專利名稱：用于向內燃機的排氣系統(tǒng)計量燃料的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及---種用于向內燃機的排氣系統(tǒng)計量燃料的裝置，該裝置具 有設置在排氣系統(tǒng)中的噴射閥，該噴射閥在關閉狀態(tài)下也通過流動的冷卻 液冷卻并通過燃料輸入部供給燃料,該燃料的第一分流噴入排氣中，該燃 料的第二分流通過燃料回流部返回到燃料儲存容器中。
背景技術：
這樣的裝置例如由DE 103 24 482 Al已知。將燃料噴入排氣系統(tǒng)屮的 目的在于，或者影響排氣溫度或者為了觸發(fā)和維持排氣系統(tǒng)中的用于再生 排氣后處理部件的化學反應。在將液態(tài)燃料噴入比較熱的排氣中時，燃料 蒸發(fā)并帶走排氣中的熱量，從而該措施可以在某些情況下用于保護構件如 排氣彎管和/或排氣渦輪增壓器不被過加熱。所述的某些情況特別是包括化 學計算的或還原的排氣氛圍。相反，如果噴入到氧化的排氣氛圍中，則會 觸發(fā)化學反應。因此，例如觸發(fā)放熱的化學反應，以加熱排氣后處理部件 如顆粒濾清器和/或催化器。替代地或者補充地，通過將燃料噴入首先氧化 的排氣氛圍中產生還原的排氣氛圍，該還原的排氣氛圍用于再生排氣后處 理部件。因此，例如基本上裝載有氮化合物的氮氧化物儲存催化器在還原 的^^氣氛圍中在升高的排氣溫度時被再生。在此，儲存的氮化合物分解并 且得到的氮分子隨排氣被從儲存催化器中帶走。
在DE 103 24 482 Al中提到結合顆粒濾清器的再生噴入燃料。在這種 情況下，將燃料噴入氧化的排氣氛圍中，這在氧化催化器上引起放熱反應。 由此，仍然氧化的排氣氛圍的溫度升高，使得超過沉積在顆粒濾清器中的 炭黑的點火溫度并且炭黑顆粒在氧化的排氣氛圍中燃燒。在DE 103 24 482 Al的方案中使用的噴射閥由一控制裝置用電信號控制，使得計量和射束準 備通過唯一的閥進行。噴射陶的燃料輸入通過電動泵進行，該泵由一控制 裝置控制，使得該泵根據需要向設置在排氣系統(tǒng)中的噴射閥輸送燃料。在由泵輸送的燃料被劃分成需要噴入的第一分流和需要通過燃料回流 部返回燃料儲存容器中的第二分流之前，該燃料通過噴射閥內部的冷卻通 道引導。根據需要控制泵的前提條件在于，該泵、它的驅動裝置和它的控 制裝置設計成完全專門用于給設置在排氣系統(tǒng)中的噴射閥供給燃料并且因 而特別是與噴射系統(tǒng)的低壓泵不相同的，借助該低壓栗將燃料輸送至高壓 泵，該高壓泵產生用于在內燃機燃燒室內進行的燃燒的噴射壓力。
發(fā)明內容
本發(fā)明與現有技術的不同之處在于，從噴射系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)對燃料輸 入部進行補給，該噴射系統(tǒng)用于計量用于在內燃機燃燒室內進行的燃燒的 燃料，并且該裝置具有液壓地與燃料輸入部連接的、用于阻尼壓力波動的 阻尼裝置。
通過從常規(guī)噴射系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)來供給用于向排氣系統(tǒng)計量燃料的裝 置可以省去具有驅動裝置和控制裝置的單獨的泵，這在排氣后處理系統(tǒng)的 成本方面以及在系統(tǒng)可靠性方面是有利的。
但從常規(guī)噴射系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)進行供給會導致來自低壓系統(tǒng)的壓力波 動耦合到裝置中。這樣的壓力波動的振幅可能是低壓系統(tǒng)中的平均壓力的 多倍。這樣的壓力波動會妨礙燃料到排氣系統(tǒng)中的計量，因為這樣的壓力 波動會不利地影響噴射閥的打開特性。因此，在壓力控制的噴射閥中爭取 所謂的顫動運行，在該顫動運行中噴射閥以快速的順序打開和關閉，這也 稱為顫動。
