CN101233303B - 用于使颗粒滤清器再生的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种装置，用于再生、用于温度加载和/或用于热量管理优选机动车的内燃机的配置给排气系统的部件，包括至少一个与被输送的燃料的压力有关地优选以颤动运行模式工作的喷射阀，该喷射阀用于将用以再生、温度加载和/或热量管理的燃料喷射到内燃机的排气系统中。本发明的特征在于：具有至少一个设置在喷射阀(6)上游的、削减或排除压力波动的压力控制阀(8)。本发明还涉及一种相应的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于再生、用于温度加载和/或用于热量管理优选机动车的内燃机的配置给排气系统的部件的装置，其中，该内燃机尤其是构成为柴油机，该装置包括至少一个与被输送的燃料的压力有关地优选以颤动运行模式工作的喷射阀，该喷射阀用于将用以再生、温度加载和/或热量管理的燃料喷射到内燃机的排气系统中。
背景技术
已知的是，在机动车内燃机的排气系统中安装一颗粒滤清器。如果该内燃机例如涉及一种柴油机，那么颗粒滤清器用作为烟灰滤清器并且由于其滤清作用使细尘污染下降。为了防止在一定的使用时间之后滤清器被堵塞，必要的是，时常使该滤清器再生。该再生通过温度提高进行，由此所述颗粒、尤其是烟灰颗粒燃烧。该温度提高通过将燃料、例如柴油喷射到排气部分内进行。被喷射的燃料到达位于颗粒滤清器之前的氧化催化器。到达氧化催化器内的燃料导致排气温度上升，使得相应热的排气到达连接在后面的颗粒滤清器并且在那儿导致再生。
发明内容
为了实现一种结构简单且功能可靠的装置——该装置在广泛的应用领域中工作，设置了至少一个设置在喷射阀上游的、削减或排除压力波动的压力控制阀。通过该压力控制阀可以排除有干扰的压力波动，该压力波动会防碍或干扰喷射阀的运行、尤其是颤动运行。因此，该压力控制阀设置在喷射阀上游(相对于被输送的燃料而言)、即连接在该喷射阀的前面。喷射阀根据被输送的燃料的压力进行工作，也就是说，如果燃料的压力超过某个可预给定的值，那么喷射阀就打开并且将一个燃料量喷射到排气系统中。由此，供给系统内的压力下降，使得喷射阀又关闭。现在该压力又上升，从而又导致喷射。因此喷射阀周期性地打开，这导致所谓的、已经提及的颤动运行。因为燃料至喷射阀的输送由于参与的部件不是以恒定的压力进行，而是存在压力波动和必要时短期的压力峰值，所以很容易发生颤动运行的中断，该颤动运行由于物理的原因仅在小的压力范围内可行。由于本发明的措施，压力控制阀保证压力波动和/或压力峰值的减小或降低，使得喷射阀的可靠的颤动运行变得可能。在燃料的供给系统中的、提及的压力波动主要例如源于燃料泵，该燃料泵可以构成为齿轮泵。泵的各个输送齿导致相应的压力峰值，该压力峰值被传递到总系统上。用于从内燃机的高压回路对该内燃机的缸供给燃料的燃料喷射系统也作用在对应的低压回路上并且从而作用在燃料供给系统上。优选喷射阀和压力控制阀位于提及的低压回路中，该低压回路-相对于内燃机缸的喷射系统-例如用大约4bar的压力进行预输送。此外，内燃机的当时的运行状态也作用到所述进行燃料输送的低压回路上，因为在机械的泵的情况下存在泵与内燃机的机械耦联，也就是说，较高的马达转速导致比较低的马达转速相应较高的泵转速。如果使用电泵作为燃料泵，那么通过它产生的波动不存在或者仅可忽略地小地存在。但是剩余的压力波动参数仍保持存在。
按本发明的一种进一步方案提出，压力控制阀是一种根据提供的压力工作的阀。因此该阀在达到可调节的打开压力时自动地打开，并且在输送的压力小于打开压力时又关闭。通过这种方式方法，由于压力提高或者压力峰值实现压力控制阀的打开状态，由此导致减压并且从而导致压力均匀化，也就是说，喷射阀被供给“稳定的”燃料压力。
本发明的一种进一步方案提出，在压力控制阀之前连接一输入节流装置。该输入节流装置因此位于压力控制阀的上游并且已经引起一定的压力均匀化。该节流装置因此对压力控制阀有辅助作用。另外，该节流装置是必需的，以便不影响或者仅不显著地影响低压回路的压力水平。
另外，有利的是，在压力控制阀之前连接一稳定容积。该位于压力控制阀上游的稳定容积同样对低压回路中的燃料压力施加一均匀化功能并且因此对燃料压力构成一独立的或者附加的均匀化措施。
