CN102410068A - 压缩空气雾化器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将生产原料/助剂，尤其是还原剂(110)，计量到内燃机的排气流(12)中的装置。所述装置包括计量模块(18)。所述生产原料/助剂(110)，尤其是还原剂，或者不用载体介质运送，或者用载体介质(108)的第一部分流(108.1)运送。所述载体介质(108)的第二部分流(108.2)与所述载体介质(108)的第一量(108.1)分隔开地被运送到计量点(68、70；90)。

Description

压缩空气雾化器

背景技术

根据下一年的预期更严厉的废气排放条例，对于内燃机中，尤其是自激活动内燃机，必须另外减少废气中氧化氮的份额。为了减少氧化氮，在废气后处理系统中尽可能宽范围地设定基于选择催化还原(SCR)的方法。在SCR方法中，氧化氮借助于生产原料/助剂，尤其是降低污染物的介质还原成氮气和氢气。常常使用尿素-水溶液(HWL)作为降低污染物的介质，其中，作为还原剂前身的尿素热分解，气体形状的氨气NH₃成为实际还原剂。降低污染物的介质通过配料计量系统引入到废气管中。在这里，降低污染物的介质储存在储存容器中，并且通过供给系统输送到用于喷射的计量模块，例如输送到内燃机的废气管的排气管中。

尿素水溶液是能冰冻的液体，随尿素的含量在低温时结冰。例如商标名称为“AdBlue”的可购买到的熔点最低的尿素-水溶液在低于-11℃时结冰。为了能够使废气后处理系统也低于大约-11℃的外部低温时在可接受的时间内提供足够量的液态的降低污染物的介质，用于储备箱的隔离的且昂贵的加热系统是必需的，以及在用于还原介质的计量模块/输送模块中也是必需的。使用这种溶液的缺点在于昂贵的加热系统的高成本以及需要大空间和重量过大，这最终对机动车的燃料消耗产生负面影响。在损失加热系统的能源效率的情况下，伴随尿素结冰的体积膨胀和析出结晶，在外部低温时，破坏储备箱和储备箱部件以及泵和废气后处理系统的其他装置。

从WO 2004/069385A1已知一种用于使含尿素的还原剂溶液降低凝固点的方法，其中，铵化合物，尤其是甲酸铵，添加含尿素的还原剂介质。这自然意味着在机动车内部和机动车外部储备附加的生产原料以及附加的供给装置。而且在温度高于300℃时，附加的甲酸铵释放具有强腐蚀作用的甲酸。在甲酸铵的去氢作用中产生对人类健康有害的有毒的甲烷氨基化合物(Methanamid)。

从DE 19819579已知一种具有蓄压容器的还原剂配料计量系统。所述蓄压容器具有弹簧加载的膜，所述膜作用于处于蓄压容器中的还原剂，使得在蓄压容器的超压下传递并且能够输送到配料计量单元。所述蓄压容器在这里用作还原剂的中间存储，用于测量满足要求量的还原剂。

为了实现给送到排气管中的还原剂(例如AdBlue，尿素-水溶液(HWL))的非常良好的雾化，应用双材料雾化原理。在这里，压缩空气和还原剂在混合室中相互混合。该混合物通过排气装置的计量管道供给，并且用喷管引入到排气装置中。所述喷管设有多个出口孔，还原剂在喷管内借助于压缩空气精细地喷成雾状，包围废气。

这种方法的缺点在于，在小的还原剂配料计量量时，在计量管道和喷管中从还原剂蒸发太多的水，并且由压缩空气吸收。因此，以不期望的方式提高还原剂中尿素的浓度，超过饱和限度，使得在管道和管中产生坚固的尿素晶体。在不利情况下，结晶作用一般引向遮盖管的侧面积，并因此使系统失效。

为了避免这种不期望的结晶作用，在小配料计量量时减少供给的压缩空气量，由此，减小还原剂中的水的蒸发率。由此能够阻止结晶作用。但是，为了获得足够的两材料雾化物，不再充分减小压缩空气量，因此，不再能够满足提供喷洒准备的需求。

发明内容

根据本发明提出，用于运送还原剂，例如AdBlue，所必需的压缩空气流量与用于将还原剂雾化，即用于形成喷雾所需要的另一压缩空气流量，在排气位置或在排气装置中相互分隔开。用于运送还原剂，例如AdBlue所需要的第一空气流量，尤其是第一压缩空气流量在这里显著小于用于将还原剂雾化所必需的第二需要的空气流量，尤其是第二压缩空气流量。

在以本发明为基础的已有构思的第一实施方案中，所述还原剂，尤其是AdBlue用第一低压缩空气流量运送到计量管道中。因而第一空气流量，尤其是用于运送还原剂的第一压缩空气流量比迄今使用的运输空气流量小，用于运送所必需的第一压缩空气流量的还原剂中所含水的蒸发显著减小，从而避免结晶。用于将还原剂雾化的另一、第二压缩空气流量在与计量管道分隔开的单独的管道中运送。

