CN103547776B - 用于向内燃机废气计量还原剂的喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向内燃机（10）废气计量还原剂（24）的喷射器（18），具有由热屏蔽（56）环绕的冷却器（45），根据本发明，所述热屏蔽（56）和冷却器（45）之间的接触面被最小化。

Description

用于向内燃机废气计量还原剂的喷射器

技术领域

本发明涉及一种用于向内燃机废气计量还原剂的喷射器。

背景技术

已知通过选择性催化还原(SCR)能够减少内燃机的废气中的氧化氮含量。为此向所述废气供给直接起还原作用的物质，例如氨水或者初级产品，首先在废气中释放还原性物质。作为初级产品，例如可以使用尿素水溶液。在选择性催化还原时，氨水与一氧化氮和氧化氮转变成分子形式的氮和水。在SCR催化还原剂中发生所述选择性催化还原。

所述还原剂，例如尿素水溶液通过可用电控制的喷射器输入到所述废气中。它还包括固定装置，借助于所述固定装置将所述喷射器固定在所述排气管的法兰上。所述喷射器以这种方式在SCR催化器之前在上游将所述还原剂喷射到所述排气管中。

这种喷射器例如从DE102007013524A1已知。为了保证功能作用，还已知所述喷射器由冷却器环绕，所述冷却器由内燃机的冷却剂分流流过。因此保证所述喷射器不暴露于不允许的高温。

从DE10332114A1已知一种喷射器，所述喷射器至少部分地通过对废气流热隔离的屏蔽遮盖废气中的大部分成分。所述屏蔽的任务是减少将热引入到所述喷射阀中，以便降低对冷却功率的要求。

然而，因为插入到排气管中的喷射器的法兰，特别是在内燃机冷启动后不久，相对冷，发生喷射到废气流中的汽状还原剂已经冷凝到所述冷却器的(也是)冷却法兰上，并且作为固体沉积在那里。所述沉积物可能损害所述喷射器的功能作用，例如通过影响形成喷雾。此外，还可能使所述沉积物脱落并且由废气流带走。此时，排气系统的布置在下游的部件可能被损坏。因此这种沉积物也是不希望的。

发明内容

本发明尤其涉及一种水冷却的喷射器，但不限于所述水冷却的喷射器。

一种简单且低成本的解决方案提出所述喷射器的冷却表面使用热屏蔽遮蔽，以使得阻碍在排气系统中与汽状还原剂接触或者至少使在排气系统中与汽状还原剂的接触被最小化。

为此，所述冷却器伸入到所述排气管中的整体区域由例如通过深拉制成的罐形热屏蔽环绕，所述热屏蔽的面对冷却器的表面具有更高的温度，以使废气中的汽状还原剂与所述热屏蔽接触时不凝结。如果所述热屏蔽具有足够高的温度，所述还原剂分解并且能够不形成沉积物。为此，本发明需要构造所述热屏蔽，以使它完全环绕所述冷却器并且尽管如此，所述冷却器和热屏蔽之间的接触面被最小化，从而热传递降低并且因此阻碍所述热屏蔽的不希望的冷却。例如通过所述热屏蔽包含距离所述冷却器最小1mm的最小间距实现这一点。

根据本发明的优选构型，所述热屏蔽间接或直接地固定在所述冷却器上。由此，所述热屏蔽或者容器特别简单且低成本地例如通过激光焊接而与所述喷射器坚固地连接。因此，所述排气管、固定装置或者喷射器不需要进行高费用的结构性变化。

因为所述热屏蔽直接固定在所述冷却器上并且所述冷却器具有低的温度，所述冷却器和热屏蔽之间的热传递减小，以保证所述热碰壁足够高的运行温度。因此在所述冷却器和热屏蔽之间的直接接触的地方，即与所述冷却器，如前面已经介绍的，焊接或粘结在上边缘上，布置凹口。因此形成球冠形的边缘，它的突出的顶点或者连接板点状地通过焊接或者粘结而与所述冷却器连接。所述凹口或者连接板布置成使所述接触面恰好仍然足以稳定地固定所述热屏蔽。

