CN106460619A - 喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷射装置(1)，尤其是用于内燃机的废气后处理系统的喷射装置，具有：压力控制和向外打开的喷射阀(2)，该喷射阀具有能穿过阀体(5)中的通流开口(7)并且能轴向移位的阀活塞(6)，该阀活塞在一端具有阀尖部(9)；配属于所述通流开口(7)的阀座(8)；至少一个使所述阀活塞(6)以所述阀尖部(9)压抵到所述阀座(8)上用于封闭所述通流开口(7)的弹簧元件(11)，其中，所述阀尖部(9)在流动室(15)中能轴向移位，该流动室一侧通过所述阀体(5)并且另一侧通过喷孔板(14)形成，该喷孔板具有多个喷射开口(19)。

Description

喷射装置
技术领域
本发明涉及一种喷射装置，尤其用于内燃机的废气后处理系统。
背景技术
开始提到的类型的喷射装置是已知的。例如在专利文献DE 10 2006 912855 A1中公开了一种具有喷嘴模块的喷射系统，该喷嘴模块配属于内燃机的排气管，以便在那里将处于压力下的液态的废气后处理剂喷入到废气中。在具有内燃机的车辆中，由于废气法规还必须减少有害物质NOx。一种在此经常被应用的方法是所谓的SCR方法(SCR：选择性催化还原法)，在该方法中，有害物质NOx借助液体的废气后处理剂被还原成氮气和水，该废气后处理剂通常是尿素水溶液。废气后处理剂通过喷射装置从储料箱中抽吸出并且之后喷射到废气中。相应的喷射装置例如也从EP1 878 920 B1中已知。在此，喷射装置具有阀活塞，该阀活塞借助电磁促动器首先压缩废气后处理剂，并且之后将其喷射到废气中。接着通过弹簧元件使阀活塞运动回到它的初始位置中，由此抽吸新的还原剂。为了实现大程度地减少NOx，需要使废气后处理剂特别好地与废气混合。当被喷入的喷雾非常细化或者说具有小液滴时是有利的。在所述文献中设置有喷射装置，这些喷射装置具有向内打开的喷射阀。内部打开的喷射阀应理解为一种阀，在该阀中，阀活塞的阀尖部与在通流开口上游(沿通流开口的通流方向看)设置的阀座共同作用。
从文献WO 94/00686中另外已知一种用于喷射阀的喷孔盘，该喷孔盘设置成具有多个用于有目的地调节喷雾的喷射开口。
发明内容
根据本发明的带有权利要求1特征的喷射装置具有这样的优点，即一方面会产生特别细化的喷雾，并且另一方面尤其安全地保护喷射阀的阀座免于例如在废气中存在的炭黑颗粒的影响，使得能够保证喷射装置的长使用寿命。根据本发明的喷射装置的特征在于，它具有压力控制和向外打开的喷射阀，该喷射阀具有穿过阀体中的通流开口并且轴向可移位的在一端具有阀尖部的阀活塞、配属于该通流开口的阀座和至少一个使阀活塞以阀尖部压抵到阀座上用于封闭通流开口的弹簧元件，其中，阀尖部在流动室中可轴向移位，该流动室一方面通过阀体并且另一方面通过具有多个喷射开口的喷孔板形成。通过阀尖部在外部关闭通流开口的方式，在喷射阀打开时产生特别细化的喷雾。由沿流动方向紧接的喷孔板将喷雾通过在喷孔板中构造的喷射开口继续分布，使得也能够设置有利的碰撞束(Collision Beams)，碰撞束引起进一步的液滴变小。同时由此实现的是，喷孔板基本或至少大部分遮盖阀活塞和阀开口，由此保护阀活塞和阀开口避免直接与内燃机的废气接触。通过喷射装置的特殊构造实现了，废气尤其不会到达阀座，使得导致不密封性的阀座污染被阻止。通过阀活塞与阀座及附加弹簧元件的共同作用，此外也能够实现高的喷射压力。
根据本发明的有利扩展方案设置，阀尖部在其与阀座对置的下侧上具有与喷孔板共同作用的轴向止挡。通过该有利的扩展方案实现，阀活塞最大可这样远地移位，直至它撞到具有轴向止挡的喷孔板上。喷射孔板因此还提供另一功能，即限界阀活塞的行程。通过轴向止挡和喷孔盘的相应构造和布置，以简单的方式可以调节阀活塞的最大行程。由此能够随时调节并保证阀尖部和阀座之间的狭窄的最大间隙。
优选，轴向止挡由在阀尖部的配属于喷孔板的平的下侧上的轴向凸起来形成。阀尖部的配属于喷孔板的下侧一方面是平的并且另一方面具有凸起的轴向止挡，由此，在喷孔板和阀尖部之间在活塞的最大行程位置上也保证了一间隙，由此进一步改善了喷雾细度。
另外优选设置，流动室具有纵截面，该纵截面至少基本与阀尖部的纵截面相当。由此实现在流动室中在阀尖部和阀体之间形成狭窄的环形流动通道，该流动通道引起优化的介质引导或者说引起液体废气后处理剂的优化分布。阀尖部和阀体尤其这样构造，即当阀活塞位于其最大行程位置中时，在阀体和阀尖部之间形成狭窄的间隙，使得液体相应于连续方程非常强地被加速，以便产生非常细化的喷雾。
