JP5890420B2 - 温度センサを有する還元剤タンク - Google Patents

Description

本発明は、還元剤のための計量システムを有するタンク装置に関する。この種の装置を使用して、燃焼機関の排ガス中の排気成分の選択接触還元のための還元剤は、定義されたまたは予め特定された圧力で供給されることができる。所望の圧力を備える還元剤は、選択接触還元（ＳＣＲ）プロセス用の処理システムの後、排ガスにインジェクタを介して例えば供給されることができる。

選択接触還元（ＳＣＲ）において、還元剤または還元剤前駆体は、排ガス処理装置中の排ガスに供給される。還元剤前駆体は、還元剤としても通常知られる。使用する還元剤は、例えばアンモニアまたは類似のものである。使用する還元剤前駆体は、例えば尿素および／または尿素水溶液である。すでに証明された還元剤前駆体は、商品名ＡｄＢｌｕｅの下で商業的に利用可能な３２．５％の尿素水溶液である。この種の還元剤前駆体は、次いで、排ガスシステムのおよび／または中間蒸発器ユニットのおよび／または加水分解ユニットの実際の還元剤に変換される。尿素水溶液は、概してアンモニアに変換される。適切な触媒コンバータにおいて、次いで、排ガス中の亜酸化窒素合成物は、アンモニアと共に、無害な成分（例えば窒素、水および二酸化炭素）に変換されることができる。

還元剤の提供のために、通常、別個の貯蔵システムおよび／または計量システムは、自動車両において設けられる。この種のシステムは、相当な経費と関係があり得る。また、液体還元剤の貯蔵のために、そして特にＡｄＢｌｕｅの貯蔵のために、これが低温で凍結することは、課題である。ＡｄＢｌｕｅは、約−１１℃で凍結する。この種の還元剤を貯蔵するシステムは、したがって、霜耐性に設計されなければならない。したがって、還元剤の温度が知られる場合、それは有利である。通常、温度センサは、温度を測定するために用いられる。温度センサが還元剤によって損傷を受けることがあることは、分かっている。

本発明は、したがって、従来技術に関して概説される課題を少なくとも部分的に解決する液体還元剤を提供するための装置を提供することを目的とする。特に、装置は、還元剤タンク内の温度の特に有利な決定のために特定される。

これらの目的は、請求項１の特徴による装置を用いて達成される。本発明の別の実施形態は、従属請求項において与えられる。従属請求項にリストされる個々の特徴がいかなる任意の、技術的に賢明な方法の各々とも組み合わされることができて、本発明の別の実施形態を構成することができると指摘されなければならない。特に図に関連する記述は、本発明をさらに説明して、本発明の追加の実施形態を特定する。

本発明は、タンク内部の境界を定めるタンク壁を有する還元剤タンクを有する液体還元剤を提供するための装置であって、タンク壁は、金属壁部分を有し、装置は、還元剤タンクの外側に配置される温度センサを有し、温度センサは、金属壁部分を通して還元剤タンク内の還元剤の温度を決定するのに適している、装置に関する。

還元剤タンクの外側に配置される温度センサは、還元剤タンクの内部に、または還元剤で満たされる還元剤タンクの領域内に実質的に位置しない。還元剤タンク内へと達している挿入物の内部は、タンクの内部に帰属しない。この種の挿入物は、むしろタンク内部のサイズを減らす。

金属壁部分がタンク内部に達する金属ポットによって形成される場合、本発明による装置は、特に有利である。この種のポットは、一緒にポット内部の境界を定めるポット底部およびポット壁を有するのが好ましい。加えて、ポット底部の反対側に位置する開口がある。開口は、好ましくはタンク内部から離れる方を向き、ポット底部は、タンク内部の方を向く。

温度センサは、金属ポットの内側に、したがってタンク内部の外側に、好ましくは配置される。特に好ましくは、温度センサは、金属ポットが還元剤タンク内へとはるかに突出する場所で金属ポットの内側に載置される。温度センサは、ポットの端縁領域またはポットの開口部のすぐ近くには配置されないことが好ましい。好ましくは、温度センサは、ポット底部上に、またはポット底部の近くのポット壁上に置かれる。この構成では、還元剤タンクの環境において熱源またはヒートシンクから生じている温度への破壊的な影響がポット開口の近くよりもポット底部の近くでより少ない温度への影響を有するので、温度センサを使用して、タンク内の還元剤の温度は、特に正確に決定されることができる。

