DE102018108318A1

DE102018108318A1 - Reduktionsmitteleinspritzventil

Info

Publication number: DE102018108318A1
Application number: DE102018108318.1A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Horiuchi; Hitoshi Maegawa; Yasunori Kiriki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2018-11-22
Also published as: JP2018193924A; JP6961998B2

Abstract

Ein Reduktionsmitteleinspritzventil umfasst ein Einspritzloch (51), durch welches Harnstoffwasser (Reduktionsmittel) eingespritzt wird, einen Zuführkanal, durch welchen ein Reduktionsmittel zu dem Einspritzloch (51) geführt wird, und eine Ventilnadel (32), welche den Zuführkanal öffnet und schließt. Der Zuführkanal umfasst einen ersten Zirkulationsabschnitt (53) und einen zweiten Zirkulationsabschnitt (54), welche bewirken, dass Harnstoffwasser in unterschiedlichen Richtungen zirkuliert, und einen Sammelabschnitt (55). Der Sammelabschnitt (55) führt ein durch den ersten Zirkulationsabschnitt (53) zirkuliertes Harnstoffwasser und ein durch den zweiten Zirkulationsabschnitt (54) zirkuliertes Harnstoffwasser zusammen und leitet das zusammengeführte Harnstoffwasser hin zu dem Einspritzloch (51). Ein in Richtung hin zu dem Einspritzloch (51) vorstehendes Vorsprungselement (45) ist bei dem Sammelabschnitt (55) angeordnet.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Reduktionsmitteleinspritzventil, welches ein Reduktionsmittel einspritzt.
Die JP 2014-238016 A offenbart ein Einspritzventil, welches Harnstoffwasser hin zu einem Bereich in einem Auslassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine und auf einer stromaufwärtigen Seite einer Reinigungsvorrichtung einspritzt. Ammoniak, welches aus dem Harnstoffwasser erzeugt wird, dient als ein Reduktionsmittel, welches auf einem in der Reinigungsvorrichtung enthaltenen Reduktionskatalysator wirkt, um Stickoxide (NOx), die in Abgas enthalten sind, zu reduzieren und zu entfernen.
In den vergangenen Jahren bestand eine Nachfrage nach einer solchen Reinigungsvorrichtung, die zum Zwecke der Reduktion einer Katalysatoraufwärmphase während eines Kaltstarts nahe an einer Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Bei dieser Anordnung kann die Strecke bzw. der Abstand zwischen einem Einspritzventil und der Reinigungsvorrichtung zwangsläufig abnehmen, was einen weitwinkligen Harnstoffwasserstrahl von dem Einspritzventil erfordert, um einen einheitlichen Harnstoffwasserstrahl hin zu einer Abgaseintrittsfläche der Reinigungsvorrichtung zu erreichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, ein Reduktionsmitteleinspritzventil bereitzustellen, welches einen weitwinkligen Strahl eines Reduktionsmittels erreicht.
Ein Reduktionsmitteleinspritzventil gemäß der vorliegenden Offenbarung spritzt ein Reduktionsmittel hin zu einem Bereich in einem Auslassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine und auf einer stromaufwärtigen Seite einer Reinigungsvorrichtung ein. Das Reduktionsmitteleinspritzventil umfasst: ein Einspritzloch, durch welches ein Reduktionsmittel eingespritzt wird; einen Zuführkanal, durch welchen ein Reduktionsmittel zu dem Einspritzloch geführt wird; und eine Ventilnadel, welche den Zuführkanal öffnet und schließt.
Der Zuführkanal umfasst: einen ersten Zirkulationsabschnitt und einen zweiten Zirkulationsabschnitt, welche entsprechend bewirken, dass ein Reduktionsmittel in unterschiedlichen Richtungen zirkuliert; und einen Sammelabschnitt, welcher ein in dem ersten Zirkulationsabschnitt zirkuliertes Reduktionsmittel und ein in dem zweiten Zirkulationsabschnitt zirkuliertes Reduktionsmittel zusammenführt bzw. sammelt bzw. verbindet und das zusammengeführte Reduktionsmittel hin zu dem Einspritzloch leitet.
Bei dem Reduktionsmitteleinspritzventil ist ein in Richtung hin zu dem Einspritzloch vorstehendes Vorsprungselement bei dem Sammelabschnitt angeordnet.
Gemäß dem Reduktionsmitteleinspritzventil der vorliegenden Offenbarung verbinden sich Hauptströmungen des in unterschiedlichen Richtungen zirkulierenden Reduktionsmittels nach einer Kollision bzw. einem Zusammentreffen mit dem Vorsprungselement. Entsprechend sind eine Frontalkollision und ein Zusammenfluss der Strömungen des Reduktionsmittels vermeidbar. Die Strömungen des mit dem Vorsprungselement zusammengetroffenen Reduktionsmittels strömen in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements betrachtet in Richtungen von dem Vorsprungselement weg, während Wirbel erzeugt werden. Danach werden die Strömungen zusammengedrängt, um sich zu verbinden. Entsprechend wird das Reduktionsmittel nach der Verbindung bzw. der Zusammenführung von dem Einspritzloch eingespritzt, während Wirbel erzeugt werden, die sich jeweils in einer Richtung weg von einer Mittellinie des Einspritzlochs ausdehnen. Folglich wird ein Strahl des Reduktionsmittels weitwinklig.

1 ist eine schematische Ansicht, welche ein an einer Auslassleitung bzw. einem Auslassrohr angebrachtes Reduktionsmitteleinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Ansicht, welche das Reduktionsmitteleinspritzventil in 1 darstellt, das als eine einzelne Einheit vorgesehen ist.
3 ist eine Querschnittsansicht des in 2 dargestellten Reduktionsmitteleinspritzventils.
4 ist eine vergrößerte Ansicht von 3.
5 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht von 4.
6 ist eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils VI in 5.
7 ist eine Ansicht, welche ein Reduktionsmitteleinspritzventil gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform darstellt.
8 ist eine Ansicht in einer Richtung eines Pfeils VIII in 4, welche einen ersten Zirkulationsabschnitt, einen zweiten Zirkulationsabschnitt, einen Sammelabschnitt und ein Vorsprungselement gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
9 ist eine Ansicht, welche ein Reduktionsmitteleinspritzventil gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform darstellt.
10 ist eine schematische Ansicht eines ersten Zirkulationsabschnitts, eines zweiten Zirkulationsabschnitts, eines Sammelabschnitts und eines Vorsprungselements ausgehend von einem Einspritzloch betrachtet, gemäß einer zweiten Ausführungsform.
11 ist eine schematische Ansicht eines ersten Zirkulationsabschnitts, eines zweiten Zirkulationsabschnitts, eines Sammelabschnitts und eines Vorsprungselements ausgehend von einem Einspritzloch betrachtet, gemäß einer dritten Ausführungsform.
12 ist eine schematische Ansicht eines ersten Zirkulationsabschnitts, eines zweiten Zirkulationsabschnitts, eines Sammelabschnitts und eines Vorsprungselements ausgehend von einem Einspritzloch betrachtet, gemäß einer vierten Ausführungsform.
13 ist eine schematische Ansicht eines ersten Zirkulationsabschnitts, eines zweiten Zirkulationsabschnitts, eines Sammelabschnitts und eines Vorsprungselements ausgehend von einem Einspritzloch betrachtet, gemäß einer fünften Ausführungsform.
14 ist eine schematische Ansicht eines ersten Zirkulationsabschnitts, eines zweiten Zirkulationsabschnitts, eines Sammelabschnitts und eines Vorsprungselements ausgehend von einem Einspritzloch betrachtet, gemäß einer sechsten Ausführungsform.