按本发明的一种进一步方案提出，所述喷射阀是一种弹簧加载的第一阀。另外，有利地是，压力控制阀是一种弹簧加载的第二阀。在两种情况下都涉及机械的阀，由于装备了弹簧，这些阀当施加的压力被超过时打开，并且一旦施加的压力低于一可确定的值时又关闭。优选提出，所述两个阀、即喷射阀和压力控制阀的打开压力这样彼此协调，使得引起喷射阀的迅速且可靠的颤动运行，也就是说，压力控制阀承担有效的压力均匀化功能。所述两个阀的压力特征、即打开压力值可以不同大小地选择。这对于这两个阀的关闭压力值同样适用。但是附加地也可能的是，这两个阀具有相同的或者类似的打开压力值和/或关闭压力值。
按本发明的一种进一步方案提出，在喷射阀之前连接一阻止燃料输送的安全阀。该安全阀因此位于喷射阀的上游并且具有如下任务：在确定的情况下、例如在机动车的事故时阻止燃料输送，使得不发生燃料不受控制地排出到排气系统中的情况。
另外，有利的是，在喷射阀之前连接一确定燃料量的计量阀。该设置在喷射阀上游的计量阀确定如下时间段，在该时间段期间应通过使该计量阀打开并且允许燃料喷射到排气系统中进行颗粒滤清器的再生。此外，借助于计量地作用的计量阀可以确定每个由喷射阀输入的燃料量。这可以受控地或者调节地进行并且与机动车当时的运行状态有关。在此，可能的是，不仅对于使颗粒滤清器再生的目的而借助于计量阀将燃料输入排气系统中，而且也用于满足其他的功能，例如用于在冷启动之后快速地在排气系统中产生高温、用于非常快速地实现排气催化器的功能能力，该排气催化器对于其功能需要确定的运行温度。
所述配置给排气系统的部件可以是颗粒滤清器，以便滤清排气颗粒。可选择地或者附加地，也可能的是，所述部件涉及NOx储存器。由于按本发明的设置，通过NOx储存器的温度加载可能的是，导致NOx储存器的脱硫。附加或取代脱硫地，由于按本发明的设置也可进行NOx储存器的再生。附加地或者替代地，由于按本发明的设置可导致温度处理、尤其是热量管理(Thermomanagement)，也就是说，在排热系统中可以按照期望影响温度状况。
如果使用柴油机作为内燃机，那么颗粒滤清器构成柴油颗粒滤清器。该柴油颗粒滤清器防止柴油烟灰排出到周围环境中，也就是说，降低细尘污染。
按本发明的一种进一步方案提出，喷射阀和压力控制阀设置在内燃机燃料喷射系统的低压区域内。对此前面已经指出了。
另外，本发明涉及一种用于运行前述装置的方法。
最后，本发明涉及一种用于再生优选机动车的内燃机的配置给排气系统的颗粒滤清器的方法，包括至少一个与被输送的燃料的压力有关地优选以颤动运行工作的喷射阀，该喷射阀用于将用以再生的燃料喷射到内燃机的排气系统中，其中，在喷射阀的上游控制燃料中的压力波动。
附图说明
附图借助于实施例示出本发明，其中：
图1示出用于机动车的内燃机排气系统的颗粒滤清器的再生装置的液压线路图，
图2示出本发明的第一实施例的图表，及
图3示出本发明的第二实施例的图表。
具体实施方式
图1示出未详细描述的机动车的燃料供给系统的低压回路1的区段。低压回路1由一个未详细示出的机械式燃料输送泵供给。该泵从机动车的燃料箱输出燃料并且将其用低压(例如4bar)输送至机动车的燃料喷射系统，其中该燃料喷射系统具有一高压回路，以便能将燃料喷射到机动车的未示出的缸中。燃料尤其涉及用于机动车的柴油机的柴油。
低压回路1连接在输入节流装置2的上游侧上，其下游侧通向稳定容积3。后面一方面跟随着一喷射阀6，另一方面跟随着一压力控制阀8。稳定容积3涉及用燃料填充的空间，其尺寸这样大地选择，使得削减地作用到在低压回路1中的燃料的压力波、压力峰值和压力波动上。输入节流装置2也施加与此相应的作用。总体上，输入节流装置2、稳定容积3和下面还要详细说明的压力控制阀8导致：得到一个稳定的、充分地去除了压力峰值、压力波动等的、优选可调节的运行压力。在其他情况下，在低压回路1中、但是不在喷射阀6的上游具有较大范围的压力波动。齿轮泵例如可以在毫秒范围中产生20bar的压力峰值。在此显而易见，压力峰值远远在低压回路的平均压力值(如上述提及的那样例如4bar)之上。
在稳定容积3上连接着一个安全阀4，该安全阀例如可以在紧急情况下阻止燃料输送，以便主要在出事故的情况下防止燃料的流出/喷出。安全阀4的下游侧连接在计量阀5的上游侧上。计量阀5可以被这样调节或者控制，使得每单位时间有期望的燃料量被导过并且被输送至喷射阀6。喷射阀6被这样设置，使得它将燃料喷射到内燃机的未示出的排气系统中。在喷射阀6的下游，在排气系统中存在一个未示出的氧化催化器，该氧化催化器在燃料被喷射时使排气系统中的排气温度这样强烈地提高，使得在氧化催化器的下游设置在排气系统中的颗粒滤清器被再生，也就是说，通过温度提高燃烧过滤出来的颗粒例如烟灰及其它的细尘，从而使得在再生阶段之后颗粒滤清器被净化地供使用。在机动车正常运行时，大约每500至1000行驶里程进行这种再生。在颗粒滤清器中，在再生期间温度达到约550至600℃。