在根据基于本发明已有构思的另一第二实施方案中，生产原料/助剂，尤其是还原剂通过排气装置中的计量管道在无压缩空气的条件下输送。还原剂和雾化所必需的压缩空气的汇集首先在内燃机的排气装置内部实现。

根据按照本发明提出的溶液的第一实施方案，生产原料/助剂和压缩空气引向用于将生产原料/助剂，尤其是还原剂计量到内燃机废气管中的装置的计量模块。计量阀设置在计量模块内部，通过控制模块进行控制，并且测量精确数量的还原剂。压缩空气流在计量模块内部分成两个部分压缩空气流。所述两个部分压缩空气流中较小的部分压缩空气流例如为5l/min，用于输送生产原料/助剂，尤其是还原剂。该第一部分压缩空气流到达所述计量模块的混合室中，在所述混合室中与所述还原剂相遇，并且通过所述计量管道的第一部分输送。所述两个部分压缩空气流中较大的部分压缩空气流例如为15l/min，在与所述计量管道的第一部分分隔开的第二单独部分中引导向排气装置。紧靠在内燃机的废气管中的或排气装置内部的计量点之前，两个部分压缩空气流再次汇集。

因为所述生产原料/助剂(尤其是还原剂)用减小了的压缩空气量，即第一部分压缩空气流输送，避免形成结晶。通过第二单独引导的较大的部分压缩空气流，全部压缩空气流在喷沫调配点，即生产原料/助剂(尤其是还原剂)的计量点提供压缩空气，以保证喷雾或喷沫的良好调配。在所述计量模块内部的两个部分压缩空气流的划分点的下游各在流动路径中存在一个节流点，流动路径的截面确定成使得考虑到管道系统中后面的所有压力损失，所述部分流的期望划分，如上所述，例如调整成1∶3比例。

所述计量管道的两个部分显示为相互分隔的空间，各自的介质在其中穿行。所述计量管道的两个管道部分能够例如实施为两个相互分隔开的管或两个相互分隔开的软管。然而可能存在计量管道的隔开通过构成为仅一个管道的双壁管或双壁软管实现。

为了保证还在关闭车辆和配料计量系统不再运行和不存在现存的压缩空气流，没有生产原料/助剂，尤其是还原剂到达车辆的压力循环中，在计量模块中可安装例如止回阀。

为了改善生产原料/助剂，尤其是还原剂的测量精度，在计量模块中可安装差压传感器。所述差压传感器确定在所述计量阀之前的生产原料/助剂，即还原剂，以及在计量阀之后的生产原料/助剂，即还原剂的压力之间的压力差。计量阀下游的压力能够在通到计量模块的混合室的压缩空气管道中在节流阀或在混合室本身中量取。所述压力信号能够用来精确地控制AdBlue的量。基于使用了差压传感器，使用仅一个传感器不仅获取基于系统中生产原料/助剂的压力波动的可能计量变化，而且获取压缩空气系统中压力波动，并且必要时对其进行校正。所述差压传感器向所述调整单元发送信号，在调整单元中，根据实际测定的计量压力差通过相应改变计量阀的打开持续时间和相应改变计量阀的频率进行校正。如果第一压力差ΔP_1st偏离额定压力差ΔP_Soll，根据下述等式调节阀的打开时间，即根据等式： $t\_\stackrel{\·\·}{O}\mathrm{ffnungsdauer}\_1\mathrm{st}=t\_\stackrel{\·\·}{O}\mathrm{ffnungsdauer}\_\mathrm{Soll}\·\mathrm{Wurzel}(\mathrm{\ΔP}\_\mathrm{Soll}/\mathrm{\Δ}{P}_{1\mathrm{st}}).$ 类似地，也允许根据f_1st＝f_Soll·Wurzel(ΔP_Soll/ΔP_1st)相应地调整所述频率。

在作为本发明的基础的构思的另一实施方案中，所述生产原料/助剂，即还原剂和所有压缩空气流相互分隔开地引导向排气装置或引导到排气装置中。首先在喷沫生成点，即在计量点，所述生产原料/助剂，即还原剂和与其分隔开输送的压缩空气汇集。通过分隔开地引导所述生产原料/助剂，即还原剂和压缩空气，能够实现在系统中不形成结晶，这是因为所述还原剂不与压缩空气接触并因此不脱水。

如上述已经关于根据本发明提出的溶液的第一实施方案的描述，在上述压缩空气供给中可选择地装入止回阀。同样能够利用差压传感器-如关于第一实施方案中已经显示的-确定计量阀上游和计量阀下游的压力差。上述压力差信号能够如前所述用于改善计量精度。

