CN107532496A - 具有增强的喷雾盘的喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将液体添加剂(2)添加到排气处理装置(3)中的喷射器(1)，该喷射器(1)具有用于将该液体添加剂(2)喷射到该排气处理装置(3)中的至少一个喷嘴(5)，该至少一个喷嘴形成有喷雾盘(4)，该喷雾盘(4)具有能够被穿流过的至少一个喷雾导管(6)，该至少一个喷雾导管带有出口开口(7)，该出口开口(7)被设计成，使得该出口开口使喷雾射流(8)成形，并且该喷雾盘(4)在该出口开口(7)的下游形成有增强结构(9)，该增强结构(9)被设计成，使得该增强结构不被该喷雾射流(8)弄湿。

Description

具有增强的喷雾盘的喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于将液体添加剂添加到排气处理装置中的喷射器。
背景技术
从现有技术已知排气处理装置，添加剂被供应给该排气处理装置。在这种类型的排气处理装置中，进行专门的排气净化方法，其中通过添加剂来净化所连接的内燃发动机的排气。例如，在排气中的确定的污染物组成部分可以藉由添加剂而被转化来产生无害的物质。例如，可以使用水、燃料、氧化剂、和/或还原剂作为“液体”添加剂。
通常执行的排气净化方法是选择性催化还原方法(SCR方法)，其中将还原剂添加到排气中，排气中的氮氧化合物通过该还原剂被还原从而形成氮气、水和CO2。优选地使用氨气作为还原剂。正常情况下，不是将氨气本身、而是以在需要时可以被转化从而形成实际的还原剂的液体添加剂的形式储存在机动车辆中。例如，可以使用尿素水溶液作为液体添加剂。适合的32.5％的尿素水溶液能以商业名称获得。
具体地讲，喷射器是用于将液体添加剂添加到排气处理装置中的一种可能性。由于在排气处理装置中的排气的通常很高的温度，喷射器应对应地具有耐高温的设计。在喷射器中通常设置有能够被打开和关闭以便以受控的方式送入液体添加剂的阀。这种类型的阀一般来说是对温度特别敏感的并且因此应被保护而免受排气处理装置的高温。
进一步的问题在于，水性添加剂(具体地讲，还原剂)在低的环境温度下可能会冻结。以上所述的32.5％的尿素/水溶液例如在-11℃已经冻结。在机动车辆中，例如在长的停车时段期间可能发生这种类型的低温。添加剂在冻结期间膨胀。在此，如果添加剂在冻结情况下仍位于喷射器中，则可能损坏喷射器。
此外，一般情况下需要以细雾化的方式将液体添加剂供应到排气中，以便确保在排气装置中的令人满意的并且完全的蒸发以及完全的转化从而形成实际的还原剂。
例如可以通过喷雾盘来实现细雾化，该喷雾盘形成用于将液体添加剂雾化地添加到排气处理装置中的喷嘴。
发明内容
从以上现有技术出发，本发明的目的在于阐明一种用于将液体添加剂喷射到排气处理装置中的喷射器，该喷射器至少部分地解决了以上提及的技术问题。具体地讲，该新型的喷射器不会由于添加剂冻结而损坏、可以在排气处理装置中对液体添加剂进行细雾化、并且是特别耐高温的。
所述目的通过根据专利权利要求1的特征的喷射器来实现。在分别作为从属权利要求撰写的专利权利要求中给出了本发明的其他有利构型。在权利要求中独立地描述的特征可以以任何期望的、技术上适当的方式相互组合，并且可以通过指明了本发明的其他设计变体的说明书中的解释性事实进行补充。
本发明涉及一种用于将液体添加剂添加到排气处理装置中的喷射器。该喷射器具有用于将该液体添加剂喷射到该排气处理装置中的至少一个喷嘴，该至少一个喷嘴形成有喷雾盘，该喷雾盘具有能够被穿流过的至少一个喷雾导管，该至少一个喷雾导管带有出口开口，该出口开口被设计成，使得该出口开口使喷雾射流成形，该喷雾盘在该出口开口的下游形成有增强结构，该增强结构被设计成，使得该增强结构不被该喷雾射流弄湿。
本技术方案是基于通过增强结构来增强喷雾盘的概念的，其结果是，该喷雾盘还可以经受在该喷射器中的高的冰压力。