在此，噴射閥通過燃料系統(tǒng)的壓力克服彈簧的力而打開。噴射閥的打 開短時間地瓦解噴射閥之前的壓力，這導致噴射閥關閉。在噴射閥關閉時， 噴射閥之前的壓力重新建立，使得該噴射閥重新打開。結果，噴射閥以也 稱為顫動的快速的順序而打開和關閉。該顫動使噴射流總是反復中斷，這 減小了噴入的燃料的微滴大小并且因而有利于很好地準備用于在排氣中蒸 發(fā)的燃料。所希望的顫動僅在比較窄的壓力范圍內出現，在出現所述的壓 力波動吋離開該壓力范圍。
液壓地與燃料輸入部連接的阻尼裝置阻尼耦合入的壓力波動并且因而 用于保持對于射束準備必需的顫動運行。代替通過噴射閥的顫動的射束準備，也可使用帶有噴孔盤的噴射閥，用于射束準備。這樣的噴射閥例如由
W0 94/00686已知。在這種類型的噴射閥中，射束準備的質量也與噴射壓力 有關，從而對耦合入的壓力波動的阻尼在這種類型的噴射閥中也是有利的。 進一步的優(yōu)點由從屬權利要求、說明書和附圖中得出。 當然，前述的以及下面還將闡述的特征不僅能以分別給出的組合、而 且能以其他的組合或單獨地應用，而不偏離本發(fā)明的框架。
在附圖中示出并在下面的描述中更詳細地闡述本發(fā)明的實施例。其中， 在不同附圖中的相同的附圖標記分別表示相同的元件。圖中分別以示意的
形式示出
圖l示出本發(fā)明的第 -實施例；
圖2示出本發(fā)明的第二實施例； 圖3示出本發(fā)明的第三實施例；以及
圖4示出本發(fā)明的第四實施例。
具體實施例方式
圖1詳細地示出用于向內燃機的排氣系統(tǒng)12計量燃料的裝置10。裝置 10具有設置在排氣系統(tǒng)12中的噴射閥14。在此，設置在排氣系統(tǒng)12中是 指這樣的設置，即，噴射閥14這樣安裝在引導排氣的管路的一開口上，即 該噴射閥伸入該管路中并且密封地封閉該開口。裝置10具有燃料輸入部 16，裝置10通過該燃料輸入部被供給燃料。燃料輸入部16被從噴射系統(tǒng) 的低壓系統(tǒng)18供給，該噴射系統(tǒng)用于計量用于在內燃機燃燒室內進行的燃 燒的燃料。
這樣的噴射系統(tǒng)的實施方式包括一個低壓回路和一個高壓回路。在該 低壓回路中，低壓泵產生數量級為2-5bar的燃料壓力，該燃料壓力由高壓 泵或各個泵-噴嘴-元件提高到數量級在1000至2000bar之間的噴射壓力。 裝置10還具有一個液壓地與燃料輸入部16連接的、用于阻尼壓力波動和/ 或壓力波的阻尼裝置20。
在圖1的實施方式中使用的噴射閥14是壓力控制的噴射閥14，該噴射閥通過能電控的計量閥22連接在阻尼裝置20的阻尼容積24上。
在此，壓力控制的噴射閥14是指這樣的噴射閥，在該噴射閥中，在噴 射閥14的壓力室內部的增大的燃料壓力使密封體例如噴嘴針克服復位彈簧 的力從密封座上抬起并這時釋放噴射橫截面。
在圖1的實施方式中，噴射閥14的壓力室內的壓力通過用控制裝置26 控制計量閥22來控制。由此控制從阻尼容積24至噴射閥14的燃料流。控 制優(yōu)選這樣進行，使得當不應進行噴射時計量閥22便在很大程度上關閉。 于是，在噴射閥14的壓力室內不能建立燃料壓力?？赡苓€存在的燃料壓力 通過設有回流節(jié)流閥28的第- 回流部30下降，從而噴射閥14關閉和/或 保持關閉。因此，該實施方式使用兩個閥14、 22用于向排氣計量燃料，其 中噴射量的控制借助計量閥22進行，而射束或噴灑準備借助壓力控制的噴 射閥14進行。