15 ist eine schematische Ansicht eines ersten Zirkulationsabschnitts, eines zweiten Zirkulationsabschnitts, eines Sammelabschnitts und eines Vorsprungselements ausgehend von einem Einspritzloch betrachtet, gemäß einer siebten Ausführungsform.

Eine Mehrzahl von Ausführungsformen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. In den Ausführungsformen sind Teilen entsprechend Gegenständen, die bereits in den vorausgehenden Ausführungsformen beschrieben sind, Bezugszeichen zugewiesen, die identisch zu diesen der bereits beschriebenen Gegenstände sind. Daher wird in Abhängigkeit der Umstände die gleiche Beschreibung weggelassen. Wenn bei einer der Ausführungsformen lediglich ein Teil einer Konfiguration beschrieben ist, kann auf den verbleibenden Teil dieser Konfiguration, welche in anderen vorausgehenden Ausführungsformen beschrieben ist, Bezug genommen werden und auf die entsprechende Ausführungsform angewendet werden.
(Erste Ausführungsform)
Eine in 1 dargestellte Verbrennungskraftmaschine 10 ist auf einem Fahrzeug montiert und dient als eine Fahrantriebsquelle. Abgas, welches von einer Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine 10 abgegeben wird, strömt durch einen Auslassdurchlass 11a in einer Auslassleitung bzw. einem Auslassrohr 11. Das Abgas wird durch eine Reinigungsvorrichtung 20 gereinigt und hin zu der Atmosphäre freigegeben. Die Reinigungsvorrichtung 20 weist eine Funktion zum Reduzieren und Reinigen von in dem Abgas enthaltenen NOx (Stickoxid) und eine Funktion zum Aufnehmen von Partikeln (PM) auf. Die Reinigungsvorrichtung 20 umfasst ein mit dem Auslassrohr 11 verbundenes Durchlasselement 21, eine im Inneren des Durchlasselements 21 aufgenommene Basis 22, um Abgas zu reinigen, und eine auf der Basis 22 getragene Katalysatorschicht.
Die Basis 22 ist aus Keramik hergestellt und weist eine Wabengestalt auf. Die Basis 22 weist eine zylindrische Außengestalt auf, die sich in einer Auslass- bzw. Abgasströmungsrichtung erstreckt. Eine Endfläche der Basis 22 dient als eine Abgaseinlassöffnung 22a. Die Katalysatorschicht enthält eine Reduktionskatalysatorkomponente und eine Absorptionskomponente. Die Reduktionskatalysatorkomponente entspricht einer Komponente, welche NOx reduziert, das in Abgas enthalten ist, wie Platin. Die Absorptionskomponente ist aus Zeolith hergestellt und absorbiert Ammoniak physisch, wie später beschrieben ist.
Ein Reduktionsmitteleinspritzventil 30, welches konfiguriert ist, um ein Reduktionsmittel einzuspritzen, ist an einem Abschnitt des Auslassrohrs 11 auf der stromaufwärtigen Seite der Reinigungsvorrichtung 20 angebracht. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein flüssiges Reduktionsmittel (beispielsweise Harnstoffwasser) eingesetzt. Harnstoffwasser, welches bei dem Auslassdurchlass 11a eingespritzt wird, wird durch die Auslass- bzw. Abgaswärme hydrolysiert. Folglich wird in dem Auslassdurchlass 11a gasförmiges Ammoniak erzeugt. Das erzeugte Ammoniak strömt durch die Abgaseinlassöffnung 22a in die Basis 22 und wird durch die Katalysatorschicht absorbiert. Das Ammoniak wird insbesondere durch die in der Katalysatorschicht enthaltene Absorptionskomponente physikalisch absorbiert.
Ein Teil des absorbierten Ammoniaks reduziert NOx, welches in Abgas enthalten ist, während dieses auf der in der Katalysatorschicht enthaltenen Reduktionskatalysatorkomponente wirkt. Entsprechend wird das Harnstoffwasser in dem Zustand kurz nach der Einspritzung von dem Reduktionsmitteleinspritzventil 30 im engeren Sinne nicht als ein Reduktionsmittel erkannt. Die Funktion des Reduktionsmittels wird durch Ammoniak durchgeführt, welches durch eine Hydrolyse von Harnstoffwasser erzeugt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch Harnstoffwasser gemäß einem Ammoniakmaterial in einigen Fällen einfach als ein Reduktionsmittel bezeichnet. Das Harnstoffwasser entspricht daher einem Reduktionsmittel.
Das Reduktionsmitteleinspritzventil 30 umfasst einen Aufnahmekörper 31, eine Ventilnadel 32 und ein elektrisches Stellglied 33. Der Aufnahmekörper 31 nimmt die Ventilnadel 32 und das elektrische Stellglied 33 darin auf. Wenn die Ventilnadel 32 durch eine elektromagnetische Anziehungskraft, die im Ansprechen auf eine Bestromung des elektrischen Stellglieds 33 erzeugt wird, einen Ventilöffnungsvorgang durchführt, wird Harnstoffwasser von einem Einspritzloch 51 (siehe 3), welches in dem Aufnahmekörper 31 ausgebildet ist, bei dem Auslassdurchlass 11a eingespritzt.
Ein Teil des Aufnahmekörpers 31 ist in dem Auslassdurchlass 11a angeordnet und zum Abgas freiliegend. Der zum Abgas freiliegende Teil des Aufnahmekörpers 31 umfasst das Einspritzloch 51, von welchem Harnstoffwasser eingespritzt wird. Das Reduktionsmitteleinspritzventil 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist lediglich ein einzelnes Einspritzloch 51 auf, kann jedoch eine Mehrzahl der Einspritzlöcher 51 aufweisen. Harnstoffwasser, welches von dem Einspritzloch 51 eingespritzt wird, bildet einen Strahl F (siehe 1), welcher eine konische Gestalt bildet.
Ein Tank 30T zum Speichern von Harnstoffwasser und eine Pumpe 30P zum Zuführen des in dem Tank 30T gespeicherten Harnstoffwassers hin zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 30 unter Druck sind auf einem Fahrzeug montiert. Die Pumpe 30P ist vom elektrischen Typ, welche durch einen Elektromotor angetrieben wird. Eine Drucksteuerung des zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 30 geführten Harnstoffwassers und eine folgende Einspritzdrucksteuerung von Harnstoffwasser von dem Einspritzloch 51 werden durch Steuern einer zu der Pumpe 30P geführten Leistung erreicht.
Eine nicht gezeigte elektronische Steuerungseinheit (nachfolgend als ECU bezeichnet) steuert die Bestromung des elektrischen Stellglieds 33, um einen Einspritzstart und einen Einspritzstopp bzw. ein Einspritzende von Harnstoffwasser von dem Einspritzloch 51 zu steuern. Die ECU steuert ferner die Leistungszuführung zu dem in der Pumpe 30P enthaltenen Elektromotor, um den Einspritzdruck von Harnstoffwasser zu steuern. Ein Reduktionsmitteleinspritzsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die ECU und das Reduktionsmitteleinspritzventil 30. Ein Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Reinigungsvorrichtung 20 sowie das Reduktionsmitteleinspritzsystem.
Nun ist eine Struktur des Reduktionsmitteleinspritzventils 30 unter Bezugnahme auf 2 detailliert beschrieben.
Das elektrische Stellglied 33 des Reduktionsmitteleinspritzventils 30 umfasst eine elektromagnetische Spule 331, einen festgelegten Kern 332 und einen beweglichen Kern 333. Wenn die elektromagnetische Spule 331 bestromt wird, wird bei dem festgelegten Kern 332 und dem beweglichen Kern 333 ein Magnetfluss erzeugt. Folglich wird der bewegliche Kern 333 durch eine elektromagnetische Anziehungskraft, die durch den Magnetfluss erzeugt wird, in Richtung hin zu dem festgelegten Kern 332 angezogen. Der bewegliche Kern 333 ist an der Ventilnadel 32 angebracht, und daher bewegt sich die Ventilnadel 32 zusammen mit dem beweglichen Kern 333 in einer Richtung einer Mittelachsenlinie C hin und her.
