CN103635665B - 喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于喷射流体（2）的装置，尤其是喷射到内燃机废气管中，具有容器（4），用于存储待喷射的流体（2）；喷射和计量模块（10）；泵（8），其构造成在运行中将流体（2）从所述容器（4）输送到所述喷射和计量模块（10）；和回流管路（16），其能够使流体（2）从所述喷射和计量模块（10）流出，其中，在所述回流管路（16）中布置可切换的节流阀（14），其适于将流体从所述喷射和计量模块（10）泵出。

Description

喷射装置
技术领域
本发明涉及一种用于喷射流体，尤其是喷射到内燃机废气管中的多功能装置。
背景技术
已经熟知将含水的尿素溶液喷射到内燃机废气管中，尤其是柴油机废气管中，以便还原废气中所包含的氧化氮。被设置成用于将含水的尿素溶液喷射到废气管中的输送模块具有不是以容积方式输送的泵，从而需要回流以便将由泵输送的多余尿素溶液从所述泵的压力侧输回到吸入侧并且使喷射压力保持不变。在回流管路中优选设置可切换的节流阀，从而所述喷射压力能够通过改变节流阀横截面进行调整。
为了从所述输送模块移除空气（鼓风），需要完全终止回流。
为了使所述输送模块耐冰压，已知通过喷射孔脉冲地吸入少量空气并因而在输送模块中提供充满空气的废气容积以用于含水的尿素溶液。为了断开这种脉冲吸入，可调节的节流阀的横截面非常迅速（例如在大约40ms之内）地扩大超过100倍。
三项所描述的功能（压力调节、输送模块的排气和吸入空气以改善耐冰压性）能够使用2/3换向阀实现，所述2/3换向阀具有两个接头和所谓的三项功能。
除所谓的三项功能外，常常存在彻底排空所述喷射系统的需求。为此，根据常规方式，使用在正常运行中被设置成喷射流体的泵。所述泵通过附加的4/2换向阀切换，以变更入口和出口以及所述尿素溶液通过泵的运行而抽出所述输送模块和输回到所述储箱中。
在这种喷射系统中需要两种可切换的阀，2/3换向阀和4/2换向阀，以便实现所希望的四种功能。
发明内容
本发明的任务是提供一种结构简单的喷射系统，利用所述喷射系统可实现所谓的功能（包括彻底排空所述系统）。
根据本发明的装置用于喷射流体，尤其是喷射到内燃机废气管中，所述装置具有用于存储待喷射流体的容器、喷射和计量模块、以及泵，其中，所述喷射和计量模块被构造成将流体喷射到所述废气管中，所述泵被构造成在运行中将流体从所述容器输送到所述喷射和计量模块中。根据本发明的装置还设置回流管路，多余的流体可从所述喷射和计量模块通过所述回流管路导出。在所述回路管路中布置可切换的节流阀，其可以在泵模式中运行，在所述泵模式中，所述节流阀用作泵且将流体从所述喷射和计量模块泵出。
于是，所述节流阀根据本发明适用于将流体从所述喷射和计量模块泵出，从而可省去额外的可切换阀，所述可切换阀使所述泵在喷射模式和抽出模式之间切换，其中，所述喷射模式用于将流体喷射到所述废气管中，所述抽出模式用于将流体抽出所述喷射和计量模块。根据本发明的装置因此比现有技术中至今已知的喷射装置更简单且成本低地实现。
在一个实施例中，所述节流阀可切换到另外的运行状态，在这种运行状态中，所述节流阀可选地完全闭合、完全打开或者部分打开。利用这种可切换的节流阀，代替泵出所述流体（泵模式），可切换制或调节所述喷射和计量模块中的喷射压力（节流阀部分打开），所述喷射和计量模块被排气（节流阀完全闭合）和/或将脉冲空气吸入到所述喷射和计量模块中（节流阀完全打开），以便提高耐冰压性。利用这种节流阀，在运行中需要的所有功能能够利用仅仅一个阀实现，尤其能够省去用于切换所述泵的输送方向的第二阀。
在一个实施例中，所述节流阀具有节流腔室，所述节流腔室具有至少一个第一接头和至少一个第二接头，其中，在所述节流腔室中布置可移动的节流元件。通过在所述节流腔室中移动所述节流阀，所述节流阀可被闭合和完全打开或部分打开。特别地，通过所述节流元件的进给移动可变地调整所述节流阀的打开横截面，以便将喷射压力调整到希望值。
