CN114787496B - 具有机械阀的装载在车辆上的水溶液注射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀(1)，其包括通过分隔壁(12)分隔的至少一个第一室(10)和第二室(11)，所述壁包括贯穿孔(120)，该贯穿孔设有打开和关闭装置(13)，该打开和关闭装置(13)包括第一元件(130)和第二元件(131)，所述第一元件包括用于阻闭所述贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，该阻闭单元位于所述机械阀(1)的第一室(10)中，并具有延伸到所述机械阀(1)的第二室(11)中的延伸单元(1301)，所述第二元件位于所述机械阀(1)的第二室(11)中，所述第二元件(131)包括可变形模块(1310)；所述打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)能够通过借助于在第二室(11)中的压强与大气压强之间施加压强差而改变所述第二元件(131)的可变形模块(1310)的形状，以在所述打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，所述力能够通过第一元件(130)的阻闭单元(1300)的移位，使得所述两个室(10、11)流体联通；所述机械阀(1)设置为使得所述第一室(10)能够流体连通到至少一个注射器，并且所述第二室(11)能够流体连通到水溶液输配模块。

Description

具有机械阀的装载在车辆上的水溶液注射系统
技术领域
本发明涉及一种用于装载在车辆中的水溶液注射系统的机械阀。本发明还涉及一种包括所述机械阀的水溶液注射系统和一种用于控制该机械阀的方法。更具体地说，本发明涉及一种机械阀，该机械阀用于将水注射到装载在车辆上的热机中的水溶液注射系统，或用于将尿素水溶液注射到机动车辆车载的内燃热机的燃烧气体排放线路中的尿素水溶液注射系统。
背景技术
将水注射到装载在车辆上的内燃机中的策略要求在注射器中保持水注射系统的供给管路的压强，以避免水沸腾。由此，用于将水注射到装载在车辆上的内燃机中的水注射系统的阀门要求使用能量，例如电能，该能量用于打开和关闭注射阀门，而且还用于运行管理所述阀门的打开和关闭功能的电子控制单元(ECU)。该控制单元另外还要求使用和开发控制软件。与这样的阀门和包括它的用于将水注射到装载在车辆上的内燃机中的水注射系统相关的成本因此相当高。将尿素水溶液注射到机动车辆车载的内燃热机的燃烧气体排放线路中另外还要求保持注射泵运转以维持尿素水溶液注射系统供给管路中的压强，或/和使用电能用于打开和关闭注射阀门，而且还用于运行管理所述阀门的打开和关闭功能的电子控制模块(ECU)。
因此需要提供用于装载在车辆中的水溶液注射系统的阀门，该阀门具有与现有阀门类似的性能水平，但在其控制中要求更少的能量并要求更少软件控制，同时具有更低的成本。
发明内容
本发明的第一目的因此在于提供一种能克服前述问题的阀，其包含在装载在车辆上的水溶液注射系统中。更具体地说，本发明的第一目的涉及一种包含在用于将水注射到装载在车辆上的热机中的系统中或包含在用于将尿素水溶液注射到机动车辆车载的内燃热机的燃烧气体的排放线路中的系统中的机械阀。
本发明的第二目的在于提供一种用于控制包括所述阀的装载在车辆上的水溶液注射系统的控制方法。更具体地说，本发明的第二目的涉及一种用于控制包括所述阀的用于将水注射到装载在车辆上的热机中的系统的控制方法，或用于控制包括所述阀的用于将尿素水溶液注射到机动车辆车载的内燃热机的燃烧气体的排放线路中的系统的控制方法。
通过包含根据本发明的机械阀的装载在车辆上的水溶液注射系统，达到上述目的。
根据一个具体实施方式，本发明涉及一种包括机械阀的装载在车辆上的水溶液注射系统。
根据本发明，这样的系统包括机械阀，该机械阀包括通过分隔壁分隔的至少一个第一室和第二室，所述壁包括贯穿孔，所述贯穿孔设有用于打开和关闭所述贯穿孔的打开和关闭装置，该打开和关闭装置包括：
-第一元件，其包括用于阻闭贯穿孔的阻闭单元，该阻闭单元位于机械阀的第一室中，并具有延伸到机械阀的第二室中的延伸单元，该延伸单元包括至少一个与阻闭单元联结的杆，该杆构造为在排空注射系统的注射线路的排空模式中用作围绕轴的杠杆臂；
-第二元件，其位于机械阀的第二室中，所述第二元件包括可变形模块；
其中，打开和关闭装置的第二元件的可变形模块能够通过借助于在第二室中的压强与大气压强之间施加压强差而改变第二元件的可变形模块的形状，以在打开和关闭装置的第一元件的延伸单元上施加力，所述力能够通过第一元件的阻闭单元围绕轴的转动位移，使得两个室流体联通；
该机械阀设置为使得第一室能够流体连通到至少一个注射器，并且第二室能够流体连通到水溶液输配模块。
优选地，可变形模块固定在第二室的与分隔壁邻接的壁上，包括可变形模块的所述壁优选地定向为平行于机械阀内水溶液流动的方向。
本发明的一般原理是基于使用一方面的大气压强与第二室中主导的压强之间的压强差、和另一方面的第二室与第一室之间的压强差，来控制机械阀的打开和关闭，用于注射与通过抽吸排空注射线路的操作，以及关闭所述阀。这些压强(力)变化是由水溶液注射模块的抽吸或注入活动引起的。
