專利名稱：向內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)輸入還原劑的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)輸入還原劑，尤其是尿素-水混合物 的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在選4奪性催化還原或SCR(Selective Catalytic Reduction)時(shí)，為了減少柴 油機(jī)廢氣內(nèi)的氮氧化物含量，大多往排氣管內(nèi)輸入一種通常也稱為AdBlue 的尿素-水溶液。噴入的溶液中的尿素在排氣管內(nèi)轉(zhuǎn)換成氨(NH3),它使包含 在廢氣中的氮氧化物(NO》在連接在下游的SCR催化器中還原，生成分子氮 (N2)和水(H20)。因?yàn)橐源朔绞娇梢詮膹U氣中幾乎完全去除氮氧化物(NO》， 所以允許柴油機(jī)用 一種比較貧的混合物運(yùn)行，從而又可以使發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)省燃料 地運(yùn)行。但同樣可以設(shè)想使用其他還原劑。
在已知的上述類型的設(shè)備中，借助這些設(shè)備在排氣管線內(nèi)作為還原劑輸 入尿素-水混合物，所述的輸入或者借助無計(jì)量功能的輸送泵進(jìn)行，或者借 助計(jì)量泵進(jìn)行。其中，與計(jì)量泵相比，首先提到的無計(jì)量功能的輸送泵的優(yōu)
點(diǎn)在于，它們不僅耐尿素-水混合物中的尿素或游離氨的化學(xué)作用，而且在 尿素-水混合物冰凍的情況下仍能無損傷地經(jīng)受住由于其體積膨脹造成的水
壓力，這一點(diǎn)在后面提到的那種計(jì)量泵中不能保證。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)前言所述類型的設(shè)備，使之不僅耐還原劑 或其成分以及對(duì)于含水的還原劑耐冰壓力，而且還允許計(jì)量。
按本發(fā)明為達(dá)到此目的建議，在輸送泵與排氣管之間設(shè)一個(gè)附加的計(jì)量 器，它將由輸送泵連續(xù)輸送的還原劑間歇式輸入排氣管內(nèi)，并因而承擔(dān)計(jì)量 功能。首先，這一方案允許使用已證實(shí)可靠的傳統(tǒng)的沒有計(jì)量功能的輸送泵， 它不僅可以廉價(jià)地買到，而且還耐還原劑，如尿素-水混合物和耐冰壓力。 此外，這種輸送泵還可以在內(nèi)燃4幾整個(gè)運(yùn)行壽命期間工作，由此可以免去泵的控制，這不僅導(dǎo)致節(jié)省費(fèi)用，而且基于這種輸送泵堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)還保證 低的故障率。除此之外，這種輸送泵必要時(shí)也可以直接由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。
為了保證在廢氣內(nèi)盡可能均勻地分布還原劑，還原劑優(yōu)選地借助噴嘴噴 入排氣管內(nèi)。為避免提出附加控制噴嘴的要求，噴嘴恰當(dāng)?shù)赜蓢娮烨暗倪€原 劑壓力控制，在這種情況下當(dāng)所述壓力超過規(guī)定的開啟壓力時(shí)打開噴嘴，而 當(dāng)該壓力降低到小于開啟壓力時(shí)將其關(guān)閉。計(jì)量器用于控制噴嘴前的還原劑 壓力，為此按照本發(fā)明一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)，當(dāng)不應(yīng)將還原劑供入排氣管內(nèi)時(shí)， 計(jì)量器將泵的壓力側(cè)與泵的吸入側(cè)連接，以及，當(dāng)為了將還原劑供入排氣管 內(nèi)應(yīng)當(dāng)升高噴嘴前的壓力時(shí)，計(jì)量器將泵的壓力側(cè)與吸入側(cè)分隔開。
在泵的壓力側(cè)與泵的吸入側(cè)連接或連通時(shí)，泵的吸入側(cè)循環(huán)輸送還原 劑。這意味著，在噴嘴前不能建立起足夠的超過噴嘴開啟壓力的壓力，并由 此使噴嘴保持關(guān)閉。若反之，泵的壓力側(cè)與吸入側(cè)分離或隔斷，則通過泵的 連續(xù)輸送自動(dòng)地在噴嘴前建立起超過噴嘴開啟壓力的壓力，從而將噴嘴打開 并保證將還原劑輸入排氣管內(nèi)。