在一个实施例中，所述节流阀在第一接头中和在第二接头中分别具有一个止回阀朝向或离开所述节流腔室，所述止回阀规定朝向第一接头或第二接头的可能流动方向并且阻止逆着所规定流动方向的流体流。在第一接头中和在第二接头中布置的止回阀能够使所述节流阀通过连续、振荡地移动所述节流元件而作为泵运行，并且利用所述节流阀实现将流体从所述喷射和计量模块泵出的功能，不用为此使用外部泵。所述节流元件在这里承担泵活塞的功能。
在一个实施例中，所述节流腔室在至少一侧上通过柔性膜限界并且流体密封地闭合。所述柔性膜能够使所述节流腔室可靠地密封和避免可能出现流体从所述节流腔室泄漏的漏洞。基于所述膜的柔性性能，所述节流腔室的容积能够通过移动所述膜改变。
在一个实施例中设置至少一个弹性元件，所述弹性元件被构造成使所述节流元件朝向它的闭合位置推压，在它的闭合位置中没有流体流通过所述节流阀。当所述节流阀不被控制时，通过这种弹性元件使所述节流阀被可靠地闭合。
在一个实施例中设置驱动装置，例如被构造为线性磁力驱动装置，以便使所述节流元件在运行中从它的闭合位置移动到打开位置中。通过所述驱动装置的进给控制，所述节流元件能够精确地移动到所希望的打开位置中。这能够使节流阀调整到希望的打开横截面，以便实现预定的喷射压力。
本发明还包括一种运行根据本发明的装置的方法，其中，所述方法包括通过适当控制节流阀而从所述喷射和计量模块泵出流体。因而在没有外部泵和没有用于切换喷射泵的泵送方向的附加阀的条件下，所述喷射和计量模块被完全排空。
在一个实施例中，根据本发明的方法额外包括通过部分、连续打开所述节流阀来调整所述喷射和计量模块中的压力。如果喷射或输送泵不是以容积方式输送的泵，所述喷射压力也能够精确地调整到希望值。
所述方法的实施例包括通过关闭所述泵和完全打开所述节流阀，将空气吸入到所述喷射和计量模块中以形成所述喷射和计量模块中的空气容积并因而提高所述喷射和计量模块的耐冰压性。
所述方法的实施例额外包括完全闭合所述节流阀以使所述喷射和计量模块排气。
附图说明
下面将参考附图详细地说明本发明，其中：
图1示出常规喷射装置的示意性框图；
图2示出根据本发明的喷射装置的示意性框图；和
图3示出通过根据本发明的2/4路节流阀的示意性剖面图；
具体实施方式
图1示出用于喷射流体2的常规装置的示意性框图。
所述装置具有容器4，待喷射流体2存储在容器4中。通过流体引出管5，待喷射流体2从容器4引出并且通过4/2路切换阀12供给给泵8的入口，其中，在流体引出管5中布置过滤器6。所述泵使流体2受压并且将增压的待喷射流体2通过4/2路切换阀12的第二通路供给给喷射和计量模块10，喷射和计量模块10布置在未示出的废气管上并且被构造成将供给的流体喷射到所述废气管中。借助于布置在供给管中或其上的压力传感器18，所述流体的压力能够被连续地测量和监控。
同样，回流管路16与喷射和计量模块10连接，回流管路16能够将流体从喷射和计量模块10引导回到泵8的输入侧或容器4中。2/3路节流阀14布置在回流管路16中，2/3路节流阀可在三种状态之间切换：14a中断所述回流管路，14b进给功能，用于调整希望的调定压力，和14c完全打开，用于脉冲吸入空气。通过切换回流管路16中的节流阀14，可选地可调整所述三种运行状态中的一种。在进给功能14b中，节流阀14的打开横截面可被改变，以便调整所希望的喷射压力。
为了在运行时使流体泵出喷射和计量模块10，4/2路分配阀12切换到第二运行状态12b，在第二运行状态12b中，喷射和计量模块10与泵8的入口连接且过滤器6与泵8的出口连接，从而通过泵8的运行，流体从喷射和计量模块10排出并且通过过滤器6泵回到容器4中。
对于这种装置，除节流阀14外，还需要第二可切换阀12以能够将流体泵出喷射和计量模块10。
