CN106609690B - 用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将反应剂(R)释放到内燃机的排气流(A)中的设备，所述设备包括反应剂喷射组件(20)、用于将反应剂(R)从反应剂贮存器(14)输送到所述反应剂喷射组件(20)的反应剂输送组件(12)、用于加热通过所述反应剂输送组件(12)输送到所述反应剂喷射组件(20)的反应剂(R)的加热组件(18)，其特征在于，所述反应剂喷射组件(20)根据通过所述反应剂输送组件(12)产生的反应剂压力能在用于释放反应剂(R)的打开状态和用于阻止反应剂释放的锁定状态之间转换。此外，本发明还涉及一种用于借助于这样的设备将反应剂(R)释放到内燃机的排气流(A)中的方法。

Description

用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的设备，所述设备包括反应剂喷射组件、用于将反应剂从反应剂贮存器输送到所述反应剂喷射组件的反应剂输送组件、用于加热通过所述反应剂输送组件输送到所述反应剂喷射组件的反应剂的加热组件。此外，本发明涉及一种方法，利用所述方法借助于这样的设备可以将反应剂释放到内燃机的排气流中。
背景技术
由DE 10 2006 049 591 A1已知一种用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的设备。要通过该设备释放的反应剂是尿素溶液。为了将借助于反应剂输送组件输送到反应剂喷射组件的尿素溶液尽可能有效地与排气流混合，在该已知的设备中加热朝反应剂喷射组件的方向输送的反应剂，例如加热到大约200℃的温度。同时在释放到排气流中之前以液态形式输送的反应剂处于这样高的压力下，使得在反应剂释放到排气流中之前不出现反应剂蒸发。这样的设备利用如下效果，即，在将被加热的且首先处于增大的压力下的反应剂释放到排气流中时出现自发的降压，这一方面导致自发的反应剂蒸发，另一方面导致非自发蒸发的份额的反应剂的非常微小的反应剂微滴，由此实现反应剂与内燃机的在排气引导系统中流动的排气的非常有效且精细的混匀。
发明内容
本发明的任务在于，提供用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的一种设备和一种方法，利用所述设备和所述方法可以在结构上简单的构造方案中实现反应剂与内燃机的接收反应剂的排气的有效混匀。
按照第一方面，该任务通过一种用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的设备得以解决，所述设备包括反应剂喷射组件、用于将反应剂从反应剂贮存器输送到所述反应剂喷射组件的反应剂输送组件、用于加热通过所述反应剂输送组件输送到所述反应剂喷射组件的反应剂的加热组件。
在此，进一步规定：所述反应剂喷射组件根据通过所述反应剂输送组件产生的反应剂压力能在用于释放反应剂的打开状态和用于阻止反应剂释放的锁定状态之间转换。
在根据本发明的构造中使用被动地工作的反应剂喷射组件、亦即本身不必为了实施喷射过程而被操控的反应剂喷射组件。相反，根据借助于反应剂输送组件生成的反应剂压力将反应剂喷射组件自动地置于打开状态中，以便将反应剂释放到排气流中，亦即当反应剂压力超过反应剂喷射组件的切换压力时。当又低于切换压力时，反应剂喷射组件自动地返回到锁定状态中。因此，仅仅通过借助于对应地操控反应剂输送组件来调节反应剂压力可以用于：不仅还在释放到排气流中之前阻止反应剂蒸发，而且将反应剂喷射组件转入到其打开状态中用以将反应剂释放到排气流中。这能实现：通过借助于加热组件加热反应剂也可以利用自发蒸发或在从反应剂喷射组件释放时产生非常细微反应剂喷雾的在先描述的效果的温度，该温度在正常条件时、亦即在正常压力下可能导致反应剂的蒸发。因此，这样的设备也可以已经在相对低的排气温度时使用，该排气温度否则不适用于足够的反应剂蒸发。在使用根据本发明的设备时也实现例如构造为尿素/水溶液的反应剂成向氨的改进转化，相关于在设置在内燃机的燃烧排气的排气引导系统中的催化器的较小体积能实现的同时经改进的NOx转化和反应剂的较小消耗。通过除了自发的反应剂蒸发之外出现的非常细微的反应剂微滴的产生，由于较好的表面积/体积比例也实现以微滴形状释放的反应剂的较快蒸发，因为微滴的要加热的质量与其体积成比例。辅助支持反应剂与在排气流中引导的排气的混匀的其他技术措施、例如在喷雾产生时的压缩空气辅助支持或借助于设置在排气流中的混合元件的混匀可以因此至少部分地取消。
为了在锁定状态和打开状态之间转换，所述反应剂喷射组件可以包括根据反应剂压力能在锁定位置和打开位置之间调节的锁定件。
为了能够以简单的方式提供锁定件与反应剂的引起在锁定状态和打开状态之间的转换的相互作用，提出：所述锁定件具有经受反应剂压力的压力加载面，或/和所述锁定件配设有预紧组件、优选预紧弹簧，用于使所述锁定件克服作用到所述锁定件的经受反应剂压力的压力加载面上的反应剂压力而预紧到所述锁定件的锁定位置中。
为了一方面在锁定状态中阻止反应剂释放并且为了另一方面在打开状态中释放反应剂流，所述锁定件配设有具有锁定件座闭锁区域的锁定件座，并且在所述锁定件定位在锁定位置中时，所述锁定件以锁定件闭锁区域基本上流体密封地贴靠在所述锁定件座闭锁区域上并且在所述锁定件定位在打开位置中时，在所述锁定件和所述锁定件座之间构成用于反应剂的穿流区域。