阻闭单元打开分隔壁的贯穿孔的位移是通过旋转(转动)实现的，这还进一步有利于阻闭单元的移动。实际上，如果阻闭单元构造为平移移动，则有必要提供施加在阻闭单元上的、足以克服作用在阻闭单元上用于将其维持抵靠在贯穿孔上的相反的力的力。借助于阻闭单元的转动位移能够摆脱该限制，使得为了打开贯穿孔，需要由可变形模块提供的力更小。
术语“水溶液”是指去矿物质水，即电导率在20摄氏度(℃)下低于或等于每厘米50微西门子(μS/cm)、甚至在20℃下低于或等于15μS/cm的水，或包括尿素的水溶液，例如包括32.5重量％的尿素和67.5重量％的去矿物质水的
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类型的溶液。
根据本发明的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得所述贯穿孔的打开和关闭装置包括位于机械阀的两个室中的一个中的第三元件，所述第三元件在第一元件的阻闭单元上施加力。所述第三元件优选地是螺旋弹簧和/或弯曲杆。优选地，所述贯穿孔的打开和关闭装置的第三元件位于机械阀的第一室中。
由此，借助于由第三元件施加在阻闭单元上的力，这样的实施方式使得能够在任何方向上使用根据本发明的阀。此外，还应理解的是，贯穿孔的打开是通过阻闭单元的转动、而不是通过平移来实现的，这使得无需压缩第三元件，因此为了打开贯穿孔，需要由可变形模块提供的力更小。
根据本发明的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得分隔壁的包括贯穿孔的至少一部分凸出到第一室中。
由此，这样的实施方式允许获得用于阻闭单元的座。
根据本发明的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得位于机械阀的第一室中的第一元件的贯穿孔的阻闭单元具有平直、或球形、或椭球形的形状，优选地回转椭圆形的形状。
由此，在阀的阻闭单元具有球形的形状，且由包括贯穿孔的壁的一部分凸出到第一室中获得的座具有锥形的情况下，这样的实施方式允许获得机械阀良好的密封性。可替换地，其阻闭单元为椭球形的阀使得能够在相同的应力下更容易地打开阀门。
有利地，阻闭单元设有用于固定第三元件的固定装置。球形的阻闭单元有利地包括允许两个室之间更容易的流体联通的阀体。椭球形的阻闭单元可包括偏置的附加支承点，其允许在两个室之间获得更大的流体连通，有利地，相对于第一支承点偏置的第二支承点允许进一步获得还要更大的流体连通。术语“阀体”具体地指贯穿球形阻闭单元的孔，或在阻闭单元中挖空的凹槽，或能够构成两个室之间流体联通的通道的几何形状，优选地，阀体是贯穿球形阻闭单元的孔。
所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得第一元件的延伸到机械阀的第二室中的延伸单元包括至少一根杆。
因此，杆形式的延伸单元使得能够受益于更大的杠杆臂，这减小了为移动阻闭单元而施加的力。
根据前述方式的本发明的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得杆在至少一处，优选地在处，以相反(对)的弯曲角度弯曲或弯折。
由此，这样的杆能够减少变形模块的变形，以便在打开和关闭装置的第一元件的延伸单元上施加所需的力，从而通过第一元件的阻闭单元的位移使得两个室流体联通。
根据前述方式的一个替代实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得杆是直的。
由此，这样的杆允许在密封区域中没有分型线的情况下脱模。
根据前述方式的一个替代实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得可变形模块的形状设置为能够减少打开和关闭装置的第一元件的延伸单元的长度。
根据发明的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得第二元件的可变形模块包括由弹性体制成的膜。
根据前述方式的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得由弹性体制成的膜支承在第二室的设有至少一个开口的壁上。
由此，由于其更大的弹性特性，这样的膜使得能够更好地传递由第二室中的压力与大气压力之间的压力差产生的力。在第二室的壁中设置有至少一个开口使得能够在开口位置处实施变形。优选地，膜支承在格栅上。有利地，设有至少一个开口和优选地格栅的壁在其相对于第二室的外部面上衬有保持元件，以避免膜过大地向外变形。
根据前述方式的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得由弹性体制成的膜包括刚性区域和可变形区域，优选地，刚性区域是中央区域，可变形区域是周边区域。
由此，刚性区域使得能够与打开和关闭装置的第一元件的延伸单元具有更的接触表面，可变形区域能够使得刚性区域根据大气压与第二室中的压强之间的压强差升高或降低。“刚性区域”是指在压强差的作用下，相对于可变形区域，弹性体膜的刚性区域不经受或经受不大的形状变化。
