压力降所致，可加热喷嘴上游的压力略低于压缩空气供给***中的压力。该压力可以通过调节切换阀的孔径(Bohrung)来调节一次。
优选地，计量***具有压缩空气供给，该压缩空气供给具有至少一个空气切换阀和/或至少一个比例阀，用于提供压缩空气，其中在空气切换阀和/或比例阀的上游或下游布置了具有第一止回阀和/或空气切换阀的第一支路，其中第一支路通向去往第一计量点的输出管路。
通过打开第二空气切换阀或设置高于第一止回阀的开启压力的空气压力，从而可以将压缩空气引入第一计量点，以便通过吹扫除去第一计量点的还原剂残留。
优选地，计量***具有压缩空气供给，该压缩空气供给具有至少一个空气切换阀和/或至少一个比例阀，用于提供压缩空气，其中带有第二止回阀的第二支路布置在空气切换阀和/或比例阀的下游，其中第二支路通向第二计量点的引导还原剂的管路。
通过设置高于第二止回阀的开启压力的空气压力，从而可以将压缩空气送入第二计量点的引导还原剂的管路，以便通过吹扫去除第二计量点的引导还原剂的管路的还原剂残留。
因此，就时间角度和压力技术角度而言，都可以分别对两个计量点进行完全吹扫。如果连续吹扫喷嘴，也可以使空气体积流量保持得很低。这会致使从机动车的压缩空气***到计量***的压缩空气管路中的压力降较低。此外，在到第一计量点的支路中用切换阀吹扫时，压力会较高，从而体积流量较大，由此提高了清洗效果。
如果在到第一计量点的第一支路中没有这样的空气切换阀，则必须在支路中布置第一止回阀。在这种情况下，只有在施加高于第一止回阀的开启压力的空气压力时，才会吹扫第一计量点。
优选地，第二止回阀布置在第二支路中，该第二支路通向去往第二计量点的引导还原剂的管路。经由在通过压缩空气形成气溶胶的第二计量点进行计量操作期间，设置的空气压力低于第二止回阀的开启压力。为了吹扫第二计量点处的喷嘴，将空气压力设置为高于第二止回阀的开启压力的压力水平。由此，第二止回阀打开，并且通过压缩空气来吹扫到第二计量点的引导还原剂的管路。
在用于操作将还原剂注入内燃机的废气流，特别是交通工具的内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量***的方法中，该还原剂计量***具有至少一个输送泵，借助该输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸管路从储箱中吸出，并经由至少一个压力管路进行输送，以及经由至少一个计量点引入内燃机的废气流中，有利地，压力管路具有至少一个可切换的多路阀，该多路阀上连接了至少两个输出管路，这两个输出管路通向两个不同的计量点，通过这两个计量点可以将还原剂引入废气流中，并且其中多路阀被驱动，以便向两个输出管路中的一个施加所输送的还原剂，或者交替地向两个输出管路施加所输送的还原剂，并经由第一计量点或第二计量点或按时间顺序交替地经由两个计量点将还原剂引入废气流中。
关于根据本发明的用于操作将还原剂注入内燃机的废气流中的还原剂计量***的方法，阐述与前面相同。
优选地，第一计量点由可加热的喷射喷嘴形成，其中经由第一计量点引导的还原剂在被引入废气流之前在可加热喷射喷嘴中蒸发。
在此，如所解释的那样，用于选择性催化还原的预催化器形式的第一SCR催化器上游的第一计量点可以通向废气道。
特别优选地，第二计量点由双组分喷嘴形成，其中经由第二计量点引导的还原剂通过压缩空气在双组分喷嘴内部或外部被雾化。
在此，用于雾化还原剂的压缩空气可以由计量***的压缩空气供给和/或由机动车侧的压缩空气***提供。
在此，用于选择性催化还原的主催化器形式的第二SCR催化器上游的第二计量点通向废气道。
优选地，输送泵是具有连续泵冲程的间歇式输送泵，特别是磁性活塞泵，其中通过在每个泵冲程后或在可确定的泵冲程数后在两个输出管路之间进行转换，多路阀的控制与泵冲程同步进行。