喷射器指示一种部件，该部件可以例如与为上述目的而在排气处理装置或排气管线的壁中提供的开口相接触。因此，可以以永久的、或可再次松脱的但优选气密的方式将该喷射器安装、附接、和/或经凸缘连接到该排气处理装置上。该喷射器例如以喷射阀或类似物的方式形成，该喷射阀或类似物尤其可以以受控的方式被操作和/或(以依赖于压力的方式)自动地运行。
如在流动方向上看到的，该喷雾盘或通过该喷雾盘形成的喷嘴形成在该喷射器内的液体添加剂在进入该排气处理装置中之前的最后一站。该喷嘴用于将该液体添加剂喷射到该排气处理装置、尤其该排气管线中。该喷嘴旨在形成或产生预定义的喷雾图案或预定义的喷雾锥。为此，该喷嘴通过喷雾盘来形成。该喷雾盘具有至少一个喷雾导管并且优选地多个喷雾导管，这些喷雾导管旨在产生液体添加剂的液滴。
液体添加剂可以流经该喷雾导管。这也意味着，换言之，该喷雾导管(完全地)沿流动方向贯通该喷雾盘。该喷雾盘具有盘状或板状的形式。
在截面方面，该喷雾盘优选地具有类圆形、尤其圆形或卵形的形式。然而，这并非强制性的，因为该喷雾盘也可以具有多边形的、尤其矩形的、优选方形的形式。该喷雾导管相对于该喷雾盘的基本上平面的横向延伸范围横向地、尤其垂直地延伸。然而，这并非强制性的，因为该喷雾导管还可以具有至少部分地倾斜的配置。该喷雾导管可以具有类圆形、尤其环形或卵形的导管截面或者多边形的、尤其矩形的、优选方形的导管截面，这取决于该喷雾导管的哪种形状对于该液体添加剂的喷雾锥的配置是特别有利的。
该至少一个喷雾导管具有出口开口，该出口开口被设计成，使得该出口开口形成喷雾射流或喷雾锥和/或喷雾图案或使它们成形。在此，该出口开口尤其是指该喷雾导管的收缩部。
该喷雾盘在该出口开口的下游通过增强结构形成。在此，术语“下游”和“上游”与添加剂穿过该喷雾导管的流动方向相关。换言之，该增强结构是在该喷雾盘的下侧或朝向该排气处理装置的那侧形成的。该增强结构可以借助于额外施加材料、通过至少一个增强肋、至少一个增强盘或类似物形成。该增强结构可以使该喷雾盘能够经受高的冰压力。
在生产该喷射器的过程中，该喷雾盘优选地是独立部件，为了配置最终的喷射器，该独立部件可以被放置在喷射器上并且例如可以被焊接或钎焊在其上。这可以通过选择或安装适合于相应的应用的适配的喷雾盘使该喷射器单独地适配。
该增强结构被设计成，使得该增强结构不被该喷雾射流弄湿。在此，“不被弄湿”尤其意味着，该增强结构的(内)表面至少不被液体添加剂完全地覆盖。换言之，这还意味着，该喷雾射流不直接地朝该增强结构上定向和/或不与该增强结构直接接触(在正常操作排气系统的过程中)。该喷雾射流经常具有喷雾锥的形状。该增强结构优选地被设计成，使得该增强结构不被喷雾锥弄湿或不与该喷雾锥相切或相交。换言之，这还意味着，该增强结构不影响该喷雾射流的成形。
该喷雾盘优选地一体式地或单件式地形成。然而，这并非强制性的，因为该喷雾盘也可以多件式地形成，尤其通过彼此连接的多个盘来形成。如果该喷雾盘一体式地形成，则该喷雾盘可以被理解为(理论上)被划分成基部区段和增强区段，这两个“理论上的”区段同样分别是盘状的。
根据一个有利构型提出的是，该增强结构通过该喷雾盘的增强区段形成，该至少一个喷雾导管如在流动方向上观看从该出口开口以突然加宽的导管截面延伸穿过该增强区段。
分界面(理论上)位于该喷雾盘(尤其是该喷雾盘的基部区段)与该增强结构(尤其是该喷雾盘的增强区段或支撑盘)之间。这些喷雾导管的出口开口位于所述分界面中。
如果这些喷雾导管进一步延伸穿过该增强结构，则在这些出口开口的区域中该喷雾导管的导管截面产生急剧的或快速的和/或突然的加宽。这可以确保，该喷雾射流或该喷雾锥仅通过出口开口成形并且不受该增强结构影响。在此，如在流动方向上看到的，这些导管截面的突然的加宽处于该出口开口的水平面/层级上。所述突然的截面加宽可以以台阶(该台阶围绕圆周方向延伸)或套环或类似物的方式形成。
根据一个有利构型提出的是，该增强结构通过支撑盘形成，该支撑盘和该喷雾盘彼此连接，该至少一个喷雾导管如在流动方向上观看从该出口开口以突然加宽的导管截面延伸穿过该支撑盘。如果提供有支撑盘，则该喷雾盘尤其具有包括该(主)喷雾盘和该支撑盘的多部件结构。