Der Aufnahmekörper 31 des Reduktionsmitteleinspritzventils 30 umfasst einen Körper 311 eines proximalen Endes, ein nicht magnetisches Element 312, einen Körper 313 eines vorderen Endes, ein magnetisches Element 314, ein Plattenelement 40 und ein Einspritzlochelement 50. Der Körper 311 des proximalen Endes weist eine zylindrische Gestalt auf, die den festgelegten Kern 332 im Inneren hält. Das nicht magnetische Element 312 ist zwischen dem Körper 311 des proximalen Endes und dem Körper 313 des vorderen Endes angeordnet, um den vorstehend beschriebenen Magnetfluss zu trennen. Der Körper 313 des vorderen Endes weist eine zylindrische Gestalt auf, in welcher die Ventilnadel 32 aufgenommen bzw. gehäust ist. Eine Sitzfläche 313s ist auf einer zylindrischen Innenumfangsfläche des Körpers 313 des vorderen Endes ausgebildet. Eine Sitzfläche 32s, welche bei einem vorderen Ende der Ventilnadel 32 vorgesehen ist, wird auf die Sitzfläche 313s gesetzt bzw. mit dieser in Anlage gebracht und von der Sitzfläche 313s getrennten bzw. gelöst (siehe 3).
Harnstoffwasser, welches von einem proximalen Ende des Körpers 311 des proximalen Endes zugeführt wird, zirkuliert der Reihe nach durch einen inneren Durchlass 311a des Körpers 311 des proximalen Endes, einen inneren Durchlass 332a des festgelegten Kerns 332, einen inneren Durchlass 333a des beweglichen Kerns 333 und einen inneren Durchlass 32a der Ventilnadel 32. Danach strömt das Harnstoffwasser in dem inneren Durchlass 32a von einer Auslassöffnung 32b (siehe 2) und einer Auslassöffnung 32c (3), welche in einer Seitenwand der Ventilnadel 32 ausgebildet sind, aus. Nachfolgend zirkuliert das Harnstoffwasser sequentiell bzw. der Reihe nach durch einen ringförmigen Durchlass 313a, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Körpers 313 des vorderen Endes und einer Außenumfangsfläche der Ventilnadel 32 ausgebildet ist, und einen Sammeldurchlass 313b, welcher entlang dem vorderen Ende der Ventilnadel 32 ausgebildet ist. Der ringförmige Durchlass 313a wird gemäß einem in Anlage Bringen und Trennen bzw. Lösen der Ventilnadel 32 mit und von der Sitzfläche 313s geöffnet und geschlossen. Der Sammeldurchlass 313b führt das Harnstoffwasser zusammen, welches in dem ringförmigen Durchlass 313a ringförmig verteilt ist, und verteilt das in einer Scheibengestalt einschließlich der Mittelachsenlinie C verbundene bzw. zusammengeführte Harnstoffwasser. Mittelachsenlinien des ringförmigen Durchlasses 313a, des Sammeldurchlasses 313b und des Einspritzlochs 51 sind zu der Mittelachsenlinie C der Ventilnadel 32 ausgerichtet.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist, sind das Plattenelement 40 um das Einspritzlochelement 50 an einem vorderen Ende des Körpers 313 des vorderen Endes angebracht. Das Plattenelement 40 ist zwischen dem Körper 313 des vorderen Endes und dem Einspritzlochelement 50 angeordnet. Der Körper 313 des vorderen Endes, das Plattenelement 40 und das Einspritzlochelement 50 sind beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden.
Das Plattenelement 40 umfasst eine Platte 41, welche eine Scheibengestalt aufweist und den Sammeldurchlass 313b von der Einspritzlochseite bedeckt, und einen zylindrischen Abschnitt 42, der sich ausgehend von einem Außenumfangsende der Platte 41 entlang einer Außenumfangsfläche des Körpers 313 des vorderen Endes erstreckt. Die Platte 41 weist ein erstes Durchgangsloch 43 und ein zweites Durchgangsloch 44 auf, die jeweils mit dem Sammeldurchlass 313b in Verbindung stehen. Das erste Durchgangsloch 43 und das zweite Durchgangsloch 44 sind ohne Kommunikation zwischen diesen innerhalb der Platte 41 voneinander getrennt.
Wie in 5 dargestellt ist, weist sowohl das erste Durchgangsloch 43 als auch das zweite Durchgangsloch 44 eine sich um die Mittelachsenlinie C erstreckende Kreisbogengestalt auf. Eine Kreisbogenlänge des ersten Durchgangslochs 43 ist äquivalent zu einer Kreisbogenlänge des zweiten Durchgangslochs 44. Jede radiale Position von Außenumfangsrändern des ersten Durchgangslochs 43 und des zweiten Durchgangslochs 44 ist zu einer radialen Position eines Außenumfangsrandes des Sammeldurchlasses 313b ausgerichtet. Eine Fläche der Platte 41 auf der Seite entgegengesetzt zu dem Einspritzloch weist eine sich senkrecht zu der Mittelachsenlinie C erstreckende flache Gestalt auf. Ein Vorsprungselement 45, welches hin zu dem Einspritzloch 51 vorsteht, ist auf einer Fläche der Platte 41 auf der Einspritzlochseite vorgesehen. Die Platte 41 ist aus Metall hergestellt. Das Vorsprungselement 45 kann durch Pressen oder eine spanende Bearbeitung der Platte 41 hergestellt werden oder an die Platte 41 geschweißt sein.
Das Einspritzlochelement 50 weist das einzelne Einspritzloch 51 auf, durch welches Harnstoffwasser eingespritzt wird. Das Einspritzloch 51 weist eine Gestalt auf, die sich in der Richtung der Mittelachsenlinie C entlang der Mittelachsenlinie C des Einspritzlochelements 50 erstreckt, und dieses ist so gestaltet, um einen Durchlassquerschnittsbereich des Einspritzlochs 51 in der Richtung hin zu der stromabwärtigen Seite zu vergrößern (siehe 5). Eine Öffnung 51b eines stromabwärtigen Endes des Einspritzlochs 51 weist eine kreisförmige Gestalt auf, die bei der Mittelachsenlinie C zentriert ist. Eine Endfläche des Einspritzlochelements 50 auf der Seite entgegengesetzt zu dem Plattenelement 40 umfasst eine ringförmige Nut 52, welche die Öffnung 51b des stromabwärtigen Endes umgibt. Die ringförmige Nut 52 verhindert ein Haften von Harnstoffwasser durch eine Oberflächenspannung an einem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 51b des stromabwärtigen Endes bei der Endfläche des Einspritzlochelements 50.
Eine Fläche des Einspritzlochelements 50 auf der Seite in Kontakt mit der Platte 41 umfasst einen ersten Zirkulationsabschnitt 53 und einen zweiten Zirkulationsabschnitt 54, die sich in unterschiedlichen Richtungen erstrecken, um eine Zirkulation von Harnstoffwasser in den Zirkulationsabschnitten 53 und 54 zu ermöglichen. Jeder der Zirkulationsabschnitte weist eine Nutgestalt auf, die hin zu der Platte 41 geöffnet ist. Diese Nutöffnungen sind durch die Platte 41 bedeckt. Der erste Zirkulationsabschnitt 53 und der zweite Zirkulationsabschnitt 54 sind angeordnet, um sich auf der gleichen Ebene zu erstrecken, und diese erstrecken sich in der radialen Richtungen linear und parallel zueinander.