所述计量管道能够例如构造成双壁管或双壁软管，根据按照本发明提出的溶液的第一实施方案。所述计量管道具有例如内管和外管，所述计量管道通过共用填塞封闭喷管的端部，喷管的端部延伸到内燃机的排气管中。根据这个实施方案，在位于内部的管中利用所述较小的第一部分压缩空气流输送例如还原剂/压缩空气混合物。通过位于外部的部分，即所述计量管道的第二部分，用于雾化的所述第二、较大的压缩空气部分质量流引导。位于内部的管的端部上存在通到外部管的开口，由此汇集所述还原剂/压缩空气混合物和用于雾化的第二压缩空气部分流。在紧靠两个相互引导的管封闭的所述填塞之前，这里在外管中存在用于排气的开口。这个开口能够例如设计成喷射孔，因此例如构造成例如以45°间隔分布的各具有0.5mm直径的8个钻孔。在这个用于排气管的开口上，所述还原剂利用所述第二、较大的部分压缩空气流雾化，计量到内燃机的排气流中。

在喷管的另一可能实施方案中，设置内部管和外部管，所述内部管和外部管通过喷管端部上的共用填塞封闭。当所述还原剂/压缩空气混合物借助于所述第一较小的部分压缩空气流在外部管部分输送时，通过内部管流动较大的压缩空气质量流，即第二压缩空气部分流。在内部管的端部存在通到外部管中的开口，由此所述两个压缩空气部分流和还原剂汇集。紧靠在封闭喷管的填塞之前，在外部管中存在开口，使得还原剂作为精细地雾化的喷雾离开而进入到废气管中。例如构造成喷射孔的这个开口，构造成例如8个以45°间隔分布在外部管的周边上，例如具有0.5mm的直径。在这个开口上，还原剂作为精细地雾化的喷雾压入到废气管中。

在用于将生产原料/助剂(尤其是还原剂)计量到废气管中的喷管的另一设计方案中，可安装内部管和外部管，其中，两个管通过共用的填塞封闭。在内部管中，还原剂/压缩空气混合物借助于分枝的第一压缩空气部分流运送，而通过外部管输送用于雾化所需要的较大的，即第二压缩空气部分流。在内部管和外部管之间存在内部形成流动横截面的连接板，用于将内部管固定在外部管中。在介质的流动方向上观察时，即在轴向方向上观察时，这个连接板能够安置成倾斜的，因而使介质流扭转，由此有利于压缩空气和还原剂混匀。

内部管在进一步的延伸中通到外部管中的开口，由此两个压缩空气部分流和还原剂汇集。在位于外部的管的端部能够例如设置填塞，填塞利用连接板固定到外部管上。如上所已经阐明的，这个连接板在介质的流动方向上观察时安置成倾斜的，以使还原剂和压缩空气的混合物产生另一扭转，由此在下面借助于第二、较大的压缩空气部分流实现还原剂雾化的优化。在所述填塞和外部管之间存在特别是构造成圆形的间隙，压缩空气/还原剂混合物通过这个间隙引导到外部管的开放端，并在那里精细地雾化成喷雾或喷沫发送到内燃机的废气管中。

在本发明的又一实施方案中，喷管包括内部管和外部管以及在两个管端部上的共用填塞。在两个管的外部管中借助于第一较小的压缩空气部分流运送压缩空气/还原剂混合物，而所述较大的，即第二压缩空气部分流通过内部管流动。在内部管和外部管之间存在连接板，用于将内部管固定在外部管中。在另一路径中，通过开口流出内部管，从而两个压缩空气部分流以及还原剂汇集。

在根据本发明提出的溶液的第二实施方式的另一改型中，喷管同样包括内部管和外部管，内部管和外部管通过喷管端部的共用填塞封闭。在两个管中的外部管中输送用于将还原剂雾化所需要的压缩空气流。通过两个管中的内部管唯一地引导生产原料/助剂，即在目前情况下为还原剂。在位于内部的管的端部存在弹簧加载的止回阀。因此，生产原料/助剂直到内部管的端部不与空气接触，因此不能脱水，由此不可能形成结晶。

有利地，提供止回阀，止回阀具有构造成针状的阀杆、另外的压缩弹簧以及保持架。所述保持架与构造成针状的阀杆固定连接，并且能够例如推压阀杆，构造成与阀杆焊接或插入阀杆中。所述压缩弹簧支撑在保持架的端部上，所述压缩弹簧在相对端支撑在内部管的凸缘上。基于通过所述压缩弹簧施加的弹簧力，所述构造成针状的阀杆推压所述内部管的端部，由此在内部管和外部管之间形成密封，使得生产原料/助剂，尤其是还原剂不与压缩空气相接触，而是这些介质相互分隔开。

所述还原剂作为精细地雾化的雾计量到排气质量流中，从而打开在计量模块中设置的计量阀，并且计量管道的引导还原剂的部分中的压力升高。一旦超过止回阀的打开压力，止回阀打开，并且所述还原剂到达所述外部管中，所述压缩空气流在外部管中徘徊，因而这两种介质被排出。所述还原剂的计量和在外部管和内部管之间可设置的连接板的造型，以及所述填塞的可能实施方案基本上对应于根据本发明提出的溶液的上面已概述的第一实施方案。

