KR102158433B1 - 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스 및 계량 디바이스를 동작시키는 방법 - Google Patents

환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스 및 계량 디바이스를 동작시키는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102158433B1
KR102158433B1 KR1020197002826A KR20197002826A KR102158433B1 KR 102158433 B1 KR102158433 B1 KR 102158433B1 KR 1020197002826 A KR1020197002826 A KR 1020197002826A KR 20197002826 A KR20197002826 A KR 20197002826A KR 102158433 B1 KR102158433 B1 KR 102158433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metering device
reducing agent
metering
exhaust gas
heating
Prior art date
Application number
KR1020197002826A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190020822A (ko
Inventor
게르트 뢰셀
웬델 클뤼글
Original Assignee
콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 filed Critical 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Publication of KR20190020822A publication Critical patent/KR20190020822A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102158433B1 publication Critical patent/KR102158433B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/005—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for draining or otherwise eliminating condensates or moisture accumulating in the apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/04—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
    • F02M53/06—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means with fuel-heating means, e.g. for vaporising
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1486—Means to prevent the substance from freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0224—Water treatment or cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0682—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the body being hollow and its interior communicating with the fuel flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

연소 시스템의 배기 가스 스트림으로 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스(1)가 제시된다. 상기 계량 디바이스(1)는 환원제용 입구(6)와 출구(8), 및 상기 입구(6)와 상기 출구(8) 사이에 배열된 차단 디바이스(10)를 포함한다. 적어도 하나의 전기적으로 동작되는 가열 요소가 상기 차단 디바이스(10)의 영역에 배열된다.