從低壓系統(tǒng)18分支到裝置10中的燃料的第一分流j一e被噴入到排氣 系統(tǒng)12中的排氣中。流入的燃料的第二分流j—r經由燃料匯集回流部32 回流到燃料儲存容器中。噴射閥14在打開狀態(tài)下通過以第一分流j—e噴入 排氣中的燃料量被冷卻。此外，噴射閥14在關閉狀態(tài)下也通過流動的冷卻 液被冷卻。在圖1的實施方式中，連續(xù)地給噴射閥14供給燃料，該燃料的 分流j—rl穿過噴射閥14并通過第一回流部30再排出。分流j一rl從噴射 閥14中吸收熱量，通過第一回流部30將該熱量排出并以這種方式構成冷 卻液流，該冷卻液流作為冷卻介質的燃料組成。在一種實施方式中，回流 部30通入燃料匯集回流部32中。
在一種實施方式中，熱量的吸收這樣實現，即分流j一rl在被第一回流 部30接納之前，也被引導通過噴射閥14的壓力室。在噴射閥14關閉時， 這種穿流通過周期地打開和關閉計量閥22來控制，這如此進行，即壓力室 內的壓力不超過噴射閥14的打開壓力。對于應打開噴射閥14的情況，通 過計量閥22提高流量，使得通過第一回流部30中的回流節(jié)流閥28建立超 過噴射閥14的打開壓力的壓力。
在圖1的實施方式中，阻尼裝置20具有阻尼容積24,該阻尼容積與噴 射閥14在空間上分隔開地設置在燃料輸入部16中。阻尼容積24阻尼從低 壓系統(tǒng)耦合到裝置10中的壓力波動的振幅?？蛇x地存在的進口節(jié)流閥34
7用于附加的阻尼和在低壓系統(tǒng)18與裝置10之間的壓力脫耦。在此，作為
進口節(jié)流閥34的附加優(yōu)點，裝置10中的過程對低壓系統(tǒng)18中的壓力水平 的反作用減小。
阻尼容積24通過壓力控制閥36連接在燃料匯集回流部32 —匕壓力控 制閥36優(yōu)選是壓力控制的閥，該閥在能調節(jié)的打開壓力時自主地打開而在 低于打開壓力時又自主地關閉。阻尼容積24中的壓力峰值能以這種方式和 方法通過打開壓力控制的壓力控制閥36降低，這減小了這種壓力峰值對噴 射閥14的打幵和關閉的影響。
所述的壓力峰值在低壓系統(tǒng)18中例如作為用齒輪泵產生壓力的結果而 產生，在該齒輪泵中各個輸送齒分別導致相應的壓力峰值。壓力峰值的另 一原因在于用于給內燃機燃燒室供給燃料的高壓回路對低壓系統(tǒng)18的反作 用。在用于柴油機的噴射系統(tǒng)中，壓力峰值可例如達到數量級為20ba:r的 值，其中在低壓系統(tǒng)18中的平均壓力水平處于2至5bar的數量級中。
圖1的實施方式還示出一截止閥38，該截止閥設置在噴射閥14的上游 并在關閉狀態(tài)下中斷至噴射閥14的燃料供應。該截止閥38的任務在于， 在某些情況下例如在事故時禁止至排氣系統(tǒng)12的燃料供應，使得燃料不會 不受控制地流到排氣系統(tǒng)12中。為此目的，截止閥38優(yōu)選構造成能電控 的閥。這樣的截止閥38可不僅設置在阻尼容積24的前面，而且可設置在 阻尼容積24的后面。
在一種優(yōu)選的實施方式中，噴射閥14設立用于在合適的噴射壓力時以 顫動運行來工作，并由此用于良好的噴灑準備或射束準備。為此，特別是 噴射閥14和壓力控制閥36的打開壓力彼此協調。
根據圖2的實施方式同樣示出一用于向內燃機的排氣系統(tǒng)12計量燃料 的裝置40，該裝置具有設置在排氣系統(tǒng)12中的噴射閥42，該噴射閥在關 閉狀下也通過流動的冷卻液冷卻，該裝置還具有燃料輸入部16，噴入排氣 中的第一分流j—e和通過燃料匯集回流部32回流到燃料儲存容器中的第二 分流j_r通過該燃料輸入部被供應該裝置40。
其中，燃料輸入部16在這里也被從內燃機噴射系統(tǒng)的所述低壓系統(tǒng)18 供給。液壓地與燃料輸入部16連接的阻尼裝置20具有阻尼容積44，該阻 尼容積通過壓力控制閥36連接在燃料匯集回流部32上。與圖1的方案不同，在圖2中的阻尼容積44設計成冷卻儲藏器44，其中，噴射閥42至少 部分地設置在冷卻儲藏器44內部。冷卻儲藏器44被燃料穿流，其中，在 燃料輸入部16中出現的壓力波動在對到排氣的燃料的計量產生作用之前 通過冷卻儲藏器44的阻尼容積和通過壓力控制閥36的作用被阻尼。