通过生产原料/助剂(尤其是还原剂)与压缩空气利用止回阀分隔开来保证在计量间歇期或关闭车辆时引导还原剂的管道不空转。因此，也在已经关掉计量系统时能够不在计量系统内部产生结晶。

在所有上述实施方案中，所述引导生产原料/助剂(尤其是还原剂)的配料计量管的部分具有吸引还原剂的表面。由此能够例如用还原剂形成壁膜，壁膜均匀地分布在所述表面上。基于均匀分布形成暂时良好的均匀分散的剂量输出，这对均匀的两种材料雾化是有利的。

代替表面的上述吸引还原剂的设计方案，也可以在配料计量管中构造排斥还原剂的表面。这使所述还原剂不形成壁膜，而是以液滴的形式输送。因此，还原剂的表面减小，并且在还原剂和压缩空气之间形成接触表面也明显变小。基于接触面的明显变小，水从生产原料/助剂(尤其是还原剂)的蒸发率降低，并且也明显地减小形成结晶的风险。

也存在吸引还原剂和排斥还原剂的表面相互组合的造型的可能性。因此，例如所有引导还原剂的管道直到紧靠配料计量管的端部之前设计成是排斥还原剂的，如上所述，这明显减小形成结晶的风险。相反地，在配料计量管的端部区域中在还原剂与总压缩空气流汇集后的该后面设计成是吸引还原剂的，这有利于喷雾的均匀分散和雾化。

附图说明

以下结合附图，详细描述本发明。其中：

图1显示具有设置在车辆中的压缩空气供给装置的空气支持的配料计量系统；

图2显示根据本发明第一实施例的计量管道和配料计量管的计量模块的结构；

图3显示补充了压力传感器的根据图2的实施方案；

图4显示根据本发明提出溶液的第二实施方案的计量模块、计量管道和配料计量管的另一个实施方案；

图5显示一个在另一个里面引导的计量管道的第一和第二管，它们通到喷管中；

图6显示在废气管中喷管的端部的根据本发明提出溶液的第一实施方案的改型；

图7显示具有废气管中喷管端部的根据第一实施方案的另一部分改型；

图8显示具有锥形填塞在喷管端部产生环状间隙的第一实施方案的另一部分改型。

图9显示具有构造成锥形的填塞的第一实施方案的另一部分改型；以及

图10显示具有位于管内的控制介质的阀的第二实施方案的部分改型。

具体实施方式

图1显示空气支持的配料计量系统的示意图，所述空气支持的配料计量系统用于将计量原料/助剂计量到排气流中。

由图1可知，排气流12流入图1中未显示的内燃机的废气管10中。喷管14伸入废气管10中，这能够如图1中所暗示地相对于连接点64有角度地形成，并且将还原剂和空气喷洒成喷雾或雾状液体地引入排气管。计量管道20在喷管14的连接点64和计量模块18之间延伸。由图1可知，计量模块18一方面通过压缩空气储器26和压缩空气管道24被供给压缩空气，另一方面通过还原剂管道22将例如能冷冻的尿素水溶液流入计量模块18。还原剂从储备箱28中移除，并且通过输送模块30从储备箱28输送到还原剂管道22中，并从那里流入计量模块18中。

图2以示意图的形式显示根据本发明提出的空气支持的配料计量系统的第一实施方案。

从图2的根据本发明提出溶液的第一实施方案的视图可知，在计量模块18中存在计量阀32。计量阀32包括一方面电控调节器52，另一方面回位弹簧54。在计量阀32的下游存在混合室44。由图2可知，不仅通过还原剂管道22将还原剂110，而且通过压缩空气管道24将压缩空气108引向计量模块18。压缩空气管道24包括止回阀46，布置在第一节流点48前面和另一第二节流点50前面。压缩空气通过压缩空气管道24从图1中所示意性示出的储器26供给，不仅流入混合室44，而且流入在根据图2的实施方案中构造成两部分的计量管道20中。在计量模块18中，经过止回阀46的压缩空气108分成两个压缩空气部分流108.1和108.2。两个部分流中较小的部分流经过第一节流点48，而两个部分流中较大的部分流经过第二节流点50。

两个压缩空气部分流108.1和108.2中较小的部分流的流量为例如5标准升/分钟，用于运送还原剂，还原剂通过还原剂管道22引向混合室44。第一较小的压缩空气部分流108.1到达混合室44中，在那里与通过还原剂管道22引向混合室44的还原剂110混合。用第一、较小的压缩空气部分流108.1引向混合室44的压缩空气108用于将还原剂110运送到计量管道20的第一部分40中。两个压缩空气部分流中较大的压缩空气部分流108.2经过另一、第二节流点50，引向在根据图2的实施方案中构造成两部分的计量管道20的第二部分42。两个压缩空气部分流中较大的压缩空气部分流，即第二压缩空气部分流108.2流量为例如15标准升/分钟，并且运送到计量管道20的第二部分42中，其中第二部分42与还原剂110的掺合物和第一部分压缩空气流108.1分隔开。在内燃机的废气管10的紧前面，第一部分压缩空气流108.1和用于雾化的第二部分压缩空气流108.2再次汇集，如在下文的图5中所解释的那样。