Description

환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스 및 계량 디바이스를 동작시키는 방법
본 발명은 연소 시스템의 배기 가스 스트림으로, 예를 들어 자동차의 배기 가스관으로 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 계량 디바이스를 동작시키는 방법에 관한 것이다.
연소 시스템의 배기 가스관으로 물 및/또는 수용액을 분사하는 분사기라고도 칭하는 계량 디바이스는 내연 엔진이 정지된 상태에서 외부 온도가 빙점(freezing point) 미만일 때 분사기 내 매체가 결빙되는 것으로 인해 팽창된 결과 파괴될 위험이 있다. 예를 들어, SCR(selective catalytic reduction) 시스템에서 사용되는 저압 분사기에서는 특히 분사기의 노즐 영역에서 이 물질이 두꺼워서 분무 동안 성능 단점이 발생할 수 있기 때문에 이 영역이 위험하다.
문헌 DE 10 2004 054 238 A1은 내연 엔진이 정지하자마자 용액을 분사기로부터 다시 흡입함으로써 용액을 제거하는 것을 개시한다. 그러나 이것은 비용이 많이 든다.
본 발명의 목적은 환원제의 결빙으로 인해 계량 디바이스에 손상이 일어나는 것을 방지하는, 연소 시스템의 배기 가스 스트림으로 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스를 제시하는 것이다. 또한, 이러한 계량 디바이스를 동작시키는 방법을 제시하는 것이 추구된다.
본 목적은 독립 청구항의 주제에 의해 달성된다.
본 발명의 유리한 실시예 및 개선은 종속 청구항의 주제이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 연소 시스템의 배기 가스 스트림으로 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스가 제시되고, 상기 계량 디바이스는 환원제를 위한 입구와 출구, 및 상기 입구와 상기 출구 사이에 배열된 차단 디바이스(shut-off device)를 구비한다. 적어도 하나의 전기적으로 동작되는 가열 요소(heating element)가 상기 차단 디바이스의 영역에 배열된다.
상기 계량 디바이스는 특히 배기 가스 후처리를 위해 자동차의 배기 가스관에 수용액, 예를 들어 우레아(urea) 용액을 분사하기 위한 분사기이다.
상기 전기적으로 동작되는 가열 요소는 특히 약 1 와트의 가열 용량을 갖는 저에너지 가열 디바이스일 수 있다. 명백한 바와 같이, 이러한 가열 용량은 상기 차단 디바이스의 영역에서 상기 환원제의 온도를 10K만큼 증가시키는데 충분하다. 이것은 압도적인 대다수의 경우에 상기 차단 디바이스의 영역에서 상기 환원제 액체가 특히 결빙될 위험을 방지하기에 충분하다.
상기 분사기의 팁(tip)과 냉각 재킷은, 특히 분사기의 물-공기 냉각(water-air cooling)의 경우에 표면이 적은 것으로 인해 충분히 높은 열 저항 값을 갖는 것으로 나타났다. 그 결과, 예를 들어, 65 Ah/12V (780 Wh)의 배터리에 포함된 에너지의 단지 1%만이 10K의 온도 상승을 위해 8 시간에 사용될 수 있을 정도로 가열 요소의 에너지 요구량을 낮게 유지할 수 있다.
따라서 상기 계량 디바이스는 상기 차단 디바이스의 특히 민감한 영역이 특히 환원제가 결빙되는 것으로 인해 손상되어 파괴되는 것을 방지할 수 있다는 장점을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 가열 요소는 상기 계량 디바이스의 노즐 영역에 배열된다. 이러한 노즐은 전형적으로 상기 계량 디바이스의 출구 영역에 구멍을 갖는 노즐 판의 형태로 배열된다. 상기 노즐의 형상은 생성될 분무의 유형에 의해 결정되기 때문에, 환원제가 결빙된 것으로 인해 초래되는 손상을 방지하기 위해 상기 노즐 판에서 이 물질이 두꺼우면 일반적으로 불리하다. 이 영역에서 선택적으로 발생하는 가열은 상기 노즐 판에 변경을 가하지 않고 상기 노즐의 특히 민감한 영역을 보호한다는 장점을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 가열 요소는, 상기 노즐 영역에서 상기 계량 디바이스의 적어도 하나의 하우징 요소가 상기 배기 가스관의 요소에 대해 전기적으로 절연되는 것에 의해 형성되고, 상기 하우징 요소는 전기 전류를 인가하는 것에 의해 단락 가열될 수 있다.
이 특히 간단한 실시예에 따르면, 상기 노들 영역에서 상기 계량 디바이스의 상기 하우징 상에 전극이 제공되고, 상기 전극에 의해 전류 흐름이 상기 하우징을 통해 직접 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 노즐 판을 통한 전류의 흐름 또는 상기 노즐의 바로 근처의 하우징 요소를 통한 전류의 흐름이 생성되어, 상기 하우징 요소가 가열된다. 이를 위해, 상기 배기 가스관에 대해 전기적으로 절연된 상기 계량 디바이스의 하우징 요소와 전기적 접촉이 이루어지고, 상기 계량 디바이스의 하우징 밖으로 및/또는 상기 배기 가스관 밖으로 연결이 안내된다.