在此，可以按照一种根据本发明的构造方式规定：在所述反应剂喷射组件中，在所述锁定件定位在打开位置中时，没有反应剂流动阻力比在所述穿流区域中大的区域跟随所述反应剂穿流区域。在该构造方案中，以特别有利的方式利用如下效果，即，跟随穿流区域没有在反应剂完全降压且导入到排气流中之前在反应剂喷射组件的区域中已经可能发生导致副产品的反应剂蒸发的剩余容积的反应剂残留。
在一种备选构造方式中可以规定：所述反应剂喷射组件在所述反应剂穿流区域下游具有反应剂释放喷嘴组件，所述反应剂释放喷嘴组件具有比在所述穿流区域中大的反应剂流动阻力。该构造变型方案利用特别有利的方面，即，释放特性、特别是喷雾形成首要可以受反应剂释放喷嘴组件的构造的影响并且较不强烈地例如受实际存在的反应剂压力的影响。因此，可以基本上独立于反应剂压力并且因此例如也基本上独立于反应剂的温度实现对于非常不同的运行状态尽量相同的释放特性。
为了能够以可靠的方式将反应剂输送到反应剂喷射组件，提出：所述反应剂输送组件包括用于将反应剂输送到所述反应剂喷射组件的第一反应剂泵，其中，所述第一反应剂泵构造用于产生处于用于将所述反应剂喷射组件从锁定状态切换到打开状态中的切换压力以上的反应剂压力。
在此，所述反应剂泵例如可以构造为往复活塞泵，该往复活塞泵允许通过限定地调节活塞的冲程大小和运动速度来调节所释放的反应剂的压力比或量。按照另一个有利的方面，为了阻止反应剂的回流，所述第一反应剂泵可以配设有设置在所述第一反应剂泵下游并且在所述加热组件上游的止回阀。该止回阀例如可以整合到反应剂泵的输出区域中。
此外，根据本发明构造的设备的反应剂输送组件可以包括用于提供具有基础压力(Basisdruck)的反应剂的第二反应剂泵，所述基础压力处于切换压力以下并且处于在所述加热组件的区域中的反应剂的蒸汽压力以上。因此，通过该第二反应泵原则上可以用于：在根据本发明的设备的区域中的反应剂保持在足够高的压力下，从而阻止在所述设备本身中的反应剂蒸发。第一反应剂泵生成用于将反应剂喷射组件转入到其打开状态中的然后必需的较高压力，该第一反应剂泵因此基本上仅必须在释放阶段中是激活的，亦即在实际上反应剂应导入到排气流中的阶段中。
所述第二反应剂泵例如可以构造为齿轮泵、亦即原则上可以构造为适合用于将基础压力提供到基本上连续的输送运行或泵运行中的泵。在释放阶段中第一反应剂泵的例如不连续运行于是可以叠加到第二反应剂泵的连续运行上。
为了确保借助于第二反应剂泵生成的反应剂压力不超过基础压力，提出：所述第二反应剂泵配设有设置在所述第二反应剂泵下游的过压阀，其中，所述过压阀阻止通过所述第二反应剂泵产生的反应剂压力上升到基础压力以上。
为了特别是在释放阶段中能实现两个反应剂泵的配合作用，按照一种构造变型方案提出：所述第一反应剂泵优选与所述止回阀并且所述第二反应剂泵优选与所述过压阀相对于彼此并联地设置。因此，在该构造方案中，两个反应剂泵构造可以用于将要通过这两个反应剂泵输送的反应剂从贮存器抽出并且朝加热组件或反应剂喷射组件的方向输送。
在一种备选构造方式中可以规定：所述第一反应剂泵和所述第二反应剂泵相对于彼此串联地设置，其中，所述第一反应剂泵设置在所述第二反应剂泵下游。因此，在该构造方式中，第一反应剂泵接收由第二反应剂泵输送的反应剂或特别是在释放阶段中增大反应剂压力，从而达到或超过切换压力并且将反应剂喷射组件置于其打开状态中用以释放反应剂。在该构造方式中，所述过压阀可以设置在所述第二反应剂泵和所述第一反应剂泵之间。
为了能够一方面提供反应剂的对于反应剂释放运行所希望的温度或另一方面提供对于阻止在根据本发明的设备本身中的反应剂蒸发必需的基础压力或对于释放反应剂必需的处于切换压力以上的压力，提出：设置有操控装置，用于优选基于在所述加热组件或/和所述反应剂释放组件的区域中的反应剂温度或/和基于理论反应剂温度来操控所述加热组件，或/和用于优选基于在所述加热组件或/和所述反应剂喷射组件的区域中的反应剂压力或/和基于理论反应剂压力来操控所述反应剂输送组件。
按照另一方面，文首提及的任务通过一种用于借助于根据本发明的设备将反应剂释放到内燃机的排气流中的方法得以解决，所述方法包括如下措施：
a)运行所述加热组件，用于将通过所述反应剂输送组件输送的反应剂加热到过热温度，
b)在未释放阶段中这样运行所述反应剂输送组件，使得反应剂压力至少在所述加热组件的区域中处于基础压力中，所述基础压力处于在所述加热组件的区域中的反应剂的蒸汽压力以上并且处于所述反应剂喷射组件的用于将所述反应剂喷射组件从锁定状态切换到打开状态的切换压力以下，
c)在释放阶段中这样运行所述反应剂输送组件，使得反应剂压力处于切换压力以上。
因此，在根据本发明的方法中，在反应剂加热到过热温度、亦即例如在正常压力条件时会导致反应剂蒸发的温度期间如此运行反应剂输送组件，使得反应剂压力至少处于在该温度时反应剂的蒸汽压力以上并且在释放阶段中超过切换压力，以便借助于然后置于打开状态中的反应剂喷射组件将反应剂释放到排气流中。
在措施a)中例如可以这样运行所述加热组件，使得反应剂的温度处于100℃至370℃之间、优选在120℃至300℃的范围内、进一步优选在130℃至250℃的范围内、最优选在150℃至200℃的范围内。
在一种有利的实施方式中，所述反应剂可以包括尿素/水溶液。当然也可以使用其他反应剂、例如Denoxium或异氰酸。