根据本发明的一个优选实施方式，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括这样的机械阀，使得它在机械阀的第二室内包括限制打开和关闭装置的第二元件的可变形模块的变形的装置。优选地，限制可变形模块的变形的装置是止挡元件。止挡元件优选地位于机械阀的第二室的面对包括可变形模块的壁的壁上。有利地，止挡元件防止可变形模块的过大变形，甚至可变形模块的损坏。
本发明的第二目的还在于提供一种装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀的控制方法。
根据本发明的一个优选实施方式，根据本发明的装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀的控制方法根据车辆的需求，包括以下步骤：
-通过打开机械阀注射水溶液的步骤，其包括：
I.将机械阀的第二室置于相对于大气压至少2巴、优选地10巴的过压；
II.通过施加比第一元件的重量或第三元件施加的力更大的力，使阻闭单元位移，从而打开贯穿孔，第三元件优选地位于机械阀的第一室中；
III.使得两个室流体联通并注射水溶液；
-关闭机械阀的步骤，其包括：
I.当机械阀的第二室中的压强低于第一室中的压强，优选地等于大气压时，通过流体反向流动、通过第一元件的重量、或通过第三元件压紧贯穿孔的阻闭单元，第三单元优选地位于机械阀的第一室中；
-排空注射系统的线路的步骤，其包括：
I.将机械阀的第二室置于相对于大气压至少-200mbar的负压；
II.通过打开和关闭装置的第二元件的可变形模块的变形在第一元件的延伸单元上施加力，以使得阻闭单元位移；
III.使得两个室流体联通，并排空线路。
“置于相对于大气压过压”或“置于相对于大气压负压”这些表述是指以绝对量值表示的第二室中的压强值。
附图说明
阅读以下仅示例性地提供的参照附图做出的说明，将更好地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀的第一实施方式的横截面示意图。
图2是如在根据本发明的机械阀中使用的由弹性体膜制成的可变形模块的俯视示意图。
图3是示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的一个实施方式的详细横截面示意图。
图4是示出图3所示的根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的实施方式的打开模式的详细横截面示意图。
图5是示出图3所示的根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的实施方式的打开模式的详细横截面示意图。
图6是示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的实施方式的一个变型的详细横截面示意图。
图7是示出图6所示的根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的实施方式的打开模式的详细横截面示意图。
图8是示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的实施方式的另一个变型的详细横截面示意图。
图9是示出图8所示的根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的实施方式的打开模式的详细横截面示意图。
图10是示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第一元件的实施方式的又一变型的详细横截面示意图。
图11是示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第三元件的实施方式的一个变型的详细横截面示意图。
图12是图11所示的第三元件的详细横截面示意图，其示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第三元件的弯曲。
图13是示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第三元件的实施方式的另一变型的详细横截面示意图。
图14是示出根据本发明的机械阀的两个室之间的分隔壁的贯穿孔的打开和关闭装置的第三元件的实施方式的又一不同的变型的详细横截面示意图。
图15示出根据本发明的机械阀在注射模式下的运转。
图16示出根据本发明的机械阀在关闭模式下的运转。
图17示出根据本发明的机械阀在注射线路排空模式下的运转。
图18是示出根据杆形成延伸单元的一个实施变型的机械阀的详细横截面示意图。
图19是示出图18的机械阀的阻闭单元的位移模式的详细横截面示意图。
