CN104662271B - 耐高温的计量模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于冷却计量模块(10)的装置，所述计量模块用于将工作介质/辅助剂计量到内燃机的排气管中，所述计量模块(10)具有包括多个壳体区段(19)、(20)、(28)、(29)的壳体(12)。第一壳体区段(19)、(20)位于所述计量模块(10)的暴露在温度下的区域(62)中并且由金属材料制成，用于工作介质/辅助剂的入口管(18)被构造在所述第一壳体区段上。
Description
背景技术
DE 44 36 397 B4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，在所述废气收集系统中布置有还原催化器用于还原内燃机废气的氮氧化合物组成成分。该装置还包括计量装置，其包括电控制的计量阀，用于根据在内燃机以及催化器的不同的运行参数的情况下在废气中的氮氧化合物含量的存储在综合特征曲线中的值而计量地将还原剂引进到供应给催化器的废气流中。用于控制空气供应的阀是电控制的控制阀，所述控制阀布置在计量阀的出口的下游并且其出口直接通到内燃机的废气流中。该控制阀被如下本体接收，所述本体可以由冷却介质环流，从而该控制阀被冷却。
US 2008/0236147 A1公开了一种喷射系统，所述喷射系统在选择性催化还原的框架中在机动车上使用，用于还原在废气中的氮氧化合物部分。根据该解决方案，该喷射系统包括喷射器，所述喷射器通过电接口被供应电流。电触点位于所述电接口中，所述触点设置用于接收接头线路的插头。
US 2010/0108020 A1涉及一种用于电线路的接头系统，所述电线铺设在危险的区域中，如此例如存在爆炸危险的区域中，例如内燃机的环境中。该公开的接头系统适合于不同传感器和部件的线路的电连接。接头系统包括橡胶套管和盖，所述盖设有内螺纹。在此，橡胶套管用作电和热的绝缘体并且在该接头系统的安装好的状态中被压紧。
DE 10 2009 060 065 A1公开了在氮氧化合物还原装置中的尿素水溶液的流体管线，所述氮氧化合物还原装置根据选择性催化还原(SCR)工作。流体管线由热硫化制成。热硫化具有橡胶状的特性并且也已知称为热塑性弹性体。热硫化特别突出的是对侵蚀液体的高耐性并且具有非常高的挠性以及突出的柔韧性。根据DE 10 2009 060 065 A1由热硫化制成的流体管线用于连接油箱、泵、喷射喷嘴或者用于接收耦合。
在废气后处理系统的框架中使用的计量模块中，使用用于尿素计量的喷射阀。为了用喷射阀的阀尖尽可能近地达到废气流上，在该计量模块中主动地冷却阀接收部。这个通过机动车冷却剂循环上的冷却体接头实现。由此保证，在阀靠近废气定位的情况下，阀尖温度在运行中不上升超过120℃。当在计量模块中由塑料(PA66)制成的接头件在冷却体外面延伸时(通过所述接头件接通用于工作介质/辅助剂的供应管线)，该接头件暴露在环境温度中并且可在关键运行状态中、例如在高的环境温度运行时或者在热断开装置(Heiβabsteller)中变热。
在此，高的热输入可以通过塑料接头件到达位于其下面的用于密封的O型圈。
发明内容
根据本发明建议，计量模块的接头件放弃迄今为止使用的材料，本发明提出计量模块的接头件由金属材料制成。这意味着，该接头件更好地经受在高的温度负载情况下运行时以及在断开时出现的温度负载以及机械负荷。由于接头件的材料选择和与此相关的到在接头件和计量模块的喷射阀之间的密封元件的改善导热，可完全去除成为潜在的泄漏点的软材料密封件。
根据本发明建议，该接头件直接与计量模块的喷射阀连接并且例如通过建立材料锁合的连接、如激光焊接形成环形的密封部。由此，一方面去除上面已经提到的归为非常温度敏感的软材料密封件并且另一方面该密封部的耐用性相较于使用软材料密封件显著提高。