为了保证：在未释放阶段期间反应剂压力足够高，以阻止反应剂蒸发，但还足够低，以保证反应剂喷射组件保持在其锁定状态中，提出：在措施b)中这样运行所述反应剂输送组件，使得反应剂压力处于在所述加热组件的区域中的反应剂的蒸汽压力的1.1至1.2倍的范围内或/和切换压力处于基础压力的1.1至1.5倍、优选1.2至1.4倍的范围内。
为了将反应剂喷射组件转入到其打开状态中，可以进一步规定：在措施c)中这样运行所述反应剂输送组件，使得反应剂压力比切换压力高0.2至2巴。
在根据本发明的方法的一种有利的构造变型方案中，可以在未释放阶段期间、亦即在实施措施b)时，仅运行所述第二反应剂泵用于提供反应剂压力。如果应在释放阶段中然后释放反应剂，则可以在实施措施c)时然后附加地、必要时也仅运行所述第一反应剂泵，以便生成然后处于切换压力以上的反应剂压力并且以限定的量和在限定的压力比下释放反应剂。
在一种备选的构造变型方案中，不仅在措施b)中而且在措施c)中，所述反应剂压力可以仅通过所述第一反应剂泵提供。
在第一反应剂泵构造为往复活塞泵时，按照一种特别有利的方面进一步提出：在措施c)中，所述第一反应剂泵在释放阶段期间实施唯一一个活塞冲程。因此，可以保证：在整个释放阶段期间保持足够高的压力，以将反应剂喷射组件保持在其打开状态中。
为了能够在较长的持续时间上将反应剂释放到内燃机的排气流中，提出：在实施措施a)期间，所述反应剂输送组件交替地按照措施b)在未释放阶段中并且按照措施c)在释放阶段中运行。因此，发生有节拍的运行，这能实现：在释放阶段期间释放限定的反应剂量，但在未释放阶段期间用于可以维持足够的反应剂压力，以阻止在根据本发明的设备本身中的反应剂蒸发。
为了能够将释放到排气流中的反应剂的量与对于因此要实施的催化反应存在的需求相适配，提出：在措施c)中根据内燃机的运行状态调节未释放阶段的持续时间或/和释放阶段或/和反应剂压力的持续时间。
附图说明
下面参考附图详细说明本发明。附图中：
图1示出用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的设备的原理图，其包括反应剂输送组件的两个相对于彼此并联作用的反应剂泵；
图2示出对应于图1的图示，其包括反应剂输送组件的两个相对于彼此串联地作用的反应剂泵；
图3示出对应于图1的图示，其包括具有唯一一个反应剂泵的反应剂输送组件；
图4示出被动地、亦即受压力控制地工作的反应剂喷射组件的简化的纵剖图；
图5示出被动地起作用的、亦即受压力控制的反应剂喷射组件的一种备选构造方式的对应于图4的图示。
具体实施方式
在图1中，用于将反应剂释放到内燃机的排气流中的设备一般地以10标记。设备10包括反应剂输送组件12，借助于该反应剂输送组件，反应剂R可以从反应剂贮存器14、亦即例如存储容器取出并且通过反应剂管线16输送给例如可电激励的加热组件18。在加热组件18中，借助于反应剂输送组件12输送的或处于压力下的反应剂R加热到过热温度并且进一步输送到反应剂喷射组件20。借助于反应剂喷射组件，反应剂R释放或喷射到示意性示出的排气流A中。
在图1中示出的设备10中，反应剂喷射组件20被动地起作用。这意味着，该反应剂组件不是在对操控装置或类似物进行操控的情况下释放反应剂R到排气流A中，而是与压力相关地、更确切地说是根据在反应剂管线16的区域中的或在反应剂喷射组件20的区域中的反应剂压力在阻止反应剂释放的锁定状态和能实现反应剂释放的打开状态之间切换。在此，反应剂喷射组件20在锁定状态和打开状态之间转换的切换压力如此选择，使得该切换压力处于在加热组件18的区域中被加热的反应剂R的蒸汽压力以上。反应剂例如可以通过加热组件20加热到100℃至370℃之间的温度、亦即过热温度。在这样的温度时，在正常压力、亦即周围环境压力时，反应剂已经在设备10中蒸发。为了阻止这一点，反应剂输送组件12构造用于不仅生成对于释放反应剂R必需的切换压力，而且在未释放阶段中、亦即当反应剂喷射组件20处于其锁定状态中时在反应剂管线16的区域中并且因此特别是也在加热组件18或反应剂喷射组件20的区域中提供处于被加热到过热温度的反应剂R的蒸汽压力以上的例如基本上恒定的基础压力。
为了实现这一点，反应剂输送组件12在图1中示出的构造方式中包括在从反应剂贮存器14引导到反应剂管线16的第一输送管线24中的第一反应剂泵22以及在从反应剂贮存器14同样引导到反应剂管线16的第二输送管线28中的第二反应剂泵26。因此，输送管线24和28与反应剂管线16并联地引导，从而两个反应剂泵22、26在该构造变型方案中原则上相对于彼此并行地起作用。
第二反应剂泵26原则上构造用于提供基础压力，该基础压力是必需的，以阻止处于第二反应剂泵26下游的管线区域中的反应剂蒸发。第二反应剂泵26例如可以构造为基本上在连续的输送运行中工作的泵、例如构造为齿轮泵。为了可以以限定的方式和方法如此调节基础压力，使得该基础压力处于特别是在加热组件18的区域中的反应剂R的蒸汽压力的1.1至1.2倍的范围内，第二反应剂泵26配设有过压阀30，该过压阀在第二输送管线28中设置在第二反应剂泵下游，但例如也可以整合到第二反应剂泵26中。引回管线32从过压阀30往回引导到反应剂贮存器14。因此，通过第二反应剂泵26的在对应的反应剂需求时基本上连续的运行中可以保证：在第二输送管线28的在过压阀30下游存在的区域中、与在反应剂管线16和跟随该反应剂管线的系统区域中同样、亦即在加热组件18和反应剂喷射组件20中以及在第一输送管线24的连接到反应剂管线16或第二输送管线28上的区域中至少总是维持处于反应剂R的蒸汽压力以上的基础压力。在此，第二反应剂泵26的输送功率或输送率可以通过对应地操控该第二反应剂泵来调节并且因此与反应剂的实际需求或要产生的压力相适配。