根据一个有利构型提出的是，该喷雾盘和该支撑盘以材料结合的方式彼此连接。在此，“材料结合”连接被理解为是指“材料与材料的连接”。该喷雾盘和该支撑盘优选地通过焊接连接或钎焊连接(尤其硬钎焊连接)来彼此连接。
根据另一个有利构型提出的是，该至少一个喷雾导管在该出口开口的上游形成有第一导管区段而在该出口开口的下游形成有第二导管区段，该第一导管区段具有减小的导管截面，而该第二导管区段具有加宽的导管截面，该减小的导管截面与该加宽的导管截面的比小于0.8。该减小的导管截面与该加宽的导管截面的比优选地小于0.66、并且特别优选地小于0.5、或者甚至小于0.33。
如沿流动方向或沿与流动方向相反的方向观看，由于该喷雾导管的突然的截面加宽，使得该加宽的导管截面(完全地)跨过或覆盖该减小的导管截面。这具有喷雾图案或喷雾锥和/或液滴大小不受该第二导管区段影响的优点。在此，换言之，该出口开口是该喷雾导管的第一导管区段的出口开口并且位于突然加宽的截面区域中。
在此，导管区段是指喷雾导管沿着流动方向的部分区域。在所有这些导管区段中，这些喷雾导管具有导管内壁，液体添加剂可以沿着该导管内壁涌动或流动。该第一导管区段和该第二导管区段以流体导通的方式彼此连接。这些导管区段可以例如以该喷雾盘中的孔(尤其通孔)、凹陷部或类似物的形式形成。
根据另一个有利构型提出的是，该至少一个喷雾导管在该出口开口的上游形成有第一导管区段而在该出口开口的下游形成有第二导管区段，该第一导管区段具有第一区段长度，而该第二导管区段具有第二区段长度，该第一区段长度与该第二区段长度的比小于或等于1。该第一区段长度与该第二区段长度的比优选地小于0.8、并且特别优选地小于0.66、或者甚至小于0.33。该区段长度是指沿着流动方向的长度。
就绝对的长度规格而言，该第一区段长度量值为例如从100μm至300μm[微米]，并且该第二区段长度量值为从300μm至800μm[微米]。该第一区段长度优选地处于从135μm至180μm[微米]的范围内，并且该第二区段长度处于从380μm至580μm[微米]的范围内。与第二区段的量相比，该第一区段长度可以是非常小的，因为通过增强区段或通过支撑盘形成的该增强结构支撑着该喷雾盘的形成具有该第一区段长度的第一导管区段的部分。薄的喷雾盘可以实现特别精确的且令人满意的喷雾形成，该喷雾形成尤其是特别不依赖于液体添加剂的喷雾量。
根据又一个有利构型提出的是，在该喷射器中设置有补偿元件。该补偿元件可以用于在冻结的情况下补偿由于水性添加剂的体积增大而上升的冰压力。该补偿元件可以通过至少一个弹簧、至少一个可压缩或可变形的(充气的)波纹管、至少一个弹性片(尤其是橡胶片)或类似物来形成。该补偿元件可以被保持、支撑或紧固在该喷射器的连接区域上。此外，该补偿元件能够与该喷射器中的阀单元发生接触。
在喷射器中的补偿元件提供了可以保护该喷射器免受由于内部的冰压力而产生损坏的优点。因此例如通过在外部壳体与该喷射器之间的外部弹簧可以避免整个喷射器的预应力。这具有可以避免喷射器的密封件在该壳体中相对移动的优点。
由于该增强结构，该喷雾盘具有增大的强度，这在产生冰压力时防止了该喷雾盘的变形。通过被配置在该喷射器的连接区域上的补偿元件，当该喷射器内产生冰压力时，通过使该补偿元件在该连接区域上释放附加的体积就可以使该喷雾盘的增大的刚度得到补偿。
根据又一个有利构型提出的是，在该喷雾盘中在该至少一个喷雾导管的上游形成至少一个流体分配结构。该流体分配结构用于以尽可能均匀的方式将该液体添加剂供应给这些独立的喷雾导管。该流体分配结构可以设计为至少一个凹陷部、孔、铣削部分或类似物。换言之，该流体分配结构在该喷雾盘的上侧形成。在该上侧区域中，该流体分配结构可以将多个喷雾导管、尤其喷雾导管入口彼此连接。换言之，该流体分配结构可以被描述为在该喷雾盘的厚度上的局部减小。