在一種優(yōu)選實施方式的框架內，噴射閥42實現為電控噴射閥42，該電 控噴射閥設立用于根據控制裝置26的電控制信號噴入一定量的需要噴入的 燃料。因此與圖l的方案不同，在圖2的方案中使用唯一的閥42用于計量 和噴灑準備或射束準備。與根據圖1的實施方式相比，在圖1的實施方式 中計量和噴灑或射束準備在空間上分開地通過兩個閥22進行，在圖2的實 施方式中減小了集成和應用消耗。該優(yōu)點源自用兩個閥22、 14的計量和 射束或噴灑準備導致具有相應高的集成和應用消耗的系統(tǒng)的在液壓方面很 復雜的性能。在這樣的具有兩個閥22、 14的系統(tǒng)中，動態(tài)性能、特別是噴 射閥14的動態(tài)性能變復雜，另外，精確地診斷泄露特別是在計量閥22和 噴射閥14之間的泄露也變難。
在一種實施方式中還設有壓力傳感器48，該壓力傳感器檢測噴射閥42 之前的燃料壓力并傳遞給也控制噴射閥42的控制裝置26。了解識別燃料壓 力為控制裝置26提供了這樣的可能性，即通過噴射閥42更精確地計量與 燃料壓力有關的流量。
根據圖3的實施方式示出裝置50，在該裝置中同樣借助設置在排氣系 統(tǒng)中的噴射閥42向內燃機排氣系統(tǒng)12計量燃料，該噴射閥在關閉狀態(tài)下 也通過流動的冷卻液冷卻。在圖3的實施方式中，冷卻如結合圖1所述的 那樣進行。圖1和3的方案的不同之處在于，根據圖1的能電控的計量閥 22與壓力控制的噴射閥14的組合在圖3的方案中已由能電控的噴射閥42 代替。電控制的或能電控的噴射閥42設立用于根據控制裝置26的電控制 信號噴入一定量的需要噴入的燃料。因此，如圖2的方案中那樣，在圖3 的方案中也使用唯一一個閥用于計量和用于噴灑準備或射束準備。
此外，在圖3中的裝置也通過燃料輸入部16被供給燃料，該燃料的第 一分流j—e被噴入排氣中，該燃料的第二分流j_r經由燃料匯集回流部32 返回到燃料儲存容器中。燃料輸入部16被從噴射系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)18中供 給，噴射系統(tǒng)用于計量用于在內燃機燃燒室內進行的燃燒的燃料。裝置50具有液壓地與燃料輸入部16連接的、帶有阻尼容積24的阻尼裝置20，該 阻尼容積經由壓力控制閥36連接在燃料匯集回流部32上并且在空間上與 噴射閥42分開地設置在燃料輸入部16中。
圖4的實施方式構成圖2的方案的變型形式。就此而言，圖4也首先 示出用亍向內燃機的排氣系統(tǒng)12計量燃料的裝置60，該裝置具有設置在排 氣系統(tǒng)12中的噴射閥42，該噴射閥在關閉狀態(tài)下也通過流動的冷卻液冷卻 并且經由燃料輸入部16被供給燃料。經由燃料輸入部16供給到裝置60屮 的燃料的第一分流j一e被噴入排氣中，而第二分流j_r經由燃料匯集回流 部32返回到燃料儲存容器中。燃料輸入部16被從噴射系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)18 中供給，該噴射系統(tǒng)用于計量用于在內燃機燃燒室內進行的燃燒的燃料。
裝置60具有液壓地與燃料輸入部16連接的、帶有阻尼容積24的阻尼 裝置20，該阻尼容積經由壓力控制閥36連接在燃料匯集回流部32上并且 在空間上與噴射閥42分開地設置在燃料輸入部16中。噴射閥42是電控的 噴射閥42，該噴射閥設立用于根據控制裝置26的電控制信號噴入一定量的 需要噴入的燃料。這里也使用唯一的閥42用于計量和用于噴灑或射束準備， 使得這里也得到已結合圖2闡述的相應的優(yōu)點。噴射閥42至少部分地設置 在被冷卻介質穿流的冷卻罩62內。但與圖2的實施方式不同，不是使用燃 料、而是使用內燃機的冷卻液作為冷卻介質。管路64、 66用于將冷卻罩62 連接在內燃機的冷卻系統(tǒng)上。