計(jì)量器優(yōu)選地沿連接泵與噴嘴的壓力管以及沿連接泵與儲(chǔ)罐的吸入管 設(shè)置，以及，計(jì)量器包括一個(gè)連接壓力管與吸入管的回流通道，它可以借助 一個(gè)可控閥按需要打開或關(guān)閉。
所述閥有利地設(shè)計(jì)為電磁閥以及有一個(gè)閥件，該閥件被彈簧力壓靠在處 于回流通道內(nèi)的閥座上，以關(guān)閉回流通道。通過給電^茲閥供電將閥件從閥座 抬起，以打開回流通道。
因?yàn)殡姶砰y的至少有些構(gòu)件，如線圈和線圈供電裝置，并不耐常用的還 原劑，如尿素-水混合物或由其釋出的氨，所以這些構(gòu)件不應(yīng)與還原劑(如尿 素-水混合物)或其成分或分解產(chǎn)物(如氨)接觸，以避免腐蝕和由此引起運(yùn)行 故障。出于這一原因，優(yōu)選地一個(gè)在電石茲閥的線圈腔與回流通道之間:被閥件 穿過的孔，被 一 個(gè)可彈性變形的膜密封圍繞在閥件周圍地密閉。
為了使計(jì)量器能耐水壓力，從而使之不會(huì)由于計(jì)量器內(nèi)冰凍的還原劑如 尿素-水混合物的體積膨脹損壞，壓力管和/或吸入管在計(jì)量器內(nèi)部至少部分 被可彈性變形的壓縮體圍繞，所述壓縮體在由于水凍引起還原劑體積膨脹時(shí) 被壓縮，并以此方式保證顯著降低冰凍壓力。


下面借助附圖表示的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中
圖1示意表示一種按本發(fā)明的設(shè)備，用于在內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)輸入形式上
為尿素-水混合物的還原劑；
圖2放大和部分剖切地表示圖1所示本發(fā)明設(shè)備的局部II。
具體實(shí)施例方式
在圖1中作為整體表示的設(shè)備2，用于向沿箭頭A的方向流過柴油機(jī)(未 表示)廢氣的排氣管4內(nèi)輸入還原劑。輸入的還原劑優(yōu)選地是一種尿素-水混 合物(AdBlue),但也可以4吏用其他還原劑，尤其是液態(tài)還原劑。此設(shè)備2主 要的組成部分包括一個(gè)還原劑儲(chǔ)罐6， 一個(gè)傳統(tǒng)的用于連續(xù)輸送液態(tài)還原劑 如尿素—水混合物的輸送泵8,該輸送泵8的吸入側(cè)通過吸入管10與儲(chǔ)罐6 連接，以及它的壓力側(cè)通過壓力管12與安裝在排氣管4上的噴嘴14連接， 以及包括一個(gè)計(jì)量器16,用于間歇式計(jì)量由輸送泵8輸送的通過噴嘴14進(jìn) 入排氣管4內(nèi)的還原劑。
為改善與廢氣的混合將還原劑按照如圖1中用箭頭B示意地表示的噴 霧錐角噴入排氣管4內(nèi)的噴嘴14是一種壓力控制式噴嘴，當(dāng)在噴嘴14前壓 力管12內(nèi)的壓力超過一個(gè)預(yù)調(diào)的噴嘴14開啟壓力時(shí)，噴嘴被打開。但只要 在噴嘴14前壓力管12內(nèi)的壓力低于噴嘴14的開啟壓力，噴嘴便保持關(guān)閉。
由圖2可以最清楚地看出，不僅從輸送泵8通向噴嘴14的壓力管12, 而且從儲(chǔ)罐6通向輸送泵8的吸入管10,均通過計(jì)量器16延伸，其中，設(shè) 在計(jì)量器16內(nèi)部的壓力管12和吸入管10的管^殳18、 20,相宜地互相平行 地定向。這些管,殳18、 20在計(jì)量器16內(nèi)部可通過一個(gè)回流通道22連通， 該回流通道可借助計(jì)量器16的一個(gè)電磁閥24按選擇打開或關(guān)閉。
磁閥24包括一個(gè)外殼26、 一個(gè)裝在該外殼26的線圈腔28內(nèi)可由供電 裝置(未表示)供電的線圈30、 一個(gè)被線圈30圍繞并可沿線圈30縱軸線L運(yùn) 動(dòng)的銜鐵32、 一個(gè)與銜鐵32剛性連接的閥針形式的閥件34、以及一個(gè)裝在 外殼26與銜鐵32背對(duì)閥件34那一端側(cè)之間的螺旋壓力彈簧36。
為了簡化視圖，圖2中壓力管12畫在吸入管IO上方以及電磁閥24表 示在壓力管12上方，而在實(shí)際上所述壓力管12、吸入管10以及回流通道 24優(yōu)選并列地處于一個(gè)平面內(nèi)，^磁閥24則設(shè)在此平面之外并位于回流通道 22的上面或下面。在線圈30的無電流狀態(tài)，壓力彈簧36將閥件34壓靠在回流通道22中 的閥座38上，將回流通道22關(guān)閉，當(dāng)向線圈30供電時(shí)則促使銜鐵32克服 壓力彈簧36的力沿線圈30縱軸線L的方向移動(dòng)，并由此從閥座38提升閥 件34打開回流通道22。