图20是示出处于图19的构造中的机械阀的阻闭单元的详细横截面示意图。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀(1)的第一实施方式。机械阀(1)包括通过壁(12)分隔的第一室(10)和第二室(11)，所述壁(12)包括贯穿孔(120)，壁(12)的包括贯穿孔(120)的至少一部分凸出到第一室(10)中。贯穿孔(120)设有打开和关闭装置(13)。贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)包括第一元件(130)，其包括用于阻闭贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，该阻闭单元呈平直状、位于机械阀(1)的第一室(10)中、并具有延伸到机械阀(1)第二室(11)中的延伸单元(1301)。延伸单元(1301)是杆(1302)，其在两处以相反(对)的弯曲角度弯折，以减小杆(1302)与贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第二元件(131)之间的距离。贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第二元件(131)位于机械阀(1)的第二室(11)中，所述第二元件(131)包括可变形模块(1310)。可变形模块(1310)优选地是由弹性体制成的膜(13100)。打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)能够在打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，这是通过借助于在第二室(11)中的压强与大气压强之间施加压强差来改变第二元件(131)的可变形模块(1310)的形状来实现的，所述力能够通过第一元件(130)的阻闭单元(1300)围绕轴(X)的转动位移，使得两个室(10、11)流体联通。由弹性体膜(13100)制成的可变形模块(1310)支承在机械阀(1)的第二室(11)的设有至少一个开口(140)的壁(14)上。优选地，壁(14)是在其相对于第二室(11)的外部面上衬有保持元件(15)的格栅，以避免膜(13100)过度向外变形。机械阀(1)被设置为：使得第一室(10)能够流体连接到至少一个注射器(未示出)，而第二室(11)能够流体连通到水溶液的输配模块(未示出)。机械阀(1)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)包括位于机械阀(1)的第一室(10)中的第三元件(132)，在第一元件(130)的阻闭单元(1300)上施加力的所述第三元件(132)是螺旋弹簧。
在图2中示出了如在根据本发明的机械阀(1)中使用的由弹性体膜(13100)制成的可变形模块(1310)。由弹性体制成的膜(13100)包括中央刚性区域(131000)和周边可变形区域(131001)。中央刚性区域(131000)提供与未示出的打开和关闭装置的第一元件的延伸单元更牢固的接触表面，可变形区域(131001)则允许刚性区域(131000)根据大气压力与未示出的机械阀的第二室中的主要压力之间的压力差升高或降低。要指出的是，弹性体膜(13100)包括旨在将膜(13100)固定在未示出的机械阀的第二室的壁上的额外的刚性区域(131002)。
在图3中示出了根据本发明的机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的第一实施方式。第一元件(130)包括位于机械阀(1)的第一室(10)中的、椭球形的贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，并具有延伸到机械阀(1)的第二室(11)中的延伸单元(1301)。阻闭单元(1300)的椭球形能够使得更容易地打开阀门(1)。机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)在其向第一室(10)延伸的部分中形成用作阻闭单元(1300)的接收部的锥形座(121)。阻闭单元(1300)还设有贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)的固定装置(13000)。第三元件(132)由螺旋弹簧的第一匝代表。椭球形的阻闭单元(1300)还包括偏置的附加支承点(13001)，其使得能够在两个室(10、11)之间获得更大的流体连通，以及相对于第一支承点(13001)偏置的第二支承点(13002)，以进一步获得还要更大的流体连通。点划线示出打开和关闭装置(13)的第一元件(130)处于关闭位置时的参照平面，它能够指示倾斜和因此打开的尺寸(程度)。
在图4和5中示出了详细的横截面示意图，其示出图3所示的根据本发明的机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的实施方式的打开模式。可见通过设置能够在两个室(10、11)之间获得更大的流体连通的偏置的附加支承点(13001)(图4)、和能够进一步获得还要更大的流体连通的相对于第一支承点(13001)偏置的第二支承点(13002)(图5)，获得的技术效果。虚线箭头指示液体流动的方向及其流量(大小)。点划线是打开和关闭装置(13)的第一元件(130)处于关闭位置时的参照平面，它能够指示倾斜和因此打开的尺寸(程度)。