根据又一个有利构型提出的是，该至少一个喷雾导管在该出口开口的上游形成有第一导管区段而在该出口开口的下游形成有第二导管区段，这些第二导管区段中的至少一者相对于相关联的第一导管区段偏心地定向。在此，该偏心的定向是指这些导管区段的相应的中心轴线在偏心的定向的情况下并非彼此重合。偏心的定向具有可以使喷雾射流或喷雾锥适配于排气流的方向的优点。在正常情况下，排气流将使喷雾射流在该排气流方向上发生偏转。在此，偏心的定向可以有助于使喷雾射流不与增强结构接触。该第二导管区段优选地相对于该第一导管区段偏心地设置成使得在该第二导管区段中沿排气流的方向更多的空间可供用于该喷射器的喷雾锥。
根据本发明的另一方面，还提出一种机动车辆，该机动车辆至少具有内燃发动机和用于净化该内燃发动机的排气的排气处理装置，用于添加该液体添加剂的喷射器(如在上文中已经描述的)被设置在该排气处理装置上。
附图说明
在下文中将通过附图对本发明和技术领域进行更详细的说明。附图示出了特别优选的示例性实施例，然而，本发明不局限于这些示例性实施例。尤其应指出的是，附图以及尤其所示出的比例仅为示意性的。在示意性的附图中：
图1示出了喷射器的截面图示，
图2示出了喷雾盘的截面图示，
图3示出了另一个喷雾盘的截面图示，
图4示出了又一个喷雾盘的截面图示，
图5示出了喷雾盘的从下方观看的视图，
图6示出了喷雾盘的从上方观看的视图，
图7示出了具有喷射器的机动车辆。
具体实施方式
图1示出了喷射器1的截面图示。喷射器1具有通过喷雾盘4形成的、用于将液体添加剂喷射到排气处理装置中的喷嘴5。此外，补偿元件19以弹性套的形式被提供在喷射器1中。补偿元件19被设置在喷射器1的连接区域26中。
图2示出了喷雾盘4的截面图示。喷雾盘4具有能够被穿流过的两个喷雾导管6，所述喷雾导管分别具有一个出口开口7。可以看到，喷雾盘4通过增强结构9形成在出口开口7的下游。因此，喷雾盘4在其下侧借助于增强结构9来增强，因此喷雾盘4可以经受喷射器1中的非常高的冰压力。
在此，喷雾盘4以两部分形成，出口开口7位于喷雾盘4的假想分界面中。
根据图2的图示，增强结构9是通过支撑盘16形成的，支撑盘16和喷雾盘4彼此固定地连接。在此，如在流动方向11上看到的，喷雾导管6从出口开口7延伸穿过支撑盘16并且具有导管截面12，该导管截面与第一导管截面13相比在该出口开口处突然加宽。
喷雾导管6分别在出口开口7的上游通过第一导管区段13形成并且在出口开口7的下游通过第二导管区段14形成。第一导管区段13具有减小的导管截面15，并且第二导管区段14具有加宽的导管截面12。此外，第一导管区段13具有第一区段长度17，并且第二导管区段14具有第二区段长度18。在喷雾盘4中在相应的喷雾导管6的上游形成流体分配结构20，经过流体分配结构20可以将液体添加剂引导到喷雾导管6中。
图3示出了一体式地或单件式地形成的喷雾盘4的截面图示。在此，通过喷雾盘4的增强区段10形成增强结构9。换言之，喷雾盘4在此本身已以(单个)厚盘被提供，喷雾导管6的第二导管区段14以孔和/或凹陷部的方式在喷雾盘4的增强区段10中形成。这还意味着，增强结构9在此不是被施加到薄的主盘上，而是以孔和/或凹陷部的形式从厚的喷雾盘4中加工出来的。在出口开口7的区域中，喷雾导管6是通过形成某类型的台阶22的突然加宽的截面来配置的。
在图3中可以看到，第二导管区段14相对于相应的、相关联的第一导管区段13偏心地定向。这实现了其中尽管添加剂2的喷雾射流8由于流动的排气25而部分地变形，喷雾射流8也不与第二导管区段14的导管内表面直接接触的情况。在此还可能的是，第一导管区段13和/或第二导管区段14具有加宽的或锥形的截面。
图4示出了另一个喷雾盘4的截面图示，该另一个喷雾盘例如可以对应于来自图3的喷雾盘。然而，图3不局限于具有根据图4的截面的喷雾盘。可能的截平面在图3中通过IV指示并且位于增强区段10的区域中。在此，该视图是从下方指向台阶22和出口开口7的。在此，喷雾盘4例如具有矩形截面。在左手侧示出的喷雾导管6的台阶22和出口开口7例如具有矩形的截面。相比之下，在右手侧示出的喷雾导管6的台阶22和出口开口7例如形成为具有卵形的形状。应指出的是，图4只是示意性的并且示出了两个不同的喷雾导管形状以便展示不同的形状。实际的喷雾盘分别通常具有“仅”一种限定的类型的导管形状。