이 실시예는 상기 전기적 연결과는 별도로 상기 가열 요소를 형성하는데 더 이상의 요소가 필요 없기 때문에 특히 간단하다는 장점을 갖는다.
대안적인 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 가열 요소는, 제1 전극이 상기 계량 디바이스 내로 상기 노즐의 근처까지 안내되고, 제2 전극이 상기 노즐 영역에서 상기 계량 디바이스의 하우징 요소와 접촉하는 것에 의해 형성되어, 상기 제1 전극으로부터 상기 환원제 액체 및 상기 하우징 요소를 통해 상기 제2 전극으로 전류 경로가 형성된다. 일 형상에서, 상기 제1 전극은 상기 입구를 통해 상기 계량 디바이스 내로 안내된다.
이 실시예에서, 상기 환원제(예를 들어, 수성 우레아 용액)의 전기 전도성이 사용되고, 상기 노즐의 바로 근처에서 상기 환원제 액체를 통해 전류의 흐름이 생성된다. 그 결과, 상기 환원제 액체가 직접 가열된다.
상기 하우징 요소와 접촉하는 상기 제2 전극은 특히 차량 접지에 연결된다.
이 실시예가 상기 전기적 연결과는 별도로 상기 계량 디바이스를 통해 전극이 안내될 것을 요구하지만, 이 실시예는 또한 더 이상의 구성 요소를 필요로 하지 않아서 설계가 특히 간단하다. 상기 환원제를 직접 가열한 결과, 이 실시예에서의 에너지 손실은 낮게 유지된다. 특히, 상기 분사기를 상기 배기 가스관을 연결하는 금속 플랜지를 통한 열 손실이 문제되지 않는다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 가열 요소는, 적어도 하나의 가열 펠릿(heating pellet)이 상기 노즐 영역에 배열되고, 상기 계량 디바이스의 하우징을 통해 상기 가열 펠릿까지 안내되는 적어도 하나의 전극과 접촉되는 것에 의해 형성된다. 가열 펠릿은 특히 캡슐화된 가열 요소이며, 예를 들어, 캡슐화된 PTC 가열 요소(PTC = positive temperature coefficient)이다.
이 실시예에서, 가열 펠릿은 별도의 요소로서 전기 전류를 열로 변환시키기 위해 제공되고, 상기 노즐을 가열하기 위해 상기 노즐의 특히 민감한 영역에 배열된다. 예를 들어, 상기 환원제 액체를 수용하기 위한 공동(cavity)을 갖는 내부 밸브 하우징과 외부 밸브 하우징 사이에서 안내되는 적어도 하나의 전극이 가열 펠릿과 접촉된다.
그리하여 상기 공급 라인은 상기 계량 디바이스의 "습한(wet)" 영역에서 동작하지 않으므로 밀봉 문제가 발생하지 않는다.
상기 적어도 하나의 가열 펠릿은 특히 상기 노즐 주위에 환형 디스크로서 형성될 수 있다. 이것은 예를 들어 금속 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
상기 계량 디바이스는 특히 솔레노이드 밸브, 즉 자기적으로 작동될 수 있는 밸브일 수 있다. 이러한 밸브는 액체의 정확한 계량을 위해 광범위하게 사용된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 배기 가스 정화 장치가 자동차용으로 제시되고, 상기 배기 가스 정화 장치는 액체 환원제를 수용 및 제공하기 위한 용기; 상기 환원제를 상기 배기 가스 스트림으로 배출하기 위한 전술한 계량 디바이스; 및 상기 용기를 상기 계량 디바이스에 연결시키는 환원제 라인을 포함한다. 특히, 상기 용기로부터 자동차의 내연 엔진의 배기 가스관으로 환원제를 공급하기 위해 상기 환원제 라인에 펌프가 연결될 수 있다.
이러한 배기 가스 정화 장치는 특히 디젤 차량의 질소 산화물을 감소시키는데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 일반적으로 우레아 용액이 환원제 액체로서 사용된다. 그러나, 배기 가스 정화 장치를 다른 유형의 자동차 및/또는 다른 유형의 환원제에 사용하는 것도 고려할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 연소 시스템의 배기 가스로 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스를 동작시키는 방법이 제시되고, 상기 계량 디바이스는 입구와 출구, 및 상기 입구와 상기 출구 사이에 배열된 차단 디바이스를 포함하고, 상기 차단 시스템의 영역은 적어도 연소 시스템이 동작하지 않을 때 상기 환원제 액체의 빙점을 초과하여 가열된다.
본 방법은 낮은 외부 온도에서도 상기 계량 디바이스의 동작이 특히 안전하다는 장점이 있다. 특히, 상기 계량 디바이스는 상기 연소 시스템이 동작하지 않아도 환원제 액체가 결빙되는 것에 의해 파괴되는 것으로부터 보호되어서 상기 배기 가스를 통해 상기 계량 디바이스로 열을 배출하지 않는다.