權利要求
1.用于向內燃機的排氣系統(tǒng)(12)計量燃料的裝置(10；40；50；60)，具有一設置在該排氣系統(tǒng)(12)中的噴射閥(14；42)，該噴射閥在關閉狀態(tài)中也通過流動的冷卻液被冷卻并且經由一燃料輸入部(16)被供給燃料，該燃料的一第一分流(j_e)被噴入排氣中，該燃料的一第二分流(j_r)經由一燃料匯集回流部(32)被回送到一燃料儲存容器中，其特征在于，所述燃料輸入部(16)被由一噴射系統(tǒng)的一低壓系統(tǒng)(18)供給，該噴射系統(tǒng)用于計量用于在內燃機燃燒室內進行的燃燒的燃料，所述裝置(10；40；50；60)具有一液壓地與所述燃料輸入部(16)連接的、用于阻尼壓力波動的阻尼裝置(20)。
2. 根據權利要求l的裝置(10; 40; 50; 60)，其特征在于，所述阻尼裝置(20)具有一阻尼容積(24; 44)。
3. 根據權利要求2的裝置(10; 40; 50; 60)，其特征在于，所述 阻尼容積(24; 44)經由一壓力控制閥(36)連接在所述燃料匯集回流部(32)上。
4. 根據權利要求2或3的裝置(40)，其特征在于，所述阻尼容積 (44)構造成冷卻儲藏器(44)，所述噴射閥(42)至少部分地設置在該冷卻儲藏器(44)的內部。
5. 根據權利要求4的裝置(10; 40; 50; 60)，其特征在于，所述 噴射閥(42)是一電控制的噴射閥(42)，該噴射閥被設置用于根據一電 的控制信號噴入一定量的待噴入的燃料。
6. 根據權利要求2的裝置(10; 40; 50)，其特征在于，所述阻尼 容積(24)在空間上與所述噴射閥(14; 42)分開地設置在所述燃料輸入 部(16)中。
7. 根據權利要求6的裝置(10)，其特征在于，所述裝置(10)具 有一壓力控制的噴射閥(14)，該噴射閥經由一可電控制的計量閥(22) 連接在所述阻尼容積(24)上。
8. 根據權利要求6的裝置(50; 60)，其特征在于，所述噴射閥是 一可電控制的噴射閥(42)，該噴射閥被設置用于根據一電的控制信號噴入一定量的待噴入的燃料。
9. 根據權利要求8的裝置(60),其特征在于，所述噴射閥(42) 至少部分地設置在一被 冷卻介質穿流的冷卻罩(62)內。
10. 根據權利要求9的裝置(60)，其特征在于，所述冷卻罩(60) 經由管路(64， 66)連接在所述內燃機的一冷卻系統(tǒng)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向內燃機的排氣系統(tǒng)(12)計量燃料的裝置(10；40；50；60)，該裝置具有設置在排氣系統(tǒng)(12)中的噴射閥(14；42)，該噴射閥在關閉狀態(tài)也通過流動的冷卻液冷卻并且被經由燃料輸入部(16)供給燃料，該燃料的第一分流(j_e)噴入排氣中，該燃料的第二分流(j_r)經由燃料匯集回流部(32)返回到燃料儲存容器中。所述裝置的特征在于，燃料輸入部(16)被從噴射系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)(18)供給，該噴射系統(tǒng)用于計量用于在內燃機燃燒室內進行的燃燒的燃料，并且所述裝置(10；40；50；60)具有液壓地與燃料輸入部(16)連接的、用于阻尼壓力波動的阻尼裝置(20)。
文檔編號F01N3/025GK101568704SQ200780048356
公開日2009年10月28日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權日2006年12月28日
發(fā)明者S·施泰因, V·雷烏辛 申請人:羅伯特·博世有限公司