在图6中示出了根据本发明的机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的第二实施方式。第一元件(130)包括球形的贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，其位于机械阀(1)的第一室(10)中，并具有延伸到机械阀(1)的第二室(11)中的延伸单元(1301)。阻闭单元(1300)的球形允许获得机械阀(1)的良好的密封性。机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)在其向第一室(10)延伸的部分中形成用作阻闭单元(1300)的接收部的锥形座(121)。阻闭单元(1300)还设有贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)的固定装置(13000)。第三元件(132)由螺旋弹簧的第一匝代表。球形的阻闭单元(1300)还包括贯穿孔(13003)，其使得能够在两个室(10、11)之间获得更好地受控的最大流体连通。
在图7中示出了详细的横截面示意图，其示出图6所示的根据本发明的机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的实施方式的打开模式。可见通过设置存在于球形阻闭单元(1300)中的贯穿孔(13003)获得的效果，当在两个室(10、11)之间建立流体连通时，液体流经由贯穿孔(13003)通过。虚线箭头指示液体流动的方向。
在图8中示出了根据本发明的机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的第三实施方式。第一元件(130)包括球形的贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，其设有位于机械阀(1)的第一室(10)中的阀体(13004)、并具有延伸到机械阀(1)的第二室(11)中的延伸单元(1301)。机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)在其向第一室(10)延伸的部分中形成用作阻闭单元(1300)的接收部的锥形座(121)。阻闭单元(1300)还设有贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)的固定装置(13000)。第三元件(132)由螺旋弹簧的第一匝代表。阀体(13004)呈阻闭单元(1300)中的凹槽的形式。
在图9中示出了详细的横截面示意图，其示出图8所示的根据本发明的机械阀(1)的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的实施方式的打开模式。可见通过设置球形的阻闭单元(1300)中的、呈凹槽形式的阀体(13004)所获得的技术效果。当在两个室(10、11)之间建立流体连通时，液体流经由阀体(13004)通过。虚线箭头指示液体流动的方向。
在图10中示出了根据本发明的用于装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀(1)的一个实施方式。该机械阀(1)包括通过壁(12)分隔的第一室(10)和第二室(11)，所述壁(12)包括贯穿孔(120)，壁(12)的包括贯穿孔(120)的至少一部分凸出到第一室(10)中。贯穿孔(120)设有打开和关闭装置(13)。贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)包括第一元件(130)，其包括呈平直状的用于阻闭贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，该阻闭单元位于机械阀(1)的第一室(10)中，并具有延伸到机械阀(1)第二室(11)中的延伸单元(1301)。延伸单元(1301)是杆(1302)，其在两处以相反(对)的弯曲角度弯折，以减小杆(1302)与贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第二元件(131)之间的距离。贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第二元件(131)位于机械阀(1)的第二室(11)中，所述第二元件(131)包括可变形模块(1310)。可变形模块(1310)优选地是由弹性体制成的膜(13100)。打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)能够在打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，这是通过借助于在第二室(11)中的压强与大气压强之间施加压强差来改变第二元件(131)的可变形模块(1310)的形状来实现的，所述力能够通过第一元件(130)的阻闭单元(1300)围绕轴(X)的转动位移，使得两个室(10、11)流体联通。由弹性体膜(13100)制成的可变形模块(1310)支承在机械阀(1)的第二室(11)的设有至少一个开口(140)的壁(14)上。优选地，壁(14)是在其相对于第二室(11)的外部面上衬有保持元件(15)的格栅，以避免膜(13100)过度向外变形。机械阀(1)被设置为：使得第一室(10)能够流体连通到至少一个注射器(未示出)，而第二室(11)能够流体连通到水溶液的输配模块(未示出)。机械阀(1)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)包括位于机械阀(1)的第一室(10)中的第三元件(132)，在第一元件(130)的阻闭单元(1300)上施加力的所述第三元件(132)是螺旋弹簧。阻闭单元(1300)设有贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)的固定装置(13000)。固定装置(13000)优选地是直径略微小于螺旋弹簧的直径的凸出部，以能够通过将凸出部插入螺旋弹簧中来容易地组装阀。
