CN103688054B - 具有减小的闭死容积的计量单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将流体输送到废气后处理系统（10）中的装置，所述流体尤其是工作物质或者辅助物质，所述装置包括计量模块（28）。所述计量模块（28）包括用于以计量方式引入流体的喷嘴（58）和给泵腔室（54）加压的泵活塞（40）。封闭元件（50）设置在所述泵腔室（54）中。所述封闭元件位于流体的流径中并且能够从所述泵腔室（54）的外侧被操作。
Description
背景技术
为了满足日益严格的有害物质标准，如欧5标准或不久将生效的欧6标准，内燃机的废气利用废气后处理系统处理。SCR法(SCR＝选择性催化还原)是例如减少废气中NOx成分、尤其是减少自燃式内燃机的废气中NOx成分的一种方法。根据这种方法，工作物质/辅助物质，尤其是还原剂，例如尿素或者尿素水溶液被喷射到内燃机废气管的废气流中。工作物质/辅助物质，尤其是还原剂以喷雾的形式引入到废气管中，从而得到所述工作物质/辅助物质(尤其是还原剂)更高的雾化程度。利用所述工作物质/辅助物质、尤其是还原剂将废气中的NOx转变成H2O和N2。今天在市场上可使用的工作物质/辅助物质，尤其是商标为的还原剂得到了广泛的应用。
在废气后处理系统中，泵单元一般与喷嘴结合成一个模块(“集成的计量系统”)。在集成的计量模块(IDM)中，泵单元和喷嘴单元结合。所述喷嘴在压力控制下被打开。在所述系统的初始状态下，电磁线圈不通电。几乎没有磁力作用到衔铁上，并且弹簧使计量模块中的活塞连同衔铁朝向行程止挡移动。所述行程止挡例如能够通过调节盘实现。在所述计量模块开始输送时，所述电磁线圈通电并且通过磁力使活塞朝向泵腔室运动到所述衔铁上。由于这个原因，所述泵腔室中的压力升高并且压力阀打开。所述压力打开所述喷嘴，从而所述工作物质/辅助物质例如被进给到内燃机的废气管中。所述活塞连同衔铁的运动通过在计量模块中设置的第二行程止挡停止。在到达第二行程止挡时，所述工作物质/辅助物质停止进给到所述内燃机的废气管中。通过所述活塞行程限定工作物质/辅助物质的喷射量。如果电流被切断，所述电磁线圈由于不通电而使它的磁力降低。所述磁力降低得越多，所述磁力比所述弹簧力越小，所述活塞连同衔铁再次返回并且所述计量模块的泵腔室通过例如被构造为球阀的阀再次填充。接着进行下一次喷射。
于是通过所述喷嘴，工作物质/辅助物质作为弥散的喷雾进给到所述废气管中，所述喷嘴不受控制地通过预输送压力或者通过计量模块中的压力波动来打开并且保证更高的喷射压力，用于使所述工作物质/辅助物质作为弥散的滴雾进给到内燃机废气管中的所述喷嘴具有大于等于6bar的相对高的打开压力。
为了使所述计量模块自动排气，需要保证在所述泵腔室完全充满空气时所述计量模块的泵腔室中也达到至少喷嘴的打开压力。这允许通过与泵体积相比小的泵腔室体积实现。如果例如在所述泵腔室中布置弹簧，所述弹簧对用于阀的封闭体加载，则不能得到有利的小的泵腔室体积，并且所述泵腔室以成本相对更高的方式通过预输送泵排气。这使整个系统的排气需要更高的总费用，并且必然导致它的成本提高。
发明内容
本发明提出在计量模块中设置吸取阀，所述吸取阀不具有复位弹簧并且限界所述泵腔室。这个吸取阀以有利的方式从所述泵腔室的外部通过操作元件进行操作，所述操作元件被构造为棒形或杆形的拉伸元件或者它是活塞等。