优选地，多路阀的转换只在不启动泵的时间阶段进行，并且在泵冲程后有可确定的时间延迟，因此在转换多路阀的时刻没有还原剂输送流。
优选地，计量***具有压缩空气供给，该压缩空气供给具有至少一个空气切换阀和/或特别是脉宽调制的比例阀，用于提供压缩空气，其中压缩空气输送时间的调节和/或空气压力的调节是通过空气切换阀和/或比例阀的控制来实现的。
优选地，在计量操作期间，特别是在探测到一个或两个计量点堵塞时，通过压缩空气对两个计量点中的一个或两个计量点进行吹扫，特别是在吹扫期间中止还原剂的计量，或者在吹扫一个计量点期间通过另一个计量点进行还原剂的计量，其中优选地，在交通工具的超速运行(Schubbetrieb)中采用计量暂停。
如已阐述的那样，根据本发明，设置了还原剂计量在两个计量点之间的转换。优选地，第一计量点由预催化器上游的用于将还原剂引入废气道的可加热的喷嘴形成，而第二计量点由主催化器上游的空气辅助的双组分喷嘴形成。在此，当操作还原剂计量***时，可以改变两个计量点之间的转换。
例如，在完成冷启动阶段并通过第二计量点处的双组分喷嘴转移到主催化器之后废气温度升高且相关的还原剂计量的量较高时，可以延迟转换。当废气温度下降并转移到第一计量点处的可加热的喷嘴以及转移到预催化器时，这同样适用。换言之，这意味着当温度变化到高于或低于主催化器的起始温度范围时的时间滞后或温度滞后有足够高的效率。这意味着，如果恰巧只操作了一个计量点，则在两个计量点之间没有恒定变换。这样，当同时操作两个计量点时，可以延迟关闭一个计量点。在这里，术语同时操作是指通过每个泵冲程后或一定数量的泵冲程后对两个计量点进行交替加料，如上所述。关闭这两个计量点中的一个的状态可能持续时间很短，例如在停止-继续-操作中一样，并且实际待关闭的计量点稍后又被直接使用。这一点对于可加热的喷嘴来说尤为重要，因为它需要准备时间用于电预热，而且可加热的喷嘴应调节到一定的温度之后，还原剂才会流经该喷嘴。只有在实际使用或可以使用可加热的喷嘴时，才应接通可加热的喷嘴的电加热器，只有当相应较高的废气温度导致在可预见的较长时间内不再需要使用可加热喷嘴时，才应关闭可加热的喷嘴的电加热器。
然而，也可以完全独立于废气温度或滞后来操作可加热的喷嘴，从而操作第一计量点，旨在可以进一步提高氮氧化物的转化率，如果在某些发动机操作点需要这样的话。
此外，如果在可加热的喷嘴中出现沉积物，则可以在可加热喷嘴的计量暂停期间或在需要时自洁式燃烧(Freibrennen)可加热的喷嘴。这些都可以在还原剂输送期间由压力传感器探测，或者在吹扫时由压力测量来探测。
附图说明
本发明的多个实施例在附图中示出，下面将对其进行说明。其中：
图1示出了还原剂计量***的第一实施方式的电路图的示意图；
图2示出了还原剂计量***的第二实施方式的电路图的示意图；
图3示出了还原剂计量***的第三实施方式的电路图的示意图；
图4示出了还原剂计量***的第四实施方式的电路图的示意图。
在图1至图4中，示意性地示出了还原剂计量***的四种不同实施方式的电路图。相同的部件用相同的参考标记表示。示意性示出的内燃机50以及内燃机的、带有催化器51、52、53的废气道不是根据本发明的还原剂计量***的一部分。内燃机50的废气道在废气的流动方向上依次具有用于选择性催化还原的预催化器51、带有柴油颗粒过滤器的第一柴油氧化催化器52以及用于通过另一个第二柴油氧化催化器来选择性催化还原废气中的氮氧化物的主催化器53。
借助输送泵3将储箱40中的流体还原剂经由抽吸管路31吸出，并经由压力管路32输送。在抽吸管路中布置了过滤器2，通过该过滤器使还原剂在进入还原剂计量***的泵3之前去除杂质。输送泵3是计量精度非常好的计量泵，其提供还原剂的总质量流量。特别地，可以将根据DIN 70070的溶液用作还原剂。在示出的实施例中，输送泵3是间歇式输送泵。
