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1、10申请公布号CN102257252A43申请公布日20111123CN102257252ACN102257252A21申请号200980151184922申请日20091020102008054803020081217DEF01N3/20200601E03B7/1020060171申请人罗伯特博世有限公司地址德国斯图加特72发明人G洛拉斯W克伦克R施赖伯74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人曾立54发明名称冰压力通道元件57摘要本发明涉及一种配量系统的罐10或者罐嵌入式单元10，该配量系统用于将还原剂，尤其尿素或者尿素水溶液带入到内燃机的排气管中。在罐10或者在罐嵌入式单元。
2、10中容纳至少一个冰压力元件20，32。所述冰压力元件或者可压缩地实施并且附加地由具有相对于在还原剂结冰时生成的冰较低的附着的材料制成。该至少一个冰压力元件20，32进一步地将没有冻透的还原剂引导到罐10或者罐嵌入式单元10中的自由空间中。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011061786PCT申请的申请数据PCT/EP2009/0637142009102087PCT申请的公布数据WO2010/069636DE2010062451INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页CN102257260A1/1页21用于配量系统的罐10或者罐嵌。
3、入式单元10，该配量系统用于将还原剂，尤其尿素或者尿素水溶液带入到内燃机的排气管中，其特征在于，在所述罐10或者在所述罐嵌入式单元10中容纳至少一个冰压力元件20，32，所述冰压力元件或者是可压缩的，或者是可压缩的并且附加地相对于在还原剂结冰时生成的冰具有更低的附着，并且将没有冻透的还原剂引导到所述罐10或者罐嵌入式单元10中的自由空间中。2根据权利要求1的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，所述至少一个冰压力元件20棒状地实施并且基本上在垂直方向上穿过罐10或者罐嵌入式单元10延伸。3根据权利要求1的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，所述至少一个冰压力元件32盖状地实施并且具有一朝。
4、罐侧30定向的弯曲部24。4根据权利要求1的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，所述至少一个冰压力元件32包括一盖状弯曲的、指向罐侧30的基底46，各个手指状构造的突起44从该基底开始在径向上延伸到罐10或罐嵌入式单元10中。5根据权利要求1的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，所述至少一个冰压力元件20，32从罐10或罐嵌入式单元10中的一液态地存在还原剂的区域开始延伸到具有气体体积的、所述在冻透时涉及的还原剂膨胀到其中的区域中。6根据权利要求5的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，沿着所述至少一个冰压力元件20，32通过压缩所述至少一个冰压力元件20，32构成一通道，液相的还原。
5、剂通过该通道膨胀到气体体积中。7根据权利要求5的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，基于所述至少一个冰压力元件20，32的材料和所述还原剂之间低的摩擦构成用于液相的还原剂的一通道。8根据权利要求1的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，所述至少一个冰压力元件20，32由一可逆压缩的材料，尤其塑料泡沫制成。9根据权利要求1的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，所述至少一个冰压力元件20，32具有一PTFE涂层。10根据权利要求1的罐10或者罐嵌入式单元10，其特征在于，所述至少一个冰压力元件20或32被制造为空心圆柱体并且与罐嵌入式单元10的或者溢出罐的几何结构互补地构造。权利要求书C。