在一种优选的构造变型方案中，第一反应剂泵22构造为往复活塞泵并且用于生成对于将反应剂喷射组件转入到打开状态中必需的切换压力用以从反应剂喷射组件20释放反应剂R或在相应的释放阶段期间维持处于该切换压力以上的反应剂压力。在此，第一反应剂泵可以按照为了将液态燃料输送到燃料运行的车辆供暖装置而构造的计量泵的方式进行构造，该计量泵具有能在泵室中往复运动的泵活塞，如其例如由德国专利申请DE 102004 034 231 A1已知。为了阻止在第一反应剂泵22的进气行程期间在未释放阶段中处于基础压力以下的反应剂通过第一反应剂泵22流回到反应剂贮存器14中，第一反应剂泵22配设有止回阀34，该止回阀设置在第一反应剂泵22下游，例如也整合到该第一反应剂泵中，如其同样在由现有技术已知的构造的燃料计量泵中已知。
为了借助于在图1中示出的设备10可以间歇地、亦即在交替的释放阶段和未释放阶段中以接近连续的反应剂流的、仍不连续的反应剂流来释放反应剂R，在未激励的第一反应剂泵22中在未释放阶段期间通过对应地操控反应剂泵26来维持基础压力并且因此阻止在未释放阶段期间在设备10本身中的被加热到过热温度的反应剂R的蒸发。为了释放反应剂R，亦即在释放阶段期间，第一反应剂泵22激活。该第一反应剂泵例如在其构造为往复活塞泵时通过往复活塞泵的活塞的连续运动和因此反应剂从泵室喷出而产生超过反应剂喷射组件20的切换压力的反应剂压力，从而反应剂喷射组件20转入到其打开状态中。优选地，该切换压力处于基础压力的1.1至1.5倍。通过第二反应剂泵22在释放阶段中生成的反应剂压力优选处于比切换压力高大约0.2至2巴。特别是在第一反应剂泵22构造为往复活塞泵时，可以通过对所述往复活塞泵的限定的操控和因此所述往复活塞泵的活塞的限定的运动速度和限定的冲程大小来调节和维持反应剂压力，从而在释放阶段期间不仅反应剂喷射组件20保持在其打开状态中，而且通过对应地调节反应剂压力，限定的反应剂量可以释放到排气流A中。
为了实现对释放到排气流A中的反应剂R的量的进一步影响，还可以通过调节释放阶段的持续时间或者调节未释放阶段的持续时间来调节释放阶段和未释放阶段的顺序。在反应剂需求较大时，较长的释放阶段可以跟随较短的未释放阶段，而在反应剂需求较小时，未释放阶段可以比当存在较大需求时长，而释放阶段原则上可以比当存在较大需求时短。以有利的方式，与第一反应剂泵22的尺寸协调一致地，释放阶段的最大持续时间如此确定，使得构造为往复活塞泵的第一反应剂泵22在相应的释放阶段期间仅实施唯一一个活塞冲程。因此，可以确保：在这样的活塞冲程的过程中可以连续地维持处于切换压力以上的反应剂压力。
利用参照图1描述的设备可能的是，在未释放阶段期间特别是在加热组件18和反应剂喷射组件20的区域中的反应剂R保持在蒸汽压力以上的基础压力，其中，该蒸汽压力可以相应地与在加热组件18的区域中相应要提供的过热温度相配地在考虑相应所使用的反应剂的蒸汽压力曲线的情况下确定。在释放阶段期间，处于增大的压力以下的反应剂R在过热的状态中从反应剂喷射组件20释放。在此，出现反应剂R的自发的降压，这导致同样自发地一部分反应剂R蒸发，因此，亦即以蒸汽形式导入到排气流A中。从反应剂喷射组件20释放的反应剂R的剩余的、亦即未蒸发的部分以具有亚微米范围内的大小的很小微滴的形式释放到排气流A中。该小的微滴大小一方面辅助支持反应剂R在排气流中的快速分布并且另一方面辅助支持该首先还以微滴形式、亦即原则上以液态形式存在的反应剂的快速蒸发，因为在每个具有很小的大小的所述微滴中，仅很小的反应剂体积可加热和可蒸发。由于该自发出现的蒸发或以微滴形状释放的反应剂的接着非常快速出现的蒸发，液态的反应剂在反应剂喷射组件20的区域中的停留时间是非常短的，从而尽量消除产生反应副产品的危险，所述反应副产品可能导致使反应剂喷射组件20的功能性受影响。因此，用于喷雾产生的压缩空气辅助支持不是必需的，并且也可以尽量放弃用于混匀反应剂与排气流A的其他措施，例如在排气引导系统的下游区域中提供混合元件。
设备10的一种备选构造方式在图2中示出。在该构造方式中，反应剂输送组件12构造有两个串联地设置的反应剂泵22、26。在此，第一反应剂泵22连同配置给该第一反应剂泵的止回阀34设置在第二输送管线28的下游区域中，亦即在第二反应剂泵26和跟随该第二反应剂泵的过压阀30下游。在设备10的该构造方式中，第二反应剂泵26运行，以便提供基础压力，特别是在起动阶段中形成基础压力，在该起动阶段中，首先反应剂R输送到加热组件18和反应剂喷射组件20，并且加热组件18运行，以便将反应剂加热到过热温度。
在这里也又以在先描述的方式和方法构造为往复活塞泵的第一反应剂泵22可以用于当在释放阶段期间应释放反应剂到排气流A中时增大通过第二反应剂泵26生成的反应剂压力。这意味着，第一反应剂泵22仅必须生成反应剂的比在图1中示出的构造方式的情况小的压力增长，这可能导致：在相应的释放阶段开始时从基础压力出发比在(如在按照图1的构造方式中适合的那样)第一反应剂泵22在相应的释放阶段开始时首先必须形成基础压力或克服基础压力工作的情况中快地达到切换压力和然后处于切换压力以上的且要维持的压力。