在输送泵3下游的压力管路中布置了可切换的多路阀4，该多路阀的两个出口通向两个输出管路41、42。可切换的多路阀是三位两通阀，它适于在输送还原剂，特别是输送根据DIN 70070的还原剂时使用，并且在填充状态下具有抗冻性。此外，多路阀4还适于输送介质至少在-7℃至+75℃的范围内的工作温度。优选地，可切换的多路阀4的工作电压最高达24V，以便能够通过与机动车的机载网络连接并馈电的控制器来控制可切换的多路阀4，并可以向该多路阀4供电。优选地，可切换的多路阀4的开关频率为50Hz。
第一输出管路通向第一计量点21。在第一计量点21处布置了可电加热的喷嘴61，借助该喷嘴，特别是在内燃机50的冷启动阶段期间，还原剂可以在经由计量点21被引入内燃机50的废气道之前被蒸发。为此，可加热的喷嘴61具有电阻加热器，其加热功率通过未示出的控制器来调节。第一输出管路41具有温度传感器5b和压力传感器8。在未示出的可替代方案中，布置了组合的温度和压力传感器，来代替温度传感器和压力传感器。
借助温度传感器5b来检测第一输出管路41中被输送的还原剂的温度。特别地，该变量决定了在可加热的喷嘴61上待设置的加热功率。
借助压力传感器8来检测第一输出管路41中的压力。这样就可以探测出第一计量点21处的可加热的喷嘴61的任何堵塞。
第一计量点21在内燃机50的下游并且在预催化器51的上游通向内燃机50的废气道，用于选择性催化还原废气中的氮氧化物。在废气道中，在预催化器51的下游连接了带有柴油颗粒过滤器的第一柴油氧化催化器52。
第二输出管路通向第二计量点22。在第二计量点22处布置了空气辅助的双组分喷嘴62。借助该双组分喷嘴62，还原剂通过压缩空气被雾化成气溶胶，并经由第二计量点22被引入内燃机50的废气道。
借助温度传感器5a来检测第二输出管路42中被输送的还原剂的温度。
在未示出的可替代方案中，只布置了两个温度传感器5a、5b中的一个。这就足够了，因为在两个输出管路41、42中存在着大致相同的还原剂温度。
第二计量点22被布置在第一柴油氧化催化器52的下游和主催化器53的上游的废气道中，用于选择性催化还原废气中的氮氧化物。
在废气温度足够高的情况下，引入通过双组分喷嘴62形成的还原剂气溶胶就足够了，因为气溶胶的小微滴在热的废气中会立即蒸发，并且在后面的主催化器53中氮氧化物的选择性催化还原高质量地进行。
借助可切换的多路阀4，来实现通过与泵同步计时的多路阀4将输送泵3的各个泵冲程分配到第一计量点21或第二计量点22。在泵不完全密封的情况下，还可以额外设置多路阀4“两通道均关闭”的位置。由此，***配置就可以在泵类型不同时使用。
在单独操作可加热的喷嘴61或空气辅助的喷嘴62时，可以省去多路阀4的高频时钟。
特别地，当两个喷嘴61、62并行操作时，可以形成泵冲程的块。在这种情况下，泵冲程的块是对喷嘴61、62的一系列泵冲程。如果两个喷嘴61、62的块的比例相同，则可以积聚块并扩展块的形成，以减少转换过程。如果各块比例变化，也同样适用。
为了特别在空气辅助的双组分喷嘴62处提供压缩空气，计量***具有连接到机动车侧的压缩空气***45的压缩空气管路46。因此，通过机动车侧的压缩空气***45提供用于操作计量***所需的压缩空气。在未示出的可替代方案中，计量***本身具有用于提供压缩空气的压缩机。
压缩空气管路46具有空气过滤器1，通过该空气过滤器过滤被引入的压缩空气。此外，压缩空气管路46还具有脉宽调制的比例阀9。通过控制比例阀9的时钟比
Figure BDA0003008064200000141
可以调节存在于比例阀9的出口处的空气压力。为了监测比例阀9的出口压力，压缩空气管路46具有压力传感器7。
比例阀9的出口通向双组分喷嘴62，通过该双组分喷嘴，借助压缩空气形成气溶胶以便将还原剂气溶胶经由第二计量点22引入内燃机50的废气道中。