Die Fläche des Einspritzlochelements 50 auf der Seite in Kontakt mit der Platte 41 umfasst ferner einen Sammelabschnitt 55, welcher in dem ersten Zirkulationsabschnitt 53 zirkuliertes Harnstoffwasser und in dem zweiten Zirkulationsabschnitt 54 zirkuliertes Harnstoffwasser bei einem Mitte des Einspritzlochelements 50 zusammenführt bzw. sammelt und das zusammengeführte Harnstoffwasser hin zu dem Einspritzloch 51 leitet. Der Sammelabschnitt 55 umfasst einen Wirbelerzeugungsabschnitt 55a und einen Wirbelauslassabschnitt 55b (siehe 4).
Der Wirbelerzeugungsabschnitt 55a weist eine sich in der Richtung der Mittelachsenlinie C erstreckende zylindrische Gestalt auf. Der Wirbelerzeugungsabschnitt 55a steht mit einem stromabwärtigen Ende des ersten Zirkulationsabschnitts 53 und einem stromabwärtigen Ende des zweiten Zirkulationsabschnitts 54 in Verbindung. In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Einlass von dem ersten Zirkulationsabschnitt 53 in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a als eine erste Einlassöffnung 53a bezeichnet, während ein Einlass von dem zweiten Zirkulationsabschnitt 54 in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a als eine zweite Einlassöffnung 54a bezeichnet ist.
Der Wirbelauslassabschnitt 55b weist eine konische Gestalt auf, die sich entlang der Mittelachsenlinie C erstreckt, und ist so gestaltet, dass ein Durchlassquerschnittsbereich des Wirbelauslassabschnitts 55b in der Richtung hin zu der stromabwärtigen Seite abnimmt. Ein stromaufwärtiges Ende des Wirbelauslassabschnitts 55b steht mit einem stromabwärtigen Ende des Wirbelerzeugungsabschnitts 55a in Verbindung, während ein stromabwärtiges Ende des Wirbelauslassabschnitts 55b mit einem stromaufwärtigen Ende des Einspritzlochs 51 in Verbindung steht.
Das bei der Platte 41 vorgesehene Vorsprungselement 45 ist bei dem Wirbelerzeugungsabschnitt 55a angeordnet. Das Vorsprungselement 45 weist eine Gestalt auf, die senkrecht zu der Oberfläche der Platte 41 vorsteht, das heißt, eine Gestalt, welche in der Richtung der Mittelachsenlinie C vorsteht (siehe 3 und 4). Die Gestalt des Vorsprungselements 45 ausgehend von der Seite des Einspritzlochs betrachtet entspricht einer viereckigen bzw. vierseitigen Gestalt mit vier Spitzen (siehe 8). Das Vorsprungselement 45 ist bei einer Position angeordnet, welche der ersten Einlassöffnung 53a und der zweiten Einlassöffnung 54a zugewandt ist. Das Vorsprungselement 45 ist hinsichtlich der Größe so gestaltet, um die erste Einlassöffnung 53a in der Strömungsrichtung des ersten Zirkulationsabschnitts 53 betrachtet zu bedecken. Ein Vorsprungsbereich des Vorsprungselements 45 in der Strömungsrichtung ist größer als der entsprechende Bereich der ersten Einlassöffnung 53a. Das Vorsprungselement 45 ist hinsichtlich der Größe so gestaltet, dass dieses die zweite Einlassöffnung 54a in der Strömungsrichtung des zweiten Zirkulationsabschnitts 54 betrachtet bedeckt. Ein Vorsprungsbereich des Vorsprungselements 45 in der Strömungsrichtung ist größer als der entsprechende Bereich der ersten Einlassöffnung 53a.
Eine Vorsprungslänge L1 des Vorsprungselements 45 ist größer als sowohl eine Tiefe L2 des ersten Zirkulationsabschnitts 53 als auch eine Tiefe L2 des zweiten Zirkulationsabschnitts 54 in einer Öffnungs-/Schließrichtung der Ventilnadel 32 (Richtung der Mittelachsenlinie C) (siehe 4). Entsprechend ist eine Vorsprungsendfläche 45a des Vorsprungselements 45 näher an dem Einspritzloch angeordnet als sowohl die erste Einlassöffnung 53a als auch die zweite Einlassöffnung 54a. Die Tiefe L2 des ersten Zirkulationsabschnitts 53 ist äquivalent zu der Tiefe L2 des zweiten Zirkulationsabschnitts 54. Die Vorsprungslänge L1 des Vorsprungselements 45 ist kleiner als eine Tiefe L3 des Sammelabschnitts 55 (siehe 4).
Eine Länge L4 des Vorsprungselements 45 in einer Kanalrichtung, das heißt, die Länge des Vorsprungselements 45 in der Zirkulationsrichtung des ersten Zirkulationsabschnitts 53 und des zweiten Zirkulationsabschnitts 54 ist größer als ein Durchmesser D1 des Einspritzlochs 51 (siehe 4). Die Länge L4 des Vorsprungselements 45 in der Kanalrichtung ist kleiner bzw. kürzer als ein Durchmesser des Sammelabschnitts 55 (siehe 4).
Der Wirbelerzeugungsabschnitt 55a ist so konfiguriert, dass dieser in einer Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet eine größere Breite bzw. Weite besitzt als sowohl eine Breite L5 des ersten Zirkulationsabschnitts 53 als auch eine Breite L5 des zweiten Zirkulationsabschnitts 54. Entsprechend ist ein Durchmesser D2 des Wirbelerzeugungsabschnitts 55a größer als eine Bereite L5 (siehe 6 und 8). Die Breite bzw. Weite L5 des ersten Zirkulationsabschnitts 53 ist äquivalent zu der Breite L5 des zweiten Zirkulationsabschnitts 54.
Eine Breite L6 des Vorsprungselements 45 (siehe 8), das heißt, die Dimension des Vorsprungselements 45 in der Richtung senkrecht zu der Blattebene von 4 ist in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet größer als sowohl die Breite L5 der ersten Einlassöffnung 53a als auch die Breite L5 der zweiten Einlassöffnung 54a.
Wie in 8 dargestellt ist, umfasst das Vorsprungselement 45 eine erste geneigte Oberfläche 45t1 und eine zweite geneigte Oberfläche 45t2. Die erste geneigte Oberfläche 45t1 ist in einer Richtung geneigt, so dass die Breite des Vorsprungselements 45 in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet ausgehend von der ersten Einlassöffnung 53a hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 allmählich zunimmt. Die zweite geneigte Oberfläche 45t2 ist in einer Richtung geneigt, so dass die Breite des Vorsprungselements 45 in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet ausgehend von der zweiten Einlassöffnung 54a hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 allmählich zunimmt. Sowohl die erste geneigte Oberfläche 45t1 als auch die zweite geneigte Oberfläche 45t2 weisen eine in einer Richtung gekrümmte Gestalt auf, die hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 vertieft ist.
Eine Harnstoffwasserströmung ausgehend von dem Sammeldurchlass 313b hin zu der Öffnung 51b des stromabwärtigen Endes ist nun unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 detailliert dargestellt. In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Abschnitt, der in dem ersten Durchgangsloch 43 enthalten ist und mit dem ersten Zirkulationsabschnitt 53 in Verbindung steht, als ein erster Kommunikationsabschnitt 43a bezeichnet, während ein Abschnitt, der in dem zweiten Durchgangsloch 44 enthalten ist und mit dem zweiten Zirkulationsabschnitt 54 in Verbindung steht, als ein zweiter Kommunikationsabschnitt 44a bezeichnet ist. Abschnitte, die in dem ersten Durchgangsloch 43 enthalten sind und auf einer und der anderen Endseite mit Bezug auf den ersten Kommunikationsabschnitt 43a angeordnet sind, sind als erste Durchlässe 43b bzw. 43c bezeichnet, während Abschnitte, die in dem zweiten Durchgangsloch 44 enthalten sind und auf einer und der anderen Endseite mit Bezug auf den zweiten Kommunikationsabschnitt 44a angeordnet sind, sind als zweite Durchlässe 44b bzw. 44c bezeichnet. Der erste Kommunikationsabschnitt 43a ist bei einem mittleren Abschnitt des ersten Durchgangslochs 43 angeordnet. Durchlasslängen der beiden ersten Durchlässe 43b und 43c sind angeglichen bzw. gleich. Gleichermaßen ist der zweite Kommunikationsabschnitt 44a bei einem mittleren Abschnitt des zweiten Durchgangslochs 44 angeordnet. Durchlasslängen der beiden zweiten Durchlässe 44b und 44c sind gleich.