在本发明的实施例变型中，例如设置在泵腔室中的阀可构造为球阀并且具有球形的封闭元件或者半球形的封闭元件。所述阀通过被构造为棒形或杆形的拉伸构件而与弹簧元件连接，所述弹簧元件在计量模块中布置在所述泵腔室外部。与所述封闭元件连接的被构造为棒形或杆形的拉伸元件延伸穿过所述泵活塞中的贯通通道，到达所述泵腔室外部的弹簧，所述弹簧保持在弹簧架中。
在所述被构造为棒形或杆形的拉伸元件通过所述弹簧元件(所述弹簧元件支撑在所述弹簧架中)被加载时，所述泵活塞利用复位弹簧加载，其中所述被构造为棒形或杆形的拉伸元件延伸穿过所述泵活塞。所述复位弹簧在一侧支撑在所述泵活塞的凸肩上，在另一侧支撑在环绕泵活塞连同导向体的套筒形构件(即导向套筒)上。
本发明提出的用于废气后处理系统的计量模块的实施例的特色之处在于与弹簧元件布置在泵腔室中的对比实例相比，所述泵腔室的体积明显减小。它允许通过填充路径中更小的节流点和具有更大吸取横截面的阀实现更好地填充所述泵腔室，所述阀具有被构造为球形或半球形的封闭元件。由此可提高填充频率。此外，可以通过更容易地调节泵活塞行程实现显著改善的定量精度。最终允许利用本发明提出的技术方案实现更好的定量精度。由于所述泵腔室的体积小，因此可以非常迅速地在该泵腔室中的建立压力。通过本发明提出的技术方案允许实现显著减小的泄漏，因为在具有控制横截面的实施方案中必然会出现的泄漏被取消和通过活塞导向装置出现的泄漏可忽略地小。
附图说明
下面将参考附图，详细说明本发明，其中：
图1示意性地示出废气后处理系统的部件；
图2示出本发明提出的计量模块的第一实施例变型；和
图3示出计量模块的再一实施例，其具有穿过导向体的压紧螺栓。
具体实施方式
图1以示意图示出废气后处理系统的部件。
图1示出废气后处理系统10，其通过控制器12控制，控制器12在这里只是示意性地被描绘。废气后处理系统10根据图1的视图包括存储箱14，工作物质/辅助物质、尤其是还原剂(例如尿素或者尿素水溶液)容纳在存储箱14中。根据所述工作物质/辅助物质所掺和的添加物或者其它添加剂，它的冰点位于约-11℃的温度。吸取管16从存储工作物质/辅助物质的存储箱14延伸到输送装置18。过滤器20在吸取管16中布置在输送装置18上游。旁通管22在过滤器20前面从吸取管16分支，节流元件和截止阀可容纳在旁通管22中。沿所述工作物质/辅助物质的流动方向观察，旁通管22在输送装置18后面在它的压力侧通道压力管道24中。压力管道24延伸到计量模块28。在计量模块28中生成喷雾，所述喷雾通过计量模块28可进给到在这里未详细示出的内燃机的废气管30中。废气管30引导废气流34，废气流34沿着计量模块28流动并且在SCR小室32中进行后处理。废气的NOx成分被还原成H2O和N2。
图2示出本发明提出的用于废气后处理系统的计量模块的实施例变型，其具有减小的泵腔室体积。
从图2的图示可知，根据这个实施例变型的废气后处理系统10的计量模块28包括壳体36。填充路径38通到计量模块28的壳体36中，填充路径38可包括另外的过滤元件，并且工作物质/辅助物质通过填充路径38流向计量模块28。如从图2的图示可得知，泵活塞40位于填充路径38中。泵活塞40通过复位弹簧42加载。复位弹簧42在一侧支撑在泵活塞40外壳表面上所布置的凸肩上，在另一侧支撑在围绕泵活塞40所构成的导向套筒62上。根据图2的图示，一个通道延伸通过泵活塞40。所述通道被构造为贯通的，并且从泵腔室54中的封闭元件50延伸到弹簧架72，弹簧元件70容纳在弹簧架72中。
