CN103958846A - 具有气隙隔离部的计量模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却计量模块(10)的设备，特别是用于对内燃机的排气部中的燃料/辅料(例如还原剂)的计量。给所述计量模块(10)配置一冷却装置，该冷却装置包括冷却体(17,20,24,28,29)，该冷却体被冷却流体穿流。所述冷却体(17,20,24,28,29)形成计量模块(10)的壳体(12)。第一组部件(17,20,28)在电接触部(16,36)处形成气隙隔离部(38；54,56,58)，而第二组部件(28,29,40)被冷却流体穿流。

Description

具有气隙隔离部的计量模块
背景技术
DE4436397B4涉及一种用于废气后处理的装置。该装置包括废气收集系统，在该废气收集系统中设有还原催化器，用于还原该内燃机的废气的NOX-成分。所述装置还包括计量装置，该计量装置包括电控的计量阀，用于根据在内燃机以及催化器的运行参数不同的情况下在废气中的NOX-含量特征曲线内所存储的值来将还原剂计量地引入到供应给催化器的废气流中。用于控制空气供给的阀是电控的控制阀，该控制阀设置在计量阀的出流口的上游并且该计量阀的出流口直接地通入到内燃机的废气流中。控制阀由一个体接收，该体可以由冷却介质绕流，从而冷却所述控制阀。
US20080236147A1公开了一种喷射系统，该喷射系统在选择性催化还原的框架内在机动车上使用，用于还原废气中的NOX-成分。根据这个解决方案，喷射系统包括喷射器，该喷射器通过电连接部供应电流。在电连接部内部设有电接触部，该电接触部被配置用于接收一连接线路的插头。
US20100108020A1涉及一种用于电线路的连接系统，该连接系统铺设在危险区域(例如有爆炸危险的区域，例如内燃机的环境)内。所述公开的连接系统适用于不同的传感器以及部件的线路的电连接。所述连接系统包括橡皮套管以及罩子，该橡皮套管设有内螺纹。在此，橡皮套管用作电隔离和热隔离器，并且在连接系统的装配状态下被压缩。
DE102009060065A1公开了一种用于在NOX-还原装置内的尿素-水-溶液的流体管路，这些流体管路根据选择性催化还原(SCR)工作。流体管路由热塑性硫化橡胶(TPV)制造。热塑性硫化橡胶具有橡胶式特性，并且以“热塑性-弹性体”著称。热塑性硫化橡胶的特征在于相对于侵蚀性液体高的耐受性并且具有非常高的柔韧性以及显著的可弯曲性。根据DE102009060065A1，由热塑性硫化橡胶制造的流体管路用于将油箱、泵、喷嘴连接或者用于离合器的接收。
发明内容
本发明的任务是：提供一种用于废气后处理系统的计量模块，所述计量模块抵抗在内燃机的运行状态下出现的高的热负载。
根据本发明建议：在计量模块内为了保护该计量模块免于过热而利用隔离壳包围该构件的壁和/或实现水冷却。在使用隔离壳的情况下可以实现例如气隙隔离部，该气隙隔离部特别是在插塞区域或在阀的线圈区域中防止过热损害。
根据本发明所建议的解决方案如下：计量元件由冷却体包围，该冷却体(包括多个部件)完全包围计量阀，用于将燃料/辅料、特别是还原剂引入到内燃机的排气部中。因此，冷却体为涉及计量元件的、该计量元件的壳体。在根据本发明所建议的解决方案的优选实施变型中，形成计量阀壳体的冷却体被多件式地构造并且包括例如上壳、中间壳以及由具有弹性特性材料制成的(例如构造成塑料套管或者橡胶套管的)插塞接触盖。此外，计量模块的壳体包括下壳，该下壳位于中间壳的下方，其中，罐状插接件装入到形成计量模块壳体的冷却体的下壳中。
特别是构造成多件式的冷却体的上壳包括还原剂输入部和另外的中空腔，这些另外的中空腔不被冷却流体穿流，而是形成气隙隔离部，而设置在上壳下方的中间壳不仅包括被冷却流体穿流的中空腔，而且包括这样的中空腔：该中空腔仅以空气填充并且因此是电插塞接触部的气隙隔离部的气隙区段。
接收有罐状插接件的下壳设有中空腔，该中空腔被冷却流体穿流。冷却流体在下壳的罐状插接件中或通过中间壳的部件(这些部件被冷却流体穿流)的循环通过被接收在下壳上的冷却流体回流部以及经由位于中间壳的壳面上的冷却流体回流部实现。在下壳中所接收的罐状插接件与设置在该下壳上方的中间壳的底部之间设有通孔，这些通孔允许冷却流体从下壳的中空腔溢流到上壳的中空腔中。