图1通过框架的表示可见，输入节流装置2、稳定容积3、安全阀4和计量阀5组合成一个结构单元7。
压力控制阀8的上游侧连接在稳定容积3上。压力控制阀8的下游侧9通到机动车的燃料箱内。
由上述得到，输入节流装置2借助于燃料管10和11设置在低压回路1与稳定容积3之间。一个燃料管12由稳定容积3通到安全阀4的上游端。安全阀4的下游端通过一个燃料管13与计量阀5的上游端连接。计量阀5的下游端通过一个燃料管14与喷射阀6的上游端连接。喷射阀6的下游端15用于将燃料喷射到未示出的排气系统中。压力控制阀8的上游端通过一个燃料管16与稳定容积3连接。一个连接在压力控制阀8的下游端9上的燃料管17用于回油并且优选通到机动车的燃料箱内。
安全阀4和计量阀5优选可电控制或者调节并且因此可以在其功能方面适配于当时的行驶情况和出现的状况。喷射阀6和压力控制阀8涉及弹簧加载的阀，也就是说，只有当可调节的运行压力(打开压力)被超过时，相应的阀才由于相应的弹簧预紧力打开。供入的燃料因此必须具有确定的压力值。
得到如下功能：在低压回路1中，燃料具有压力峰值、压力波等，也就是说在那儿不存在恒定的压力值。稳定容积3中的燃料的压力和压力峰值由于输入节流装置2稍微降低。另外，由于输入节流装置2和稳定容积3的容积，在燃料的压力波动峰值上引起附加的削减并且该削减通过燃料管12、13和14以及安全阀4和计量阀5被输送至喷射阀6。如果应在排气系统中进行颗粒滤清阀的再生，那么计量阀5处于打开位置中，因此所述弹簧加载的喷射阀6打开并且燃料被喷射到排气系统中。通过喷射，输入管中的燃料压力下降，使得喷射阀6又关闭。这在燃料管14中导致重新的压力升高，从而又进行喷射阀6的打开。这个过程重复地运行，人们称之为喷射阀6的一种所谓的颤动运行模式(Schnarrbetrieb)。但是只有当在被输送的燃料中、即在燃料管14内具有不太大的压力波动时，才能进行该颤动运行模式。另外，该颤动运行模式只能在相对狭小的压力范围内进行。为了实现压力波动、压力波、压力峰值等的至少部分地有效的补偿并且从而允许喷射阀6的颤动运行模式，压力控制阀8通过控制压力峰值保证均匀化。如果存在压力升，那么所述弹簧加载的压力控制阀8总是打开并且控制相应的燃料量通过燃料管17回到机动车的燃料箱内。这导致稳定容积3内的相应的压力下降，其结果是，可对喷射阀6提供足够恒定的燃料压力，以便执行颤动运行。如果相应的压力峰值通过压力控制阀8的打开而下降，那么该压力控制阀又关闭，直到通过重新的燃料压力峰值进行重复的打开。
尽管如此，显而易见的是，压力控制阀8对一个系统——该系统对喷射阀6供给燃料——中的燃料的压力峰值、压力波等具有补偿作用并且对压力水平施加调节作用。后者意味着，通过部件的相应设计，可以调节压力水平。
本发明的主题与喷射系统的结构形式无关地可以用在所有已知的喷射系统中，从而存在相应广泛的应用领域。它优选连接到相应的低压回路中。通过喷射阀6的颤动运行，在排气系统中产生燃料的非常良好的雾化。良好的喷雾准备是必要的，以便使燃料、尤其是柴油在排气部分中完全地雾化。由于本发明的压力控制阀8，在喷射阀6的输送区域内产生波动明显小的低压，使得颤动运行可以毫无问题地并且可靠地实现。当然，也可能不仅只存在一个喷射阀6，而且也可以存在多个喷射阀6，以便将燃料喷射到排气系统中。也可能存在多于一个的压力控制阀。本发明的目的是，喷射阀6不应跟随所述系统存在的压力波动，而是开始颤动运行，也就是说，由于压力控制阀8的补偿作用，对喷射阀6的运行产生影响。
当然，图1的线路图的变形方案也是可能的，因此压力控制阀8例如也可设置在安全阀4与计量阀5之间或者也可设置在计量阀5的下游侧、即在计量阀5与喷射阀6之间。
图2和3的图表示出本发明主题的上面提及的、详细说明过的功能。在图2的上面的图表中及在图3的上面的图表中示出压力(纵坐标)与时间(横坐标)的关系。图2和3的下面的图表示出阀针行程(纵坐标)与时间(横坐标)的关系。