图5示出了喷雾盘4的从下方观看的视图。喷雾盘4在下侧通过增强结构9形成。在此，增强结构9例如是通过四个增强肋形成的，在此以截面的方式示出了这些增强肋。由于该视图是从下方指向喷雾盘4的，所以也可以看到出口开口7。
图6示出了喷雾盘4的从上方观看的视图。在喷雾盘4中在上部区域中形成流体分配结构20。在此，流体分配结构20配置有两个弧形的凹陷部。示出的是，这些凹陷部中的每一者将三个喷雾导管6相互连接。换言之，三个喷雾导管6分别从流体分配结构20的一个凹陷部延伸进入喷雾盘4中并且穿过喷雾盘。
图7示出了机动车辆23，至少具有内燃发动机24、和用于净化内燃发动机24的排气的排气处理装置3，用于添加液体添加剂的喷射器1被设置在该排气处理装置3上。

Claims (10)

1.一种用于将液体添加剂(2)添加到排气处理装置(3)中的喷射器(1)，其中，该喷射器(1)具有用于将该液体添加剂(2)喷射到该排气处理装置(3)中的至少一个喷嘴(5)，该至少一个喷嘴形成有喷雾盘(4)，该喷雾盘(4)具有能够被穿流过的至少一个喷雾导管(6)，该至少一个喷雾导管带有出口开口(7)，该出口开口(7)被设计成，使得该出口开口使喷雾射流(8)成形，该喷雾盘(4)在该出口开口(7)的下游形成有增强结构(9)，该增强结构(9)被设计成，使得该增强结构不被喷雾射流(8)弄湿。
2.如权利要求1所述的喷射器，其中，该增强结构(9)形成有该喷雾盘(4)的增强区段(10)，该至少一个喷雾导管(6)在流动方向(11)上观看从该出口开口(7)以突然加宽的导管截面(12)延伸穿过该增强区段(10)。
3.如权利要求1所述的喷射器，其中，该增强结构(9)形成有支撑盘(16)，该支撑盘(16)和该喷雾盘(4)彼此连接，该至少一个喷雾导管(6)在流动方向(11)上观看从该出口开口(7)以突然加宽的导管截面(12)延伸穿过该支撑盘(16)。
4.如权利要求3所述的喷射器，其中，该喷雾盘(4)和该支撑盘(16)以材料结合的方式彼此连接。
5.如以上权利要求之一所述的喷射器，其中，该至少一个喷雾导管(6)在该出口开口(7)的上游形成有第一导管区段(13)而在该出口开口(7)的下游形成有第二导管区段(14)，该第一导管区段(13)具有减小的导管截面(15)，而该第二导管区段(14)具有加宽的导管截面(12)，该减小的导管截面(15)与该加宽的导管截面(12)的比小于0.8。
6.如以上权利要求之一所述的喷射器，其中，该至少一个喷雾导管(6)在该出口开口(7)的上游形成有第一导管区段(13)而在该出口开口(7)的下游形成有第二导管区段(14)，该第一导管区段(13)具有第一区段长度(17)，而该第二导管区段(14)具有第二区段长度(18)，该第一区段长度(17)与该第二区段长度(18)的比小于或等于1。
7.如以上权利要求之一所述的喷射器，其中，在该喷射器(1)中设置有补偿元件(19)。
8.如以上权利要求之一所述的喷射器，其中，在该喷雾盘(4)中、在该至少一个喷雾导管(6)的上游形成至少一个流体分配结构(20)。
9.如以上权利要求之一所述的喷射器，其中，该至少一个喷雾导管(6)在该出口开口(7)的上游形成有第一导管区段(13)而在该出口开口(7)的下游形成有第二导管区段(14)，这些第二导管区段(14)中的至少一者相对于相关联的第一导管区段(13)偏心地定向。
10.一种机动车辆(23)，至少具有内燃发动机(24)和用于净化该内燃发动机(24)的排气的排气处理装置(3)，其中，用于添加该液体添加剂(2)的如以上权利要求之一所述的喷射器(1)被设置在该排气处理装置(3)上。
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