根据本发明所建议的解决方案如下：中间壳在一定程度上为“混合构件”，该混合构件一方面基于通过该混合构件延伸的电插塞接触部来允许气隙隔离部，然而另一方面具有被冷却流体穿流的区域。以根据本发明所建议的方法将引导冷却流体的区域与形成电接触部的气隙隔离部的区域相互分离，其中，将所需要的密封位置的数量减少到最小值。为了将中间壳中的、形成气隙隔离部的气隙区段与构造在中间壳内的、引导冷却流体的中空腔分离，以有利的方式命名穿过中间壳延伸的合适的分离肋部，这些分离肋部将气隙隔离部的气隙区段与中间壳的中空腔(该中空腔引导冷却流体)分离。
本发明的优点
根据本发明所建议的解决方案如下：不仅计量模块的位于燃料/辅料(特别是还原剂)的出流口的区域中的区域可以被冷却流体冷却，而且计量模块的其它区域也可以被冷却，这借助于气隙隔离部来实现。以特别有利的方法，用于控制计量模块的电接触部的气隙隔离部可以在区域中、特别是在形成计量阀壳体的多件式冷却体的中间壳中实现，因为电接触部由塑料盖包围，该塑料盖由具有弹性特性的材料制成。由于塑料盖的弹性特性可以补偿所述冷却体的由金属材料制成的区域的以及所述冷却体的由塑料制成的部件的不同的膨胀系数。一方面例如构造为塑料套筒或者橡胶套筒的插塞接触盖借助于上壳上的和在这个构件上对置地构造的卡锁部中的卡锁封闭部可松脱地固定在中间壳上。通过塑料盖(该塑料盖能够可松脱地固定在以壳体示出的多件式冷却体的上壳和中间壳上)可以使气隙隔离部有效地封闭，其中，然而同时通过取消焊接连接可以允许在密封作用没有损失的情况下的相对运动。
根据本发明所建议的解决方案考虑了通过以下方式在安装技术上的简化：在上部区域中通过对流实现了冷却，也就是说，在气隙隔离部的路径上进行补充，同时在计量模块的下部区域中可以实现液体冷却，从而使计量模块的完全冷却按照根据本发明所建议的解决方案实现。
通过使用经水冷却的中间壳，首先在计量模块的上部区域中提高了热质量、即蓄热能力。因此也可能的是，如果冷却流体循环被中断，则实现阀的延迟加热。因此，短时间的温度峰值在冷却流体循环非激活的情况下也不会导致计量模块的损害。
此外，根据本发明所建议的计量模块的壳体也在冲击式冷却的情况下对计量阀保护以防温度突变。这种冷却可以例如在马达清洁时、马达发热时或者水流经时出现。因为首先具有大的热质量的冷却体被冷却，因此避免了温度突变。由此，由冷却体包围的计量阀被慢慢地冷却，因此避免了部件中由于不同的热膨胀系数而造成的应力。
附图说明
下面将依据附图详细地说明本发明。在附图中：
图1：示出了计量模块的立体示图，该计量模块的计量阀由形成壳体的多件式冷却体包围；
图2：示出了穿过图1中所示出的计量模块和其多件式冷却体的横截面图；和
图3.1和图3.2：示出了插塞接触盖的立体图。
具体实施方式
接下来依据图1至图3.2中描述的计量模块涉及了这样一种计量模块：该计量模块用于将燃料/辅料、特别是还原剂(例如尿素或者尿素-水-溶液)引入到内燃机的排气部中。在根据本发明所建议的计量模块10的装配环境下，温度处于100℃至160℃之间的范围内。根据使用目的和装配地点也可以设置更高或者更低的温度水平。通过燃料/辅料、特别是还原剂(例如尿素或者尿素-水-溶液)使存在于内燃机的废气中的NOx-成分还原为H2O和N2。根据本发明所建议的用于冷却所述计量模块10的设备也可以在其它计量设备(这些其它计量设备在一定温度范围内运行)用于冷却这些其它计量装置。
根据图1的示图得出，计量模块10的计量阀由完整的壳体12(该壳体在一定程度上为第二壳体)包围。所述完整的壳体12包括：上壳20，该上壳例如可以以罩子的形式构造；塑料盖17，该塑料盖特别是可以由具有弹性特性的材料(例如塑料材料或者橡胶)制成。此外，壳体12包括中间壳28、设置在该中间壳下方的导向套筒32以及位于该导向套筒下方的下壳29，(在图1中仅部分示出的)罐状插接件24装入到该下壳中。
正如图1的立体图得知，计量模块10的计量阀完全由上述列举的部件17、20、28、29包围。罐状插接件24的仅下端部在计量模块10的完整的壳体12的下壳29的下方伸出。
此外，正如根据图1的立体图得知，冷却流体入流部22位于下壳29的壳面中。与此相对地，冷却流体回流部26位于中间壳28的壳面中。
穿过根据图1的计量模块的冷却体的多件式实施结构的截面可得出根据图2的示图。