상기 방법에서, 상기 연소 시스템이 스위치 오프될 때 상기 차단 디바이스의 영역을 가열하는 것이 제공될 수 있다. 또한 가열 전에 및/또는 가열 동안 방법 단계에서, 외부 온도가 가열을 필요로 하는 범위 내에 있는지 여부, 즉 특히 외부 온도가 환원제 액체의 빙점 이하인지 여부를 점검하기 위해, 또는 외부 온도가 환원제 액체의 빙점보다 미리 정해진 값보다 더 작은지 여부를 추가적으로 점검할 수 있다.
상기 가열은 특히 이를 위해 제공된 계량 디바이스의 요소 또는 가열 펠릿을 통한 전류 흐름이 저항 가열을 유발한다는 점에서 전기적으로 수행된다.
특히, 상기 가열은 환원제가 결빙된 결과 특히 위험해지는, 계량 디바이스의 노즐 영역에서 국부적으로 수행된다.
본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 그리고 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 논의될 것이다.
도 1은 본 발명의 계량 디바이스의 제1 실시예의 개략도;
도 2는 본 발명의 계량 디바이스의 제2 실시예의 개략도;
도 3은 본 발명의 계량 디바이스의 제3 실시예의 개략도; 및
도 4는 도 3의 일부 상세도.
도 1은 자동차의 연소 시스템의 배기 가스 스트림으로 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스(1)의 개략도를 도시한다.
계량 디바이스(1)는 본질적으로 원통형 공동(4)을 둘러싸는 내부 하우징(2)을 구비한다. 공동(4)은 상단에 액체 환원제용 입구(6)를 구비하고, 하단에는 액체 환원제용 출구(8)를 구비한다. 외부 하우징(3)은 내부 하우징(2)을 부분적으로 둘러싼다.
밸브 형태의 차단 디바이스(10)는 입구(6)와 출구(8) 사이에 배열된다.
환원제 액체를 여과하는 필터(14)를 갖는 필터 하우징(12)이 공동(4) 내에 배열된다. 또한, 복원 스프링(18)이 안착하는 스프링 안착부(16)가 공동(4) 내에 배열된다. 복원 스프링(18)은 밸브 니들(22)에 기계적으로 결합된 니들 안착부(20)와 스프링 안착부(16) 사이에서 선응력 하에 있다.
밸브가 작동되지 않을 때, 밸브 니들(22)은 폐쇄 위치에 있다.
폐쇄 위치에서는 밸브 니들(22)이 밀려나서, 볼(24)이 안착부(26)에 견고하게 가압되고 노즐 판(28)으로 출구(8)를 폐쇄하는 방식으로 볼(24)이 출구(8) 방향으로 그 팁 상에 배열된다.
차단 디바이스(10)는, 특히 전기적 연결부(32)를 통해 통전될 수 있고 자기장을 생성하는 목적을 갖는 코일을 구비하는 전자기 작동 장치(30)에 의해 작동된다. 코일이 통전되면, 밸브 니들(22)은 밸브 스프링(18)의 복원력에 대항하여 입구(6)의 방향으로 이동되고, 이에 볼(24)이 안착부(26)로부터 들어 올려져서, 그 결과 환원제 액체가 공동(4)으로부터 출구(8)를 통해 배기 가스관(34)으로 전달될 수 있다.
도 1에 도시된 계량 디바이스(1)의 제1 실시예에 따르면, 전기 전류를 하우징(2)에 인가할 수 있는 제1 전극(36) 및 제2 전극(38)이 노즐 판(28)의 영역에, 하우징(2) 주위에, 및 하우징(2)과 전기적으로 접촉하여 제공된다. 따라서, 전극(36, 38)은 하우징(2)을 통해 노즐 판(28)의 영역에서 단락되고, 하우징(2)은 전류의 흐름에 의해 노즐 판(28)의 영역에서 가열된다. 그 결과, 이 영역에서 환원제 액체가 결빙되는 것을 방지하기에 충분할 만큼의 온도의 증가가 발생한다.
이러한 맥락에서, 전극(36 및 38)은 배기 가스 파이프(40)와 접촉하지 않고, 오히려 배기 가스 파이프에 대해 전기적으로 절연된다.
도 2는 계량 디바이스(1)의 제2 실시예를 도시하는데, 제2 실시예가 도 1에 도시된 제1 실시예와 다른 점은 제1 전극(36)이 입구(6)를 통해 공동(4) 내로 안내되고 나서 출구(8) 바로 앞 노즐 영역에까지 안내된다는 것이다. 전극(36)은 밸브 니들(22)의 레벨에서 공동(4) 내에 자유롭게 끝난다. 제2 연결부(38)는 하우징(2)을 차량 접지에 연결한다.
이 실시예에서는, 환원제의 전기 전도성을 사용하고 제1 전극(36)으로부터 환원제를 통해 제2 전극(38)으로 전류의 흐름을 생성하는 것이 제공된다. 그 결과, 환원제가 노즐 판(28)의 전방 영역에서 직접 가열된다.
도 3은 계량 디바이스(1)의 제3 실시예를 도시하는데, 제3 실시예가 앞서 도시된 실시예와 다른 점은, 가열 요소가 노즐 판(28) 상의 환형 가열 펠릿(42)의 형태로 배열되고, 적어도 하나의 전극(36)과 가열 펠릿(42)이 접촉한다는 것이다. 여기서 전극(36)은 외부 하우징(3)과 내부 하우징(2) 사이로 이어져서 노즐 판(28)의 영역에 있는 계량 디바이스(1)의 팁까지 안내된다.
도 4는 환형 형상으로 출구(8)를 둘러싸는 가열 펠릿(42)을 갖는, 위에서부터 본 노즐 판(28)의 평면도를 도시한다.