根据一个优选构型，在所述热屏蔽的端面中的凹口的边缘成型为使得所述热屏蔽和冷却器之间的间距在所述凹口的区域中被最小化。因为前述理由，所述热屏蔽具有距离所述冷却器的最小间距，在所述喷射器的顶点区域中形成所述冷却器和热屏蔽之间的间隙。通过这个间隙可使还原剂渗入并且冷凝在所述冷却器上。为此，这个间隙可保持尽可能地小，并因此

渗入的还原剂的量也保持尽可能少，根据本发明，所述热屏蔽端面中的凹口的边缘圆锥体形地向内，朝向冷却器内逐渐尖细和因此遮盖所述间隙。因为所述热屏蔽应尽可能小地接触所述冷却器，所以保留所述冷却器和热屏蔽之间的更小的残余间隙。可设想这个间隙封闭有导热差的密封剂。

根据另一优选构型，所述热屏蔽配置有多个径向布置的流出孔。由此所述热屏蔽和冷却器之间渗入的还原剂可又流出。

特别有利地，所述凹口布置在所述热屏蔽的端面中或者它的周缘上。径向布置在所述热屏蔽的端面的外部区域中，更确切地说在底部上或者面向排气管的下端部上，允许所述渗入的还原剂不依赖于所述喷射器的安装状态地排出。

本发明的其他特征、可能用途和优点可从在附图中示出的本发明的实施例的下述说明得到，在这里，所有说明或显示的特征单独地或以任意组合地形成本发明的主题，不依赖于它的在权利要求书或者它的回引的总和以及不依赖于它在说明中或者附图中的表达或图示。

附图说明

首先说明，功能等同的元件在附图的所有视图中分别用相同的附图标记表示，并且不再是每次重复说明。

在附图中示出：

图1示出具有SCR装置的内燃机的示意图；

图2以纵向剖视图示出根据本发明的装置的示意图；

图3示出根据本发明的装置的外观示意图；

图4示出所述装置的根据本发明的第一构型。

图5示出所述装置的根据本发明的第二构型。

具体实施方式

内燃机在图1中象征性地示出，并用附图标记10表示。热的废气通过排气管12供给给SCR催化器14。在SCR催化器14的上游，支承16成型在排气管12上，SCR喷射装置（下文表示为喷射器18）用法兰20固定在支承16上。液体还原剂24，常常以尿素水溶液的形式存储在箱子26中，通过包括泵和阀装置的输送模块22供给给喷射器18。

如果在内燃机10运行中，还原剂24由喷射器18以小滴的形式喷雾到在排气管12中流动的热废气中，与具有氨水的尿素发生反应，接着在SCR催化器14中通过与一氧化氮和氧化氮选择性催化还原而转变成分子形式的氮气和水。

喷射器18被冷却以保证喷射器18的功能作用。喷射器18的冷却优选利用内燃机10的冷却水流28进行，内燃机10的冷却水流28通过喷射器18的图中未示出的冷却器输送。然而尽管图1中未示出，但已知利用又回流到箱子26中的还原剂分流进行冷却。

现在参照图2更详细地阐明喷射器18的第一实施例：在喷射器18的顶点32上具有不可见的喷嘴，被喷成细雾的还原剂24雾盖所述喷嘴。喷射器18，如上面提及的，利用法兰20固定在排气管12的支承16上，法兰20又转变成薄壁的板形凹处34，板形凹处34围绕喷射器18的面向排气管12的端部。罐形壳体40从外部通过板形凹处反拉深，从而壳体40的法兰20在上面被密封。壳体40的内直径D选定为使得壳体40和板形凹处34之间构造空腔42，分别通过入口和出口支承43施加冷却水流28。板形凹处34的第一底部36和壳体40的第二底部40分别配置孔38，由喷嘴雾盖的还原剂24通过孔38到达排气管12中。第一底部36和第二底部44相互接触，以使没有冷却剂从空腔42到达孔38中。由此冷却剂穿流的壳体40制成用于喷射器18的冷却器45。第二罐形容器46从外部反拉深到冷却器45上方。容器46的内直径d和高度h在这里选定为使得距离冷却器45的最小间距达到1mm。如根据图3所示，容器46在上边缘48上设有凹口以形成纵向连接板或顶点，容器46固定在冷却器45的壳体40上。