在图11中示出了根据本发明的装载在车辆中的水溶液注射系统的机械阀(1)的一个实施方式。该机械阀(1)包括通过壁(12)分隔的第一室(10)和第二室(11)，所述壁(12)包括贯穿孔(120)，壁(12)的包括贯穿孔(120)的至少一部分凸出到第一室(10)中。贯穿孔(120)设有打开和关闭装置(13)。贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)包括第一元件(130)，其包括椭球形的用于阻闭贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，该阻闭单元位于机械阀(1)的第一室(10)中，并具有延伸到机械阀(1)第二室(11)中的延伸单元(1301)。贯穿孔(120)的椭球形阻闭单元(1300)支承在锥形座(121)上。延伸单元(1301)是杆(1302)，其在两处以相反(对)的弯曲角度弯折，以减小杆(1302)与贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第二元件(131)之间的距离。贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第二元件(131)位于机械阀(1)的第二室(11)中，所述第二元件(131)包括可变形模块(1310)。可变形模块(1310)优选地是由弹性体制成的膜(13100)。打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)能够在打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，这是通过借助于在第二室(11)中的压强与大气压强之间施加压强差来改变第二元件(131)的可变形模块(1310)的形状来实现的，所述力能够通过第一元件(130)的阻闭单元(1300)围绕轴(X)的转动位移，使得两个室(10、11)流体联通。由弹性体膜(13100)制成的可变形模块(1310)支承在机械阀(1)的第二室(11)的设有至少一个开口(140)的壁(14)上。优选地，壁(14)是在其相对于第二室(11)的外部面上衬有保持元件(15)的格栅，以避免膜(13100)过度向外变形。机械阀(1)被设置为：使得第一室(10)能够流体连通到至少一个注射器(未示出)，而第二室(11)能够流体连通到水溶液的输配模块(未示出)。机械阀(1)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)包括位于机械阀(1)的第一室(10)中的第三元件(132)，在第一元件(130)的阻闭单元(1300)上施加力的所述第三元件(132)是弯曲杆。
在图12中示出了如图11所示的根据本发明的机械阀(1)内的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)在使得两个室(10、11)流体连通的机械阀(1)打开时的弯曲。打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)能够在打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，这是通过借助于在第二室(11)中的压强与大气压强之间施加压强差来改变第二元件(131)的可变形模块(1310)的形状来实现的，所述力能够通过第一元件(130)的阻闭单元(1300)围绕轴(X)的转动位移，使得两个室(10、11)流体联通。由弹性体膜(13100)制成的可变形模块(1310)支承在机械阀(1)的第二室(11)的设有至少一个开口(140)的壁(14)上。优选地，壁(14)是在其相对于第二室(11)的外部面上衬有保持元件(15)的格栅，以避免膜(13100)过度向外变形。
在图13和14中示出了根据本发明的机械阀(1)内的两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)的实施方式的替代方案。图13示出根据本发明的机械阀(1)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)。所述第三元件(132)位于机械阀(1)的第一室(10)中，并包括弯曲杆和螺旋弹簧。图14示出根据本发明的机械阀(1)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)。所述第三元件(132)位于机械阀(1)的第二室(11)中，并包括螺旋弹簧。螺旋弹簧连接在形成延伸单元(1301)的杆(1302)和根据本发明的机械阀(1)的第二室(11)的壁(14)上。
在图15中示出了根据本发明的装载在车辆中的水溶液注射系统的机械阀(1)在注(喷)射模式下的运行示例。通过打开机械阀(1)注射水溶液的步骤包括将机械阀(1)的第二室(11)置于相对于大气压至少2巴、优选地10巴的过压。该置于过压的步骤通过未在图中示出的水溶液注射模块的泵实施。贯穿孔(120)的打开通过两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的阻闭单元(1300)围绕轴(X)的转动位移实现。该位移是由于施加的力大于位于机械阀(1)的第一室(10)中的第三元件(132)所施加的力。第二室(11)中的压强因此高于大气压强。该更大的力是由未示出的水溶液注射模块的泵啮合产生的液压力。由此使得机械阀(1)的两个室(10、11)流体联通并注射水溶液。该注射以约为80L/h的流率实施，这导致第二室(11)中的机械阀(1)的入口与第一室(10)中的机械阀(1)的出口之间的压力(强)降低一巴。虚线箭头指示考虑到注射方向的水流通方向。
在图16中示出了根据本发明的装载在车辆中的水溶液注射系统的机械阀(1)在关闭模式下的运行示例。关闭机械阀(1)的步骤包括通过两个室(10、11)之间的分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)的第三元件(132)，压缩贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)。所述第三元件(132)位于机械阀(1)的第一室(10)中。当机械阀(1)的第二室(11)中的压强低于第一室(10)中的压强时实施该关闭，优选地第二室(11)中的压强等于大气压，这是由于压力和螺旋弹簧的回复力共同作用的结果。机械阀(1)的第一室(10)一侧的注射线路种的压力(强)例如约为3至15巴。机械阀(1)的第二室(11)中的压强等于大气压时，两个室(10、11)之间的压强差还使得能够确保通过阻闭单元(1300)关闭贯穿孔(120)。虚线箭头表示水向水溶液注射模块返回被关闭。
在图17中示出了根据本发明的装载在车辆中的水溶液注射系统的机械阀(1)在注射线路排空模式下的运行示例。排空注射线路的步骤包括将机械阀(1)的第二室(11)置于相对于大气压至少-200mbar的负压。该置于负压的步骤通过由未示出的水溶液注射模块的泵的抽吸来实施，换句话说，水溶液注射模块的泵以与注射方向相反的方向运行。由此导致通过借助于打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)的变形在第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，使得阻闭单元(1300)围绕轴(X)转动位移，可变形模块(1310)向第二室(11)内部变形。该力由第二室(11)处于负压产生。这导致两个室(10、11)流体联通并排空线路。虚线箭头指示液体的流动方向。
在图18中示出了根据本发明的装载在车辆中的水溶液注射系统的机械阀(1)的一个实施方式。它与上述实施方式的不同之处在于，延伸单元是直杆(1302)。如在图19中所示，机械阀(1)的运行类似于图1的阀的运行。特别地，参照图20，分隔壁(12)的贯穿孔(120)的打开通过使得阻闭单元(1300)围绕轴(X)的转动位移来实现。

Claims (13)

1.一种包括机械阀(1)的装载在车辆上的水溶液注射系统，所述机械阀包括通过分隔壁(12)分隔的至少一个第一室(10)和第二室(11)，所述壁(12)包括贯穿孔(120)，所述贯穿孔(120)设有用于打开和关闭所述贯穿孔(120)的打开和关闭装置(13)，该打开和关闭装置(13)包括：
-第一元件(130)，其包括用于阻闭所述贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)，该阻闭单元位于所述机械阀(1)的第一室(10)中，并具有延伸到所述机械阀(1)的第二室(11)中的延伸单元(1301)，该延伸单元包括至少一个与所述阻闭单元(1300)联结的杆(1302)，该杆(1302)构造为在排空所述注射系统的注射线路的排空模式中用作围绕轴(X)的杠杆臂；
-第二元件(131)，其位于所述机械阀(1)的第二室(11)中，所述第二元件(131)包括可变形模块(1310)；
其中，所述打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)能够通过借助于在第二室(11)中的压强与大气压强之间施加压强差而改变所述第二元件(131)的可变形模块(1310)的形状，以在所述打开和关闭装置(13)的第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，所述力能够通过第一元件(130)的阻闭单元(1300)围绕轴(X)的转动位移，使得所述两个室(10、11)流体联通；