根据图2所示的第一实施例变型，计量模块28还包括调节盘44，泵活塞40的输送行程通过调节盘44进行调节。从图1还得知，包围复位弹簧42的导向套筒62由衔铁46环绕，衔铁46在它所包围的电磁线圈48通电时被操作。
泵腔室54通过在这里被构造为半球形的封闭元件50进行封闭，封闭元件50在阀座51中可进行调整。泵腔室54通过导向套筒62以及泵活塞40的端面进行限界，还通过阀75进行限界，其中，导向套筒62包围泵活塞40；在泵活塞40上构造阀座51，用于在这里被构造为半球形的封闭元件50。
从图2的图示得知，壳体36还包括喷嘴58，喷嘴58具有喷嘴孔56.工作物质/辅助物质从压力阀75的泵腔室54通过穿孔到达弹簧腔室中，并从那儿通过另一弹簧架80中的开口83到达通道68，通道68通过被构造为基本上圆柱形的隔开块66延伸。隔开块66是由相对低体积压缩模量的材料制成的隔开块。因为这种情况，阻止喷嘴58前的压力陡升以及压力陡降。通过压力逐渐升高，即压力以小的斜率升高，喷嘴58前的压力波动被减小并且避免了可能的再喷射。此外，通过这个措施以有利的方式在工作物质/辅助物质出现(这在-11℃的外部温度时发生)结冰时，最大冰压被显著降低。
为了完整性起见，本发明提及至少一个例如对称地构造的通道68从弹簧架80中的开口83通过隔开块66延伸到喷嘴58。
在本发明的技术方案的图2所示的实施例变型中，泵腔室54在一侧通过压力阀75的阀座，在另一侧通过在这个实施例变型中被构造为半球形的封闭元件50封闭。泵腔室54的体积应被最小化，从而能够对泵腔室进行快速排气。经由延伸穿过泵活塞40且通到阀座51上的贯通通道，泵腔室54通过工作物质/辅助物质的沿着填充路径38的再流入进行填充。
在图2所示的实施例变型中，被构造为半球形的封闭元件50能够从泵腔室54外部借助于被构造为棒形或杆形的操作元件74进行操作。该操作元件74位于泵腔室54的外部。在电磁线圈48通电和衔铁46相应地运动时，泵活塞40移动，从而封闭元件50打开和泵腔室54在泵活塞40的限界泵腔室54的端面缩回时减压，并且在泵腔室中存在的容腔朝向喷嘴58移动。
图3是本发明提出的计量模块的再一实施例变型，其中所述计量模块用于废气后处理系统。
从图3的图示可得知，封闭元件50被构造为球形体。封闭元件50通过压缩螺栓76挤压到阀座51中，阀座51构造在泵活塞40的指向封闭元件50的端面上。在这里被构造为球形的封闭元件50通过压缩螺栓76加载，压缩螺栓76延伸穿过一弹簧架80。所述弹簧架80就它而言容纳弹簧元件78，弹簧元件78在一侧支撑在所述弹簧架80上，在另一侧对阀体81的端面加载。如同被构造为圆柱形的泵活塞40，阀体81同样由导向套筒62包围。利用压缩螺栓76，封闭元件50被按压到阀座51中。弹簧元件78又对阀体81加载，阀体81被挤压到它的座部中，所述座部位于导向套筒62中。通过这两个座部，泵腔室51被封闭，这两个座部是阀座51和被构造在导向套筒62中的、用于阀体81的阀座。在输送所述工作物质/辅助物质时，所述工作物质/辅助物质通过打开的阀座51输送到所述弹簧架80内部的空间中，至少一个弹簧元件78位于所述弹簧架80内部的空间中。所述工作物质/辅助物质从那儿经过开口83流入到隔开块66的通道68中。
