專利名稱：冰壓力通道元件的制作方法
冰壓力通道元件
背景技術：
在內(nèi)燃機的廢氣稀薄運行中，為還原氮氧化物而設立的方法通過選擇地催化還原 (SCR)給出。在氨-SCR方法中，在一相應的還原劑催化器之前在廢氣中需要作為還原劑的氨。在此，在如今的方法中，經(jīng)常通過將水的尿素-空氣-氣溶膠吹入到由于熱解產(chǎn)生的發(fā)動機廢氣中和隨后(催化的)水解，本身的還原劑氨被釋放。該方法在載貨車輛領域中直接批量應用。在可行的轎車應用方面，具有空氣吹入的該方法由于較高的系統(tǒng)復雜性在成本、 結構空間和壓縮空氣供給方面被分類為不符合市場情況。為了與壓縮空氣不相關，另一方法提出用自我準備的閥噴射借助一泵處于壓力下的尿素溶液。經(jīng)常應用如安裝在汽油噴射裝置中的閥一樣的閥。在此，此外這種電驅(qū)動的閥的冷卻必要性造成困難，該閥直接安裝在熱的排氣裝置上。此外，冬天適應性被視為有問題的。在低于-ire的溫度情況下，常用的水-尿素溶液結冰并且因此膨脹。由此為了獲得上面所述的閥的以及其他所涉及的系統(tǒng)部件(例如泵和壓力調(diào)節(jié)裝置以及罐)的冬天適應性，要忍受顯著的設計上和由此提升系統(tǒng)復雜性的消耗。因此需要耐冰壓的結構、加熱可行性以及可能需要回吸泵。因此對于在轎車中的應用，要求在系統(tǒng)復雜性方面簡單的并且由此在成本和顧客接受度方面切合實際的設計。以一簡單的設計實現(xiàn)較廣地應用尿素-SCR技術用于對稀薄的例如柴油發(fā)動機的廢氣脫氮和由此實現(xiàn)將來所期待的氮氧化物廢氣限值的可行性。DE 196 46 1643 Cl涉及氮氧化物還原劑噴射到廢氣流中。在此，該還原劑通過大量細小的噴嘴口以最細小的射束的形狀借助局部的節(jié)拍的超壓生成可控制地噴射到廢氣流中。在此，類似于安裝在壓電噴墨打印頭中的噴嘴的壓電控制的噴嘴，或者具有節(jié)拍的加熱電阻元件的、類似于在噴墨打印頭中公知的氣泡噴射器的噴嘴被應用作為噴嘴。由DE 196 46 1643 Cl描述的設置然而在儀器方面是昂貴的并且尤其在侵蝕的流體方面是易受破壞的、昂貴的并且由此顯得不適合應用在汽車領域中。DE 10 2006 012 055 Al涉及一方法和用于降低載重汽車廢氣中有害物質(zhì)的配量系統(tǒng)。由DE 10 2006 012 855 Al公知了用于配量一液態(tài)的降低有害物質(zhì)的介質(zhì)，尤其尿素水溶液。該尿素水溶液被引入到載重車輛排氣系統(tǒng)中，其中該液態(tài)的介質(zhì)被輸送至一噴嘴模塊，尤其一噴嘴或一閥并且借助該噴嘴模塊輸入到排氣系統(tǒng)中。排在噴嘴模塊前面的輸送介質(zhì)借助脈寬調(diào)制方法控制。該方法和所屬的配量系統(tǒng)確保在不應用尤其設置在轎車上的部件的情況下精確地和相對于冷度(零下度數(shù))相對穩(wěn)固地設置或者配量尤其還原劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于，在罐系統(tǒng)的耐冰壓方面改善罐系統(tǒng)，在該罐系統(tǒng)中儲存尿素水溶液。根據(jù)本發(fā)明提出的如下解決方案，在凍透的介質(zhì)中有目的地避免或者至少很大地降低空穴內(nèi)部的壓力，該空穴也就說在冰中被封閉的液體泡在凍透時產(chǎn)生。由此在罐系統(tǒng)內(nèi)部中避免較大的壓力生成并且另一方面排除了對在罐內(nèi)部設置的部件如管路和傳感器的損害。在空穴凍透時，在空穴中壓力如此強烈地升高，直至通過冰層斷裂或者通過罐的一方法可自我消除壓力。這些現(xiàn)象在根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案中被排除。根據(jù)本發(fā)明提出的如下解決方案，一有目的的途徑供冰使用直至壓力消除，在該途徑中由于壓縮性和/或在形成的冰和冰壓力通道元件之間較低的附著，還未凍透的液體也就是說在凍透時涉及的介質(zhì)可溢出。該還沒有凍透的介質(zhì)的溢出在罐的一區(qū)域中進行， 在該區(qū)域中液體然后沒有壓力生成地凍透。