在图2中示出的构造方式中，在释放阶段和未释放阶段之间的交替转换期间，在止回阀34和反应剂喷射组件20之间的区域中的压力仅略微地下降到切换压力以下。如果在释放阶段期间反应剂喷射组件20在其打开状态中并且释放阶段结束，则这通过如下方式进行，即，调节第一反应剂泵22的运行，用于继续提高或维持反应剂压力。于是，反应剂释放持续如此长的时间，直至在设备10的处于止回阀34下游的区域中反应剂压力通过继续降压而下降到切换压力下以下并且反应剂喷射组件20返回到其锁定状态中。因为止回阀34阻止反应剂压力朝第一反应剂泵22或反应剂贮存器14的方向的进一步降压，所以在处于止回阀34下游的区域中不出现进一步的压力降。这意味着，在间歇的反应剂释放运行期间、亦即在释放阶段和未释放阶段之间的交替转换时在止回阀34下游的管线区域中也保持维持处于基础压力以上的、因此也处于特别是在加热组件18的区域中的反应剂R的蒸汽压力以上的、仍处于切换压力以下的反应剂压力，而在处于止回阀34上游的区域中、特别是在止回阀34和第二反应剂泵26之间的区域中基本上维持基础压力。
伴随着自发蒸发和产生很小的反应剂微滴的反应剂释放、亦即所谓的闪蒸(Flash-Verdampfung)的产生对应于在先参考图1描述的释放，从而可以参阅该实施方式。
另一种备选构造方式在图3中示出。在所述设备10的该构造方式中，反应剂输送组件12仅包括唯一一个反应剂泵、亦即例如构造为往复活塞泵的第一反应剂泵22，该第一反应剂泵又可以配设有在该第一反应剂泵下游的止回阀34。第一反应剂泵22通过第一输送管线24接收来自反应剂贮存器14的反应剂R并且将该反应剂朝加热组件18或反应剂喷射组件20的方向输送。在此，在未释放阶段期间第一反应剂泵22这样运行，使得通过第一反应剂泵的活塞的必要时多次的往复运动形成基础压力。在释放阶段中，在设备10的下游跟随的区域中的压力增大到切换压力或处于切换压力以上的压力，以便因此喷出反应剂R。在此，第一反应剂泵22可以以有利的方式又构造为往复活塞泵，从而在以唯一一个完全亦或仅部分地实施的活塞冲程的相应的释放阶段期间一方面形成必需的压力，另一方面再输送必需的反应剂量，以便维持该压力并且以所要求的程度将反应剂导入到排气流A中。
在该构造方式中，在第一反应剂泵22下游的或必要时整合到所述第一反应剂泵中的止回阀34也用于使特别是在加热组件18和反应剂喷射组件20的区域中的压力不下降到基础压力以下、特别是不下降到被加热到过热温度的反应剂R的蒸汽压力以下。特别是在该构造方式中，在止回阀34下游的区域中的压力在未释放阶段期间也仅略微地处于反应剂喷射组件20的切换压力以下。在未释放阶段期间可以通过对应地运行第一反应剂泵22用于在止回阀34上游的管线区域中形成处于反应剂的蒸汽压力以上、但处于切换压力以下的基础压力。
要指出的是，在设备10的根据本发明的构造中，加热组件18可以以任意的方式构造，例如可以包括整合到管线区段中的热导体，必要时也包括能由反应剂环流的且因此能置于与其直接热相互作用中的热导体，该热导体能在对操控装置35进行操控的情况下激励，以便将特别是在靠近反应剂喷射组件20的区域中的反应剂加热到过热温度。在此，例如可以进行温度调节，为此例如也在加热组件18的区域中、亦即例如整合到该加热组件中或略微地在该加热组件上游或下游可以设置有温度传感器，以便检测反应剂的温度并且通过信号线S1将对应的信息输入到操控装置中。以有利的方式，加热组件18非常靠近反应剂喷射组件20地、例如直接连接到反应剂喷射组件上地设置。因此确保：过热的反应剂的体积保持得尽可能小或者反应剂在过热温度上的停留时间也是尽可能短的并且因此可以防止反应剂的由热引起的老化。原则上，加热组件18也可以划分成多个区域，例如直接邻接于反应剂喷射组件20的、必要时也整合到该反应剂喷射组件中的区域以及进一步处于上游的区域。
通过信号线S2，压力传感器的输出信号可以引导到操控装置35，以便因此也提供关于处于加热组件18或反应剂释放组件20的区域中的反应剂压力的信息。以通过信号线S1和S2提供的信息为基础，操控装置35于是可以一方面操控加热组件18，以便提供或维持反应剂R的所希望的过热温度，并且可以操控反应剂输送组件12、在图3的构造实例中仅第一反应剂泵26、在图1和2的构造实例中两个反应剂泵22、26，以便一方面在未释放阶段期间调节或维持基础压力，另一方面当在释放阶段期间应释放反应剂R时调节或维持切换压力或处于切换压力以上的压力。
此外，例如关于内燃机的运行状态的信息可以输送给操控装置35，以便可以以此为依据对应地调节压力比并且可以与内燃机的运行状态相适配地释放所希望的量的反应剂。操控装置35的功能性例如也可以直接整合到发动机控制器中。
在一种备选构造方式中，压力传感器可能设置在处于加热组件18下游的区域中、亦即例如设置在加热组件18和反应剂释放组件20之间。传感器整合到加热组件18或/和反应剂释放组件20中也是可能的。
下面参考图3和4描述被动地起作用的、亦即与压力相关地切换的反应剂喷射组件20的不同的构造方式。在图4和5中示出的反应剂喷射组件20可以装配到设置在内燃机的排气设备上的喷射器接管上，以便因此将由此释放的反应剂释放到在排气设备中引导的排气流中。只要必需，可以在该喷射区域下游的排气设备中设置有用于二次分散的元件，该元件一般也称为混合元件。该元件可以具有碰撞面，射到该碰撞面上的反应剂微滴在该碰撞面上胀裂或该碰撞面的表面通过排气流加热，以便因此进一步辅助支持反应剂蒸发。