在图2中存在一个按照图1的系统，该系统以4bar(平均值)的低压工作。在图3中该平均值为3bar。在图2和3各自的上部图表中用附图标记18表示在低压回路1(p入口系统)中的燃料的压力。燃料压力变化曲线设有附图标记19，如该燃料压力变化曲线在喷射阀6的上游端上、即在燃料管14内(p入口HCIV)存在的那样。用附图标记20表示在压力控制阀8上的压力(压力控制阀上的p)。在图2和3各自的下部图表中用附图标记21表示计量阀5的阀行程(升程EV14)。附图标记22表示喷射阀6的阀行程(升程HCIV)。
从左向右观察(时间轴)，从图2和3可以看出，首先计量阀5对于确定的时期打开，然后关闭，然后又打开并且然后又关闭。这导致相应的燃料计量。按附图标记18，具有相应的、始终保持相同的压力峰值和压力降的系统压力、即低压回路1中的压力在整个横坐标上延伸。这对于图2和图3都适用。同样，压力控制阀8上的压力波动均匀地在横坐标的整个长度上延伸(不仅在图2而且图3中)。如果观察喷射阀6的入口上的压力变化曲线(附图标记19)，那么显而易见，在计量阀5打开的阶段中存在稳定的颤动运行，也就是说，喷射阀6上的压力变化曲线不跟随低压回路1中的压力变化曲线。在计量阀5关闭的阶段中，喷射阀6上的压力下降到零。喷射阀6的颤动运行也可以在图2和3各自的下部图表中看出并且在那儿用附图标记22表示，该附图标记表示喷射阀6的阀行程。
Claims (15)
1.一种装置，用于再生、用于温度加载和/或用于热量管理优选机动车的内燃机的配置给排气系统的部件，包括至少一个与被输送的燃料的压力有关地工作的喷射阀，该喷射阀用于将用以再生、温度加载和/或热量管理的燃料喷射到内燃机的排气系统中，其特征在于：具有至少一个设置在喷射阀(6)上游的压力控制阀(8)，其中，在该压力控制阀(8)的前面这样地连接一稳定容积(3)，使得该稳定容积中的压力波动可以被削减或排除。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于：该压力控制阀(8)是根据施加的压力工作的阀。
3.按上述权利要求任一项所述的装置，其特征在于：在该压力控制阀(8)的前面连接一输入节流装置(2)。
4.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：该压力控制阀(8)在出口侧与一燃料回流装置连接。
5.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：该喷射阀(6)是一弹簧加载的第一阀。
6.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：该压力控制阀(8)是一弹簧加载的第二阀。
7.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：在该喷射阀(6)的前面连接一阻止燃料输送的安全阀。
8.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：在该喷射阀(6)的前面连接一确定燃料量的计量阀(5)。
9.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述部件是颗粒滤清器或者是NOx储存器。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于：该颗粒滤清器是柴油颗粒滤清器。
11.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于：该喷射阀(6)和压力控制阀(8)设置在内燃机的燃料喷射系统的低压区域内。
12.按权利要求1所述的装置，其特征在于：该喷射阀(6)以颤动运行模式工作。
13.用于运行按上述权利要求中任一项所述的装置的方法。
14.用于再生、用于温度加载和/或用于热量管理内燃机的配置给排气系统的部件的方法，包括至少一个与输送的燃料的压力有关地优选以颤动运行模式工作的喷射阀，该喷射阀用于将用以再生、温度加载和/或热量管理的燃料喷射到内燃机的排气系统中，其中，在喷射阀的上游在一稳定容积中控制燃料中的压力波动。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于：所述内燃机是机动车的内燃机。
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