因为还原剂110，例如HWL或者AdBlue利用与迄今所使用的压缩空气量相比减小了的第一压缩空气部分流108.1输送，所以避免配料计量系统的管道系统内部发生结晶。在喷管14中进行良好的雾化调配以还原剂110引入排气流12中，由此保证通过运送到计量管道20的第二部分42中的压缩空气部分流108.2在雾化准备点，即整个压缩空气流的喷管14的端部上，充满两个压缩空气部分流108.1和108.2。

通过根据本发明提出的溶液，根据图2中所示的第一实施方案实现在计量模块18中通过第一节流点48和第二节流点50分成两个压缩空气部分流108.1和108.2，其中，节流点48或50的横截面选择成使得考虑到后面的压力损失，压缩空气108期望分成两个压缩空气部分流108.1和108.2的优选比例是1∶3，如上面所提到的那样。

根据图2的第一实施方案中分离地构造成的计量管道20的第一部分40和第二部分42通过两个相互分离的空间形成，并且各自的介质在其中穿过。计量管道20的两个部分40或42能够构造成分离的管或分离的软管。进一步地，存在另一种可能性，即计量管道20的第一部分40和第二部分42通过双层壁的管或双层壁的软管形成在一个管道中。

在计量模块18中集成到压缩空气管道24中的止回阀46保证还在关闭机动车时和配料计量系统处于停止运行时，还原剂22不能到达压缩空气循环，即逆着压缩空气108的流动方向，从压缩储器26到计量模块18进入机动车的压缩空气循环中。

图3显示根据本发明提出溶液的图2所示第一实施方案得到的改进方案。

也在图3所示的实施方案中，压缩空气108通过压缩空气管道24和还原剂22通过还原剂管道22引向计量模块18。类似于图2中所示的实施方案，这包括位于止回阀46下游的第一节流点和第二节流点50。第一压缩空气部分流108.1通过第一节流点48供给混合室44，而第二压缩空气部分流108.2通过第二节流点50到达计量管道20的第二部分42中。压缩空气108的第一压缩空气部分流108.1，用于运送还原剂110，以及压缩空气108的第二压缩空气部分流108.2，用于将还原剂110雾化和形成喷雾16，在喷管14的端部，第一压缩空气部分流108.1和第二压缩空气部分流108.2汇集。

在图3所示的实施方案中，计量模块18包括压力传感器56，特别是构造成差压传感器。压力传感器56确定还原剂110在节流阀32之前与在节流阀32之后之间的压力差ΔP。节流阀32下游的压力能够是压缩空气管道的一部分压力，第一节流点48下游延伸到混合室44或者进入混合室44中的压缩空气管道的一部分压力。这个压力信号用于精确控制还原剂110各量出的量。基于压力传感器56的使用，尤其是构造成差压传感器，能够仅用一个压力传感器56不仅基于压力波动校正计量的还原剂110的计量量的可能变动，而且校正压缩空气管道24内部或者压缩空气储器26内部出现的压力波动。压力传感器将其输出信号传送到控制单元57，其中，根据时间压力差ΔP通过计量阀32的相应改变了的打开时间或者变化了的频率校正计量量。偏离额定压力差ΔP_Soll的第一压力差ΔP_1st因而调节计量阀32的打开时间。计量阀32的打开时间允许其例如根据下列关系式改变：

$t\_\stackrel{\·\·}{O}\mathrm{ffnungsdauer}\_1\mathrm{st}=t\_\stackrel{\·\·}{O}\mathrm{ffnungsdauer}\_\mathrm{Soll}\·\mathrm{Wurzel}(\mathrm{\ΔP}\_\mathrm{Soll}/\mathrm{\Δ}{P}_{1\mathrm{st}})$

然而，也可以根据下列关系式调节频率来实现：

F_1st＝f_Soll·Wurzel(ΔP_Soll/ΔP_1st)

图4显示根据本发明提出的空气支持配料计量系统得到的第二实施方案，用于将原料/助剂计量到排气流中。

在图4所示的根据本发明提出溶液的第二实施方案中，还原剂110和所有在压缩空气管道24中流动的压缩空气108分隔开地引导到废气管10中。与图10所示相比较，首先在喷雾形成点，即喷管14的端部，还原剂110和压缩空气108汇集。

通过分隔开地引导在计量管道20的第一部分40中的还原剂110和在计量管道20的第二部分42中流过止回阀46后的压缩空气108，避免两种介质直接接触导致结晶，尤其是排除掉输送的毁损还原剂110中水浓度的结晶。在图4中所示的实施方案中取消了图3中所含有的计量模块18。此外，首先与图3中所示的根据本发明提出溶液的实施方案相比，还取消了第一节流点48和第二节流点50。如对于图3所已经解释的，在压缩空气管道24中可选择地具有止回阀46。同样，能够利用压力传感器56，尤其是构造成差压传感器，确定计量阀32的入口侧和出口侧的压力差ΔP。这样利用压力传感器56，尤其是设计成差压传感器的压力传感器56，能够测定压力差信号，如已经在前面在根据图3的第一实施方案的描述，改良计量精度。类似于图3中的计量阀32，计量阀32包括电控调整器52和回位弹簧54，在目前情况下，计量模块32利用回位弹簧54能够又转移到闭合位置。