在这样的计量模块构型中，在压力管线中出现的力(所述力例如在运行中显示为振动)通过在接头件和喷射阀之间的直接连接而直接地作用到喷射阀上，使得提供了喷射阀附加的减载。计量模块的喷射阀对于由在运行中必然出现的由压力管线引起的力的减载可以例如这样进行，现在由金属材料制成的接头件以合适的方式例如与接头片连接。优选地，其同样通过形成材料锁合的连接、例如形成焊接缝进行。由此可实现，通过接头件在运行中不可避免地传递到喷射阀中的力可通过接头片导到围绕喷射阀的冷却体上。由此，可实现对喷射阀受到的机械力减载。
在根据本发明的解决方案的另一有利构型中，该喷射阀在轴向上仅通过接头件固定部被保持在接头片上。可去除原本需要的固定片，从而可实现附加的重量优势和成本优势。
本发明的优点
通过根据本发明建议的解决方案，可提出一种温度耐受的接头件，所述接头件即使暴露在非常高的环境温度下，也不会受损。
因为通过根据本发明建议的解决方案，公开了这样的可行性，提出一种在接头件和喷射阀之间的材料锁合的连接，消除了在使用对温度敏感的软体密封件时必然出现密封问题。优选构造成激光焊接缝的密封部一方面是温度耐受的，另一方面其是密封的。如软性材料密封件本身一样，专门的软材料密封件材料的选择现在也可被省去。软材料密封件通常构造成O型圈。通过根据本发明建议的解决方案，可以省去该敏感的密封位置。
通过根据本发明建议的解决方案，通过将塑料换成金属还可实现提高接头件的强度。因为在根据本发明建议的解决方案中，可省去由软的密封材料制成的、O型圈构型的密封件，通过刚好去除该构件实现阀缩短。这又有利地影响到用于安装计量模块需要的安装空间，从而可实现在机动车装配方面的安装空间优点。此外，在安装根据本发明建议的计量模块时，制造步骤可省去软材料密封件的安装和在轴向上固定计量模块的固定片的安装。此外，省去固定片有利地影响计量模块的总重量。
附图说明
以下根据附图详细地说明本发明。
附图示出了：
图1：被多件式的冷却体包围的计量模块的立体图；和
图2：计量模块的示图，其中，接头件由金属材料制成并且材料锁合地与喷射阀接合。
具体实施方式
下面根据图1和2所述的计量模块是用于将工作介质/辅助剂，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管中的计量模块。在根据本发明建议的计量模块10的安装环境中，温度可以出现在100℃和160℃之间的范围中。也可以根据使用目的和安装位置存在更高的或者更低的温度水平。通过工作介质/辅助剂，特别是还原剂，例如尿素或者尿素水溶液，存在于内燃机的废气中的氮氧化合物成分被还原成H2O和N2。根据本发明建议的用于冷却计量模块10的装置也可以在其他的、在确定的温度范围内运行的计量装置中用作该计量装置的冷却装置。
图1示出了，计量模块10的计量阀被完整的外壳12包围，所述外壳是第二壳体。完整的外壳12包括：上壳20，其例如可构造成盖状；塑料覆盖件17，所述塑料覆盖件特别是由具有弹性特性的材料、例如塑料材料或者橡胶制成。此外，外壳12包括中壳28，还包括布置在中壳28下面的导向套管32以及置于导向套管下面的下壳29，在图1中仅局部地示出的罐状插入件24装入到所述下壳中。
如从根据图1的立体图得知，计量模块10的计量阀完全被上述所列的部件17，20，28和29包围。仅罐状插入件24的下端部在计量模块10的整个外壳12的下壳29下方突出。
此外，如从根据图1的立体图得知，冷却流体入口管22位于下壳29的侧面中。与此相对地，冷却流体回流管26位于在中壳28的侧面中。
根据图2的示图得到计量模块，其中，接头件由金属材料制成，并且材料锁合地与喷射阀连接。