在根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案中裝入至少一個冰壓力通道元件，該冰壓力通道元件借助冰中的液體空穴區(qū)域中的、還液態(tài)的尿素水溶液的區(qū)域潤濕并且伸入到另一區(qū)域中，該區(qū)域位于罐系統(tǒng)的一區(qū)域中，在那里氣體體積還供利用，該氣體體積可使在凍透時涉及的介質(zhì)膨脹。如果在儲存在罐中的介質(zhì)凍透期間在空穴中生成壓力，那么即使薄的冰層已經(jīng)將液體和冰壓力通道元件分開，液體被產(chǎn)生的力擠靠在冰壓力通道元件上。因為在冰和冰壓力通道元件之間的連接由于材料特性不是如此強和/或因為該元件可壓縮地構造，所以通過壓力構成沿著冰壓力通道元件的通道，通過該通道可消除空穴中的壓力。例如在冰壓力通道元件的上端部，優(yōu)選在伸出冰層的地方，液體流到冰層上并且沒有顯著的壓力生成地典型地階梯狀在冰層上冰凍。借助根據(jù)本發(fā)明提出的冰壓力通道元件可由此在冰中防止壓力的強烈生成并且由此有效地防止對罐系統(tǒng)的損害。根據(jù)本發(fā)明提出的至少一個冰壓力通道元件優(yōu)選由一材料制成，該材料自己不允許尿素水溶液的冰和冰壓力通道元件之間堅固的連接。該冰壓力通道元件可具有十分不同的橫截面形狀，只要它在一區(qū)域上延伸，該區(qū)域從在其中在結冰時產(chǎn)生壓力的空穴伸展到一在其中存在體積的區(qū)域中，液體可溢出到該體積中。該至少一個冰壓力通道元件可例如有利地由一可逆的壓縮的材料例如塑料泡沫制成，但替代地也可由一材料制成，該材料以有利的方式允許與冰狀存在的水的尿素-氫溶液很差的附著連接，也就是說相對于還原劑具有十分差的附著。


本發(fā)明根據(jù)附圖在下面被進一步地描述。附圖示出圖1根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的第一實施變型的俯視圖，圖2根據(jù)圖1的II-II的復截面的視圖，圖3根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的另一、第二實施變型，圖4根據(jù)圖3中的IV-IV的復截面的視圖，圖5根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的第三實施變型的俯視圖。
具體實施例方式根據(jù)圖1的視圖得知根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的第一實施變型的俯視圖。圖1示出用于容納還原劑尤其尿素或者尿素水溶液的罐嵌入式單元10。它在-ire的外部溫度的情況下結冰。還原劑在結冰時出現(xiàn)的體積變化大約為12%的數(shù)量級。在罐嵌入式單元10的容積大約為1升時，還原劑體積膨脹大約0. 1升。在罐具有30升容積的情況下，體積膨脹大約3升。除體積外，下面的實施例不僅對于罐嵌入式單元10也對于罐有效。在圖1的俯視圖中示出的罐嵌入式單元10包括壁12，壁12的內(nèi)側通過附圖標記 14表示并且它的外側通過附圖標記16表示。該罐嵌入式單元10在其位于圖示平面中的底側上被一罐底板18限界。從根據(jù)圖1的視圖得知，一些例如以棒形狀構造的冰壓力元件 20在壁12的內(nèi)側14上延伸。該冰壓力元件20可例如矩形地或者也具有一彎曲部M地構造。在根據(jù)圖1的視圖中示出不同的實施變型(具有彎曲部M或者沒有彎曲部M也就是說基本上矩形地構造)。以棒形構造的、在根據(jù)圖1的視圖中在12點鐘、3點鐘、6點鐘和 9點鐘位置設置的冰壓力元件20可例如具有一矩形構造的、正方形構造的或者彎曲的橫截面22。有意義的是，在根據(jù)圖1的視圖中以棒狀構造的冰壓力元件20由一材料制成，該材料具有彈性的特性，尤其可逆的壓縮特性。因此在圖1中示出的、以棒狀構造的冰壓力元件例如由塑料泡沫構成。在根據(jù)圖1的附圖中在罐嵌入式單元10的壁12的內(nèi)側上設置的冰壓力元件20在圖示平面中延伸。這意味著，冰壓力元件20以棒狀具有基本上矩形的橫截面22、具有彎曲部M、沒有彎曲部M地從罐嵌入式單元10的一區(qū)域延伸，在該區(qū)域那里在外部溫度較低的情況下在還原劑可調(diào)節(jié)地結冰時在空腔26中留有液體體積，直至罐嵌入式單元10的、在其中構成氣體體積例如空氣空間的區(qū)域中。在根據(jù)圖1的視圖中再次給出的、在12點鐘、3點鐘、6點鐘和9點鐘位置的冰壓力元件20可在第一實施變型中例如由一可壓縮的材料制成。由于冰壓力元件20的材料的壓縮特性，在空腔26中的還原劑結冰時在結冰的還原劑和冰壓力元件20之間形成一通道， 該通道從液相的還原劑延伸到一自由空間中，在該自由空間中包含一氣體體積。冰壓力元件20的材料的可壓縮特性使得形成一通道，該通道使得在液相中的還原劑溢出到儲存氣體體積的自由空間中。由此在儲存在罐嵌入式單元10的空腔沈中的還原劑凍透時壓力正好在氣體體積所處的自由空間中消除。該氣體體積是可壓縮的，使得在罐嵌入式單元10充氣或者排氣到環(huán)境時確保在液相中的還原劑流入到自由空間中時壓力均衡。合適的材料是 EPDM泡沫、EPDM泡沫橡膠，這些可或者被封閉細孔式地制造或者敞開細孔式地制造。此外有意義的是，被選擇的材料沒有吸滿還原劑，因為否則在結冰時損害其壓縮性。此外，該材料優(yōu)選在還原劑方面是有抵抗力的。材料的壓縮性尤其在外部溫度較低時是可逆的，也就是說之前生產(chǎn)的通道再次脫模，在材料中存在的保留的變形不再保留。被選擇的材料的介質(zhì)穩(wěn)定性被確保，此外在要變成冰的還原劑和材料之間的較差的附著。根據(jù)圖1中的實施變型，替代地以棒狀構造的冰壓力元件20(它被制造有矩形的、 梯形的、正方形的或者彎曲的橫截面22)由一材料制成，該材料在還原劑結冰時產(chǎn)生的冰方面具有較差的附著。為了完整性提及，根據(jù)圖1中的視圖以附圖標記觀表示棒狀的冰壓力元件20的壁側面，而附圖標記30表示罐側面，該罐側面用冰壓力元件20的指向空腔沈的側面表示。 在基于本發(fā)明的創(chuàng)意的擴展構型中，冰壓力元件20與棒狀不同地還可具有管狀的、空心圓柱狀的構型。在該實施變型中，冰壓力元件20尤其覆蓋在罐嵌入式單元的外側上，以便保護外側防止由于結冰而在罐中建立壓力。從根據(jù)圖2的視圖得知根據(jù)如在圖1中示出的復截面II-II的復截面。由根據(jù)圖2的視圖得知，呈棒狀的冰壓力元件20基本上從罐地板18開始延伸直至罐嵌入式單元10的上側。由此保證，呈棒狀的冰壓力元件20從包含儲存在空腔沈中的還原劑的區(qū)域開始延伸直至一在其中包含一氣體體積的區(qū)域。與在圖2中示出的、呈棒狀的冰壓力元件20的實施方式不同地(這些冰壓力元件從罐底板18延伸直至罐嵌入式單元的或者罐10的上側)這些冰壓力元件也可更短地構造，與罐或者罐嵌入式單元如何凍透有關。不急切需要的是，呈棒狀的冰壓力元件20在上側面上伸入到自由空間中或者氣體體積中，如果它的壓縮性僅通過變形保證壓力消除。相反如果呈棒狀的冰壓力元件20從罐底板18開始直至罐的或者罐嵌入式單元的上側地構造，那么由此保證，基于以棒狀構造的冰壓力元件20的材料特性構成一通道，通過該通道在儲存在空腔沈中的還原劑凍透時產(chǎn)生的冰壓力能在該自由空間中被消除。對此，如結合圖1在前面已提及的一樣，呈棒狀的冰壓力元件20或者由一具有可逆壓縮的特性的材料制成或者由一材料制成，該材料在儲存在空腔26中的還原劑凍透時產(chǎn)生的冰方面具有較低的附著。此外，從圖2得知，呈棒狀構造的冰壓力元件20以它的罐側面30指向儲存在空腔 26中的還原劑并且以它的壁側面觀貼靠儲存還原劑的罐嵌入式單元或者罐10的壁12的內(nèi)側14。替代地存在可行性，即至少一個冰壓力元件20松動安置地設置在空腔沈中。圖3示出用于接收在容納還原劑的罐中的冰壓力元件的可行性的另一個、第二實施例。從根據(jù)圖3的附視圖得知，在罐嵌入式單元10的壁12中構造嵌入件34。被薄的通道壁40圍繞的這些嵌入件34例如涉及抽吸噴管或者液位傳感器等。通過基本上在垂直方向也就是說在根據(jù)圖3的圖示平面上延伸的抽吸噴管，還原劑從空腔沈例如通過輸送儀器-通常電驅(qū)動的泵-被吸出并且輸送至用于將還原劑帶入到內(nèi)燃機的排氣管中的配量系統(tǒng)的配量模塊。但液位傳感器也可設置為嵌入件34，液位傳感器基本上在垂直方向上穿過罐嵌入式單元10-必要時垂直于根據(jù)在圖3中視圖的圖示平面-延伸。對于前面列出的嵌入件34，因此例如抽吸噴灌或者液位傳感器被確保，這些嵌入件始終被儲存在空腔26中的還原劑潤濕。在此，其中容納前面所述的嵌入件34的通道38具有開口，使得在通道38的內(nèi)部存在與在用于容納還原劑的空腔沈內(nèi)部的液位一樣的液位。然而該通道38也完全向外側敞開地構造。根據(jù)圖3中的視圖的該通道38被通道壁40限界。在通道38的外側42和在彎曲部M中構造的、蓋狀的冰壓力元件32之間存在一間距。該在彎曲部M中構造的呈蓋狀構型的冰壓力元件32包圍兩個冰壓力元件20。這些是與呈蓋狀構造的冰壓力元件32的內(nèi)輪廓互補地構造。替代地，呈棒狀構造的冰壓力元件20和呈蓋狀構造的冰壓力元件32也可構造為一個構件。以蓋狀構造的冰壓力元件32的彎曲部通過附圖標記M表示。在根據(jù)圖3的視圖中，邊界條件如對于根據(jù)圖1和2的實施變型以棒狀構造的冰壓力元件20 —樣對于以蓋狀構造的至少一個冰壓力元件32有效。因此根據(jù)圖3中視圖的至少一個以蓋狀構造的冰壓力元件32由一可逆壓縮的材料例如塑料泡沫制成或者替代地由一具有相對于結冰的還原劑低摩擦的材料制成，該還原劑儲存在罐嵌入式單元10的空腔沈中并且由于< -11°C的較低外部溫度凍透。
圖4示出根據(jù)圖3中視圖的至少一個以蓋狀構造的冰壓力元件和根據(jù)截面IV-IV 示出的冰壓力元件。由根據(jù)圖4的視圖得知，罐嵌入式單元10在壁12的內(nèi)側14上無冰壓力元件地構造并且-通過劃成虛線的視圖表示-兩個其他以棒狀構造的冰壓力元件20位于以蓋狀構造的冰壓力元件32的后面。對于冰壓力元件由可逆壓縮的材料例如塑料泡沫制成的情況， 由于冰壓力元件20或者32相互嵌套的布置存在冰壓力元件20或者32的較大的變形潛力。如果以蓋狀構造的、覆蓋兩個以棒狀制造的冰壓力元件20或20的冰壓力元件32 用一具有可逆壓縮性以及相對于過渡到冰狀的還原劑低摩擦的材料制成，那么在以液相存在的還原劑和位于根據(jù)圖3和4的圖示平面上方的氣體體積之間形成一通道，在該通道中以液相存在的還原劑膨脹。膨脹到氣體體積或者自由空間中的還原劑優(yōu)選階梯式地積聚到氣體體積中，也就是說臺階式地積聚到還原劑的已凍透的體積之上。從根據(jù)圖5的視圖得知，通道38或者在通道外側42上的它的通道壁40被一冰壓力元件32呈蓋狀包圍，在冰壓力元件的基底46上構造了一些手指狀的突起44。在以蓋狀構造的冰壓力元件32的基底46的內(nèi)側面之間生成一彎曲的縫隙48。該彎曲的縫隙48 — 方面被通道38的通道外側42限界并且另一方面被以蓋狀構造的冰壓力元件32的或者其基底46的內(nèi)側50限界。在以蓋狀構造的冰壓力元件32的基底46的外側52上，一些手指狀的突起44在徑向上延伸到罐嵌入式單元10的空腔沈中，該空腔被壁12限界。借助附圖標記M表示手指狀的突起44的變化地構造的長度，而附圖標記56表示在蓋狀構造的冰壓力元件32的外側52上的手指狀的突起44的寬度。在根據(jù)圖5的視圖中構造有不同長度M的手指狀的突起44在徑向上伸入到空腔 26中，該空腔被罐嵌入式單元10的壁12限界。然而也可考慮，以不同長度M和不同寬度 56構造的手指狀的突起44從基底46的外側52開始向外徑向延伸直至到罐嵌入式單元10 的壁12的內(nèi)側14上。在圖5中以俯視圖示出的手指狀的突起44可在其根據(jù)圖4和圖5的整個長度上在罐嵌入式單元10的壁12的垂直高度上延伸，使得確保，具有在徑向上延伸的手指狀突起 44的至少一個冰壓力元件32存在在還原劑的液相和在用于容納還原劑的罐嵌入式單元10 內(nèi)部的氣體體積或者自由空間之間的連接。具有基底46和從其外側52在徑向上延伸的手指狀的突起44的至少一個冰壓力元件32也由一可逆變形的材料例如塑料泡沫制成。這種材料提供非常大的變形能力，使得在凍透的還原劑中生成的冰壓力有目的地在一自由空間中在沒有用于容納還原劑的罐嵌入式單元10的嵌入件地構造的自由空間中卸載。在用于以罩狀構造至少一個冰壓力元件32的材料方面，不同的構型變型是可行的。
權利要求
1.用于配量系統(tǒng)的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，該配量系統(tǒng)用于將還原劑，尤其尿素或者尿素水溶液帶入到內(nèi)燃機的排氣管中，其特征在于，在所述罐(10)或者在所述罐嵌入式單元(10)中容納至少一個冰壓力元件00，32)，所述冰壓力元件或者是可壓縮的，或者是可壓縮的并且附加地相對于在還原劑結冰時生成的冰具有更低的附著，并且將沒有凍透的還原劑引導到所述罐(10)或者罐嵌入式單元(10)中的自由空間中。
2.根據(jù)權利要求1的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，所述至少一個冰壓力元件00)棒狀地實施并且基本上在垂直方向上穿過罐(10)或者罐嵌入式單元(10)延伸。
3.根據(jù)權利要求1的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，所述至少一個冰壓力元件(3 蓋狀地實施并且具有一朝罐側(30)定向的彎曲部04)。
4.根據(jù)權利要求1的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，所述至少一個冰壓力元件(3 包括一蓋狀彎曲的、指向罐側(30)的基底(46)，各個手指狀構造的突起04) 從該基底開始在徑向上延伸到罐(10)或罐嵌入式單元(10)中。
5.根據(jù)權利要求1的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，所述至少一個冰壓力元件(20，32)從罐(10)或罐嵌入式單元(10)中的一液態(tài)地存在還原劑的區(qū)域開始延伸到具有氣體體積的、所述在凍透時涉及的還原劑膨脹到其中的區(qū)域中。
6.根據(jù)權利要求5的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，沿著所述至少一個冰壓力元件(20，32)通過壓縮所述至少一個冰壓力元件(20，32)構成一通道，液相的還原劑通過該通道膨脹到氣體體積中。
7.根據(jù)權利要求5的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，基于所述至少一個冰壓力元件00，32)的材料和所述還原劑之間低的摩擦構成用于液相的還原劑的一通道。
8.根據(jù)權利要求1的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，所述至少一個冰壓力元件00，32)由一可逆壓縮的材料，尤其塑料泡沫制成。
9.根據(jù)權利要求1的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，所述至少一個冰壓力元件(20,3 具有一 PTFE涂層。
10.根據(jù)權利要求1的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，其特征在于，所述至少一個冰壓力元件00)或(3 被制造為空心圓柱體并且與罐嵌入式單元(10)的或者溢出罐的幾何結構互補地構造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配量系統(tǒng)的罐(10)或者罐嵌入式單元(10)，該配量系統(tǒng)用于將還原劑，尤其尿素或者尿素水溶液帶入到內(nèi)燃機的排氣管中。在罐(10)或者在罐嵌入式單元(10)中容納至少一個冰壓力元件(20，32)。所述冰壓力元件或者可壓縮地實施并且附加地由具有相對于在還原劑結冰時生成的冰較低的附著的材料制成。該至少一個冰壓力元件(20，32)進一步地將沒有凍透的還原劑引導到罐(10)或者罐嵌入式單元(10)中的自由空間中。
文檔編號E03B7/10GK102257252SQ200980151184
公開日2011年11月23日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2008年12月17日
發(fā)明者G·洛拉斯, R·施賴伯, W·克倫克 申請人:羅伯特·博世有限公司