此外，除了形成气溶胶外，压缩空气还被用于清洗喷嘴61、62，这是通过根据需要对喷嘴61、62进行适当的吹扫来实现的。首先，可以通过借助压力传感器6、8来探测引导还原剂的输出管路41、42中的堵塞来触发吹扫。此外，还可以在中断计量时和/或在结束计量后，对喷嘴61、62进行吹扫，以去除还原剂的沉积物。这类沉积物可能会因结晶而导致堵塞。此外，在计量结束后，通过借助压缩空气吹扫喷嘴61、62还会提高还原剂计量***的抗冻性。
在图1中所示的第一实施例中，压缩空气管路46在比例阀9的上游具有第一支路，该第一支路在可切换的多路阀4下游通向引导还原剂的第一输出管路41。该第一支路具有空气切换阀10。通过打开空气切换阀10，在经由可加热的喷嘴61的计量中断期间或结束之后，借助压缩空气进行吹扫来从引导还原剂的第一输出管路41以及喷嘴61中除去还原剂。在对可加热喷嘴61的吹扫完成后，再次关闭空气切换阀10。
压缩空气管路46在比例阀9的下游具有第二支路，该第二支路通向引导还原剂的第二输出管路42，该第二输出管路引向空气辅助的双组分喷嘴62。第二支路具有止回阀12。如果通过压力传感器6探测到堵塞或经由双组分喷嘴62的计量中断或结束，则可以经由第二支路将压缩空气引入引导还原剂的第二输出管路42中，以便从第二输出管路42和双组分喷嘴62中除去还原剂。为此，比例阀9出口处的压力得以提高到高于止回阀12的开启压力的程度。由此，使止回阀12自动打开，并且引导还原剂的第二输出管路42和双组分喷嘴62通过压缩空气来吹扫，并除去了还原剂残留和/或免于堵塞。
根据图2的第二实施例与根据图1的第一实施例的不同之处在于，从压缩空气管路46开始的唯一支路被布置在比例阀9的上游，其中该支路具有空气切换阀10，并且在可切换的多路阀4的上游通向输送泵3的压力管路32中。为了借助压缩空气清洗引导还原剂的两个输出管路41、42和两个还原剂的喷嘴61、62，借助多路阀4将经由支路和空气切换阀10引入压力管路32的压缩空气切换到两个输出管路41、42。根据图2的第二实施例的***配置的特别的优点在于减少了***技术方面的成本，而且还可以通过压缩空气从可切换的多路阀4中除去还原剂残留。由此，提高了可切换的多路阀4的抗冻性。
根据图3的第三实施例与根据图1的第一实施例的不同之处在于，从压缩空气管路46开始的第一支路被布置在比例阀9的下游。在这种情况下，比例阀9的出口形成空气切换阀10的入口，由此，经由第一支路引入第一输出管路41以及喷嘴61的压缩空气的空气压力也可以通过比例阀9来调节。另外，根据图3的第三实施例对应于第一实施例。
在根据图4的第四实施例中，通过压缩空气清洗两个喷嘴61、62的可能性通过布置在比例阀9下游的两个支路来实现。通过将两个支路布置在比例阀9的下游，经由比例阀9的控制又可以调节施加在两个支路上的空气压力。
第一支路具有止回阀13，并通向去往第一计量点21处的可加热的喷嘴61的引导还原剂的第一输出管路41。
第二支路具有止回阀12，并通向去往第二计量点22处的双组分喷嘴62的引导还原剂的第二输出管路42。
止回阀12、13的开启压力可以相同或不同。原则上，在计量操作期间，止回阀12、13的开启压力高于比例阀9出口处的压缩空气的压力水平，使得止回阀12、13在计量操作期间是关闭的。为了吹扫喷嘴61、62，将比例阀9出口处的压缩空气的压力提高到高于止回阀12、13的开启压力的压力水平，由此止回阀12、13会自动打开，并且借助压缩空气吹扫两个输出管路41、42和两个喷嘴61、62。只要止回阀12、13的开启压力相同，止回阀12、13就打开，从而通过压缩空气同时开始吹扫两个输出管路41、42和两个喷嘴61、62。
可替代地，可以布置具有不同的开启压力的止回阀12、13。因此，在第一支路中可以布置具有例如2bar的较低开启压力的止回阀13，而在第二支路中布置具有例如3bar的较高开启压力的止回阀12。在这种情况下，首先吹扫第一输出管路41和第一计量点21处的可加热的喷嘴61，并且只有在比例阀9的出口处的压力进一步升高到高于第二支路中的止回阀12的开启压力之后，才借助压缩空气吹扫引导还原剂的第二输出管路42和第二计量点22处的双组分喷嘴62。