還元剤タンクが還元剤タンクのタンク壁に配置される別個のチャンバを形成する場合、本発明による液体還元剤を提供する装置は、さらに特に有利である。

好ましくは、別個のチャンバは、タンク底部に配置される。さらなる好ましい実施形態において、別個のチャンバは、タンク底部の近くで横のタンク壁に配置される。別個のチャンバがタンクの上側のタンク壁に設けられることも、しかしながら可能である。

温度センサが金属壁部分に取り付けられる場合、それも有利である。特に好ましくは、温度センサは、例えば接着プロセス、ハンダ付けプロセスまたは溶接プロセスによって、金属壁部分に合う材料によって取り付けられる。金属壁部分と温度センサとの間に優れた熱伝導率を有する接触を有することは、重要である。次いで、タンク内の還元剤の温度は、特に正確に決定されることができる。

さらなる実施形態において、温度センサは、熱伝導エージェントを介してポット壁と熱伝導接触状態にある。この熱伝導エージェントは、特に高い熱伝導率を有しなければならない。同時に、金属壁部分は、温度センサの領域において、および、金属壁部分と温度センサとの間の熱伝導性接続として役立つ任意の熱伝導エージェントの適用可能な場所において、できるだけ低い熱容量を有しなければならない。熱伝導性接続の温度が還元剤タンク内の還元剤の温度に適応するためにより少ない時間を必要とするので、これは、還元剤の温度変化に対する温度センサの反応速度を改良する。

本明細書で提案される本発明の重要な概念は、ポットにおいてまたは別個のチャンバにおいて計量ユニットを提供することである。温度センサは、次いで、計量ユニットのすぐ近くに配置される。したがって、温度センサからの測定データは、特に都合よく処理されることができる。

本発明による装置の改良によれば、計量ユニットは、以下のコンポーネントのグループから少なくとも１つのコンポーネントを含む、
ポンプ、
フィルタ、
圧力センサ、
温度センサ、および
バルブ。

計量ユニットは、好ましくは、定義された圧力の下で還元剤を提供することが可能であるのに必要なすべてのコンポーネントを含むが、しかし、いずれにせよ少なくとも１つのポンプを含む。さらなるポンプ、バルブ、圧力センサ、温度センサおよび／またはフィルタは、電子部品、接続ラインなどと共に設けられることができる。

これらの個々の部品は、好ましくは基板上に載置される。基板は、好ましくは金属製である。例えば、基板は、ステンレス鋼またはアルミニウムでできていることがありえる。少なくとも１つのチャネルは、還元剤の輸送または送給のための個々のコンポーネントとともに接続する基板において設けられることができる。チャネル（それは、直列にまたは平行に配置される）は、基板に例えば孔をあけられることができる。基板は、これらのチャネルをすでに含んでいる鋳造物として生産されることができる。基板は、本発明による装置の個々のコンポーネントの間に、熱を効率的に配分することができる。したがって、アルミニウムは、基板のための材料として特に有利である。アルミニウムは、重量対熱伝導率の優れた比率を有する。

本発明による装置のさらなる実施形態において、タンク壁は、主にプラスチックでできていて、金属壁部分は、タンク壁に着脱不可能に挿入される。還元剤タンクがプラスチック射出成形である場合、金属壁部分は、好ましくはタンク壁内に成形される。金属壁部分は、しかしながら、タンク壁内に溶接されることもでき、または鋳造されることもできる。タンクが鋳造物である場合、金属壁部分は、適所に都合よく鋳造される。プラスチックでできた還元剤タンクを構成しているプラスチック材料が金属壁部分の挿入時にすでに硬化される場合、溶接した金属壁部分は、次いで特に適切である。次いで、金属壁部分は、もはや適所に成形されるかまたは鋳造されることができない。金属壁部分とタンク壁のプラスチック材料とを着脱不可能に接続するために、溶接プロセスの文脈でプラスチック材料を再溶解させることは、しかしながら部分的に可能である。