6、N102257252ACN102257260A1/5页3冰压力通道元件背景技术0001在内燃机的废气稀薄运行中，为还原氮氧化物而设立的方法通过选择地催化还原SCR给出。在氨SCR方法中，在一相应的还原剂催化器之前在废气中需要作为还原剂的氨。在此，在如今的方法中，经常通过将水的尿素空气气溶胶吹入到由于热解产生的发动机废气中和随后催化的水解，本身的还原剂氨被释放。该方法在载货车辆领域中直接批量应用。0002在可行的轿车应用方面，具有空气吹入的该方法由于较高的系统复杂性在成本、结构空间和压缩空气供给方面被分类为不符合市场情况。为了与压缩空气不相关，另一方法提出用自我准备的阀喷射借助一泵处于压力下的尿。
7、素溶液。经常应用如安装在汽油喷射装置中的阀一样的阀。在此，此外这种电驱动的阀的冷却必要性造成困难，该阀直接安装在热的排气装置上。此外，冬天适应性被视为有问题的。在低于11的温度情况下，常用的水尿素溶液结冰并且因此膨胀。由此为了获得上面所述的阀的以及其他所涉及的系统部件例如泵和压力调节装置以及罐的冬天适应性，要忍受显著的设计上和由此提升系统复杂性的消耗。因此需要耐冰压的结构、加热可行性以及可能需要回吸泵。因此对于在轿车中的应用，要求在系统复杂性方面简单的并且由此在成本和顾客接受度方面切合实际的设计。以一简单的设计实现较广地应用尿素SCR技术用于对稀薄的例如柴油发动机的废气脱氮和由此实现将来所期待。
8、的氮氧化物废气限值的可行性。0003DE196461643C1涉及氮氧化物还原剂喷射到废气流中。在此，该还原剂通过大量细小的喷嘴口以最细小的射束的形状借助局部的节拍的超压生成可控制地喷射到废气流中。在此，类似于安装在压电喷墨打印头中的喷嘴的压电控制的喷嘴，或者具有节拍的加热电阻元件的、类似于在喷墨打印头中公知的气泡喷射器的喷嘴被应用作为喷嘴。由DE196461643C1描述的设置然而在仪器方面是昂贵的并且尤其在侵蚀的流体方面是易受破坏的、昂贵的并且由此显得不适合应用在汽车领域中。0004DE102006012055A1涉及一方法和用于降低载重汽车废气中有害物质的配量系统。由DE10200601。
9、2855A1公知了用于配量一液态的降低有害物质的介质，尤其尿素水溶液。该尿素水溶液被引入到载重车辆排气系统中，其中该液态的介质被输送至一喷嘴模块，尤其一喷嘴或一阀并且借助该喷嘴模块输入到排气系统中。排在喷嘴模块前面的输送介质借助脉宽调制方法控制。该方法和所属的配量系统确保在不应用尤其设置在轿车上的部件的情况下精确地和相对于冷度零下度数相对稳固地设置或者配量尤其还原剂。发明内容0005本发明的任务在于，在罐系统的耐冰压方面改善罐系统，在该罐系统中储存尿素水溶液。0006根据本发明提出的如下解决方案，在冻透的介质中有目的地避免或者至少很大地降低空穴内部的压力，该空穴也就说在冰中被封闭的液体泡在冻透。
10、时产生。由此在罐系统内部中避免较大的压力生成并且另一方面排除了对在罐内部设置的部件如管路和传感器说明书CN102257252ACN102257260A2/5页4的损害。在空穴冻透时，在空穴中压力如此强烈地升高，直至通过冰层断裂或者通过罐的一方法可自我消除压力。这些现象在根据本发明提出的解决方案中被排除。0007根据本发明提出的如下解决方案，一有目的的途径供冰使用直至压力消除，在该途径中由于压缩性和/或在形成的冰和冰压力通道元件之间较低的附着，还未冻透的液体也就是说在冻透时涉及的介质可溢出。该还没有冻透的介质的溢出在罐的一区域中进行，在该区域中液体然后没有压力生成地冻透。0008在根据本发明提出。