在图4中示出的反应剂喷射组件20包括壳体36，该壳体具有要面对排气流定位的释放开口区域38。在壳体36中例如在中央构造的且贯穿该壳体的开口40中，沿壳体纵轴线L的方向可运动地容纳锁定元件42。锁定元件42朝其对应于反应剂喷射组件20的锁定状态的锁定位置的方向预紧。为此，例如构造为螺旋压力弹簧的预紧弹簧44一方面支撑在中央的开口40的阶梯状的扩宽部46上并且另一方面支撑在锁定元件42的支撑区域48上，从而锁定元件42在图4的图示中向左并且因此朝壳体36的方向预紧。在壳体36的处于背离释放开口区域38的连接区域50中可以连接例如从加热组件18引导来的反应剂管线52。
在中央的开口40的例如圆锥形扩宽的区域53中提供绕壳体纵轴线L环状地环绕的锁定件座54，该锁定件座具有对应环状地环绕的锁定件座闭锁区域56。在锁定件42本身上与锁定件座闭锁区域相配地构造对应的锁定件闭锁区域58，例如形式为环状地环绕的边缘区域。在定位在锁定位置中的锁定件42中，锁定件闭锁区域58支承在锁定件座54的锁定件座闭锁区域56上，从而通过在锁定件42和壳体36之间的沿周向绕壳体纵轴线L无中断地连续的贴靠接触阻止反应剂R从反应剂喷射组件20溢出。
锁定件42在开口40中经受在壳体36中原则上也存在的反应剂R的压力。该压力作用到锁定件42的所有在轴向的视图中朝壳体36的内部那边露出的表面区域上，所述表面区域在其整体上提供压力加载面60。如果在壳体36的内部中的反应剂压力(不言而喻在考虑从另一侧那边作用到锁定元件42上的压力的情况下)超过预紧弹簧44的预紧力，亦即如果至少施加切换压力，则预紧元件42可以克服预紧弹簧44的预紧作用在图4中向右运动，以便因此到达对应于反应剂喷射组件20的打开状态的打开位置中。移动的程度根据反应剂压力的高度。反应剂压力越高，则作用到锁定元件42上的且该锁定元件克服预紧弹簧44的预紧作用移动的力越强。在锁定元件42的这种移动中，锁定件闭锁区域58从锁定件座闭锁区域56抬起，从而在它们之间形成环状的穿流区域。该穿流区域的流动横截面取决于锁定件42的移动的程度并且因此也根据反应剂压力。在图4中可看出的是，朝在锁定件座闭锁区域56和锁定件闭锁区域58之间形成的穿流区域的流动方向于是构成的流动横截面增大，从而最大流动阻力的区域在该穿流区域中形成。反应剂的在先描述的自发蒸发或很小微滴的产生则非常靠近该穿流区域或沿流动方向直接跟随该穿流区域地出现。因为没有其他节流部位跟随，所以这样释放的全部反应剂可以到达排气流中。因此，不存在由于尿素分解可能出现反应剂的沉积物的剩余容积。
在反应剂喷射组件20的在图5中示出的构造方式中，沿壳体纵轴线L的方向可移动地容纳在壳体36的中央的开口40中的锁定件42沿相反的方向预紧。锁定件42在这里也处于预紧弹簧44的预紧下，该预紧弹簧一方面支撑在锁定件42上并且另一方面支撑在固定地插入到中央的开口40中的支撑元件62上。
在壳体36的轴向的端部区域上构成用于要释放的反应剂R的释放室64，例如从加热组件18将反应剂R引进的通道66通入到所述释放室中。在壳体36的拱顶状的区域68中构成开口70，通过该开口，释放室64原则上向外敞开。围绕开口70的边缘区域72在该构造方式中构成一般以54标记的锁定件座的锁定件座闭锁区域56。在锁定件42的在锁定件42的锁定位置中支撑在边缘区域72上的尖端区域74上构成锁定件闭锁区域58，该锁定件闭锁区域在锁定位置中支承在锁定件座闭锁区域54上并且因此阻塞释放室64防止释放反应剂R。
在图5中示出的打开位置中，在该打开位置中，锁定元件42通过作用到其压力加载面60上的反应剂回移到壳体36的内部中，在锁定件座闭锁区域56和锁定件闭锁区域58之间构成在先已经参考图4解释的穿流区域76，该穿流区域在这里也构造为基本上环状的横截面区域，并且通过该横截面区域，释放的反应剂R到达开口70的区域中。
在壳体36的外侧上覆盖开口70地设置有一般也称为喷射孔板的反应剂释放喷嘴组件78。该反应剂释放喷嘴组件包括与开口70处于连接的且向外释放反应剂的多个喷嘴开口80。为了在这里获得喷嘴作用，用于反应剂R的反应剂释放喷嘴组件78的流动阻力、亦即通过所有喷嘴开口80提供的流动阻力比在锁定件42定位在打开位置中时在穿过区域76的区域中提供的流动阻力大。这例如可以通过如下方式实现，即，所有喷嘴开口80的整个流动横截面小于在穿过区域76中的流动横截面。
如果在锁定件42定位在打开位置中时首先还处于较高的压力下的过热的反应剂R通过穿过区域76到达开口70的区域中，则已经可能出现反应剂压力的略微降压。然而，当通过开口70和喷嘴开口80穿过的反应剂R释放到排气流中时，才出现完全的降压。该构造方案的实质优点在于，喷雾的构造基本上通过反应剂释放喷嘴组件78的构造来确定并且较少受锁定件42的构造或定位的影响。这意味着，对于非常不同的反应剂压力而言并且随之带来地对于锁定件42在其打开位置中的非常不同的定位而言，虽然释放的反应剂的量可以变化，但释放特性、亦即喷雾的空间构造不受其影响。
虽然在反应剂喷射组件20的该构造方式中，还有另一个具有较大流动阻力的节流区域跟随穿流区域76，亦即原则上存在基本上也通过开口70的容积提供的剩余容积，在该剩余容积中可能聚集所释放的和部分蒸发的反应剂，但反应剂沉积物产生的危险相对小，因为该剩余容积直接邻接于将反应剂导入到排气流中的区域。

Claims (27)