在计量模块28的壳体36中存在法兰，其中计量模块28用于图1所示的废气后处理系统，所述法兰构成填充路径38。类似于图2的图示，泵活塞40由导向套筒62包围，复位弹簧42支撑在导向套筒62上。复位弹簧42作用在凸肩上，所述凸肩形成在被构造为圆柱形的泵活塞40的外壳表面上。泵活塞40在它的端面上具有调节盘44，泵活塞40的行程可通过调节盘44进行调整。在包围衔铁46的电磁线圈48通电时，泵活塞40实施轴向往复运动。泵腔室54设计有最小的体积。泵腔室54通过导向套筒62以及阀体81限界，导向套筒62包围泵活塞40。
电磁线圈48容纳在壳体36中。电磁线圈48包围衔铁46，衔铁46就它而言包围导向套筒62，导向套筒62环绕泵活塞40。导向套筒62还限界被设计有尽可能小的体积的泵腔室54，同样如同阀体81，并且泵活塞40的面向泵腔室54的端面，阀座51形成在泵活塞40的这个端面上。
从图3的图示还可得知，压缩螺栓76通过所述弹簧元件84加载，弹簧元件84如同弹簧元件78那样支撑在弹簧架80上。所述压缩螺栓包括在这里被构造为圆盘形的止挡，所述弹簧元件84抵靠所述止挡施加作用力，其中压缩螺栓76在阀体81中可移动地布置并且具有圆整的表面。压缩螺栓76表面的圆形相对于被构造为球形或半球形的封闭元件50的圆形互补地实施。
Claims (8)
1.用于输送流体的装置，所述装置具有计量模块(28)，所述计量模块(28)具有喷嘴(58)，其用于将所述流体计量到废气流(34)中，其特征在于，
所述计量模块(28)包括一能够由泵活塞(40)加载的泵腔室(54)，所述泵腔室(54)通过所述流体的流动路径中的封闭元件(50)进行限界，所述封闭元件(50)能够从所述泵腔室(54)的外部进行操作，其中所述泵腔室(54)由阀体(81)、球形或半球形体和导向套筒(62)限界，其中所述球形或半球形体与阀座(51)相互作用，所述导向套筒环绕所述泵活塞(40)，并且其中所述阀体(81)通过至少一个弹簧元件(78)进行加载，所述至少一个弹簧元件支撑在一弹簧架(80)上，其中，一压缩螺栓(76)通过一另外的弹簧元件(84)加载，所述另外的弹簧元件(84)支撑在所述弹簧架(80)上。
2.根据权利要求1所述的用于输送流体的装置，其特征在于，所述泵腔室(54)以使体积最小化的方式实施。
3.根据权利要求1或2所述的用于输送流体的装置，其特征在于，所述封闭元件(50)被实施为球形或半球形的，并且与阀座(51)相互作用，所述阀座(51)构造在所述泵活塞(40)上。
4.根据权利要求1或2所述的用于输送流体的装置，其特征在于，所述阀座(51)构造在所述泵活塞(40)的配置给泵腔室(54)的端面上。
5.根据权利要求1或2所述的用于输送流体的装置，其特征在于，所述泵活塞(40)包括贯通通道，被构造为棒形/杆形的操作元件(74)延伸穿过所述贯通通道。
6.根据权利要求5所述的用于输送流体的装置，其特征在于，所述操作元件(74)保持在一附加的弹簧架(72)上，一附加的弹簧元件(70)支撑在所述附加的弹簧架(72)上。
7.根据权利要求1或2所述的用于输送流体的装置，其特征在于，所述压缩螺栓(76)可移动地布置在所述阀体(81)中，并且所述压缩螺栓(76)具有被圆整的表面以贴靠在所述封闭元件(50)上。
8.根据权利要求1所述的输送流体的装置，其特征在于，所述流体是废气后处理系统(10)中的工作物质/辅助物质。
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