根据本发明的有利扩展方案设置，阀活塞设置有螺纹形或螺旋形的槽。螺纹形槽尤其沿阀活塞的圆柱形活塞杆延伸直至阀尖部。阀尖部本身优选构造成没有槽。通过螺纹形槽将旋流带入待喷射介质中，该旋流引起改善的喷雾分布。
特别优选，通流开口在阀体中具有向阀座方向(沿流动方向看)变细的横截面。有目的地，阀活塞直到阀尖部具有基本不变的直径，使得流动室在阀活塞和阀体之间在通流开口区域中向着阀座方向减小，由此待喷射介质到阀座的速度被提高。尤其，当通流开口通过阀活塞的位移至少部分被释放时，与螺栓形或螺纹形槽相结合会导致，液体经历旋流并且获得速度，由此产生特别细化的喷雾。
另外优选设置，喷射装置具有压力发生器，使得该压力发生器与喷射阀一起形成泵-喷嘴单元。以此保证了特别紧凑的喷射装置，该喷射装置提供之前描述的关于细化的喷雾以及喷射器免受污染的安全性的优点。
根据本发明的具有权利要求9的方法的特征为，为了调节阀活塞的最大活塞行程，喷孔板可塑性变形。由此，以简单的方式可以调节阀活塞的最大阀行程。
附图说明
下面根据附图进一步阐述本发明。为此，唯一的附图以简化的纵截面图示示出喷射装置。
具体实施方式
该图以简化的纵截面图示示出喷射装置1，该喷射装置具有压力控制和向外打开的喷射阀2以及这里仅示意性表示的压力发生器3。压力发生器3可以例如尤其是电驱动的液压泵。
喷射阀2具有壳体4，在该壳体中，阀体5固定地布置，并且阀活塞6可轴向位移地布置。阀体5具有通流开口7，阀活塞6至少基本穿过该通流开口。通流开口7朝向它的中部(沿纵向方向看)变细，使得该通流开口具有第一和第二区段，它们分别构造成至少基本呈v形地向外扩张。阀体5在通流开口7的最窄部位上具有阀座8。阀座8配属有阀活塞6的阀尖部9，该阀尖部同样具有v型纵截面，使得阀活塞6在横截面中向它的具有阀尖部9的端部扩张。阀尖部9因此在阀活塞6的端部上构造或布置成截锥形，使得阀座8与阀尖部9的锥形周壁共同作用，关闭通流开口7。阀尖部9至少区段地设置有比在最窄部位上的通流开口7更大的直径。在与阀尖部9对置的端部上，活塞设置有支承板10，该支承板轴向固定地保持在阀活塞6上。当前构造成螺旋弹簧的弹簧元件11被预紧地保持在支承板10和阀体5之间，使得弹簧元件11通过支承板10将阀活塞6以阀尖部9拉抵或压抵到阀座8上。弹簧元件11因此布置在通流开口7的变细部的与阀座8对置的侧上。
阀体5在此优选具有环形凹槽12，如在当前实施例中示出的那样，螺旋弹簧局部地为了其导向而放置在该凹槽中。在该凹槽12中有利地也设置有间隔环13。通过选择间隔环13的厚度或高度能够以简单的方式影响或调节弹簧元件11的预紧力。
阀尖部9在阀活塞6的关闭通流开口7的位置中完全放置在通流开口7的第二区段中。通流开口7的纵截面的轮廓在阀活塞6的该位置中优选匹配于阀尖部9的轮廓。在阀体5上还这样布置尤其构造成喷孔盘的喷孔板14，即该喷孔板通过阀尖部9的通流开口7延伸，或者与阀座6对置地延伸，使得在喷孔板14和阀体5之间形成流动室15，阀尖部9放置在该流动室中。喷孔板14在此在喷射阀2的关闭状态中与阀尖部9间隔地被布置，使得阀活塞6向喷孔板14的方向可轴向移位，并且阀活塞由此可从阀座8脱开，用于释放通流开口7。
在阀尖部9的面向喷孔板14的底侧16上居中地设置轴向凸起17，该轴向凸起形成轴向止挡18，当阀活塞6从阀座8相应远地脱开时，该轴向止挡与喷孔板14共同作用。通过轴向凸起17的构造或者说轴向凸起的轴向高度以及喷孔板14的位置或者说喷孔板的构造，可以因此以简单的方式调节阀活塞6的最大行程。尤其，喷孔板14为此构造成可塑性变形，使得通过喷孔板14变形也还可向内调节阀活塞6的活塞行程。除轴向凸起17以外，阀尖部9的底侧16优选也构造成平面的或平的，尤其具有平行于喷孔板14延伸的表面，使得在阀活塞6的完全或者说最大移位的状态中，在阀尖部9和喷孔板14之间产生狭长的间隙。优选，通流开口7的轮廓在流动室15的区域中这样构造，使得在阀活塞6的最大移位状态中，在阀尖部9和阀体5之间存在基本均匀并且狭窄的间隙，该间隙引起高的流动速度。
喷孔板14本身设置有多个喷射开口19，这些喷射开口尤其布置成均匀分布在喷孔板14的周向上。优选，喷射开口14通过激光加工，尤其通过超短脉冲技术(UKP)制成，使得这些喷射开口也能够具有非常小的直径。在此尤其优选设置，至少这些喷射开口19中的一些倾斜地定向，以便尤其产生碰撞喷束。