1.用于将反应剂(R)释放到内燃机的排气流(A)中的设备，所述设备包括反应剂喷射组件(20)、用于将反应剂(R)从反应剂贮存器(14)输送到所述反应剂喷射组件(20)的反应剂输送组件(12)、用于加热通过所述反应剂输送组件(12)输送到所述反应剂喷射组件(20)的反应剂(R)的加热组件(18)，其中，所述反应剂喷射组件(20)根据通过所述反应剂输送组件(12)产生的反应剂压力能在用于释放反应剂(R)的打开状态和用于阻止反应剂释放的锁定状态之间转换，其中，所述反应剂输送组件(12)包括用于将反应剂(R)输送到所述反应剂喷射组件(20)的第一反应剂泵(22)，其中，所述第一反应剂泵(22)构造用于产生处于用于将所述反应剂喷射组件(20)从锁定状态切换到打开状态中的切换压力以上的反应剂压力，所述反应剂输送组件(12)包括用于提供具有基础压力的反应剂(R)的第二反应剂泵(26)，所述基础压力处于切换压力以下并且处于在所述加热组件(18)的区域中的反应剂(R)的蒸汽压力以上。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反应剂喷射组件(20)包括根据反应剂压力能在锁定位置和打开位置之间调节的锁定件(42)。
3.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，所述锁定件(42)具有经受反应剂压力的压力加载面(60)，或/和所述锁定件(42)配设有预紧组件，用于使所述锁定件(42)克服作用到所述锁定件(42)的经受反应剂压力的压力加载面(60)上的反应剂压力而预紧到所述锁定件的锁定位置中。
4.按照权利要求3所述的设备，其特征在于，所述锁定件(42)配设有预紧弹簧(44)，用于使所述锁定件(42)克服作用到所述锁定件(42)的经受反应剂压力的压力加载面(60)上的反应剂压力而预紧到所述锁定件的锁定位置中。
5.按照权利要求2、3或4所述的设备，其特征在于，所述锁定件(42)配设有具有锁定件座闭锁区域(56)的锁定件座(54)，并且在所述锁定件(42)定位在锁定位置中时，所述锁定件(42)以锁定件闭锁区域(58)流体密封地贴靠在所述锁定件座闭锁区域(56)上并且在所述锁定件(42)定位在打开位置中时，在所述锁定件(42)和所述锁定件座(54)之间构成穿流区域(76)。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，在所述反应剂喷射组件(20)中，在所述锁定件(42)定位在打开位置中时，没有反应剂(R)流动阻力比在所述穿流区域(76)中大的区域跟随所述反应剂穿流区域(76)。
7.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述反应剂喷射组件(20)在所述反应剂穿流区域(76)下游具有反应剂释放喷嘴组件(78)，所述反应剂释放喷嘴组件具有比在所述穿流区域(76)中大的反应剂(R)流动阻力。
8.按照权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述第一反应剂泵(22)包括往复活塞泵，或/和所述第一反应剂泵(22)配设有设置在所述第一反应剂泵下游并且在所述加热组件(18)上游的止回阀(34)。
9.按照权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述第二反应剂泵(26)包括齿轮泵，或/和所述第二反应剂泵(26)配设有设置在所述第二反应剂泵下游的过压阀(30)，其中，所述过压阀(30)阻止通过所述第二反应剂泵(26)产生的反应剂压力上升到基础压力以上。
10.按照权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述第一反应剂泵(22)并且所述第二反应剂泵(26)相对于彼此并联地设置。
11.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，所述第一反应剂泵(22)配设有设置在所述第一反应剂泵下游并且在所述加热组件(18)上游的止回阀(34)，所述第二反应剂泵(26)配设有设置在所述第二反应剂泵下游的过压阀(30)，其中，所述过压阀(30)阻止通过所述第二反应剂泵(26)产生的反应剂压力上升到基础压力以上，并且所述第一反应剂泵(22)连同所述止回阀(34)并且所述第二反应剂泵(26)连同所述过压阀(30)相对于彼此并联地设置。
12.按照权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述第一反应剂泵(22)和所述第二反应剂泵(26)相对于彼此串联地设置，其中，所述第一反应剂泵(22)设置在所述第二反应剂泵(26)下游。
13.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，第二反应剂泵(26)配设有设置在所述第二反应剂泵下游的过压阀(30)，其中，所述过压阀(30)阻止通过所述第二反应剂泵(26)产生的反应剂压力上升到基础压力以上，且所述过压阀(30)设置在所述第二反应剂泵(26)和所述第一反应剂泵(22)之间。
14.按照权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，设置有操控装置(35)，用于操控所述加热组件(18)或/和用于操控所述反应剂输送组件(12)。