タンク壁および金属壁部分は、合う形および／または合う材料によって一緒に接続されることができる。接続を改善するために、金属壁部分は、少なくとも領域において特別な（例えば粗い）表面を有することができる。

本発明による装置の改良において、Ｏ−リングは、タンク底部内に成形されるポット上のシールとして設けられる。

タンク底部が主平面を有して、別個のチャンバが主平面より上に配置される場合、それはさらに有利である。主平面は、通常、平坦な領域を意味する。そしてそこにまたはそこの直接次に、タンク底部の大部分が配置され、そしてそこまでタンク内部が少なくとも一部延びる。別個のチャンバがこの主平面より上に配置される場合、タンク底部は、この主平面を越えて突出する領域を全くすなわちほんのわずかも有しない。その結果、実質的に還元剤タンクの寸法は、装置の寸法のために決定される。還元剤タンクが作動中にできるだけ完全に空にされることができるように、還元剤のための計量ユニットの抽出位置はまた、主平面の近くに配置されなければならない。

また、本発明によれば、内燃機関ならびに、還元剤のためのインジェクタおよび本発明による装置を有する排ガス後処理システムを有する自動車両であって、インジェクタは、還元剤ラインを介して装置と接続している、自動車両である。

本発明および技術的環境は、図を参照して以下でさらに詳細に説明される。図は、特に好適な実施形態を示す。そして、本発明は、しかしながらそれに制限されない。特に、示される図および特にサイズ比率は、単に図表的のみであると指摘される。図に示される設計の特徴は、請求項および残りの説明の特徴と個々に組み合わされることもできる。

図１は、本発明による装置を有する自動車両の図である。 図２は、本発明による装置の第１実施形態の図である。 図３は、本発明による装置の第２実施形態の図である。 図４は、本発明による装置の第３実施形態の図である。 図５は、本発明による装置の第４実施形態の図である。

図１は、内燃機関１９および排ガス後処理システム２０を有する自動車両１８を示す。排ガスシステム２０には、ＳＣＲ触媒１１が配置される。計量ユニット６を有する本発明による装置１からの液体還元剤は、インジェクタ１７を介して排ガスシステム２０に提供される。本発明による装置１およびインジェクタ１７は、還元剤ライン１６を介して一緒に接続される。

図２は、本発明による装置１の第１実施形態を非常に単純化した略図で示す。別個のチャンバ４は、還元剤タンク２のタンク底部３と着脱不可能に接続される金属ポット１０として設計される。このポット１０は、金属壁部分２２を形成する。ポットは、還元剤タンク２のタンク底部３またはタンク底部３の領域における還元剤２のタンク壁１４に、好ましくは成形されるか、鋳造されるかまたは溶接される。還元剤タンク２は、ここでは、プラスチックでできていることが好ましい。この実施形態において、別個のチャンバ４内にはまた、ここでは破線の箱として示される計量ユニット６が設けられる。ポット１０は、カバー８によって閉じることができる。ここではポット１０に沿ってタンク底部３を通ってタンク内部５から還元剤がリークできないように、ポット１０およびタンク底部３は、成形されたＯ−リング９によって互いにシールされることができる。ポット１０の領域において、タンク底部３に対するカバー８のシールを許容するＯ−リングは、タンク底部３内にまたはその上に成形されることもできる。図２によれば、温度センサ１３は、ポット１０のポット壁２１の内部に取り付けられる。温度センサ１３は、好ましくは合う材料によってそこに取り付けられる。それは、適所に例えば接着されることができ、はんだ付けされることができ、または溶接されることができる。

図３は、別個のチャンバ４が還元剤タンク２のタンク底部３から取り外されることができる、本発明による装置のさらなる実施形態を示す。別個のチャンバ４は、ここでもポット１０として設計される。図３によっても、ポット１０は、金属壁部分２２を形成する。別個のチャンバ４またはポット１０は、クロージャ１２を用いてタンク底部３に固定されるかまたは取り付けられる。クロージャ１２も、タンク内部５の安全なシールを許容する。この実施形態においても、別個のチャンバ４内には、ここでは破線の箱として示される計量ユニット６が設けられる。図３はまた、温度センサ１３がポット１０の内部に設けられて、ポット壁２１の内側に取り付けられることを示す。