Claims (11)

  1. 연소 시스템의 배기 가스 스트림으로 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스(1)로서,
    상기 계량 디바이스(1)는 환원제를 위한 입구(6)와 출구(8), 및 상기 입구(6)와 상기 출구(8) 사이에 배열된 차단 디바이스(10)를 포함하되,
    적어도 하나의 전기적으로 동작되는 가열 요소가 상기 차단 디바이스(10)의 영역에 배열되고,
    상기 적어도 하나의 가열 요소는 상기 계량 디바이스(1)의 노즐 영역에 배열되고,
    상기 적어도 하나의 가열 요소는, 제1 전극(36)이 상기 계량 디바이스(1) 내로 상기 노즐 영역까지 안내되고, 제2 전극(38)이 상기 노즐 영역에서 상기 계량 디바이스(1)의 하우징 요소와 접촉하는 것에 의해 형성되어, 상기 제1 전극(36)으로부터 상기 환원제 액체 및 상기 하우징 요소를 통해 상기 제2 전극(38)으로 전류 경로가 형성되는, 계량 디바이스(1).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 계량 디바이스(1)는 솔레노이드 밸브로서 구현되는, 계량 디바이스(1).
  8. 자동차용 배기 가스 정화 장치로서,
    - 액체 환원제를 수용하고 제공하기 위한 용기;
    - 상기 환원제를 배기 가스 스트림으로 배출하기 위한 제1항 또는 제7항의 계량 디바이스(1); 및
    - 상기 용기를 상기 계량 디바이스(1)에 연결하는 환원제 라인을 포함하는 배기 가스 정화 장치.
  9. 연소 시스템의 배기 가스로 환원제 액체를 계량하기 위한 제1항의 계량 디바이스(1)를 동작시키는 방법으로서,
    상기 계량 디바이스(1)는 입구(6)와 출구(8), 및 상기 입구(6)와 상기 출구(8) 사이에 배열된 차단 디바이스(10)를 포함하고,
    상기 차단 디바이스(10)의 영역은 적어도 연소 시스템이 동작하지 않을 때 상기 환원제 액체의 빙점을 초과하여 가열되는, 계량 디바이스를 동작시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가열은 전기적으로 수행되는, 계량 디바이스를 동작시키는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 가열은 상기 계량 디바이스(1)의 노즐 영역에서 국부적으로 수행되는, 계량 디바이스를 동작시키는 방법.
KR1020197002826A 2016-06-30 2017-05-04 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스 및 계량 디바이스를 동작시키는 방법 KR102158433B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016211826.9 2016-06-30
DE102016211826.9A DE102016211826A1 (de) 2016-06-30 2016-06-30 Dosiervorrichtung zum Dosieren einer Reduktionsmittelflüssigkeit und Verfahren zum Betreiben einer Dosiervorrichtung
PCT/EP2017/060714 WO2018001607A1 (de) 2016-06-30 2017-05-04 Dosiervorrichtung zum dosieren einer reduktionsmittelflüssigkeit und verfahren zum betreiben einer dosiervorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190020822A KR20190020822A (ko) 2019-03-04
KR102158433B1 true KR102158433B1 (ko) 2020-09-21