根据图2的横截面示出了，计量阀30被外壳12完全地围绕。外壳12在此包括上壳20。工作介质/辅助剂入口管18延伸穿过上壳20，通过所述工作介质/辅助剂入口管，特别是还原剂、例如尿素或者尿素水溶液被供应给计量模块10。图2示出了，该入口管18可在接头件19上成角度地形成并且借助一覆盖计量阀30的上端面的法兰被上壳20封装。上壳20就其而言包括空腔42，所述空腔42通过分离肋60相对于中壳28与冷却流体分开，所述中壳的空腔44可被冷却流体流过。如根据图2的剖视图还可以得到，上壳20在插头16的或者电插接触点36的区域中包括气隙区段，所述气隙区段是计量模块10的电插接触点16或者36的气隙绝缘14的部分。
通过标记28标出的中壳处于作为计量模块10的外壳12的部分的上壳20的下方。中壳28包括接收部40，限定空腔42的上壳20装到所述接收部中。
中壳28同样围绕计量阀30，所述计量阀在迄今为止的解决方案中通过也在图2中示出的固定片34在轴向上被固定。下面根据本发明建议的解决方案，可以去除在图2中仍示出的固定片34，因为现在通过材料锁合的连接——也即在接头件19的还原剂入口管18和计量阀体30的相应接头之间的第二连接缝72——在轴向上提供计量阀30的轴向固定。
中壳28落座在导向套管32上。导向套管32就其而言被接收在基本罐形构造的插入件24上。
从根据图2的剖视图得知，中壳28包括空腔44，所述空腔被冷却流体流过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通过构造在中壳28中的分离肋60与空腔44分离。特别地，分离肋60在中壳28中的延伸路线这样选择，使得第一气隙区段54和衔接第一气隙区段的第二气隙区段56沿着电插接触点36在插接触点覆盖件17的方向上延伸。分离肋60通到中壳28的壁端部52上，所述分离肋将第一气隙区段54和第二气隙区段56相对于由冷却流体流过的空腔44分离。锁止接头50也位于中壳的壁端部，如图2中在上壳的对置侧上的对照位置48一样。在一方面构造在上壳20上并且另一方面构造在中壳28上的这两个锁止位置48或者50上，插接触点覆盖件17被可释放地锁止。如已经结合图1说明的，插接触点覆盖件17与在上壳20的锁止部48被可释放地连接并且与在中壳28的外侧上的与锁止部48对置的锁止部50被可释放地连接。
在电触点36的区域中，实现如图2所示的通过气隙绝缘14到气隙区段38，54，和56的冷却。此外，从图2得出，中壳28是“混合构件(Hybridbauteil)”，所述混合构件不仅在电插接触点36的区域中具有气隙绝缘并且另一方面包含至少一个空腔44，所述空腔被冷却流体流过，也就是说，所述空腔被强制冷却。
如在图2的下区域中得出，下壳29位于导向套管32的下方。下壳29就其而言接收用标号24标记的罐形插入件。在计量模块10的下端部上可能出现120℃和更高的温度。由于这个原因，冷却流体入口管22处在下壳29的区域中，冷却流体在所述冷却流体入口管中流到下壳29中并且从那儿流到罐形插入件24的空腔66中。喷射喷嘴也位于计量阀30的下区域中，通过所述喷射喷嘴将由工作介质/辅助剂和空气组成的喷雾喷射到内燃机的排气管中。因为这里出现由运行情况所决定的高温，所以冷却流体入口管22位于计量模块10的该部分中用于优化冷却效果，以便在出现高温的那个区域中保证优化的散热。
此外由根据图2的剖视图得知，在冷却流体通过冷却流体入口管22进入后在流过罐形插入件24的空腔66之后，冷却流体通过至少一个贯通开口46流到在中壳28底部上方的空腔44。如图2所示，在导向套管32中的贯通开口46和在中壳28底部中的贯通开口46彼此对准，使得冷却流体在流过罐形插入件24之后流到中壳28的空腔44中。在通过中壳28的空腔44之后，所述空腔通过分离肋60与气隙区段54，56不透液体地分离，在流过计量模块10后被其废热加热的冷却流体在冷却流体回流管26上离开中壳28的空腔44，如图2所示。贯通开口46保证冷却流体从罐形插入件24的空腔66转移到外壳12的中壳28的至少一个空腔44中。