Das Hamstoffwasser, welches von dem ringförmigen Durchlass 313a in den Sammeldurchlass 313b eingetreten ist, strömt in das erste Durchgangsloch 43 und das zweite Durchgangsloch 44. Insbesondere strömt das Harnstoffwasser, das in dem Sammeldurchlass 313b unmittelbar über dem ersten Durchgangsloch 43 und dem zweiten Durchgangsloch 44 angeordnet ist, direkt in das erste Durchgangsloch 43 bzw. das zweite Durchgangsloch 44. Das Hamstoffwasser, das sich außerhalb der Bereiche unmittelbar über dem ersten Durchgangsloch 43 und dem zweiten Durchgangsloch 44 befindet, strömt entlang der Oberfläche der Platte 41 und tritt in das erste Durchgangsloch 43 und das zweite Durchgangsloch 44 ein, wie in 5 durch Pfeile F1 angegeben ist.
Hamstoffwasser, welches in das erste Durchgangsloch 43 eingetreten ist, strömt hin zu dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a. In diesem Fall kollidieren das von einem aus beiden Enden des Kreisbogens des ersten Durchgangslochs 43 hin zu dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a strömende Harnstoffwasser (siehe Pfeil F2) und das ausgehend von dem anderen Ende des Kreisbogens des ersten Durchgangslochs 43 hin zu dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a strömende Harnstoffwasser (siehe Pfeil F3) bei dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a frontal. Mit anderen Worten, Strömungen des Hamstoffwassers, welches die beiden ersten Durchlässe 43b und 43c durchlaufen hat, kollidieren bzw. treffen bei dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a zusammen. Danach strömt das Harnstoffwasser nach dem Zusammentreffen in ein radial äußeres Ende aus beiden Enden des ersten Zirkulationsabschnitts 53.
Gleichermaßen treffen das von einem aus beiden Enden des Kreisbogens des zweiten Durchgangslochs 44 hin zu dem zweiten Kommunikationsabschnitt 44a strömende Harnstoffwasser und das von dem anderen Ende des Kreisbogens des zweiten Durchgangslochs 44 hin zu dem zweiten Kommunikationsabschnitt 44a strömende Harnstoffwasser bei dem zweiten Kommunikationsabschnitt 44a frontal zusammen. Mit anderen Worten, Strömungen des Harnstoffwassers, welches die beiden zweiten Durchlässe 44b und 44c durchlaufen hat, treffen bei dem zweiten Kommunikationsabschnitt 44a zusammen. Danach strömt das Harnstoffwasser nach dem Zusammentreffen in ein radial äußeres Ende von beiden Enden des zweiten Zirkulationsabschnitts 54.
Das Harnstoffwasser, welches in den ersten Zirkulationsabschnitt 53 eingetreten ist, und das Harnstoffwasser, welches in den zweiten Zirkulationsabschnitt 54 eingetreten ist, strömen hin zu dem Wirbelerzeugungsabschnitt 55a des Sammelabschnitts 55. Danach treffen das Harnstoffwasser, welches den ersten Zirkulationsabschnitt 53 durchlaufen hat und von der ersten Einlassöffnung 53a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a eingetreten ist (siehe Pfeil F4), und das Harnstoffwasser, welches den zweiten Zirkulationsabschnitt 54 durchlaufen hat und von der zweiten Einlassöffnung 54a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a eingetreten ist (siehe Pfeil F5), bei dem Wirbelerzeugungsabschnitt 55a zusammen.
Genauer gesagt, Hauptströmungen des Harnstoffwassers treffen zunächst innerhalb des Wirbelerzeugungsabschnitts 55a mit dem Vorsprungselement 45 zusammen und strömen entlang der ersten geneigten Oberfläche 45t1 und der zweiten geneigten Oberfläche 45t2, während Wirbel erzeugt werden (siehe Pfeile F6 und F7). Danach treffen das Harnstoffwasser, welches mit der ersten geneigten Oberfläche 45t1 zusammengetroffen ist und Wirbel erzeugt (siehe Pfeile F6), und das Harnstoffwasser, welches mit der zweiten geneigten Oberfläche 45t2 zusammengetroffen ist und Wirbel erzeugt (siehe Pfeile F7), zusammen bzw. kollidieren und verbinden sich bei dem Wirbelerzeugungsabschnitt 55a.
Das Harnstoffwasser, welches auf diese Art und Weise Wirbel erzeugt, zirkuliert sequentiell hin zu dem Wirbelauslassabschnitt 55b und dem Einspritzloch 51, während Durchmesser der Wirbel zunehmen, das heißt, sich nach radial außen ausdehnen. Danach wird das Harnstoffwasser von der Öffnung 51b des stromabwärtigen Endes eingespritzt, während eine Ausdehnung nach radial außen fortgesetzt wird. In diesem Fall breitet sich das Harnstoffwasser auch unmittelbar nach der Einspritzung von der Öffnung 51b des stromabwärtigen Endes kontinuierlich nach radial außen aus bzw. expandiert. Entsprechend nimmt ein Winkel des Strahls F zu.
Die inneren Durchlässe 311b, 332a, 333a und 32a, der ringförmigen Durchlass 313a, der Sammeldurchlass 313b, das erste Durchgangsloch 43, das zweite Durchgangsloch 44, der erste Zirkulationsabschnitt 53, der zweite Zirkulationsabschnitt 54 und der Sammelabschnitt 55 entsprechen einem Zuführkanal 30F, durch welchen ein Reduktionsmittel hin zu dem Einspritzloch 51 geführt wird. Das erste Durchgangsloch 43 entspricht einem ersten Kanalabschnitt, welcher eine Kollision zwischen Harnstoffwasser, das von einem Ende eintritt, und Harnstoffwasser, das von dem anderen Ende eintritt, hervorruft und das Harnstoffwasser nach der Kollision bzw. dem Zusammentreffen hin zu dem ersten Zirkulationsabschnitt 53 leitet. Das zweite Durchgangsloch 44 entspricht einem zweiten Kanalabschnitt, welcher eine Kollision bzw. ein Zusammentreffen zwischen Harnstoffwasser, das von einem Ende eintritt, und Harnstoffwasser, das von dem anderen Ende eintritt, hervorruft und das Harnstoffwasser nach der Kollision hin zu dem zweiten Zirkulationsabschnitt 54 leitet.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform umfasst der Zuführkanal 30F, durch welchen Harnstoffwasser zu dem Einspritzloch 51 geführt wird, den ersten Zirkulationsabschnitt 53 und den zweiten Zirkulationsabschnitt 54, welche entsprechend bewirken, dass Harnstoffwasser in unterschiedlichen Richtungen zirkuliert, und den Sammelabschnitt 55. Der Sammelabschnitt 55 verbindet Harnstoffwasser, das durch den ersten Zirkulationsabschnitt 53 zirkuliert ist, und Harnstoffwasser, das durch den zweiten Zirkulationsabschnitt 54 zirkuliert ist, und leitet bzw. führt das zusammengeführte Harnstoffwasser hin zu dem Einspritzloch 51. Das hin zu dem Einspritzloch 51 vorstehende Vorsprungselement 45 ist bei dem Sammelabschnitt 55 angeordnet.