根据图2的横截面示出了，整个计量阀30由完整的壳体12包围。在此，完整的壳体12包括上壳20。燃料/辅料输入部18穿过上壳20延伸，通过该燃料/辅料输入部供应特别是还原剂(例如尿素或者尿素-水-溶液)至计量模块10。图2示出了，所述输入部18弯曲地构造并且以法兰、覆盖计量阀30的上端面地通过上壳20封装。上壳20就其而言包括中空腔42，该中空腔由冷却流体通过由参考标号64标记的分离肋部64相对于中间壳28(该中间壳的中空腔44可以被冷却流体穿流)分离。此外，正如根据图2的截面图可得知，上壳20在插塞部16或电插塞接触部36的区域中包括气隙区段58，该气隙区段是计量模块10的电插塞接触部16或36的气隙隔离部14的一部分。
在上壳20的下方(该上壳是计量模块的完整的壳体12的部分)设有中间壳，该中间壳通过参考标号28标记。中间壳28包括接收部40，上壳20装入到该接收部中，该上壳包括不被冷却流体穿流的中空腔42。
同样地，中间壳28包围计量阀30，该计量阀通过保持片34接收在中间壳28上。中间壳28安置在导向套筒32上。导向套筒32就其而言被接收在基本上构造成罐状的插接件24上。
从图2的截面图可获悉：中间壳28包括中空腔44，该中空腔被冷却流体穿流并且同时也包含第一气隙区段54以及第二气隙区段56。第一气隙区段54和第二气隙区段56通过分离肋部64(该分离肋部在中间壳28中构造)与中空腔44分离。特别的是，分离肋部64的走向在中间壳28中如此选择，使得第一气隙区段54和衔接该第一气隙区段的第二气隙区段56沿着电插塞接触部36朝着插塞接触盖17的方向延伸。分离肋部64(该分离肋部将第一气隙区段54和第二气隙区段56相对于被冷却流体穿流的中空腔44分离)通到中间壳28的壁端部52上。在那里，卡锁连接部50同样也位于上壳的相对置的侧上(相比较于图2的位置48)。塑料盖可松脱地卡锁在两个卡锁位置48或50上，这些卡锁位置一方构造在上壳20上，另一方构造在中间壳28上。正如已经结合图1所解释：塑料盖17利用卡锁部48固定在上壳20上，并且利用对置于该卡锁部的卡锁部50固定在中间壳28的外侧上。由于插塞盖17的几何尺寸，对该插塞盖的开口62限界的卡锁连接部50或52如此在上壳20和中间壳28的相应接收部上延伸，使得通过温度差所引起的膨胀可以由于插塞盖17的材料的弹性特性的原因被补偿。因此可以避免泄漏，所述泄漏例如当具有不同热膨胀系数的材料补偿了在部件相互运动的情况下所出现的不同膨胀时出现。
通过根据本发明所建议的解决方案，一方面禁止冷却流体向外泄漏，另一方面确保了冷却流体远离了电插塞接触部36，从而在这个区域中不会出现电短路。在电接触部36的区域中以根据本发明所建议的方法通过气隙隔离部14在气隙区段38、54和56上实现冷却，如图2中所示。
根据图2示图得出，中间壳28为“混合构件”，该混合构件不仅在电插塞接触部36区域中实现了气隙隔离部，并且另一方面具有至少一个被冷却流体穿流的中空腔44。
正如根据图2示图的下方区域可得出，下壳29位于导向套筒32的下方。下壳29本身接收通过参考标号24标记的罐状插接件。
在计量模块10的下端部上会出现数量级为120℃或更大的温度。由于这个原因，冷却流体入流部22位于下壳29的区域中，在该冷却流体入流部中，冷却流体溢流到下壳29中并且从那里溢流到罐状插接件24的中空腔66中。在计量阀30的下方区域中也设有喷嘴，通过所述喷嘴将由燃料/辅料和空气组成的喷雾喷射到内燃机的排气部中。
因为在此出现由运行引起的最高温度，因此为了优化冷却作用，冷却流体入流部22位于根据本发明所建议的计量模块10的这个区域内，以便确保在出现高温度的区域中存在最优的热导出。
根据图2的截面图进一步得出：在冷却流体通过冷却流体入流部22进入之后在流经罐状插接件24的中空腔66之后，冷却流体通过通孔46流至中间壳28的底部上方的中空腔44。如图2所示，在导向套筒32中的和在中间壳28的底部中的通孔46相互对准，从而冷却流体在流经所述罐状插接件24之后溢流到中间壳28的中空腔44中。在经过中间壳28的中空腔44(该中空腔通过分离肋部64与气隙区段54、56液体密封地分离)之后，在绕流于计量模块10之后通过该计量模块的余热加热的冷却流体在冷却流体回流部26上离开中间壳28的中空腔44，如图2所示。
通孔46确保了冷却流体从罐状插接件24的中空腔66溢流到壳体12的中间壳28的至少一个中空腔44内。从图2的装配状态可知：优选由具有弹性特性的材料制成的插塞盖17允许气隙隔离部的形成，也就是说，由于对流的原因在计量模块10的上部分中的电插塞接触36区域中实现冷却。另一方面，其它的部件存在这样的可能性：特别是给计量阀30的承受高热负载的喷射部分设置水冷却，通过该水冷却可以实现非常良好的热导出。根据本发明所建议的解决方案实现了计量模块10的所有部件的冷却。通过根据本发明所建议的解决方案可以特别是使材料相应地针对其使用目的进行优化地使用，而不会由于其可能的不同热膨胀系数而导致泄漏或者疲劳裂纹。