11、的解决方案中装入至少一个冰压力通道元件，该冰压力通道元件借助冰中的液体空穴区域中的、还液态的尿素水溶液的区域润湿并且伸入到另一区域中，该区域位于罐系统的一区域中，在那里气体体积还供利用，该气体体积可使在冻透时涉及的介质膨胀。0009如果在储存在罐中的介质冻透期间在空穴中生成压力，那么即使薄的冰层已经将液体和冰压力通道元件分开，液体被产生的力挤靠在冰压力通道元件上。因为在冰和冰压力通道元件之间的连接由于材料特性不是如此强和/或因为该元件可压缩地构造，所以通过压力构成沿着冰压力通道元件的通道，通过该通道可消除空穴中的压力。例如在冰压力通道元件的上端部，优选在伸出冰层的地方，液体流到冰层上并且没有显。
12、著的压力生成地典型地阶梯状在冰层上冰冻。借助根据本发明提出的冰压力通道元件可由此在冰中防止压力的强烈生成并且由此有效地防止对罐系统的损害。0010根据本发明提出的至少一个冰压力通道元件优选由一材料制成，该材料自己不允许尿素水溶液的冰和冰压力通道元件之间坚固的连接。该冰压力通道元件可具有十分不同的横截面形状，只要它在一区域上延伸，该区域从在其中在结冰时产生压力的空穴伸展到一在其中存在体积的区域中，液体可溢出到该体积中。该至少一个冰压力通道元件可例如有利地由一可逆的压缩的材料例如塑料泡沫制成，但替代地也可由一材料制成，该材料以有利的方式允许与冰状存在的水的尿素氢溶液很差的附着连接，也就是说相对于还。
13、原剂具有十分差的附着。附图说明0011本发明根据附图在下面被进一步地描述。附图示出0012图1根据本发明提出的解决方案的第一实施变型的俯视图，0013图2根据图1的IIII的复截面的视图，0014图3根据本发明提出的解决方案的另一、第二实施变型，0015图4根据图3中的IVIV的复截面的视图，0016图5根据本发明提出的解决方案的第三实施变型的俯视图。具体实施方式0017根据图1的视图得知根据本发明提出的解决方案的第一实施变型的俯视图。0018图1示出用于容纳还原剂尤其尿素或者尿素水溶液的罐嵌入式单元10。它在11的外部温度的情况下结冰。还原剂在结冰时出现的体积变化大约为12的数量级。在罐嵌入。
14、式单元10的容积大约为1升时，还原剂体积膨胀大约01升。在罐具有30升容积的情况下，体积膨胀大约3升。除体积外，下面的实施例不仅对于罐嵌入式单元10也说明书CN102257252ACN102257260A3/5页5对于罐有效。0019在图1的俯视图中示出的罐嵌入式单元10包括壁12，壁12的内侧通过附图标记14表示并且它的外侧通过附图标记16表示。该罐嵌入式单元10在其位于图示平面中的底侧上被一罐底板18限界。从根据图1的视图得知，一些例如以棒形状构造的冰压力元件20在壁12的内侧14上延伸。该冰压力元件20可例如矩形地或者也具有一弯曲部24地构造。在根据图1的视图中示出不同的实施变型具有弯曲。
15、部24或者没有弯曲部24也就是说基本上矩形地构造。以棒形构造的、在根据图1的视图中在12点钟、3点钟、6点钟和9点钟位置设置的冰压力元件20可例如具有一矩形构造的、正方形构造的或者弯曲的横截面22。0020有意义的是，在根据图1的视图中以棒状构造的冰压力元件20由一材料制成，该材料具有弹性的特性，尤其可逆的压缩特性。因此在图1中示出的、以棒状构造的冰压力元件例如由塑料泡沫构成。在根据图1的附图中在罐嵌入式单元10的壁12的内侧上设置的冰压力元件20在图示平面中延伸。这意味着，冰压力元件20以棒状具有基本上矩形的横截面22、具有弯曲部24、没有弯曲部24地从罐嵌入式单元10的一区域延伸，在该区域。
16、那里在外部温度较低的情况下在还原剂可调节地结冰时在空腔26中留有液体体积，直至罐嵌入式单元10的、在其中构成气体体积例如空气空间的区域中。0021在根据图1的视图中再次给出的、在12点钟、3点钟、6点钟和9点钟位置的冰压力元件20可在第一实施变型中例如由一可压缩的材料制成。由于冰压力元件20的材料的压缩特性，在空腔26中的还原剂结冰时在结冰的还原剂和冰压力元件20之间形成一通道，该通道从液相的还原剂延伸到一自由空间中，在该自由空间中包含一气体体积。冰压力元件20的材料的可压缩特性使得形成一通道，该通道使得在液相中的还原剂溢出到储存气体体积的自由空间中。由此在储存在罐嵌入式单元10的空腔26中的。