可替代地，第一支路中的止回阀13的开启压力可以大于第二支路中的止回阀12的开启压力。
还原剂计量***的部件被组合成组件100，该组件100具有用于特别地与还原剂储箱40和机动车侧的压缩空气供给45连接的所有所需的入口端口，此外，还具有到两个计量点21、22处的喷嘴61、62的出口。此外，组件100还具有用于与未示出的控制器连接的相应的端口。通过控制器来对传感器的测量值进行评估，特别是对输送泵3、多路阀4、比例阀9和空气切换阀10进行控制和驱动。
还原剂计量***的组件100的部件可以被布置在导热的部件载体上。在这种情况下，在两个输出管路41、42中主要存在几乎相同的还原剂温度，因此只用两个温度传感器5a、5b中的一个就可以实现上述未示出的还原剂计量***的可替代方案。同样在根据图1、图3和图4的实施例中，可以省去两个温度传感器5a、5b中的一个，而不影响还原剂计量***的操作。

Claims (15)

1.一种还原剂计量***，用于将还原剂注入内燃机(50)的废气流，特别是交通工具的内燃机的废气流中以便进行选择性催化还原，所述还原剂计量***具有至少一个输送泵(3)，借助所述输送泵(3)还原剂从还原剂储箱(40)经由抽吸管路(31)被吸出，并且经由至少一个压力管路(32)被输送到至少一个计量点，以便引入到所述内燃机(50)的废气流中，
其中，
所述压力管路(32)具有至少一个可切换的多路阀(4)，在所述多路阀(4)上连接了至少两个输出管路(41，42)，所述输出管路(41，42)通向两个不同的计量点(21，22)，还原剂能够经由所述计量点(21，22)被引入到废气流中。
2.根据权利要求1所述的还原剂计量***，其特征在于，第一计量点(21)由可加热的喷射喷嘴(61)形成，借助所述喷射喷嘴(61)能够使经由所述第一计量点(21)引导的还原剂在被引入到废气流中之前蒸发。
3.根据权利要求1或2所述的还原剂计量***，其特征在于，第二计量点(22)由双组分喷嘴(62)形成，借助所述双组分喷嘴(62)能够使经由所述第二计量点(22)引导的还原剂通过压缩空气在所述双组分喷嘴(62)内部或外部雾化，特别地，所述计量***具有压缩空气供给(45)，用于提供压缩空气以使还原剂雾化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的还原剂计量***，其特征在于，所述输送泵(3)是具有连续泵冲程的间歇式输送泵，特别是磁性活塞泵。
5.根据前述权利要求中任一项所述的还原剂计量***，其特征在于，所述计量***具有压缩空气供给(45)，所述压缩空气供给(45)具有至少一个空气切换阀(10)和/或至少一个特别是脉宽调制的比例阀(9)，用于提供压缩空气，特别是用于在所述第二计量点(22)借助压缩空气使还原剂雾化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的还原剂计量***，其特征在于，所述计量***具有压缩空气供给(45)，所述压缩空气供给(45)具有至少一个阀，特别是脉宽调制的比例阀(9)，用于提供压缩空气，其中在所述阀(9)的上游或下游布置了支路，所述支路具有空气切换阀(10)，并且其中所述支路通向去往所述第一计量点(21)的输出管路(41)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的还原剂计量***，其特征在于，所述计量***具有压缩空气供给(45)，所述压缩空气供给(45)具有至少一个空气切换阀和/或至少一个比例阀(9)，用于提供压缩空气，其中在所述空气切换阀和/或所述比例阀(9)的上游或下游布置了具有第一止回阀(13)和/或空气切