通过图3.1和图3.2可得出图1和图2中以横截面图所示的插塞盖的立体图。
图3.1示出了，插塞盖17包围了电缆输出端60并且具有开口62。开口62通过相互对置构造的卡锁部48、50限制，这些卡锁部可以与上壳20上或中间壳28插塞区域中的构造成凹部或凸起的几何结构互补地构成。图3.2示出了，塑料盖17的开口62可以例如方形地或者也可以矩形地构造，这有利于构造卡锁连接部48、50。如果这些卡锁连接部相互对置地安置，则可以在插塞盖17卡锁并且在产生预紧的情况下实现将塑料盖17可靠密封地、但也可再次松脱地固定在形成所述壳体12的多件式构成的冷却体的上壳20以及中间壳28上。

Claims (12)

1.一种用于冷却计量模块(10)的设备，特别是用于将燃料/辅料计量到内燃机的排气部中，其中，给所述计量模块(10)配置一冷却装置，所述冷却装置包括冷却体(17,20,24,28,29)，所述冷却体被冷却液体穿流，其特征在于，所述冷却体(17,20,24,28,29)形成计量阀(30)的壳体(12)，所述壳体的第一组部件(17,20,28)在电接触部(16,56)处形成气隙隔离部(38；54,56,58)并且所述壳体的第二组部件(28,29,40)被冷却流体穿流。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述冷却体包括上壳(20)、可卡锁的插塞接触盖(17)、中间壳(28)、下壳(29)和装入到所述下壳(29)中的罐状插接件(24)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述上壳(20)与至少局部地被冷却流体穿流的中间壳(28)介质密封地分离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述上壳(20)具有引导冷却流体的中空腔(44)并且与所述可卡锁的插塞接触盖(17)形成所述气隙隔离部(14)的气隙区段(58)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述中间壳(28)具有被冷却流体穿流的中空腔(44)并且包括所述气隙隔离部(38)的与所述中空腔分离的第一和第二气隙区段(54,56)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述中间壳(28)包括从所述中空腔(44)开始的冷却流体回流部(26)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述中间壳(28)包括分离肋部(64)，所述分离肋部将所述中空腔(44)与所述第一和第二气隙区段(54,56)分离。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述中间壳(28)与装入到所述下壳(29)中的罐状插接件(24)之间接收一导向套筒(32)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，一冷却流体入流部(22)通到所述下壳(29)中，所述冷却流体入流部包括一引导冷却流体的下壳中空腔(66)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述导向套筒(32)中以及在所述中间壳(28)的底部中设有通孔(46)，所述通孔允许冷却流体从所述罐状插接件(24)的中空腔(66)溢流到所述中间壳(28)的中空腔(44)中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，插塞盖(17)由具有弹性特性的材料制成，用于补偿上壳(20)和中间壳(28)的由于温度引起的膨胀。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，插塞盖(17)包括卡锁在所述上壳(20)上的第一卡锁部(48)和卡锁在所述中空体(17,20,24,28,29)的中间壳(28)上的第二卡锁部(50)。
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