在运行中，压力发生器3将液压介质运送到喷射阀2的前级室20中，在该前级室中也布置有弹簧元件11和支承板10。介质从那里流动到通流开口7中并且建立压力，该压力抵抗弹簧力11。如果产生的液压压力超过弹簧元件7的力，那么液压介质将阀活塞6向喷孔板14的方向推压，直至轴向止挡18碰到喷孔板14为止。由于通流开口7的有利构造，液压介质在此沿向通流开口7的最窄部位方向加速，由此在阀座8和阀尖部9之间的狭窄的间隙中已经产生非常有价值的喷雾。阀座8在此根据目的地处于通流开口7的最小直径上，使得开口压力的旋流由于阀座调节而被排除。
根据当前实施例，阀活塞6设置有螺栓形或螺纹形的槽21，该槽从阀活塞6的杆的圆柱形周壁延伸直至阀尖部9为止。槽21在此止于阀尖部9上，使得阀尖部9本身构造成无槽的，并且尤其在阀座8的区域中保证贯通的环形贴靠接触。槽21与在阀体5和阀活塞6之间向着阀座8变细的间隙相结合引起，液压介质除速度增大外还经历旋流，该旋流会改善喷雾细度。通过在流动室15的区域中有利地构造的通流开口7实现，液压介质在流动室15中优化地被引导，并且供给喷流开口19。优选，阀尖部19和阀体5在流动室19的区域中具有倒圆或倒棱22,23，它们进一步优化流动特性。如果阀活塞6以轴向止挡18放置在喷孔板14上，那么液压介质相应于连续方程非常强地被加速，由此在喷射开口19上由于非常高的速度而产生非常细化的具有特别小的液滴的喷雾，这些液滴引起废气后处理剂与内燃机废气的良好混合。
此外，在喷射装置1中得到这样的优点，即阀座8由喷孔板14来保护免于内燃机废气中的炭黑颗粒的影响。喷孔板14也引起，阀座8不直接承受废气的高温。由压力发生器3产生的高压此外引起，喷孔板14通过可相应调节的泵模块，可以例如以大的量和高的压力有效地净化多个喷射。

Claims (9)

1.喷射装置(1)，尤其是用于内燃机的废气后处理系统的喷射装置，具有：压力控制和向外打开的喷射阀(2)，该喷射阀具有能穿过阀体(5)中的通流开口(7)并且能轴向移位的阀活塞(6)，该阀活塞在一端具有阀尖部(9)；配属于所述通流开口(7)的阀座(8)；至少一个使所述阀活塞(6)以所述阀尖部(9)压抵到所述阀座(8)上用于封闭所述通流开口(7)的弹簧元件(11)，其中，所述阀尖部(9)在流动室(15)中能轴向移位，该流动室一侧通过所述阀体(5)并且另一侧通过喷孔板(14)形成，该喷孔板具有多个喷射开口(19)。
2.根据权利要求1所述的喷射装置，其特征为：所述阀尖部(9)在该阀尖部的与所述阀座(8)对置的侧上具有与所述喷孔板(14)共同作用的轴向止挡(18)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征为：所述轴向止挡(18)由在所述阀尖部(9)的配属于所述喷孔板(14)的扁平的下侧(16)上的轴向凸起(17)形成。
4.根据上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征为：所述流动室(15)具有纵截面，该纵截面至少基本与所述阀尖部(9)的纵截面相当。
5.根据上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征为：所述喷孔板(14)，尤其为了调节所述阀活塞(6)的最大行程，被构造成能塑性变形。
6.根据上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征为：所述阀活塞(6)设置有螺纹形的槽口(21)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征为：所述通流开口(7)在所述阀体(5)中具有沿通流方向看向所述阀座(8)的方向变细的横截面。
8.根据上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征为：设置有压力发生器(3)，用于形成泵-喷嘴单元。
9.用于制造根据上述权利要求中一项或多项所述的喷射装置(1)的方法，其特征为：为了调节所述阀活塞(6)的最大行程，所述喷射版(14)能塑性变形。
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