此外，图2示出了，暴露区域62，也就是说，既不是液冷也不是气冷的区域位于计量模块10上，所述区域特别是包括接头件19的区域。此外图2示出了，绝缘区域64位于暴露区域62的下方。在该区域中，冷却通过气隙绝缘14从空腔42开始，所述空腔42通过上壳20以盖形限界。水冷的区域66位于计量模块10的该绝缘区域64的下方，所述水冷区域被通过冷却水入口管22和冷却水回流管26循环经过不同的空腔58和44的冷却流体冷却。用标号60标记分离肋，所述分离肋在中壳28内将第一气隙区段54与中壳空腔44分离。
根据图2示出了，接头件19具有例如环形地围绕还原剂入口管18延伸的接头片74。下面是根据本发明建议的解决方案，该例如环形构造的接头片74在第一连接缝70的区域中与由金属材料制成的接头件19材料锁合地连接。第一连接缝70用于力传递，也就是说，将作用到还原剂入口管18上的力传递到计量模块10上。优选地，第一连接缝70作为激光焊接缝形成在接头片74和接头件19的盖形构造的上壳20的与接头片74对置的区域之间。此外，根据图2得知，接头件19的还原剂入口管18沿着第二连接缝72与计量阀体30的端面材料锁合地连接。在接头件19的还原剂入口管18与计量阀体30的相应接头之间的材料锁合的连接缝72同样实施为激光焊接缝。该第二连接缝72是构造成在计量阀体30和接头件19的还原剂入口管18之间的液体密封部。通过由第二连接缝72形成的液体密封部来保护空腔42防止还原剂流入。通过将空腔42与冷却介质的中壳空腔44分离的分隔壁34，这两个介质空间42或者44相对彼此密封，其中，分隔壁34被接收在计量阀体30的外部几何结构上。
通过根据图2的解决方案，特别是通过在一方面环形构造的接头片74和另一方面由金属材料制成的盖形的上壳部分20的内侧之间的第一连接缝70实现计量阀体30的机械减载。通过接头件19减小的力通过接头片74传递到冷却体也就是说整个外壳12上并且不直接地传递到被整个外壳12围绕的计量模块10上。
在根据图2的示图中，固定片34由于说明的原因仍被示出。可以考虑，在图2中轴向固定片34配合到在计量阀30的侧面上的相应槽口中，由此在轴向方向上提供该构件的固定。取消该固定片34，因为现在通过第二连接缝72负责计量阀30的轴向固定，如在图2中所示的那样。
Claims (3)
1.计量模块(10)，具有：具有计量阀体(30)的计量阀，用于将工作介质/辅助剂计量到内燃机的排气管中；和用于冷却所述计量阀的装置，所述装置包括具有多个壳体区段(19,20,28,29)的壳体(12)，其中，第一壳体区段(19,20)由金属材料制成，在所述第一壳体区段上构造用于工作介质/辅助剂的入口管(18)并且所述第一壳体区段位于所述计量模块(10)的暴露在温度下的区域(62)中，其特征在于，所述第一壳体区段包括具有所述入口管(18)的接头件(19)并且包括上壳(20)，其中，所述接头件(19)的接头片(74)和所述上壳(20)通过第一连接缝(70)彼此连接，所述计量阀体(30)和所述接头件(19)通过第二连接缝(72)彼此连接，
所述第一连接缝(70)和所述第二连接缝(72)实施成激光焊接缝。
2.根据权利要求1所述的计量模块(10)，其特征在于，所述第二连接缝(72)形成液体密封部。
3.根据权利要求1所述的计量模块(10)，其特征在于，所述第一壳体区段(19,20)限定一个空腔(42)。
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