图2示出根据本发明的喷射装置的实施例的示意性框图。
所述喷射装置的构件与常规喷射装置的构件一致，与例如图1中所示的构件一致，它们被用相同的附图标记表示并且不再重复详细说明。换而言之，参考图1的说明。
根据本发明的喷射装置不具有4/2路切换阀，以使泵8的入口和出口可选地与过滤器6或者喷射和计量模块10连接。而是泵8的入口（吸入管）持久地，即没有中间换接阀（切换阀），与过滤器6连接和泵8的出口（压力管）持续地与喷射和计量模块10连接。
根据本发明的喷射装置具有修改的节流阀14，修改的节流阀14被构造成2/4路节流阀4，其具有两个接头。附加于常规节流阀14的三个功能，如与图1相关的说明，根据本发明的2/4路节流阀14可切换到泵模块14d中。在泵模式14d中，流体从喷射和计量模块10泵送到泵8的入口或者通过过滤器6泵回到容器4中。
图3示出根据本发明的2/4路节流阀14的剖面图。
节流阀14具有阀瓣22，在阀瓣22中构造阀腔室28、第一接头24和第二接头26，如图2所示，其中，第一接头24在安装状态下与喷射和计量模块10连接，第二接头26在安装状态下与泵8的入口和过滤器6连接。
在阀腔室28中布置阀体32，阀体32沿着轴线A运动。第一接头24可通到阀腔室28中，通过移动阀体32可选地打开和闭合。特别地，节流阀14的打开横截面和因而节流作用通过阀体32的运动在完全打开状态和完全闭合状态之间可变地调整。
阀体32与闸板34机械连接，从而阀体32通过闸板34的运动，平行于轴线A在闭合和打开位置之间可运动。闸板34通过柔性膜37，其限界阀腔室28的一侧并且流体密封地连接，向外导向并且通过外部驱动装置38可驱动，外部驱动装置38例如构造为线性磁力驱动装置。
弹性元件30、36以螺旋弹簧形式布置在阀元件32或者闸板36周围，并且支撑在阀元件32或者闸板36上，在静止状态中推压阀元件32或者闸板36，静止状态是指不动作的驱动装置38位于闭合位置中。在所述闭合位置中，阀元件32使第一接头24相对于节流腔室28流体密封地闭合。
柔性膜37与在闸板34上构造的凸出部分35相互作用，以使当闸板34（在图3的视图中从下向上）从闭合位置移动到打开位置时，膜37相对于与阀腔室28相对置的外侧外翻，柔性膜37限界阀腔室28的至少一侧。通过柔性膜37外翻，阀腔室28的容积扩大和阀腔室28中的压力减小。
在朝向阀腔室28的第一接头24中设置第一止回阀40，第一止回阀40能够使流体流从第一接头24流到阀腔室28中并且阻止流体从阀腔室28回流到第一接头24中。
同样，在离开阀腔室28的第二接头26中设置第二止回阀42，第二止回阀42能够使流体流从阀腔室28流到第二接头26中并且阻止流体流从第二接头26回流到阀腔室28中。
如果驱动装置38不动作，阀体32和闸板34由弹性元件30、36（向下）推压到闭合位置中。在所述闭合位置中，节流阀14完全闭合，以便例如能够完全排空所述喷射装置。
通过使驱动装置38动作，闸板34和阀元件32可运动到（向上）打开位置中。节流阀14的突然完全打开与阀体32迅速运动到完全打开位置中引起将空气脉冲吸入到喷射和计量模块10中，由此在那里构成弹性的空气容积，所述附加容积可容纳结冰的流体并因此提高喷射和计量模块10的耐冰压性。
通过完全打开节流阀14实现节流阀14的节流功能。将节流阀14精确控制到不完全打开的状态中能够调整喷射和计量模块10中所希望的喷射压力。
节流阀14的根据本发明的泵功能可通过闸板34的周期性移动实现。如果闸板34通过控制驱动装置38（向上）朝向驱动装置38上移动，不仅阀体32移动到打开位置，而且额外地柔性膜37向外翻且阀腔室28的容积扩大。