图5显示根据本发明提出的配料计量系统的计量管道20得到的可能构造。

图5显示计量管道20的构造的实施方案，包括内管60和外管62，不仅适用于图3中所示的根据本发明提出溶液的第一实施方案，而且适用于关于图4的上述解释的根据本发明提出溶液的第二实施方案。由图5所示的视图可知，计量管道20包括内管60和围绕内管60的外管62。根据图5所示的计量管道20相应地构造成双壁管或者双壁软管。内管60显示为例如计量管道的第一部分40，对于根据图3中的实施方案用于运送第一压缩空气部分流108.1和还原剂110的掺合物或者根据图4中的实施方案专门运送还原剂110，而通过外管62运送压缩空气108的第二压缩空气部分流108.2(其用于将还原剂110雾化)，或者所有压缩空气108，如根据图4的实施方案所示。

在连接点64，根据图5的实施方案的双壁构造的计量管道20(包括内管60和外管62)穿过喷管14，在喷管14的端部存在填塞66，形成由还原剂110和被雾化的压缩空气108组成的喷雾16，从而能够将计量的还原剂110引入到排气流12中。

图6显示根据图1和图2的根据本发明提出的配料计量系统的第一实施方案得到的改型。

图6中所示的喷管14的端部由填塞66封闭。填塞66包括台阶80和凸出面82，因此，不仅用凸出面82封闭内管60的第一通流横截面72，而且第二通流横截面74，在内管60和外管62的内侧之间形成环形间隙。

如图6所示，在内管60中输送由还原剂110和第一压缩空气部分流108.1组成的掺合物。在内管60中相应地流动两个压缩空气部分流中较小的部分流108.1并且运送还原剂110，而外管62的第二截面74运送两个压缩空气部分流中较大的部分流108.2(其用于将还原剂110雾化)，与还原剂110隔离开，直到填塞66。

在内管60的端部设置开口70，内管60的第一截面72和外管62的第二截面74通过开口70互相连接，并且还原剂110和第一压缩空气部分流108.1组成的掺合物溢出到外管62的第二截面74中。

外管62包括位于同样紧贴填塞66前面的开口68，用作将还原剂110和压缩空气108组成的掺合物喷射入内燃机的废气管10中的喷射孔。不仅外管62中的开口68而且内管60中的开口70能够例如构造成直径为例如0.5mm的以45°间隔分布的8个钻孔，因此，在这些开口上，尤其是在通道排气管的开口68上形成由还原剂110和压缩空气108组成的吹成精细雾状的喷雾16。

根据图7的实施方案得到喷管14同样包括内管60和外管62。与图6所示的实施方案中内管60中的或外管62中的截面72或74相比，在图7的视图中存在不同的关于通流横截面的更大对比关系。

由图7可知，在这个实施方案中，内管60中的第三通流横截面92用于运送第二压缩空气部分流108.2，而内管60的外壁(der Mantel)和外管62的内侧之间的第四截面94流动由还原剂110和第一压缩空气部分流108.1组成的掺合物。基于图7中所示实施方案的不同测量值的通流横截面92、94，鉴于增大的凸出面82和鉴于台阶80在填塞66的通流横截面92或94所属侧上的径向位置，不可避免地得到不同几何形状的填塞66。类似于图6中所示实施方案，在内管60的外壁中存在开口70，在外管62的外壁中存在用作喷射孔的开口68。开口68或70类似于图6所示，在内管60的周缘上或在外管62的周缘上优选以45°间隔分成8个钻孔。开口68、70具有小于十等分mm，例如0.5mm的直径，从而能够形成更精细的喷雾16。

基于第四截面94中的，即在环状间隙中输送的由还原剂110和第一压缩空气部分流108.1组成的掺合物的更高的流动速度，通过用作喷射孔的开口68向外吸引通过内管60的外壁面上的开口70离开的第二压缩空气部分流108.2，从而，调整生成的精细地雾化状喷雾16，计量到在内燃机的废气管10中流动的排气流12中。

图8显示根据图2和图3所示的按照本发明提出溶液的第一实施方案的喷管14的另一个实施方案。

如图8所示，喷管14同样包括内管60和外管62。在内管60中，根据图8所示，在第一通流横截面72中运送第一压缩空气部分流108.1和还原剂110。内管60自由地通到填塞66前面，在本实施方案中，填塞66实际上设置为圆锥体102。圆锥体102的外轮廓与外管62的内轮廓形成环形间隙88，在喷嘴90通到内燃机的废气管10中。