换阀(10)的第一支路，其中所述第一支路通向去往所述第一计量点(21)的输出管路(41)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的还原剂计量***，其特征在于，所述计量***具有压缩空气供给(45)，所述压缩空气供给(45)具有至少一个空气切换阀和/或至少一个比例阀(9)，用于提供压缩空气，其中具有第二止回阀(12)的第二支路被布置在所述空气切换阀和/或所述比例阀(9)的下游，其中所述第二支路通向所述第二计量点(22)的引导还原剂的管路(42)。
9.一种用于操作还原剂计量***的方法，所述还原剂计量***用于将还原剂注入内燃机(50)的废气流，特别是交通工具的内燃机的废气流中以便进行选择性催化还原，所述还原剂计量***具有至少一个输送泵(3)，借助所述输送泵(3)将还原剂储箱(40)中的还原剂经由抽吸管路(31)从所述储箱(40)中吸出，并经由至少一个压力管路(32)进行输送，以及经由至少一个计量点引入所述内燃机(50)的废气流中，
其中，
所述压力管路(32)具有至少一个可切换的多路阀(4)，在所述多路阀(4)上连接了至少两个输出管路(41，42)，所述输出管路(41，42)通向两个不同的计量点(21，22)，通过所述计量点(21，22)能够将还原剂引入废气流中，并且其中驱动所述多路阀(4)，以便向两个输出管路(41，42)中的一个施加所输送的还原剂，或者交替地向两个输出管路(41，42)施加所输送的还原剂，并经由第一计量点(21)或第二计量点(22)或按时间顺序交替地经由两个计量点(21、22)将还原剂引入废气流中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一计量点(21)由可加热的喷射喷嘴(61)形成，其中经由所述第一计量点(21)引导的还原剂在被引入废气流之前在所述可加热的喷射喷嘴(61)中蒸发。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第二计量点(22)由双组分喷嘴(62)形成，其中经由所述第二计量点(22)引导的还原剂通过压缩空气在所述双组分喷嘴(62)的内部或外部雾化。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述输送泵(3)是具有连续泵冲程的间歇式输送泵，特别是磁性活塞泵，并且通过在每个泵冲程后或在可确定的泵冲程数后在两个输出管路(41，42)之间转换，使所述多路阀(4)的控制与泵冲程同步进行。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多路阀(4)的转换只在不启动泵(3)的时间阶段进行，并且在泵冲程后有可确定的时间延迟，因此在转换所述多路阀(4)的时刻没有还原剂输送流。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述计量***具有压缩空气供给(45)，所述压缩空气供给(45)具有至少一个空气切换阀(10)和/或特别是脉宽调制的比例阀(9)，用于提供压缩空气，其中压缩空气输送时间的调节和/或空气压力的调节是通过所述空气切换阀(10)和/或所述比例阀(9)的控制来实现的。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，在计量操作期间，特别是在探测到一个或两个计量点(21，22)堵塞时，通过压缩空气对两个计量点(21，22)中的一个或两个计量点进行吹扫，特别是在吹扫期间中止还原剂的计量，或者在吹扫一个计量点期间通过另一个计量点进行还原剂的计量，其中优选地，在交通工具的超速运行中采用计量暂停。
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