In diesem Fall verbinden sich Strömungen von Harnstoffwasser, das in unterschiedlichen Richtungen zirkuliert, nach der Kollision mit dem Vorsprungselement 45. Entsprechend können eine Frontalkollision und ein Zusammenfluss der Strömungen des Harnstoffwassers vermieden werden. Das Harnstoffwasser, das mit dem Vorsprungselement 45 zusammengetroffen ist, strömt in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet hin zu dem radial äußeren Bereich des Wirbelerzeugungsabschnitts 55a und erzeugt in diesem Bereich Wirbel, wie in 8 mit den Pfeilen F6 und F7 angegeben ist. Danach werden die Strömungen des Harnstoffwassers zusammengedrängt, um sich zu verbinden. Folglich wird das Harnstoffwasser nach dem Zusammenführen von dem Einspritzloch 51 mit Wirbel, die in radialen Ausbreitungsrichtungen erzeugt werden, eingespritzt. Entsprechend wird der Strahl F weitwinklig.
Gemäß einem in 9 dargestellten zweiten Vergleichsbeispiel ist das Vorsprungselement 45 der vorliegenden Ausführungsform weggelassen. In diesem Fall werden Wirbelkomponenten nicht erzeugt, die durch eine Kollision mit dem Vorsprungselement 45 erzeugt werden, wie in 8 mit den Pfeilen F6 und F7 angegeben. Gemäß der mit dem Vorsprungselement 45 ausgerüsteten vorliegenden Ausführungsform wird der Strahl F daher weitwinkliger als bei dem zweiten Vergleichsbeispiel, das nicht mit dem Vorsprungselement 45 ausgerüstet ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Wirbelerzeugungsabschnitt 55a des Sammelabschnitts 55 so konfiguriert, dass dieser in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet eine größere Breite bzw. Weite besitzt als sowohl die Breite L5 des ersten Zirkulationsabschnitts 53 als auch die Breite L5 des zweiten Zirkulationsabschnitts 54. Diese Konfiguration stellt einen ausreichenden Raum für die Erzeugung von Wirbeln von Harnstoffwasser bei dem Wirbelerzeugungsabschnitt 55a sicher und beschleunigt die Wirbelerzeugung von Harnstoffwasser und die nachfolgende Ausdehnung des Strahls F in radialen Richtungen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Breite L6 des Vorsprungselements 45 in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet größer als sowohl die Breite L5 der ersten Einlassöffnung 53a als auch die Breite L5 der zweiten Einlassöffnung 54a. Diese Konfiguration reduziert eine Frontalkollision zwischen einer Hauptströmung von Harnstoffwasser, das von der ersten Einlassöffnung 53a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a eintritt, und einer Hauptströmung von Harnstoffwasser, das von der zweiten Einlassöffnung 54a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a eintritt. Entsprechend kann eine Frontalkollision vermieden werden, die eine Wirbelerzeugung behindern kann, wodurch eine Ausdehnung des Strahls F in radialen Richtungen beschleunigt wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorsprungsendfläche 45a des Vorsprungselements 45 näher an dem Einspritzloch 51 angeordnet als sowohl die erste Einlassöffnung 53a als auch die zweite Einlassöffnung 54a. Diese Konfiguration reduziert eine Komponente, die in dem von der ersten Einlassöffnung 53a und der zweiten Einlassöffnung 54a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a eintretenden Harnstoffwasser enthalten ist und ohne Kollision mit dem Vorsprungselement 45 in die Wirbelauslassabschnitt 55b strömt, das heißt, eine Komponente, die in den Wirbelauslassabschnitt 55b strömt, ohne ausreichende Wirbel zu erzeugen. Entsprechend wird die Wirbelerzeugung von Harnstoffwasser und die folgende radiale Ausdehnung des Strahls F beschleunigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Vorsprungselement 45 die erste geneigte Oberfläche 45t1 und die zweite geneigte Oberfläche 45t2. Die erste geneigte Oberfläche 45t1 ist in einer Richtung geneigt, so dass die Breite L6 in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet ausgehend von der ersten Einlassöffnung 53a hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 allmählich zunimmt. Die zweite geneigte Oberfläche 45t2 ist in einer Richtung geneigt, so dass die Breite L6 in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet ausgehend von der zweiten Einlassöffnung 54a hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 allmählich zunimmt.
Entsprechend strömt das Harnstoffwasser, welches von der ersten Einlassöffnung 53a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a eingetreten ist und mit der ersten geneigten Oberfläche 45t1 zusammengetroffen ist, entlang der ersten geneigten Oberfläche 45t1 mit einer Veränderung der Strömungsrichtung nach radial außen, wodurch die Erzeugung von Wirbeln beschleunigt wird. Gleichermaßen strömt Harnstoffwasser, das von der zweiten Einlassöffnung 54a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a eingetreten ist und mit der zweiten geneigten Oberfläche 45t2 zusammengetroffen ist, entlang der zweiten geneigten Oberfläche 45t2 mit einer Veränderung der Strömungsrichtung nach radial außen, wodurch die Erzeugung von Wirbeln beschleunigt wird. Entsprechend weden die Wirbelerzeugung von Harnstoffwasser und eine daraus folgende radiale Ausdehnung des Strahls F beschleunigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist sowohl die erste geneigte Oberfläche 45t1 als auch die zweite geneigte Oberfläche 45t2 eine gekrümmte Gestalt auf, die hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 vertieft ist. In diesem Fall wird Harnstoffwasser, das entlang der ersten geneigten Oberfläche 45t1 und der zweiten geneigten Oberfläche 45t2 strömt, zusammengedrängt, um Wirbel entlang der gekrümmten Oberfläche zu erzeugen (siehe 8). Entsprechend wird die Wirbelerzeugung von Harnstoffwasser weiter beschleunigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Zirkulationsabschnitt 53 und der zweite Zirkulationsabschnitt 54 in der gleichen Ebene angeordnet, das heißt, einer Ebene senkrecht zu der Mittelachsenlinie C. Das Vorsprungselement 45 ist konfiguriert, um senkrecht zu der Zirkulationsrichtung des ersten Zirkulationsabschnitts 53 und der Zirkulationsrichtung des zweiten Zirkulationsabschnitts 54 vorzustehen. In diesem Fall sind die Eintrittsrichtung von dem ersten Einlassabschnitt 53a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a und die Eintrittsrichtung von dem zweiten Einlassabschnitt 54a in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a in der gleichen Ebene angeordnet, das heißt, einer Ebene senkrecht zu der Mittelachsenlinie C. Entsprechend werden Wirbel von Harnstoffwasser, das von der ersten Einlassöffnung 53a eingetreten ist, und Wirbel von Harnstoffwasser, das von der zweiten Einlassöffnung 54a eingetreten ist, zusammengedrängt, um in der gleichen Ebene zu liegen. Diese Konfiguration beschleunigt die Einspritzung von Harnstoffwasser nach der Zusammenführung von dem Einspritzloch 51 mit Wirbeln, die in sich radial ausbreitenden Richtungen erzeugt werden, wodurch die Ausbildung des weitwinkligen Strahls F beschleunigt wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Durchgangsloch 43 für eine Kommunikation zwischen dem Sammeldurchlass 313b und dem ersten Zirkulationsabschnitt 53 und das zweite Durchgangsloch 44 für eine Kommunikation zwischen dem Sammeldurchlass 313b und dem zweiten Zirkulationsabschnitt 54 vorgesehen. Das erste Durchgangsloch 43 umfasst den ersten Kommunikationsabschnitt 43a und die beiden ersten Durchlässe 43b und 43c. Der erste Kommunikationsabschnitt 43a steht mit den stromabwärtigen Enden der beiden ersten Durchlässe 43b und 43c in Verbindung und dieser steht mit dem ersten Zirkulationsabschnitt 53 in Verbindung. Die beiden ersten Durchlässe 43b und 43c bewirken, dass Harnstoffwasser in unterschiedlichen Richtungen zirkuliert, führen das Harnstoffwasser hin zu dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a und bewirken eine Kollision bzw. ein Zusammentreffen des Harnstoffwassers. Der zweite Kommunikationsabschnitt 44a steht mit den stromabwärtigen Enden der beiden zweiten Durchlässe 44b und 44c in Verbindung und dieser steht mit dem zweiten Zirkulationsabschnitt 54 in Verbindung. Die beiden zweiten Durchlässe 44b und 44c bewirken, dass Harnstoffwasser in unterschiedlichen Richtungen zirkuliert, führen das Harnstoffwasser hin zu dem zweiten Kommunikationsabschnitt 44a und bewirken eine Kollision des Harnstoffwassers.
In diesem Fall treffen Strömungen des Harnstoffwassers zunächst bei dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a und dem zweiten Kommunikationsabschnitt 44a zusammen, und diese treffen dann bei dem Sammelabschnitt 45 zusammen. Entsprechend gelangen das in dem ersten Zirkulationsabschnitt 53 zirkulierende Harnstoffwasser und das in dem zweiten Zirkulationsabschnitt 54 zirkulierende Harnstoffwasser in einen Lösungszustand mit einer großen Anzahl von Wirbelkomponenten, das heißt, einen hochturbulenten Energiezustand. Diese Konfiguration beschleunigt daher die Wirbelerzeugung von Harnstoffwasser bei dem Wirbelerzeugungsabschnitt 55a und eine folgende radiale Ausdehnung des Strahls F. Die vorstehend beschriebene Turbulenzenergie entspricht einer Gesamtsumme einer kinetischen Energie einer Mehrzahl von Wirbeln, die in Harnstoffwasser enthalten sind.
Gemäß einem in 7 dargestellten ersten Vergleichsbeispiel sind das erste Durchgangsloch 43 und das zweite Durchgangsloch 44 der vorliegenden Ausführungsform mit einem ersten Durchgangsloch 43P ohne die ersten Durchlässe 43b und 43c und einem zweiten Durchgangsloch 44P ohne die zweiten Durchlässe 44b bzw. 44c ersetzt. In diesem Fall tritt Harnstoffwasser, das in dem Sammeldurchlass 313b verteilt ist, gleichmäßig von Umgebungen des ersten Durchgangslochs 43 und des zweiten Durchgangslochs 44 ein. Entsprechend wird zwischen jeweiligen Strömungen von Harnstoffwasser bei dem ersten Durchgangsloch 43 und dem zweiten Durchgangsloch 44 im Wesentlichen keine Kollision hervorgerufen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst das erste Durchgangsloch 43P jedoch die ersten Durchlässe 43b und 43c, während das zweite Durchgangsloch 44P die zweiten Durchlässe 44b und 44c umfasst. Entsprechend wird eine Kollision bzw. ein Zusammentreffen zwischen jeweiligen Harnstoffwasserströmungen bei dem ersten Durchgangsloch 43 und bei dem zweiten Durchgangsloch 44 beschleunigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Kommunikationsabschnitt 43a bei dem mittleren Abschnitt des ersten Durchgangslochs 43 angeordnet, um Durchlasslängen der beiden ersten Durchlässe 43b und 43c anzugleichen. Mit anderen Worten, die Kanallänge des ersten Durchgangslochs 43 (erster Kanalabschnitt) auf einer Endseite mit Bezug auf den ersten Kommunikationsabschnitt 43a ist äquivalent zu der Kanallänge des ersten Durchgangslochs 43 auf der anderen Seite mit Bezug auf den ersten Kommunikationsabschnitt 43a. In diesem Fall ist die Kollisionsposition von Harnstoffwasser bei dem ersten Kommunikationsabschnitt 43a angeordnet und daher wird Harnstoffwasser unmittelbar nach der Kollision verdrängt, um in den ersten Zirkulationsabschnitt 53 zu strömen.
Gleichermaßen ist der zweite Kommunikationsabschnitt 44a bei dem mittleren Abschnitt des zweiten Durchgangslochs 44 angeordnet, um Durchlasslängen der beiden zweiten Durchlässe 44b und 44c anzugleichen. Mit anderen Worten, die Kanallänge des zweiten Durchgangslochs 44 (zweiter Kanalabschnitt) auf einer Endseite mit Bezug auf den zweiten Kommunikationsabschnitt 44a ist äquivalent zu der Kanallänge des zweiten Durchgangslochs 44 auf der anderen Endseite mit Bezug auf den zweiten Kommunikationsabschnitt 44a. In diesem Fall befindet sich die Kollisionsposition von Harnstoffwasser bei dem zweiten Kommunikationsabschnitt 44a und daher wird Harnstoffwasser unmittelbar nach der Kollision verdrängt, um in den zweiten Zirkulationsabschnitt 54 zu strömen.
(Zweite Ausführungsform)
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform weist sowohl die erste geneigte Oberfläche 45t1 als auch die zweite geneigte Oberfläche 45t2 des Vorsprungselements 45 eine gekrümmte Gestalt auf, die hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 vertieft ist. Die erste geneigte Oberfläche 45t1 und die zweite geneigte Oberfläche 45t2 eines Vorsprungselements 451 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen jedoch eine flache und kegelförmige Gestalt auf, wie in 10 dargestellt ist. Die vorliegende Ausführungsform ist dahingehend ähnlich zu der ersten Ausführungsform, dass sowohl die erste geneigte Oberfläche 45t1 als auch die zweite geneigte Oberfläche 45t2 in einer Richtung geneigt sind, so dass die Breite des Vorsprungselements 45 in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet hin zu der Mitte des Vorsprungselements 45 allmählich zunimmt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ähnliche Vorgänge und Effekte zu diesen der ersten Ausführungsform geschaffen.
(Dritte Ausführungsform)
Das Vorsprungselement 451 gemäß der zweiten Ausführungsform weist in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 451 betrachtet eine rechtwinklige Gestalt auf. Wie in 11 dargestellt ist, weist ein Vorsprungselement 452 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 452 betrachtet jedoch eine sich in der Richtung hin zu der ersten Einlassöffnung 53a und der zweiten Einlassöffnung 54a erstreckende abgeflachte Rautengestalt auf. Das Vorsprungselement 452 weist insbesondere eine Rautengestalt auf, die bei Ecken, die der ersten Einlassöffnung 53a und der zweiten Einlassöffnung 54a zugewandt sind, spitze Winkel aufweist, und bei den übrigen Ecken stumpfe Winkel aufweist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ähnliche Vorgänge und Effekte zu diesen der ersten Ausführungsform geschaffen.
(Vierte Ausführungsform)
Das Vorsprungselement 451 gemäß der zweiten Ausführungsform weist in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 451 betrachtet eine vierseitige Gestalt auf. Wie in 12 dargestellt ist, weist ein Vorsprungselement 453 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 453 betrachtet jedoch eine kreisförmige Gestalt auf. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ähnliche Vorgänge und Effekte zu diesen der ersten Ausführungsform geschaffen.
(Fünfte Ausführungsform)
Das Vorsprungselement 453 gemäß der vierten Ausführungsform weist in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 453 betrachtet eine Gestalt eines perfekten Kreises auf. Wie in 13 dargestellt ist, weist ein Vorsprungselement 454 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 454 betrachtet jedoch eine elliptische Gestalt auf. Das Vorsprungselement 454 weist insbesondere eine sich in der Richtung hin zu der ersten Einlassöffnung 53a und der zweiten Einlassöffnung 54a erstreckende abgeflachte, kreisförmige Gestalt auf. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ähnliche Vorgänge und Effekte zu diesen der ersten Ausführungsform geschaffen.