在回流通道22打開時(shí)，輸送泵8通過壓力管12的一個(gè)將輸送泵8壓力 側(cè)與計(jì)量器16中的回流通道22連接的管段40、回流通道22以及吸入管10 的一個(gè)將回流通道22與輸送泵吸入側(cè)連接的管段42,將從儲(chǔ)罐6抽吸的還 原劑循環(huán)輸送，所以在壓力管12的與計(jì)量器16連接并通向噴嘴14的管段 44中不能建立起壓力。噴嘴14因而保持關(guān)閉，以及沒有還原劑供入排氣管 4中。 一旦發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器(未表示)要求將還原劑輸入排氣管4內(nèi)，便中斷 向電磁閥24線圈30供電，因此壓力彈簧36就將閥件34壓靠在回流通道22 中的閥座38上，并如圖2所示關(guān)閉回流通道22。在回流通道22關(guān)閉的情況 下，當(dāng)輸送泵8如圖2中箭頭C和D所示將還原劑從儲(chǔ)罐6輸送到壓力管 12內(nèi)時(shí)，壓力管12內(nèi)的壓力升高，當(dāng)壓力超過噴嘴14的開啟壓力時(shí)，導(dǎo)致 還原劑供入排氣管4內(nèi)。
輸入排氣管4內(nèi)還原劑的量由輸送泵8的功率、噴嘴14的特征曲線以 及回流通道22的持續(xù)關(guān)閉時(shí)間決定，因此可以通過改變上述參數(shù)加以控制。
若在輸送泵8與噴嘴14之間設(shè)置一個(gè)附加的調(diào)壓器(未表示)，則輸入 排氣管4內(nèi)還原劑的量取決于在調(diào)壓器中所調(diào)整的壓力以及回流通道22的 持續(xù)關(guān)閉時(shí)間，所以為了控制輸入排氣管4內(nèi)還原劑的量，同樣可以改變回 流通道22的持續(xù)關(guān)閉時(shí)間。
因?yàn)殡姶砰y24或電磁閥24的部件如線圈30、在外殼26內(nèi)部向線圈30 供電的供電導(dǎo)線、以及必要時(shí)還有銜鐵32，通常不耐還原劑或其成分或分解 產(chǎn)物的化學(xué)作用，所以在電i茲閥24與回流通道22的閥座38之間凈皮閥件34 穿過的臺(tái)階孔46,借助一個(gè)可以彈性變形的膜48液體及氣體密封地關(guān)閉， 以防止還原劑或其成分或分解產(chǎn)物從回流通道22侵入電磁閥24的線圈腔28 內(nèi)。
為此，環(huán)形膜48將其內(nèi)圓周邊液體及氣體密封地嵌入沿閥件34外圓周 的一個(gè)環(huán)形槽中，而其外圓周邊則液體及氣體密封地夾緊在臺(tái)階孔46的環(huán) 形凸肩與電^f茲閥24的部分伸入臺(tái)階孔46內(nèi)的線圈支架50之間。當(dāng)通過向 線圈30供電使得銜鐵32克服彈簧36的力沿線圈30縱軸線L方向移動(dòng)，并因此將閥件34從閥座38抬起時(shí)，在回流通道22關(guān)閉時(shí)原本未變形的膜48 則發(fā)生彈性變形。然而在這種情況下，在閥件34與臺(tái)階孔46壁之間的環(huán)形 間隙，在閥件34的任何閥位置均被膜48密封地關(guān)閉。
在輸送泵8、壓力管12、吸入管10、儲(chǔ)罐6和必要時(shí)設(shè)在儲(chǔ)罐6與輸 送泵8之間的過濾器(未表示)按已知的方式設(shè)計(jì)時(shí)，它們?cè)谄渲泻械囊簯B(tài) 還原劑冰凍的情況下能耐受由此造成的冰壓力，而在圖2中表示的計(jì)量器16 的耐冰壓力能力則需采取下列措施達(dá)到，即，壓力管12和吸入管IO通過計(jì) 量器16延伸的管段18或20，在其部分長度上被管狀的壓縮體52圍繞。所 述壓縮體52可以彈性變形，從而當(dāng)包含在計(jì)量器16內(nèi)的液態(tài)還原劑由于其 水凍而體積增大時(shí)，壓縮體52略^皮壓縮，以及當(dāng)還原劑解凍時(shí)重新恢復(fù)其 原始形狀。
因?yàn)椴捎眠@種計(jì)量器16使設(shè)備2的所有部件均能設(shè)計(jì)為耐冰壓力，所 以可以取消麻煩地排空管道10、 12。此外還避免由于未完全排空管道10、 12可能產(chǎn)生的計(jì)量誤差，因?yàn)樵诠艿繧O、 12通風(fēng)排空時(shí)遺留在管道10、 12 內(nèi)的液態(tài)還原劑殘量可能導(dǎo)致不希望的錯(cuò)誤計(jì)量，并因而導(dǎo)致在結(jié)算供入排 氣管4內(nèi)的還原劑并因此總結(jié)所期望的計(jì)量策略時(shí)出現(xiàn)偏差。