所述机械阀(1)设置为使得所述第一室(10)能够流体连通到至少一个注射器，并且所述第二室(11)能够流体连通到水溶液输配模块。
2.如权利要求1所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其包括位于所述机械阀(1)的第一室(10)中的第三元件(132)，所述第三元件(132)在所述第一元件(130)的阻闭单元(1300)上施加力。
3.如权利要求1或2所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，所述分隔壁(12)的包括所述贯穿孔(120)的至少一部分凸出到所述第一室(10)中。
4.如权利要求1或2所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，位于所述机械阀(1)的第一室(10)中的第一元件(130)的贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)具有平直、或球形、或椭球形的形状。
5.如权利要求1或2所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，所述杆(1302)至少在一处，以相反的弯曲角度弯折。
6.如权利要求5所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，所述杆(1302)在两处，以相反的弯曲角度弯折。
7.如权利要求1或2所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，所述杆(1302)是直的。
8.如权利要求1或2所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，所述第二元件(131)的可变形模块(1310)包括由弹性体制成的膜(13100)。
9.如权利要求8所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，所述由弹性体制成的膜(13100)支承在所述第二室(11)的设有至少一个开口(140)的壁(14)上。
10.如权利要求9所述的装载在车辆上的水溶液注射系统，其中，所述由弹性体制成的膜(13100)包括刚性区域(131000)和可变形区域(131001)。
11.一种如权利要求1-10中任一项所述的装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀(1)的控制方法，其根据车辆的需求，包括以下步骤：
-通过打开所述机械阀(1)注射水溶液的步骤，其包括：
I.将所述机械阀(1)的第二室(11)置于相对于大气压至少2巴的过压；
II.通过施加比所述第一元件(130)的重量施加的力更大的力，使所述阻闭单元(1300)位移，从而打开所述贯穿孔(120)；
III.使得所述两个室(10、11)流体联通并注射水溶液；
-关闭所述机械阀(1)的步骤，其包括：
I.当所述机械阀(1)的第二室(11)中的压强低于第一室(10)中的压强时，通过所述第一元件(130)的重量压紧所述贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)；
-排空所述注射系统的线路的步骤，其包括：
I.将所述机械阀(1)的第二室(11)置于相对于大气压至少-200mbar的负压；
II.通过所述打开和关闭装置(13)的第二元件(131)的可变形模块(1310)的变形在所述第一元件(130)的延伸单元(1301)上施加力，以使得所述阻闭单元(1300)位移；
III.使得所述两个室(10、11)流体联通，并排空所述线路。
12.如权利要求11所述的装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀(1)的控制方法，其中，所述通过打开所述机械阀(1)注射水溶液的步骤I中，将所述机械阀(1)的第二室(11)置于相对于大气压10巴的过压；和/或所述关闭所述机械阀(1)的步骤I中，当所述机械阀(1)的第二室(11)中的压强低于第一室(10)中的压强，且等于大气压时，通过所述第一元件(130)的重量压紧所述贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)。
13.如权利要求11或12所述的装载在车辆上的水溶液注射系统的机械阀(1)的控制方法，所述装载在车辆上的水溶液注射系统包括位于所述机械阀(1)的第一室(10)中的第三元件(132)，所述第三元件(132)在所述第一元件(130)的阻闭单元(1300)上施加力，其中，所述通过打开所述机械阀(1)注射水溶液的步骤II中，通过施加比所述第一元件(130)的重量或所述第三元件(132)施加的力更大的力，使所述阻闭单元(1300)位移，从而打开所述贯穿孔(120)；和/或所述关闭所述机械阀(1)的步骤I中，通过所述第一元件(130)的重量或通过所述第三元件(132)压紧所述贯穿孔(120)的阻闭单元(1300)。
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