Family

ID=58671668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197002826A KR102158433B1 (ko) 2016-06-30 2017-05-04 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스 및 계량 디바이스를 동작시키는 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10876452B2 (ko)
EP (1) EP3478946B1 (ko)
KR (1) KR102158433B1 (ko)
CN (1) CN109415960B (ko)
DE (1) DE102016211826A1 (ko)
WO (1) WO2018001607A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018129956B4 (de) * 2018-11-27 2020-06-04 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Leitung zum Einspritzen von Wasser in eine Verbrennungskraftmaschine, Kraftfahrzeug mit und Verwendung einer solchen Leitung
JP6865248B2 (ja) * 2019-05-10 2021-04-28 本田技研工業株式会社 バルブ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19743302C1 (de) * 1997-09-30 1999-02-04 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ausstoßen und Zumessen von elektrisch leitfähigem, flüssigem Reduktionsmittel
DE102011077951A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Robert Bosch Gmbh Heizsystem für ein Dosierventil, insbesondere zum Dosieren eines Fluids in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, sowie ein Dosierventil mit einem solchen Heizsystem

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7010909B2 (en) * 2003-12-03 2006-03-14 Zeuna-Starker Gmbh & Co. Kg Motor vehicle equipped with a diesel propulison engine
DE102004054238A1 (de) 2004-11-10 2006-05-11 Robert Bosch Gmbh Dosiersystem sowie Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems
JP2006183657A (ja) * 2004-12-02 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd インジェクタ
DE102004062603B3 (de) * 2004-12-24 2006-07-27 Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg Harnstoff-Dosiersystem für einen Abgasreinigungskatalysator eines Kfz und Ringheizung für ein solches Harnstoff-Dosiersystem
DE102006025332A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Ventilen
DE102009015802A1 (de) * 2009-04-01 2010-10-07 Huss Umwelttechnik Gmbh Abgasanlage mit Verdampfungseinrichtung
DE102009032488A1 (de) 2009-07-09 2011-01-13 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Abgasreinigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge
DE102011016967A1 (de) 2011-04-13 2012-10-18 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zum Betrieb einer SCR-Dosiereinheit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19743302C1 (de) * 1997-09-30 1999-02-04 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ausstoßen und Zumessen von elektrisch leitfähigem, flüssigem Reduktionsmittel
DE102011077951A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Robert Bosch Gmbh Heizsystem für ein Dosierventil, insbesondere zum Dosieren eines Fluids in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, sowie ein Dosierventil mit einem solchen Heizsystem

Also Published As

Publication number Publication date
US20190136735A1 (en) 2019-05-09
KR20190020822A (ko) 2019-03-04
CN109415960A (zh) 2019-03-01
US10876452B2 (en) 2020-12-29
CN109415960B (zh) 2021-06-25
WO2018001607A1 (de) 2018-01-04
EP3478946B1 (de) 2020-09-23
EP3478946A1 (de) 2019-05-08
DE102016211826A1 (de) 2018-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5684812B2 (ja) 還元剤の供給装置
JP4092526B2 (ja) 燃料噴射装置
US9562458B2 (en) Filter insert
US8875493B2 (en) Reactant delivery for engine exhaust gas treatment
US8998114B2 (en) Pressure swirl flow injector with reduced flow variability and return flow
US9074510B2 (en) Reducing agent tank having a sensor for determining a fill level and motor vehicle having the tank
EP2538049B1 (en) Reductant delivery unit for selective catalytic reduction
KR101279672B1 (ko) 환원제 이송 기기 및 자동차 생산 방법
EP2199556B1 (en) Urea storage system
US6424078B1 (en) Piezoelectric actuator
JP2006226162A (ja) 排気管用噴射弁
KR102158433B1 (ko) 환원제 액체를 계량하기 위한 계량 디바이스 및 계량 디바이스를 동작시키는 방법
KR101315029B1 (ko) 요소수센더
EP3184770A2 (en) Dosing module
JPH10238424A (ja) 燃料噴射装置
KR20170073355A (ko) Egr 밸브
JP2004316520A (ja) 燃料噴射装置
JP3900514B2 (ja) ヒータ搭載型燃料噴射装置
US20190170037A1 (en) Diesel dosing unit having an anti-coking injector assembly, and methods of constructing and utilizing same
US11408315B2 (en) Device for injecting a fluid into an exhaust pipe and associated exhaust system
US11248506B2 (en) Dual purpose heating and cooling element for exhaust aftertreatment system
CN114466967B (zh) 加热装置
KR20180054704A (ko) 동결 가능 처리제/보조제의 이송을 위한, 가열 장치를 구비한 공급 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant