Система и способ передачи текучей среды, и выхлопная система, содержащая систему передачи текучей среды

Система и способ передачи текучей среды, и выхлопная система, содержащая систему передачи текучей среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к системе передачи текучей среды и способу передачи текучей среды из бака в устройство доставки, которым обычно является распылительная насадка. Настоящее изобретение относится, в частности, к передаче мочевины или производных мочевины в высокоточных дозированных количествах из бака в распылительную насадку, находящуюся в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания или двигателей внутреннего сгорания.

ВСТУПЛЕНИЕ К ИЗОБРЕТЕНИЮ

Установлено, что введение мочевины в выхлопные газы, вытекающие из двигателя внутреннего сгорания, и в каталитическую систему может резко повысить эффективность способности каталитического элемента преобразовывать газы NO_x. Сама по себе мочевина является относительно безвредной для окружающей среды, и в силу этого количества, вводимые в систему сгорания, можно передозировать, поскольку эта технология часто используется в подвижных транспортных средствах, подобная растрата мочевины часто нежелательна и требует больших емкостей для хранения, чем фактически требуется при правильном дозировании мочевины.

Таким образом, есть необходимость вводить в выхлопные газы только требуемое количество мочевины. Кроме того, мочевина наиболее эффективно вводится в выхлопные газы в виде распыленной жидкости, для чего обычно требуется, чтобы мочевина была под давлением и подавалась в распылительную насадку.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание системы и способа передачи текучей среды, которые обеспечивают эффективную управляемую доставку текучей среды из бака в распылительную насадку.

Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение предпочтительно относится к системе передачи текучей среды, предназначенной для передачи текучей среды из бака (2) в принимающее устройство, которым предпочтительно является распылительная насадка (5), причем указанная система передачи текучей среды содержит

- проточное устройство (6), предназначенное для приема текучей среды из бака (2) и передачи текучей среды через систему и содержащее измерительное устройство, предназначенное для измерения количества текучей среды, передаваемого из бака в принимающее устройство,

- управляемый отсечный клапан (9), находящийся перед принимающим устройством и предпочтительно за проточным устройством (6),

- управляющее устройство, управляющее, по меньшей мере, состоянием отсечного клапана (9),

причем

управляющее устройство предназначено для управления состоянием отсечного клапана таким образом, чтобы доставляемое количество соответствовало потребности, и с этой целью управление включает использование отсечного клапана в режиме ШИМ (широтно-импульсной модуляции), и

причем

управляющее устройство предназначено для определения накопленной потребности в течение данного промежутка времени, накапливания доставки в течение, по меньшей мере, части времени этого промежутка измерительным устройством и адаптации ширины одного или нескольких импульсов в указанном промежутке так, чтобы накопленная доставка в указанных промежутках равнялась накопленной потребности.

Кроме того, проточное устройство предпочтительно может содержать или представляет собой дозировочный насос, насос, измерительное устройство, измерительный насос или их сочетание.

В настоящем контексте используются несколько терминов. Хотя они используются в своем обычном значении, для некоторых из этих терминов приведено дополнительное примерное объяснение.

Динамическая ошибка доставленного количества. Динамическая ошибка возникает, когда потребность в доставляемой текучей среде меняется во времени и вызвана задержкой между моментом, когда количество доставлено, и моментом, когда оно должно было быть доставлено. Эта задержка обычно обуславливается нежесткостью системы доставки текучей среды, задержкой управляющего сигнала, и (или) сигнала датчика, и (или) подобными причинами. Динамической ошибке можно дать определение как максимальное значение разницы между необходимым количеством и фактически доставленным количеством в течение заданного времени. Динамическая ошибка не накапливается.

Накопленная ошибка доставленного количества. Накопленная ошибка доставленного количества обычно определяется как ошибка, которая не уравновешивается во времени.

Дозировочный насос. Устройство, подающее точное количество жидкости, управляемое электрическим сигналом из устройства управления и которое способно осуществлять это с преодолением высокого давления.

Насос (насос давления). Устройство, доставляющее неуправляемый поток жидкости под высоким давлением, или устройство, способное поддерживать высокое давление.

Измерительное устройство. Устройство, выдающее информацию (чаще всего в виде электрических сигналов) о расходе жидкости без влияния на расход или давление.

Измерительный насос. Сочетание насоса и измерительного устройства.

Проточное устройство. Устройство, предназначенное для получения текучей среды из бака, и передачи текучей среды, и (или) измерения количества текучей среды, передаваемой из бака в принимающее устройство.

Потребность. Количество, которое необходимо доставить. Потребность может быть немедленной потребностью, выраженной, например, в литрах в час (л/ч), или потребностью, накопленной в течение промежутка времени, выраженного, например, в часах (ч).

Доставка. Количество, которое необходимо доставить. Доставка может быть немедленной доставкой, выраженной, например, в литрах в час (л/ч), или доставкой, накопленной в течение промежутка времени, выраженного, например, в часах (ч). Для обеспечения немедленной доставки, главным образом равной немедленной потребности, управляют дозировочным насосом.

Изобретение предполагает по меньшей мере два пути дозирования текучей среды (дополнительные пути объясняются ниже). Первый путь можно подытожить следующим образом:

1. Использование дозировочного насоса. В этих вариантах осуществления дозировочным насосом очень точно подают требуемое количество, и, соответственно, дозировочным насосом управляют таким образом, чтобы обеспечивать подачу, соответствующую потребности. Повышения давления текучей среды предпочтительно достигают сочетанием буфера текучей среды, расположенного после дозировочного насоса, и отсечного клапана, расположенного после буфера. Дозировочный насос может содержать мембранный насос и/или поршневой насос.

Второй путь основан на использовании измерительного устройства. В этих вариантах осуществления давление текучей среды некоторым образом повышают; текучую среду обычно хранят под давлением в баке на заданном уровне или ее давление повышают насосом до заданного уровня. Потребность обычно выражают через регулярные промежутки времени, а общее количество, подлежащее доставке в течение данного промежутка, обычно оценивают равным потребности (в л/ч) в начале этого промежутка, умноженной на продолжительность (в часах) этого промежутка. Использование дозировочного устройства можно подытожить следующим образом:

2A. Доставку текучей среды можно оценить по функциональной зависимости, дающей доставляемое количество в час, умноженное на время открытия отсечного клапана. Из этой зависимости определяют время в данном промежутке, на которое клапан должен быть открыт для удовлетворения потребности. Во время доставки фактически доставленное количество измеряют измерительным устройством и, если обнаруживают расхождение между расчетным доставленным количеством и фактическим доставленным количеством, обеспечивают подачу сигнала обратной связи в алгоритм, определяющий время открытия отсечного клапана, для учета этого отклонения.

2B. Фактическую доставку измеряют во время доставки. После того как потребность в течение данного промежутка удовлетворили, отсечный клапан закрывают.

Следует отметить, что приведенные выше краткие описания - это лишь примеры, что возможны изменения этих двух примеров, и что они, таким образом, не предназначены для интерпретации, сужающей объем данного изобретения. Вместе с тем, они указывают на концептуальную основу настоящего изобретения. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения измерительное устройство и устройство повышения давления объединены в одно целое.

Как станет очевидным из приведенного ниже описания, в одном варианте осуществления давление текучей среды, полученной из бака, будет повышать насос. Однако в другом варианте осуществления система получает текучую среду под давлением из бака, и в этом варианте осуществления насос не потребуется.

В своем втором аспекте настоящее изобретение относится к способу передачи текучей среды из бака (2) в принимающее устройство, в качестве которого предпочтительно используют распылительную насадку (5), причем используют систему передачи текучей среды

- с проточным устройством (6), которое предназначают для приема текучей среды из бака (2) и передачи текучей среды через систему и в котором используют измерительное устройство, которое предназначают для измерения количества текучей среды, которое передают из бака в принимающее устройство,

- с управляемым отсечным клапаном (9), который располагают перед принимающим устройством и предпочтительно за проточным устройством (6),

- с управляющим устройством, посредством которого управляют, по меньшей мере, состоянием отсечного клапана (9),

причем способ включает стадию, на которой управляют состоянием отсечного клапана так, что обеспечивают соответствие доставленного количества потребности,

причем отсечным клапаном управляют в режиме ШИМ (широтно-импульсной модуляции), и

- причем управляющее устройство предназначают для определения накопленной потребности в течение данного промежутка времени, накапливания доставки в течение, по меньшей мере, части времени этого промежутка измерительным устройством и адаптации ширины одного или нескольких импульсов в указанном промежутке так, чтобы обеспечить равенство накопленной доставки в указанных промежутках накопленной потребности.

И в этой связи проточное устройство предпочтительно может содержать или представляет собой дозировочный насос, насос, измерительное устройство, измерительный насос или их сочетание.

Управление отсечным клапаном для удовлетворения данной потребности предпочтительно выполняют, основываясь на прямом управлении отсечным клапаном, исходя из характеристик системы, для получения минимальной динамической ошибки и сигнале коррекции из измерительного устройства для изменения алгоритма управления клапаном, чтобы избежать накопленной ошибки.

Настоящее изобретение и, в частности, предпочтительные варианты его осуществления подробно описывают ниже со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:

на фиг.1 схематически представлена система сгорания в соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения,

на фиг.2 схематически представлен первый вариант осуществления предлагаемой системы передачи текучей среды,

на фиг.3 схематически представлены три разных режима потока, получаемые предлагаемой системой передачи текучей среды.

на фиг.4 схематически представлен один из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.5 представлен вариант системы, показанной на фиг.4, в котором функции повышения давления и измерения объединены,

на фиг.6 схематически представлен вариант осуществления предлагаемой системы передачи текучей среды, соответствующий фиг.4,

на фиг.7 схематически представлен вариант осуществления предлагаемой системы передачи текучей среды, соответствующий фиг.5,

на фиг.8 схематически представлен еще один вариант осуществления предлагаемой системы передачи текучей среды, соответствующий фиг.5,

на фиг.9 схематически представлен еще один вариант осуществления предлагаемой системы передачи текучей среды, соответствующий фиг.5,

на фиг.10 графически изображен пример стратегии доставки мочевины в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения,

на фиг.11 графически изображены детали стратегии доставки мочевины в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения,

фиг.12 и 13 каждая схематически иллюстрирует предпочтительные варианты осуществления предлагаемых измерительных устройств.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 представлена система сгорания, которая содержит двигатель внутреннего сгорания 1, которым обычно является дизель, бак 2, содержащий жидкий раствор мочевины (известный также под фирменным наименованием AdBlue), и каталитическую систему 3. Выхлоп двигателя 1 соединен с каталитической системой 3 выхлопной трубой 4. Кроме того, система сгорания в выхлопной системе для распыления текучей среды в выхлопную систему содержит распылительную насадку 5, соединенную с устройством передачи текучей среды 6 (называемым общим термином “проточное устройство”), которое соединено с баком 2. Устройство передачи текучей среды 6 получает жидкий раствор мочевины и подает его в распылительную насадку 5 в количествах, отвечающих потребности в мочевине в каталитической системе по меньшей мере в некоторой степени.

Фиг.2 схематически иллюстрирует архитектуру устройства передачи текучей среды (6 на фиг.1), предназначенного для введения мочевины в выхлопную систему двигателя внутреннего сгорания. Для обозначения одинаковых элементов на фиг.2 используются те же позиции, что и для обозначения элементов на фиг.1. Архитектура системы, как показано на фиг.2, содержит дозировочный насос 7, на своем впуске подключенный к баку 2 для перекачивания и дозирования мочевины в буфер 8. Буфер 8 через отсечный клапан 9 подключен к распылительной насадке 5.

Дозировочный насос 7 в варианте осуществления согласно фиг.2 - это насос, который повышает давление текучей среды и создает управляемый переменный расход и, тем самым, управляемую подачу. Это означает, что фактический расход может управляться очень точно. Точность расхода, подаваемого дозировочным насосом 7, обычно менее +/-1% подачи при полной производительности, когда подача выше 10% подачи при полной производительности. Ниже этого количества точность менее +/-10% показанного значения, т.е. количества, на подачу которого дозировочный насос 7 настроен. Дозировочный насос управляется устройством 11 управления электродвигателем, которое получает входной сигнал, представляющий фактическую потребность в мочевине, и устройство 11 управления электродвигателем устанавливает дозировочный насос на подачу этой фактической потребности.

Чтобы нагляднее показать разные функции системы на фиг.2, устройство 11 управления электродвигателем и устройство управления 10 отсечным клапаном показаны как разные элементы системы. Однако эти два устройства могут собираться в одно устройство. В основном, эти два устройства служат следующим двум целям:

- Устройство 11 управления электродвигателем, которое на основании параметров, определяющих состояние двигателя, например, нагрузку и частоту вращения, определяет фактическую потребность в мочевине и передает информацию об этой потребности в дозировочный насос 7. Дозировочным насосом 7 может быть обычный дозировочный насос, отмеряющий количество мочевины, отвечающее фактической потребности в мочевине, и повышающий давление отмеренного количества мочевины до уровня, достаточного для распылительной насадки, чтобы обеспечить распыление отмеренной мочевины.

- Устройство управления 10 отсечным клапаном, которое управляет состоянием отсечного клапана, т.е. изменяет состояние отсечного клапана с открытого на закрытое или vice versa (наоборот - лат.), исходя из давления текучей среды, измеренного в буфере 8, и одновременно обеспечивает необходимое распределение периодов, в которые отсечный клапан открыт.

Все части системы можно объединить в один блок. Однако бак и распылительная насадка обычно не являются составными частями системы, и поэтому систему можно разместить в любом подходящем месте, например, грузового автомобиля.

Распылительная насадка 5 - это распылительная насадка, которая после того, как давление текучей среды, подаваемой в распылительную насадку 5, превысит пороговое давление P_макс, подает распыленную текучую среду. При давлении выше этой пороговой отметки количество распыляемой текучей среды равно количеству текучей среды, подаваемой дозировочным насосом 7. Однако ниже этой пороговой отметки распылительная насадка 5 не сможет распылять всю текучую среду, поскольку количество текучей среды, протекающей к распылительной насадке, слишком мало, чтобы создать давление выше пороговой отметки. Когда это происходит, отсечный клапан 9 проверяет описанным ниже образом, подается ли текучая среда в распылительную насадку 5 или не подается. В типичных случаях применения количество текучей среды, подлежащее распылению, колеблется в пределах, например, 0,1-100% от максимального количества текучей среды, подлежащего распылению, и распыление непрерывно текущей текучей среды на протяжении этих промежутков времени обычно считается неосуществимым.

Отсечный клапан 9 - это клапан, который открывается, когда давление текучей среды, подаваемой насосом к нему, выше предела максимального давления P_макс (фиг.3), и закрывается, когда давление ниже предела минимального давления P_мин. P_макс обычно на 5% выше, чем P_мин, и P_мин - это уровень, при котором можно гарантировать распыление распылительной насадкой 5 текучей среды, подаваемой в распылительную насадку 5. Управляющее устройство предназначено для управления состоянием отсечного клапана таким образом, чтобы давление текучей среды, поставляемой в принимающее устройство, было выше первого заданного предела давления (P_мин). Ниже этого уровня давления распылительная насадка 5 может и сможет распылять, но в этом случае распыление обычно не гарантируется, поскольку распыление требует определенного уровня перепада давления на распылительной насадке.

Таким образом, если расход потока из дозировочного насоса 7 слишком мал, чтобы обеспечить давление выше P_мин, отсечный клапан закрывается и остается закрытым до тех, пока дозировочный насос 7 не накачает достаточно текучей среды, чтобы поднять давление выше P_макс. После того как давление превышает P_макс, отсечный клапан 9 открывается, и текучая среда течет через распылительную насадку 5. На протяжении этого протекания распыляемое количество больше количества, подаваемого дозировочным насосом 7, и поэтому давление падает до уровня P_мин, при котором клапан снова закрывается, и снова начинается нарастание давления. При этом количество текучей среды, распыляемой за раз, в среднем равно количеству текучей среды, подаваемой дозировочным насосом 7.

Таким образом, управляющее устройство приводит отсечный клапан (9) в его открытое состояние, когда давление перед отсечным клапаном (9) составляет выше второго заданного предела давления (P_макс), и в его закрытое состояние, когда давление перед отсечным клапаном (9) падает до первого предварительно выбранного предела давления (P_мин).

Если обратиться к фиг.3, на этой фигуре показаны три разных режима распыления: большой поток (фиг.3a), средний поток (фиг.3b) и малый поток (фиг.3c). Как показано на фиг.3a, мгновенное давление потока, измеренное на впуске отсечного клапана 9, вскоре постоянно выше пределов P_макс и P_мин. При снижении потребности количество текучей среды, подаваемой дозировочным насосом 7, уменьшится, что приведет к снижению давления. Давление может снизиться до уровня P_мин и оставаться постоянным на уровне ниже выше P_мин, пока снижение происходит с уровня выше P_макс. При очень большой потребности или, например, если распылительная насадка 5 забивается, давление может повышаться, пока не достигнет предела безопасности P_выс, при котором дозировочный насос 7 прекращает подавать текучую среду, но отсечный клапан 9 остается открытым.

Когда потребность в распыленной текучей среде соответствует среднему потоку, распыление входит в режим, схематически представленный на фиг.3b. В этой режиме давление, измеренное на впуске отсечного клапана 9, в одном случае ниже P_макс и отсечный клапан 9 соответственно закрыт; в данном случае принимается, что отсечный клапан не был открыт, т.е. это состояние достигнуто с уровня, при котором отсечный клапан был закрыт. Поскольку отсечный клапан 9 закрыт, а дозировочный насос 7 по-прежнему работает, текучая среда будет накапливаться в буфере 8, а поскольку 8 является эластичным элементом, в нем будет происходить накапливание текучей среды, в результате чего давление на впуске отсечного клапана 9 повысится. Это повышение давления будет продолжаться до тех, пока дозировочный насос 7 будет работать, а отсечный клапан 9 будет оставаться закрытым. После того, как давление достигнет P_макс, отсечный клапан 9 откроется. Открытие отсечного клапана 9 приведет к тому, что текучая среда будет протекать в распылительную насадку 5. Протекание текучей среды в отсечный клапан 9 является результатом сочетания текучей среды, подаваемой дозировочным насосом 7, и изменения объема буфера 8. Эффект уменьшения объема буфера показан на фиг.3b штриховой линией, обозначенной “падение давления без притока” (“pressure drop without inflow”). Количество текучей среды, подаваемой дозировочным насосом 7, в режиме, показанном на фиг.3b, недостаточно для удерживания давления выше P_мин, и после того, как давление падает до P_мин, отсечный клапан 9 закрывается, после чего снова начинается накапливание текучей среды в буфере 8 с повышением давления в результате этого. Этот цикл продолжается, пока не изменится потребность в текучей среде. Как оказывается, поток через распылительную насадку 5 в этом режиме будет пульсирующим, и длительность каждого импульса - это время от открытия отсечного клапана при давлении P_макс до закрытия отсечного клапана при давлении P_мин.

Режим минимального потока схематически показан на 3c. Как показано на фиг.3c, давление не достигает предела P_макс, являющегося давлением, при котором отсечный клапан 9 открыт для текучей среды, протекающей в распылительную насадку 5. Для того чтобы распылить текучую среду, отсечный клапан 9 принудительно открывается с интервалами, обычно с регулярными интервалами. Время, в течение которого отсечный клапан 9 закрыт, на фиг.3c указано надписью «установленный интервал времени» (“set time interval”), и его длительность предварительно выбирается как максимальное допустимое время отсутствия подачи. Длительность времени импульсов на фиг.3c указано как «время импульса» (“pulse time”). Цикл в этом режиме минимального потока включает две фазы. Первая фаза начинается (например), когда давление находится на уровне P_мин, а отсечный клапан 9 закрыт. По мере того, как дозировочный насос 7 продолжает работать, давление повышается, как описывалось выше для режима среднего потока. По истечении установленного интервала времени отсечный клапан 9 принудительно открывается, и по мере того, как текучая среда протекает в распылительную насадку 5 и из нее, давление снижается, пока не достигнет P_мин. Благодаря использованию этого принудительного открытия отсечного клапана, интервалы времени между двумя импульсами можно поддерживать меньшими, чем если бы нужно было ожидать нарастания давления до P_макс, а поскольку интервалы между двумя импульсами можно поддерживать короткими, можно обеспечить, например, равномерную подачу мочевины в протекающие выхлопные газы. Длительность интервала времени между двумя импульсами обычно выбирается предварительно и обычно определяется экспериментальным путем.

Различные режимы потока - высокого, среднего и минимального - определяются выбором P_макс и P_мин в сочетании с выбором длительности “установленного интервала времени”. Фактические значения этих параметров выбираются в зависимости от фактического конструктивного исполнения распылительной насадки. В одном типичном варианте осуществления P_макс выбирается равным 8,4 бар, P_мин выбирается равным 8,1 бар, и “установленный интервал времени” выбирается равным одной или нескольким секундам. В этих вариантах осуществления минимальное количество текучей среды, подаваемой в распылительную насадку 5, равняется примерно 0,010 л/ч, эластичность буфера 8 составляет 160 мм³/бар.

Открытие и закрытие отсечного клапана 9 управляется электромагнитным путем устройством управления 10 отсечного клапана, как показано на фиг.2, по соединению 12. Соединение 12 передает электрический сигнал в отсечный клапан 9.

Буфер 8 может обеспечивать то, что частота, с которой срабатывает отсечный клапан 9, может быть уменьшена по сравнению с системой, в которую буфер 8 не введен.

Когда отсечный клапан 9 закрыт и дозировочный насос 7 качает текучую среду, давление в системе передачи текучей среды возрастает. Текучая среда считается несжимаемой, и после открытия отсечного клапана 9 давление в системе передачи текучей среды, если буфер 8 не введен, и дозировочный насос 7 не работает, почти мгновенно упадет до уровня, при котором распылительная насадка 5 не действует. Однако, поскольку буфер 8 является эластичным элементом, сокращение объема буфера 8 будет поддерживать давление в системе передачи текучей среды выше P_мин на протяжении намного более длительного периода, и, таким образом, время между двумя последовательными открытиями отсечного клапана 9 может быть достаточной длительности, чтобы обеспечить достаточный срок службы отсечного клапана 9. Помимо повышения ожидаемого срока службы клапана, буфер позволит использовать намного менее быстродействующий (и, следовательно, более дешевый) клапан. Если буфер слишком большой, он может вносить неприемлемую динамическую ошибку.

Датчик давления 13, установленный для измерения давления текучей среды в месте перед отсечным клапаном (9), измеряет давление в буфере 8. Измеренное давление используется для управления состоянием отсечного клапана 9 (открытое или закрытое), и, кроме того, измеренное давление используется так, словно оно является давлением, измеренным на впуске клапана. Измеренное давление передается в устройство управления 10 по соединению 14.

Соединение 15 от отсечного клапана 9 к распылительной насадке 5 является достаточно жестким для гарантии того, что после открытия отсечного клапана 9 повышение давления в соединении 15 практически не приведет к какой-либо деформации соединения 15. Если, с другой стороны, это соединение было бы недостаточно жестким, открытие отсечного клапана 9 заставило бы соединение 15 расшириться, в результате чего количество мочевины, вытекающей из выпускного отверстия отсечного клапана 9, практически не равнялось бы мгновенно количеству, вытекающему из распылительной насадки 5, что обычно рассматривалось бы как вносящее ошибки в систему передачи текучей среды. Для того чтобы обеспечить подходящую жесткость, соединение 15 обычно представляет собой линию, изготовленную из нержавеющей стали. Жесткость соединения 15 помогает также уменьшить образование капель на выпуске распылительной насадки, поскольку перекрытие отсечного клапана, если выполнено достаточно быстро, приведет к тому, что текучая среда не будет вытекать из распылительной насадки. Если, с другой стороны, соединение 15 было бы недостаточно жестким, после перекрытия отсечного клапана это соединение сжалось бы, что вызвало бы вытеснение текучей среды из распылительной насадки и образование капель на выпуске распылительной насадки. Эти капли могут кристаллизоваться и вызывать закупоривание распылительной насадки. Следует отметить, что это жесткое соединение может использоваться во всех вариантах осуществления изобретения.

На фиг.4 концептуально показан второй вариант осуществления настоящего изобретения. В отличие от первого варианта осуществления, в котором подача дозировочного насоса практически равна фактической потребности, а повышение давления осуществляется сочетанием накапливания текучей среды в буфере и клапана, жидкость в систему на фиг.4 подается под постоянным давлением (в заданных пределах независимо от расхода) из насоса 17 или, альтернативно, из бака под давлением 18. Измерительное устройство 19 выдает информацию о доставленном количестве и измеряет фактически доставленное количество. Орган управления электродвигателем/клапаном 20 управляет отсечным клапаном 9, типично и предпочтительно пульсирующим в режиме ШИМ (широтно-импульсной модуляции) в соответствии с фактической потребностью в мочевине в зависимости от конкретных параметров системы, таких как постоянная распылительной насадки, характеристики клапана, давление текучей среды перед распылительной насадкой и т.п. При этом изменение расхода, требуемое в зависимости от режимов двигателя, будет очень быстро обеспечиваться через распылительную насадку 5 с очень малой динамической ошибкой. Сигналы из измерительного устройства 19 через соединение 21 будут выдавать информацию для изменения ШИМ отсечного клапана 9, чтобы минимизировать накопленную ошибку.

Соединение 15 отсечного клапана 9 с распылительной насадкой 5 является достаточно жестким для гарантии того, что после открытия отсечного клапана 9 повышение давления в соединении 15 не вызовет какую-либо существенную деформацию соединения 15, например, во избежание расширения соединения (15), которое вызвало бы неуправляемый поток через соединение из-за сжатия соединения (15), когда отсечный клапан (9) закрыт. Для того чтобы обеспечить соответствующую жесткость, соединение 15 обычно представляет собой линию, изготовленную из нержавеющей стали. Кроме того, жесткость соединения 15 способствует уменьшению образования капель на выпуске распылительной насадки, поскольку закрытие отсечного клапана, если выполнено достаточно быстро, приведет к тому, что текучая среда не будет вытекать из распылительной насадки. Если, с другой стороны, соединение 15 было бы недостаточно жестким, при перекрытии отсечного клапана соединение сжималось бы с вытеснением текучей среды из распылительной насадки и образованием капель на выпуске распылительной насадки. Эти капли могли бы кристаллизоваться и приводить к забиванию распылительной насадки. Следует отметить, что это жесткое соединение может использоваться во всех вариантах осуществления изобретения.

Все части системы могут объединяться в одно устройство. Однако бак и распылительная насадка обычно не являются составными частями системы, благодаря чему система может располагаться в подходящем месте, например, грузового автомобиля.

На фиг.5 представлен вариант системы, показанной на фиг.4, в котором измерительное устройство и насос объединены в одно устройство 22.

На последующих фигурах (6, 7, 8 и 9) представлены разные варианты осуществления для функций перекачивания и измерения, соответствующих фиг.4 и фиг.5. Все эти варианты осуществления обладают среди прочих потенциальных возможностей потенциальной возможностью обеспечивать быстрое срабатывание (малую динамическую ошибку) и высокую точность (малую накопленную ошибку).

На фиг.6 представлен вариант осуществления системы, соответствующий фиг.4. В этом варианте осуществления система передачи имеет бак 18, содержащий текучую среду под давлением. Альтернативно, бак 2 может содержать текучую среду под давлением окружающей среды, а обеспечивать повышение давления может насос 17. На выпуске бака 18 или насоса 17 перед проточным устройством предусмотрен клапан 23, выпуск которого подключен к измерительному устройству. Измерительное устройство содержит поршень 24, прикрепленный к мембране 25, который, например, зацепляется с ней, и действующий на нее. Как показано на фиг.6, перемещение поршня 24 и, соответственно, мембраны 25 ограничено относительно корпуса, к которому он прикреплен. Поршень 24 смещен к мембране 25 пружиной 26. На выпуске измерительного устройства предусмотрен отсечный клапан 9, который в условиях дозирования действует, как объяснено выше для фиг.4. Давление текучей среды измеряют в месте перед отсечным клапаном (9) и после насоса (17). В условиях отсутствия дозирования (когда поршень отведен назад и жидкость протекает в измерительное устройство) отсечный клапан 9 должен быть закрыт. Клапаны 9 и 23 оба являются клапанами с электромагнитным управлением. Когда отсечный клапан 9 закрыт, а клапан 23 открыт, и сила от текучей среды, протекающей через клапан 23 и воздействующей на мембрану, превышает силу, действующую на поршень 24 от пружины 26, пружина 26 сжимается и поршень 24 смещается до упора в корпус. Это концевое положение обнаруживается датчиком 27, который по соединению 21 выдает сигнал в управляющее устройство, которое в свою очередь перекрывает клапан 23 и начинает управлять отсечным клапаном 9. Во время этой операции сила смещения от пружины 26 смещает поршень 24 в противоположном направлении, выдавливая текучую среду, собравшуюся в измерительном устройстве, к отсечному клапану 9.

Система передачи текучей среды, изображенная на фиг.6, используется следующим образом.

Вначале отсечный клапан 9 закрыт, а клапан 23 открыт. Если клапан 23 открыт, мембрана 25 и поршень 24 перемещаются с преодолением смещающей силы пружины 26. Клапан 23 остается открытым до тех пор, пока датчик смещения 27 не обнаружит, что поршень 24 дошел до своего нижнего положения, в котором дальнейшее сжатие пружины 26 не происходит. Как только поршень достигает своего нижнего положения, этот датчик посылает сигнал в управляющее устройство 20. После этого клапан 23 закрывается, а отсечный клапан 9 открывается и работает в режиме ШИМ, пока поршень не дойдет до своего верхнего положения. Датчик 27 посылает сигнал об этом в управляющее устройство 20. Поскольку смещение поршня 24 соответствует доставленному количеству мочевины, доставленное количество можно контролировать, регистрируя сигнал, представляющий верхнее или нижнее положения поршня 24. После того как поршень 24 доходит до своего верхнего положения, отсечный клапан 9 закрывается, клапан 23 открывается и цикл повторяется.

Кроме того, этот вариант осуществления может быть собран в одно устройство, как раскрыто для вышеописанного варианта осуществления.

На фиг.7 представлен вариант осуществления системы, соответствующий фиг.5. В этом варианте осуществления объединенное перекачивающее/измерительное устройство осуществляет повышение давления текучей среды и выдает управляющему устройству 20 информацию о доставленном количестве. И в этом варианте осуществления система передачи содержит бак 2, соединенный с перекачивающим/измерительным устройством 22 через клапан 23. Однако в этом варианте осуществления клапан 23 является односторонним клапаном, расположенным перед проточным устройством и позволяющим текучей среде протекать только к проточному устройству, и еще один односторонний клапан 28 находится на выпуске перекачивающего/измерительного устройства и расположен между проточным устройством и отсечным клапаном (9) с таким расчетом, чтобы позволять текучей среде протекать только к отсечному клапану (9). И в этом варианте осуществления перекачивающее устройство содержит поршень 24, мембрану 25 и пружину 26. Узел поршня 24, мембраны 25 и пружины 26 прикреплен, например, зацепляется с возможностью скольжения со вспомогательным поршнем 29. Вспомогательный поршень 29 соединен шатуном 30 с кривошипом 31 и при вращении кривошипа 31 заставляет вспомогательный поршень 29 совершать возвратно-поступательное движение. Поршень 24 будет стремиться повторять это возвратно-поступательное движение вспомогательного поршня 29. Однако, поскольку поршень 24 размещен во вспомогательном поршне 29 с возможностью скольжения и смещен пружиной 26, перемещение поршня 24 будет отличаться от перемещения вспомогательного поршня 29.

И в этом варианте осуществления система передачи оснащена датчиком 27, обнаруживающим концевые положения при относительном переме