容器46的面向排气管12的端面50配置大的凹口52，凹口52与孔38重合地布置并且因而允许由喷射器18的喷嘴雾盖的还原剂24穿越到排气管12中。以及通过多个径向布置在端面50的外边缘上的更小的排出孔54。总体上，容器46行程用于冷却器45的热屏蔽56。

图3从外部示出根据本发明的装置。图3示出具有法兰20的喷射器18。用于冷却剂流28的入口和出口支承43布置在法兰20的上部。入口和出口支承43通过法兰20引导到布置在法兰20下面的壳体40中。热屏蔽56连接在壳体40的凸起58上。热能够器46的或者热屏蔽56的上边缘48在这个实施例中设有规则地布置的纵向连接板60，从而形成冠形反拉深或者顶点，在容器46的端部上例如点状地与壳体40连接。此时可设想连接是利用激光焊接或者粘结实现的。在这里重要的是，所述冷却器和热屏蔽之间的接触面保持尽可能小以使热传导被最小化。

于是，热屏蔽56通过冷却器45不是无心地冷却，容器46的端面50不接触壳体40的第二底部44。由此形成间隙62，冷却器45和热屏蔽56之间的还原剂24穿过间隙62到达孔38上方。为了避免还原剂24积聚在冷却器45和热屏蔽56直接按，多个彭晓的排出孔54径向布置在容器46的端面50的外直径上，通过喷射器顶点32区域中的间隙62渗入的还原剂24经过排出孔54排出，在排气管12中分解热废气。排气孔54的上述布置能够使渗入的还原剂24不依赖于喷射器18的安装状态地排出。

图4示出根据本发明的热屏蔽56的另一构型：与图3的不同之处在于，排出孔54不布置在容器46的端面50中，而是布置在热屏蔽56的面向排气管12的端部的周缘上。

参照图5详细地阐明另一可能性，如根据本发明，还原剂24积聚在冷却器45和热屏蔽56之间的积聚被避免。穿过根据本发明的装置的纵向剖面图示出喷射器18和通过喷射器顶点32反拉深的冷却器45和热屏蔽56。热屏蔽56中的凹口52的边缘在这里形成圆锥体64，圆锥体64从容器46的端面50中的凹口52朝向在冷却器45的第二底部44中的孔48的边缘内逐渐变尖细。由此，冷却器45的第二底部44和容器46的端面50之间的间隙62在喷射器顶点32区域中被最小化。因此可设想间隙62也使用一种具有小的导热性的密封剂密封。

Claims (4)

1.用于向内燃机(10)废气计量还原剂(24)的喷射器(18)，具有冷却器(45)，所述冷却器(45)由热屏蔽(56)环绕，其特征在于，所述热屏蔽(56)和冷却器(45)之间的接触面这样被最小化，使得热传递降低并且因此阻碍所述热屏蔽的不希望的冷却，其中，所述热屏蔽和冷却器之间的接触面被最小化，使得热传递降低并且因此阻碍所述热屏蔽的不希望的冷却，其中，所述热屏蔽(56)配置多个径向布置的排出孔(54)。

2.根据权利要求1所述的喷射器(18)，其特征在于，所述热屏蔽(56)间接或直接地固定在所述冷却器(45)上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器(18)，其特征在于，在所述热屏蔽(56)的端面(50)中的凹口(52)的边缘成型为使得所述热屏蔽(56)和冷却器(45)之间的间隙(62)在所述凹口(52)区域被最小化，使得通过这个间隙渗入的还原剂的量能保持尽可能少。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的喷射器(18)，其特征在于，所述排出孔布置在所述热屏蔽(56)的端面(50)中或者所述热屏蔽(56)的周缘上。