17、还原剂冻透时压力正好在气体体积所处的自由空间中消除。该气体体积是可压缩的，使得在罐嵌入式单元10充气或者排气到环境时确保在液相中的还原剂流入到自由空间中时压力均衡。合适的材料是EPDM泡沫、EPDM泡沫橡胶，这些可或者被封闭细孔式地制造或者敞开细孔式地制造。此外有意义的是，被选择的材料没有吸满还原剂，因为否则在结冰时损害其压缩性。此外，该材料优选在还原剂方面是有抵抗力的。材料的压缩性尤其在外部温度较低时是可逆的，也就是说之前生产的通道再次脱模，在材料中存在的保留的变形不再保留。被选择的材料的介质稳定性被确保，此外在要变成冰的还原剂和材料之间的较差的附着。0022根据图1中的实施变型，替代地以棒。
18、状构造的冰压力元件20它被制造有矩形的、梯形的、正方形的或者弯曲的横截面22由一材料制成，该材料在还原剂结冰时产生的冰方面具有较差的附着。0023为了完整性提及，根据图1中的视图以附图标记28表示棒状的冰压力元件20的壁侧面，而附图标记30表示罐侧面，该罐侧面用冰压力元件20的指向空腔26的侧面表示。在基于本发明的创意的扩展构型中，冰压力元件20与棒状不同地还可具有管状的、空心圆柱状的构型。在该实施变型中，冰压力元件20尤其覆盖在罐嵌入式单元的外侧上，以便保护外侧防止由于结冰而在罐中建立压力。0024从根据图2的视图得知根据如在图1中示出的复截面IIII的复截面。0025由根据图2的视图得知，。
19、呈棒状的冰压力元件20基本上从罐地板18开始延伸直说明书CN102257252ACN102257260A4/5页6至罐嵌入式单元10的上侧。由此保证，呈棒状的冰压力元件20从包含储存在空腔26中的还原剂的区域开始延伸直至一在其中包含一气体体积的区域。与在图2中示出的、呈棒状的冰压力元件20的实施方式不同地这些冰压力元件从罐底板18延伸直至罐嵌入式单元的或者罐10的上侧这些冰压力元件也可更短地构造，与罐或者罐嵌入式单元如何冻透有关。不急切需要的是，呈棒状的冰压力元件20在上侧面上伸入到自由空间中或者气体体积中，如果它的压缩性仅通过变形保证压力消除。0026相反如果呈棒状的冰压力元件20从罐底板1。
20、8开始直至罐的或者罐嵌入式单元的上侧地构造，那么由此保证，基于以棒状构造的冰压力元件20的材料特性构成一通道，通过该通道在储存在空腔26中的还原剂冻透时产生的冰压力能在该自由空间中被消除。对此，如结合图1在前面已提及的一样，呈棒状的冰压力元件20或者由一具有可逆压缩的特性的材料制成或者由一材料制成，该材料在储存在空腔26中的还原剂冻透时产生的冰方面具有较低的附着。0027此外，从图2得知，呈棒状构造的冰压力元件20以它的罐侧面30指向储存在空腔26中的还原剂并且以它的壁侧面28贴靠储存还原剂的罐嵌入式单元或者罐10的壁12的内侧14。替代地存在可行性，即至少一个冰压力元件20松动安置地设置在空。
21、腔26中。0028图3示出用于接收在容纳还原剂的罐中的冰压力元件的可行性的另一个、第二实施例。0029从根据图3的附视图得知，在罐嵌入式单元10的壁12中构造嵌入件34。被薄的通道壁40围绕的这些嵌入件34例如涉及抽吸喷管或者液位传感器等。通过基本上在垂直方向也就是说在根据图3的图示平面上延伸的抽吸喷管，还原剂从空腔26例如通过输送仪器通常电驱动的泵被吸出并且输送至用于将还原剂带入到内燃机的排气管中的配量系统的配量模块。但液位传感器也可设置为嵌入件34，液位传感器基本上在垂直方向上穿过罐嵌入式单元10必要时垂直于根据在图3中视图的图示平面延伸。0030对于前面列出的嵌入件34，因此例如抽吸喷灌。