因为通过阀腔室28中容积扩大而引起阀腔室28中压力下降，流体2从第一接头24通过在这个流动方向上打开的止回阀40流到阀腔室28中。在阀腔室28以这种方式充满流体后，闸板34通过相应地控制驱动装置38或者在驱动装置38不动作后通过弹性元件30、36的力在相反的方向上（向下）移动。弹性膜37与闸板34连接，弹性膜37还在这种情况下向下朝向阀瓣22上移动并且此时使阀腔室28的容积减小。阀腔室28的容积减小使阀腔室28中的压力提高，并且流体从阀腔室28通过第二止回阀42流动第二接头26中并且从那里流到泵的入口侧或者回流到流体容器4中（见图2）。
通过周期性地驱动闸板34进行振荡运动，因而能实现泵功能，流体从第一接头24通过泵腔室28泵送到第二接头26中。两个止回阀40、42优选被构造成它们可用尽可能小的力或者小的流体压力打开，于是对于“脉冲回吸”功能，它们不产生显著的阻力，在“脉冲回吸”功能中，所述阀迅速打开。
通过柔性膜37改变阀腔室28的容积。特别地，当泵腔室28中流体结冰时，阀腔室28的容积通过膜37的伸展可扩大。本发明因而使用耐冰压的节流阀14。
根据本发明，可调节节流阀14从2/3路节流阀14扩大到具有附加泵功能的2/4路节流阀14，显著地降低了如下喷射装置的费用和成本，所述喷射装置能够将流体从喷射和计量模块10排出。

Claims (9)

1.一种用于喷射流体(2)的装置，具有
用于存储待喷射流体(2)的容器(4)；
喷射和计量模块(10)；
泵(8)，其被构造成在运行中，将流体(2)从容器(4)输送到喷射和计量模块(10)中；以及
回流管(16)，其能够使流体(2)从所述喷射和计量模块(10)流出，其中，可切换的节流阀(14)布置在回流管(16)中，
其特征在于，
所述节流阀被布置成可在泵模式中运行，在所述泵模式中，所述节流阀用作泵，从而所述节流阀将流体从所述喷射和计量模块(10)泵出，其中，所述节流阀(14)具有阀腔室(28)和在所述阀腔室(28)中可移动的阀体(32)，其中，所述阀腔室(28)具有至少一个第一接头(24)和至少一个第二接头(26)，所述节流阀(14)在第一和第二接头(24、26)中分别具有一个止回阀(40、42)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，代替泵出，所述节流阀(14)可切换成至少一种下述运行状态：
-完全闭合；
-完全打开；和
-部分打开。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阀腔室(28)在至少一侧上通过柔性膜(37)流体密封地闭合，其中，所述膜(37)通过驱动装置(38)可移动以便改变所述阀腔室(28)的容积。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述节流阀(14)具有至少一个弹性元件(30、36)和/或一个线性磁体(38)，其中，所述至少一个弹性元件(30、36)被构造成将阀体(32)推压到闭合位置中，所述线性磁体(38)被构造成使所述阀体(32)从闭合位置移动到打开位置中。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置用于将流体喷射到内燃机废气管中。
6.运行权利要求1至5中任一项所述装置的方法，其中，所述方法包括流体(2)通过所述节流阀(14)的适当控制来泵出。
7.根据权利要求6所述的运行装置的方法，其特征在于，所述方法额外地包括所述喷射和计量模块(10)中的压力通过部分打开所述节流阀(14)来调整。
8.根据权利要求6或7所述的运行装置的方法，其特征在于，所述方法额外地包括通过关闭所述泵(8)和完全打开所述节流阀(14)，将空气吸入到所述喷射和计量模块(10)中。
9.根据权利要求6或7所述的运行装置的方法，其特征在于，所述方法包括用于使所述喷射和计量模块(10)排气的节流阀(14)完全闭合。
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