金属ポット１０は、優れた熱伝導率を有する。したがって、温度センサ１３を使用して、間接的に、還元剤タンク２内に存在する還元剤の温度は、測定されることができる。還元剤は、広域にわたり金属ポット１０と接触している。その結果、温度は、ポット１０の内部からも正確に測定されることができる。図３による温度センサ１３は、好ましくは合う材料によって、ポット壁２１の内側に取り付けられる。それは、適所に例えば接着されることができ、はんだ付けされることができ、または溶接されることができる。

図４は、本発明による装置１のさらなる実施形態を示す。図４によれば、計量ユニット６を有するポット１０として形成される別個のチャンバ４は、還元剤タンク２の上部のタンク壁１４に配置されて、金属壁部分２２を形成する。抽出位置７と別個のチャンバ４との間の距離を結ぶために、図４によれば、抽出管１５が設けられる。別個のチャンバにおいて、温度センサ１３は、金属壁部分２２に取り付けられる。この温度センサ１３は、適所に例えば接着されることができ、はんだ付けされることができ、または溶接されることができる。

図５は、タンク壁１４の金属壁部分２２が平らで、別個のチャンバを形成しない本発明による装置１の第４実施態様を示す。この実施形態においても、温度センサ１３は、金属壁部分２２の外側に取り付けられる。

１…装置
２…還元剤タンク
３…タンク底部
４…別個のチャンバ
５…タンク内部
６…計量ユニット
７…抽出位置
８…カバー
９…Ｏ−リング
１０…ポット
１１…ＳＣＲ触媒
１２…ＳＡＥクロージャ
１３…温度センサ
１４…タンク壁
１５…抽出管
１６…還元剤ライン
１７…インジェクタ
１８…自動車両
１９…内燃機関
２０…排ガス後処理システム
２１…ポット壁
２２…金属壁部分

Claims (7)

1. タンク内部（５）の境界を定めるタンク壁（１４）を有する還元剤タンク（２）を有する液体還元剤を提供するための装置（１）であって、前記タンク壁（１４）は、金属壁部分（２２）を有し、前記金属壁部分は、前記タンク壁（１４）の境界から前記タンク内部（５）の領域に延びる金属ポット（１０）によって形成され、前記金属ポット（１０）は、その内部にポット壁（２１）によって別個のチャンバ（４）を形成し、
   前記装置（１）は、計量ユニット（６）および温度センサ（１３）を有し、前記計量ユニット（６）は、前記別個のチャンバ（４）内に配置されて、前記還元剤タンク（２）から還元剤を抽出するように構成され、前記温度センサ（１３）は、前記別個のチャンバ（４）内において前記ポット壁（２１）の内側に取り付けられて、前記ポット壁（２１）を通して前記還元剤タンク（２）内の還元剤の温度を決定するように構成される、装置（１）。
2. 前記別個のチャンバ（４）は、タンク底部（３）に配置される、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記温度センサ（１３）は、前記金属壁部分（２２）に取り付けられる、請求項１または２に記載の装置（１）。
4. 前記温度センサ（１３）は、前記温度センサ（１３）を前記金属壁部分（２２）に取り付けるのに適合する材料によって前記金属壁部分（２２）に取り付けられる、請求項３に記載の装置（１）。
5. 計量ユニット（６）は、以下のコンポーネントのグループ、
   ポンプ、
   フィルタ、
   圧力センサ、および
   バルブ、
   から少なくとも１つのコンポーネントを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置（１）。
6. 前記還元剤タンク（２）は、プラスチックのタンク壁（１４）を含み、前記金属壁部分（２２）は、前記タンク壁（１４）に着脱不可能に挿入される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１）。
7. 内燃機関（１９）ならびに、還元剤のためのインジェクタ（１７）および請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置（１）を有する排ガス後処理システム（２０）を有する自動車両（１８）であって、前記インジェクタ（１７）は、還元剤ライン（１６）を介して前記装置（１）と接続している、自動車両（１８）。
   

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