当第一压缩空气部分流108.1在内管60中用于运送还原剂时，第二压缩空气部分流108.2穿过在内管60的外壁和外管62的内壁之间的第二截面74，用于将还原剂110雾化。在根据图8的实施方案中，内管60在构造成圆锥体102的凸出面的填塞66的前面一距离处终止，一起在外管62中形成环形间隙88。由图8可知，内管60通过两个或多个铲形第一连接板84保持在外管62中。连接板84在第二通流横截面74的内部在被引导到那里的介质的流动方向上，即在第二压缩空气部分流108.2的流动方向上，倾斜地放置，以使压缩空气108自传，由此改良压缩空气108与还原剂110的混匀。第二压缩空气部分流108.2(用于将还原剂110雾化)之间的混匀，在环形间隙88中实现，一旦内管60中或者第一通流横截面72中输送的还原剂110通过第一压缩空气部分流108.1运送到环形间隙88中，其与第二压缩空气部分流108.2混合。通过环形间隙88的缩小实现加速流动，使得在喷嘴90上具有还原剂110的精细微粒的喷雾16能够高速地且扭转地喷入到排气流12中，排气流12引导到内燃机的废气管10中。

构造成圆锥体102的填塞66通过存在于环形间隙88中的第二连接板85保持在外管62中。该第二连接板85也能够在轴向方向上观察时倾斜地放置，以便使由还原剂110和压缩空气108组成的掺合物进一步扭转，此后，再次改良紧接着在喷嘴90的区域中吹成的雾。

图9显示类似于图8中的实施方案的另一个实施方案，然而具有不同地构造的通流横截面。

由图9可知，在喷管14中存在内管60和外管62。与图8中所示实施方案不同，在内管60中，在第五通流横截面104中输送用于将还原剂110雾化的第二压缩空气部分流108.2。类似于根据图8的实施方案，内管60通到构造成圆锥体102的填塞66前面。用附图标记106表示第六通流横截面，其由内管60的直径和外管62的内直径得到。如图9所示，在第六通流横截面106中运送第一压缩空气部分流108.1和还原剂110。内管66在构造成圆锥体102的填塞66前面一距离处自由地终止。在其中输送还原剂110和第一压缩空气部分流108.1的第六通流横截面106直接并入到环形间隙88中。还在图9所示的实施方案中，内管60通过第一连接板84固定在外管62中。同样对于构造成圆锥体102的填塞66，通过第二连接板85固定在外管62中。不仅第一连接板84，而且第二连接板85在流动方向上观察时倾斜地放置，因而由还原剂110和压缩空气108组成的掺合物被扭转，由此显著改良在排出点，即在喷嘴90的区域雾化形成的具有还原剂110的精细微粒的喷雾16。

在根据图10的实施方案中，与图4相比较，根据本发明提出的溶液的第二实施方案，喷管显示在内管中仅仅流动还原剂。

在图10所示的喷管14的端部包括内管60和外管62。在外管62中存在构造成圆锥体102的填塞66，填塞66通过上面已经解释的第二连接板85在形成环形间隙88下固定在外管62中。

在外管62的第七通流横截面112中流动压缩空气108的全部压缩空气流，用于将还原剂110雾化。内管60专门引导还原剂110。在内管60的端部存在弹簧加载的止回阀，止回阀具有保持架96、构造成针形的阀杆98和关闭内管60的第八通流横截面114的阀盘以及构造成针形的阀杆98施加作用的弹簧100。通过弹簧加载的止回阀，还原剂110不与空气运动，直到到达喷管14内部的内管60的端部处。由此进行脱水，即提高尿素的浓度，并因此避免复合结晶。

弹簧加载的止回阀的弹簧100支撑在内管60的保持架96上。构造成针形的阀杆98利用弹簧100的弹簧力挤压内管60的端部，因此使内管60和外管62之间密封，其中，在内管60中专门引导还原剂110，在外管62中引导用于将还原剂110雾化的压缩空气108。还原剂110因此与压缩空气108分隔开。

一旦应当将还原剂计量到排气流12中，计量模块18中的计量阀32打开，在其中引导还原剂110的引导部分，即外管62和内管60之间的第七通流横截面112中的压力升高。一旦达到如图10所示的加载的止回阀的打开压力，止回阀打开，并且还原剂110到达外管62中，还原剂110和在外管62的第七通流横截面112中引导的压缩空气108在外管62中汇集。

还在根据图10的实施方案中，内管60连同被内管60接收的在端部被接收的弹簧加载的止回阀通过第一连接板84保持。利用这些第一连接板84，在外管62的第七通流横截面112中流动的所有压缩空气108能够进行有利于雾化的扭转。如图10所示，在构造成针形的阀杆98的打开阀盘时，还原剂110由压缩空气108带到环形间隙88中，其中，在外管62的内侧和圆锥体102的外侧之间的环形间隙88上设置第二连接板85，通过第二连接板85在环形间隙88中进行扭转，从而在输出点，即在喷嘴90的区域中，由压缩空气108和还原剂110组成的精细的雾化的喷雾16能够计量到内燃机的排气流12中。