22、或者液位传感器被确保，这些嵌入件始终被储存在空腔26中的还原剂润湿。0031在此，其中容纳前面所述的嵌入件34的通道38具有开口，使得在通道38的内部存在与在用于容纳还原剂的空腔26内部的液位一样的液位。然而该通道38也完全向外侧敞开地构造。0032根据图3中的视图的该通道38被通道壁40限界。在通道38的外侧42和在弯曲部24中构造的、盖状的冰压力元件32之间存在一间距。该在弯曲部24中构造的呈盖状构型的冰压力元件32包围两个冰压力元件20。这些是与呈盖状构造的冰压力元件32的内轮廓互补地构造。替代地，呈棒状构造的冰压力元件20和呈盖状构造的冰压力元件32也可构造为一个构件。0033以盖状构。
23、造的冰压力元件32的弯曲部通过附图标记24表示。0034在根据图3的视图中，边界条件如对于根据图1和2的实施变型以棒状构造的冰压力元件20一样对于以盖状构造的至少一个冰压力元件32有效。0035因此根据图3中视图的至少一个以盖状构造的冰压力元件32由一可逆压缩的材料例如塑料泡沫制成或者替代地由一具有相对于结冰的还原剂低摩擦的材料制成，该还原剂储存在罐嵌入式单元10的空腔26中并且由于11的较低外部温度冻透。说明书CN102257252ACN102257260A5/5页70036图4示出根据图3中视图的至少一个以盖状构造的冰压力元件和根据截面IVIV示出的冰压力元件。0037由根据图4的视图得知。
24、，罐嵌入式单元10在壁12的内侧14上无冰压力元件地构造并且通过划成虚线的视图表示两个其他以棒状构造的冰压力元件20位于以盖状构造的冰压力元件32的后面。对于冰压力元件由可逆压缩的材料例如塑料泡沫制成的情况，由于冰压力元件20或者32相互嵌套的布置存在冰压力元件20或者32的较大的变形潜力。0038如果以盖状构造的、覆盖两个以棒状制造的冰压力元件20或20的冰压力元件32用一具有可逆压缩性以及相对于过渡到冰状的还原剂低摩擦的材料制成，那么在以液相存在的还原剂和位于根据图3和4的图示平面上方的气体体积之间形成一通道，在该通道中以液相存在的还原剂膨胀。0039膨胀到气体体积或者自由空间中的还原剂优。
25、选阶梯式地积聚到气体体积中，也就是说台阶式地积聚到还原剂的已冻透的体积之上。0040从根据图5的视图得知，通道38或者在通道外侧42上的它的通道壁40被一冰压力元件32呈盖状包围，在冰压力元件的基底46上构造了一些手指状的突起44。在以盖状构造的冰压力元件32的基底46的内侧面之间生成一弯曲的缝隙48。该弯曲的缝隙48一方面被通道38的通道外侧42限界并且另一方面被以盖状构造的冰压力元件32的或者其基底46的内侧50限界。0041在以盖状构造的冰压力元件32的基底46的外侧52上，一些手指状的突起44在径向上延伸到罐嵌入式单元10的空腔26中，该空腔被壁12限界。借助附图标记54表示手指状的突。
26、起44的变化地构造的长度，而附图标记56表示在盖状构造的冰压力元件32的外侧52上的手指状的突起44的宽度。0042在根据图5的视图中构造有不同长度54的手指状的突起44在径向上伸入到空腔26中，该空腔被罐嵌入式单元10的壁12限界。然而也可考虑，以不同长度54和不同宽度56构造的手指状的突起44从基底46的外侧52开始向外径向延伸直至到罐嵌入式单元10的壁12的内侧14上。0043在图5中以俯视图示出的手指状的突起44可在其根据图4和图5的整个长度上在罐嵌入式单元10的壁12的垂直高度上延伸，使得确保，具有在径向上延伸的手指状突起44的至少一个冰压力元件32存在在还原剂的液相和在用于容纳还原。
27、剂的罐嵌入式单元10内部的气体体积或者自由空间之间的连接。0044具有基底46和从其外侧52在径向上延伸的手指状的突起44的至少一个冰压力元件32也由一可逆变形的材料例如塑料泡沫制成。这种材料提供非常大的变形能力，使得在冻透的还原剂中生成的冰压力有目的地在一自由空间中在没有用于容纳还原剂的罐嵌入式单元10的嵌入件地构造的自由空间中卸载。0045在用于以罩状构造至少一个冰压力元件32的材料方面，不同的构型变型是可行的。说明书CN102257252ACN102257260A1/3页8图1图2说明书附图CN102257252ACN102257260A2/3页9图3图4说明书附图CN102257252ACN102257260A3/3页10图5说明书附图CN102257252A。