15.按照权利要求14所述的设备，其特征在于，设置有操控装置(35)，用于基于在所述加热组件(18)的区域中的反应剂温度和/或基于在所述反应剂喷射组件(20)的区域中的反应剂温度或/和基于理论反应剂温度来操控所述加热组件(18)，或/和设置有操控装置(35)，用于基于在所述加热组件(18)的区域中的反应剂压力和/或基于在所述反应剂喷射组件(20)的区域中的反应剂压力或/和基于理论反应剂压力来操控所述反应剂输送组件(12)。
16.用于借助于用于将反应剂(R)释放到内燃机的排气流(A)中的设备(10)将反应剂(R)释放到内燃机的排气流(A)中的方法，所述设备包括反应剂喷射组件(20)、用于将反应剂(R)从反应剂贮存器(14)输送到所述反应剂喷射组件(20)的反应剂输送组件(12)、用于加热通过所述反应剂输送组件(12)输送到所述反应剂喷射组件(20)的反应剂(R)的加热组件(18)，其中，所述反应剂喷射组件(20)根据通过所述反应剂输送组件(12)产生的反应剂压力能在用于释放反应剂(R)的打开状态和用于阻止反应剂释放的锁定状态之间转换，
所述方法包括如下措施：
a)运行所述加热组件(18)，用于将通过所述反应剂输送组件(12)输送的反应剂(R)加热到过热温度，
b)在未释放阶段中运行所述反应剂输送组件(12)，使得反应剂压力至少在所述加热组件(18)的区域中处于基础压力，所述基础压力处于在所述加热组件(18)的区域中的反应剂(R)的蒸汽压力以上并且处于所述反应剂喷射组件(20)的用于将所述反应剂喷射组件(20)从锁定状态切换到打开状态的切换压力以下，
c)在释放阶段中运行所述反应剂输送组件(12)，使得反应剂压力处于切换压力以上。
17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，在措施a)中运行所述加热组件(18)，使得反应剂(R)的温度处于100℃至370℃之间。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，在措施a)中运行所述加热组件(18)，使得反应剂(R)的温度处于150℃至200℃的范围内。
19.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述反应剂(R)具有尿素/水溶液。
20.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，在措施b)中运行所述反应剂输送组件(12)，使得反应剂压力处于在所述加热组件(18)的区域中的反应剂(R)的蒸汽压力的1.1至1.2倍的范围内或/和切换压力处于基础压力的1.1至1.5倍的范围内。
21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，在措施b)中运行所述反应剂输送组件(12)，使得切换压力处于基础压力的1.2至1.4倍的范围内。
22.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，在措施c)中运行所述反应剂输送组件(12)，使得反应剂压力比切换压力高0.2至2巴。
23.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述反应剂输送组件(12)包括用于将反应剂(R)输送到所述反应剂喷射组件(20)的第一反应剂泵(22)，其中，所述第一反应剂泵(22)构造用于产生处于用于将所述反应剂喷射组件(20)从锁定状态切换到打开状态中的切换压力以上的反应剂压力，所述反应剂输送组件(12)包括用于提供具有基础压力的反应剂(R)的第二反应剂泵(26)，所述基础压力处于切换压力以下并且处于在所述加热组件(18)的区域中的反应剂(R)的蒸汽压力以上，且在措施b)中仅运行所述第二反应剂泵(26)用于提供反应剂压力，并且在措施c)中至少运行所述第一反应剂泵(22)用于提供反应剂压力。
24.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述反应剂输送组件(12)包括用于将反应剂(R)输送到所述反应剂喷射组件(20)的第一反应剂泵(22)，其中，所述第一反应剂泵(22)构造用于产生处于用于将所述反应剂喷射组件(20)从锁定状态切换到打开状态中的切换压力以上的反应剂压力，且在措施b)和在措施c)中，所述反应剂压力通过所述第一反应剂泵(12)提供。
25.按照权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一反应剂泵(22)包括往复活塞泵，且在措施c)中，所述第一反应剂泵(22)在释放阶段期间实施唯一一个活塞冲程。
26.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，在实施措施a)期间，所述反应剂输送组件(12)交替地按照措施b)在未释放阶段中并且按照措施c)在释放阶段中运行。
27.按照权利要求26所述的方法，其特征在于，在措施c)中根据内燃机的运行状态调节未释放阶段的持续时间或/和释放阶段的持续时间或/和反应剂压力。
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