通过如图10所示利用弹簧加载的止回阀隔开还原剂110和压缩空气108保证在计量间歇或者在关闭机动车后，根据本发明提出的溶液的第二实施方案，内管60，即剂量中间管道20不空运行。因此，在根据本发明提出的配料计量系统不运行时也能够在配料计量系统中不形成结晶。

在所有前述实施方案或者其改型中，配料计量系统的引导还原剂110的部分能够具有还原剂友好的表面。因此，止回阀110形成壁膜，并由此同时与表面分开。基于该均匀的分配得到暂时良好地均匀分散的计量量份，这对于均匀的双材料雾化是有利的，即压缩空气108和上述还原剂110的雾化。

作为还原剂友好的设计方案的替换，在根据本发明提出的配料计量系统的引导还原剂的部分中也能够选择还原剂冲击的表面。在这种设计方案中导致还原剂110不形成壁膜，而是用较小的表面运送的更小的微滴形式。利用由此起作用的还原剂的表面缩小，还原剂110和压缩空气108之间的接触面显著减小。还原剂110中所含有的水的蒸发率也因此下降，形成结晶的风险显著降低。

在另一个可设想的根据本发明提出的溶液的实施方案中，不仅还原剂吸引的表面而且还原剂排斥的表面互相组合。在还原剂110冲击时，在这里所有的还原剂110引导管或管道设计成直到喷管14的端部的紧前面，如上所述，这显著降低了形成结晶的风险。在引导还原剂110的管道区域或管区域的端部区域中，即在雾化点16、68、70、90前面短距离，部件的表面在还原剂110和压缩空气108汇集后构造成吸引还原剂的，如上所述，将要计量到排气流12中的还原剂110的雾化和均匀分散在内燃机的废气管10中显著改良。

Claims (16)

1.一种用于将生产原料/助剂、尤其是还原剂(110)计量到内燃机的排气流(12)中的装置，具有计量模块(18)，其特征在于，

所述生产原料/助剂、尤其是还原剂(110)利用载体介质(108)的第一部分流(108.1)运送且所述载体介质的第二部分流(108.2)与所述第一部分流(108.1)分隔开地被运送到计量点(68、70、90)，或者所述还原剂(110)没有载体介质地被引导到计量点(90、98、102)并在那里与借助分隔开地被供给的所述载体介质(108)来分隔开地被供给的雾化介质汇集。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述载体介质(108)是压缩空气。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述载体介质(108)的用于运送生产原料/助剂(110)的第一部分流(108.1)小于所述载体介质(108)的第二部分流(108.2)，特别地所述第一部分流至少以因数3比所述第二部分流小。

4.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

计量管道(20)具有第一部分(40)和第二部分(42)，并且该计量管道(20)尤其通过双壁管或双壁软管形成。

5.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述计量模块(18)包括混合室(44)和计量阀(32)。

6.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述计量模块(18)包括压力传感器(56)，尤其是差压传感器，并且测量所述计量管道(20)中的生产原料/助剂(110)和所述载体介质(108)的供给物质之间的压力差ΔP或者检测所述计量阀(32)的入口侧和出口侧之间的压力差ΔP。

7.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述计量管道(20)具有内管(60)和外管(62)，其中，所述内管(60)包括通到所述外管(62)中的第一开口(70)，所述外管(62)包括通到排气管(10)中的第二开口(68)。

8.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

在所述管(60、62)中的一个中，所述还原剂(110)用载体介质(108)的第一部分流(108.1)运送，在所述管(60、62)的另一个中运送所述载体介质(108)的用于将所述还原剂(110)雾化的第二部分流(108.2)。

9.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述内管(60)在所述外管(62)中通到圆锥形填塞(102)前面，并且从所述内管(60)排出的介质流过环形间隙(88)到达计量点(90)。

10.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述内管(60)通过第一连接板(84)保持在所述外管(62)中，所述第一连接板在流动方向上观察倾斜地放置，并且使经过通流横截面(74、106、112)的介质形成涡旋。

11.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

在所述内管(60)的通流横截面(114)中接收被弹簧力加载的截止阀(96、98、100)，该截止阀连接在所述内管(60)的通流横截面(114)上并且在超过打开压力时打开。

12.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述还原剂(110)和所述载体介质(108)的第一部分流(108.1)在所述通流横截面(72、74；92、94；104、106)中较小的通流横截面中流动。

13.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

在混合室(44)前面在压缩空气补给装置中布置止回阀(46)。

14.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述计量管道(20)的引导所述还原剂(110)的区域具有排斥还原剂的表面。

15.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述计量管道(20)的引导所述还原剂(110)的区域具有吸引还原剂的表面。

16.按照前述权利要求中的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述计量管道(20)的引导所述还原剂(110)的区域直到雾化区域(70、80、82、102)的紧前面具有排斥还原剂的表面，并且在所述雾化区域(70、80、82、102)内部具有吸引还原剂的表面。

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