針對(duì)計(jì)量器16說明的原理也可以用于噴嘴14，使之耐水壓力，為此在 噴嘴14內(nèi)部至少部分壓力管12被一個(gè)管狀壓縮體(未表示)圍繞。
權(quán)利要求
1. 一種向內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)輸入還原劑的設(shè)備，包括一個(gè)用于將還原劑從儲(chǔ)罐輸送到排氣管內(nèi)的輸送泵，其特征在于具有一個(gè)設(shè)在輸送泵(8)與排氣管(4)之間的計(jì)量器(16)，它將由輸送泵(8)連續(xù)輸送的還原劑間歇式輸入排氣管(4)內(nèi)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于具有一個(gè)設(shè)在所述計(jì)量器 (16)與排氣管(4)之間用于將還原劑噴入排氣管(4)的噴嘴(14),它由供給該噴 嘴(14)的還原劑的壓力控制。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征為，所述計(jì)量器(16)將輸送 泵(8)的壓力側(cè)按選擇與輸送泵(8)的吸入側(cè)連接或與該吸入側(cè)分離。
4. 按照權(quán)利要求1至3之一所述的設(shè)備，其特征為，所述計(jì)量器(16) 沿壓力管(12)設(shè)在輸送泵(8)與噴嘴(14)之間以及沿吸入管(10)設(shè)在輸送泵(8) 與儲(chǔ)罐(6)之間；以及，所述計(jì)量器(16)將壓力管(12)與吸入管(10)按選擇互相 連接或彼此分離。
5. 按照權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征為，所述計(jì)量器(16)包括一個(gè)連 接壓力管(12)與吸入管(10)的回流通道(22)以及一個(gè)用于關(guān)閉或打開該回流 通道(22)的可控閥(24)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，所述閥是電磁閥(24)以及有 一個(gè)受彈簧(36)力加載的閥件(34),它在電f茲闊(24)無電流狀態(tài)時(shí)關(guān)閉回流通 道(22)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于具有一個(gè)可彈性變形的膜 (48),它密封圍繞所述閥件(34)地封閉一個(gè)在電^f茲閥(24)與回流通道(22)之間 被該閥件(34)穿過的孔(46)。
8. 按照權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征為，所述膜(48)是環(huán)形的，其中， 它沿其內(nèi)圓周液體密封地與所述閥件(34)連接，以及沿其外圓周液體密封地 與所述孔(46)的界壁連接。
9. 按照權(quán)利要求1至8之一所述的設(shè)備，其特征為，所述壓力管(12) 和吸入管(10)在所述計(jì)量器(16)內(nèi)部至少部分被可彈性變形的壓縮體(52)圍 繞。
10. 按照權(quán)利要求1至9之一所述的設(shè)備，其特征為，所述計(jì)量器(16)是一 個(gè)與輸送泵(8)分開的構(gòu)件。
11.按照權(quán)利要求2至10之一所述的設(shè)備，其特征為，所述噴嘴(14) 包括至少一個(gè)可彈性變形的壓縮體，它在噴嘴(14)內(nèi)部至少部分圍繞一個(gè)用 于將還原劑輸入排氣管(4)內(nèi)的管道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種向內(nèi)燃機(jī)排氣管(4)內(nèi)輸入還原劑的設(shè)備(2)，包括一個(gè)用于將還原劑從儲(chǔ)罐(6)輸送到排氣管(4)內(nèi)的輸送泵(8)。按本發(fā)明將一個(gè)計(jì)量器(16)設(shè)在輸送泵(8)與排氣管(4)之間，該計(jì)量器(16)將由輸送泵(8)連續(xù)輸送的還原劑間歇式輸入排氣管(4)內(nèi)。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101421494SQ200780012721
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者德克·海利格, 馬庫斯·伯格林 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司