(Sechste Ausführungsform)
Gemäß der ersten Ausführungsform sind der erste Zirkulationsabschnitt 53 und der zweite Zirkulationsabschnitt 54 konfiguriert, um mit dem Wirbelerzeugungsabschnitt 55a in Verbindung zu stehen, um den Eintritt von Harnstoffwasser in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a von den beiden Zirkulationsabschnitten zu ermöglichen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform tritt Harnstoffwasser jedoch von drei Zirkulationsabschnitten in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a ein, wie in 14 dargestellt ist. Das Einspritzlochelement 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst insbesondere einen dritten Zirkulationsabschnitt 59 sowie den ersten Zirkulationsabschnitt 53 und den zweiten Zirkulationsabschnitt 54. Diese drei Zirkulationsdurchlässe sind in der Umfangsrichtung bei gleichen Intervallen angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform tritt Harnstoffwasser von den drei Zirkulationsdurchlässen in den Wirbelerzeugungsabschnitt 55a ein und erzeugt Wirbelkomponenten.
(Siebte Ausführungsform)
Gemäß der in 15 dargestellten vorliegenden Ausführungsform ist das Vorsprungselement 453 mit einer kreisförmigen Gestalt bei der sechsten Ausführungsform zu einem Vorsprungselement 455 mit einer polygonalen Gestalt modifiziert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Wirbelerzeugung stärker beschleunigt als bei der sechsten Ausführungsform.
(Weitere Ausführungsformen)
Das Reduktionsmitteleinspritzventil ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Arten und Weisen modifiziert sein und genutzt werden, wie nachfolgend beispielhaft dargestellt ist. Es können nicht nur Kombinationen von Teilen, die bei jeder der Ausführungsformen ausdrücklich und spezifisch als zulässige Kombinationen beschrieben sind, sondern ebenso Kombinationen von Teilen, die bei jeder der Ausführungsformen nicht ausdrücklich beschrieben sind, erfolgen, solange durch die jeweiligen Kombinationen keine besonderen Probleme geschaffen werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform umfassen das erste Durchgangsloch 43 und das zweite Durchgangsloch 44 die ersten Durchlässe 43b und 43c und die zweiten Durchlässe 44b bzw. 44c. Es können jedoch das erste Durchgangsloch 43P und das zweite Durchgangsloch 44P, die in 7 dargestellt sind, das heißt, Durchgangslöcher ohne die ersten Durchlässe 43b und 43c und die zweiten Durchlässe 44b bzw. 44c, angewendet werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Sammelabschnitt 55 so konfiguriert, dass dieser in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet eine größere Breite aufweist als sowohl die Breite L5 des ersten Zirkulationsabschnitts 53 als auch die Breite L5 des zweiten Zirkulationsabschnitts. Der Sammelabschnitt 55 kann jedoch eine kleinere Breite als die Breite L5 aufweisen. Der Durchmesser D2 des Wirbelerzeugungsabschnitts 55a kann entweder größer oder kleiner als die Breite L5 sowohl des ersten Zirkulationsabschnitts 53 als auch des zweiten Zirkulationsabschnitts sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Breite L6 des Vorsprungselements 45 in der Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements 45 betrachtet größer als die Breite L5 sowohl der ersten Einlassöffnung 53a als auch der zweiten Einlassöffnung 54a. Die Breite L6 kann jedoch kleiner als die Breite L5 von jeder Einlassöffnung sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Vorsprungsendfläche 45a des Vorsprungselements 45 näher an dem Einspritzloch angeordnet als sowohl die erste Einlassöffnung 53a als auch die zweite Einlassöffnung 54a. Die Vorsprungsendfläche 45a kann jedoch weiter von dem Einspritzloch entfernt sein als jede Einlassöffnung.
Das Vorsprungselement 45 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die erste geneigte Oberfläche 45t1 und die zweite geneigte Oberfläche 45t2, die in einer Richtung geneigt sind, so dass die Breite des Vorsprungselements 45 allmählich zunimmt. Diese geneigten Oberflächen können jedoch weggelassen werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind der erste Zirkulationsabschnitt 53 und der zweite Zirkulationsabschnitt 54 in der gleichen Ebene angeordnet und erstrecken sich senkrecht zu der Mittelachsenlinie C. Der erste Zirkulationsabschnitt 53 und der zweite Zirkulationsabschnitt 54 können sich jedoch in Richtungen erstrecken, die zu einer Ebene senkrecht zu der Mittelachsenlinie C in einer Querschnittsansicht einschließlich der Mittelachsenlinie C geneigt sind (siehe 4). Der erste Zirkulationsabschnitt 53 und der zweite Zirkulationsabschnitt 54 können beispielsweise so konfiguriert sein, dass sich diese in Richtungen erstrecken, die zu einer Fläche senkrecht zu der Mittelachsenlinie C geneigt sind.
Gemäß jeder der Ausführungsformen ist der Durchmesser D2 des Sammelabschnitts 55 kleiner als die Kanallänge des zweiten Zirkulationsabschnitts 54 oder des Sammelabschnitts 55. Der Durchmesser D2 kann jedoch größer als diese Kanallängen sein.
Gemäß jeder der Ausführungsformen weisen das erste Durchgangsloch 43 und das zweite Durchgangsloch 44 die gleiche Gestalt auf und der erste Zirkulationsabschnitt 53 und der zweite Zirkulationsabschnitt 54 weisen die gleiche Gestalt auf. Diese Gestaltungen können jedoch unterschiedlichen Gestaltungen entsprechen. Zusätzlich können diese Gestaltungen mit Bezug auf die Mittelachsenlinie C eher asymmetrisch als symmetrisch angeordnet sein.
Gemäß jeder der Ausführungsformen ist lediglich das einzelne Einspritzloch 51 in dem Einspritzlochelement 50 ausgebildet. In dem Einspritzlochelement 50 können jedoch eine Mehrzahl der Einspritzlöcher 51 ausgebildet sein. Beispielsweise können eine Mehrzahl von Einspritzlöchern von dem einzelnen Sammelabschnitt 55 abgezweigt sein, um Harnstoffwasser, das in dem Sammelabschnitt 55 enthalten ist, hin zu den mehreren Einspritzlöchern zu verteilen.
Gemäß jeder der Ausführungsformen sind das erste Durchgangsloch 43 (erster Kanalabschnitt) und das zweite Durchgangsloch 44 (zweiter Kanalabschnitt) ohne direkte Kommunikation zwischen diesen voneinander getrennt. Die Durchgangslöcher 43 und 44 können jedoch bei dem Plattenelement 40 miteinander kommunizieren. Beispielsweise können ein Ende des ersten Durchlasses 43b des ersten Durchgangslochs 43 und ein Ende des zweiten Durchlasses 44b des zweiten Durchgangslochs 44 miteinander kommunizieren bzw. in Verbindung stehen.
Gemäß jeder der Ausführungsformen ist die Kanallänge des ersten Durchgangslochs 43 auf einer Endseite mit Bezug auf den ersten Kommunikationsabschnitt 43a äquivalent zu der Kanallänge des ersten Durchgangslochs 43 auf der anderen Endseite mit Bezug auf den ersten Kommunikationsabschnitt 43a. Diese Kanallängen können jedoch unterschiedlichen Längen entsprechen. Gleichermaßen können die Kanallängen des zweiten Durchgangslochs 44 auf einer Endseite mit Bezug auf den zweiten Kommunikationsabschnitt 44a und auf der anderen Endseite mit Bezug auf den zweiten Kommunikationsabschnitt 44a entweder äquivalent oder unterschiedlich zueinander sein.
Gemäß jeder der Ausführungsformen sind das erste Durchgangsloch 43 (erster Kanalabschnitt) und das zweite Durchgangsloch 44 (zweiter Kanalabschnitt) in dem Plattenelement 40 ausgebildet, das zwischen und benachbart zu dem Aufnahmekörper 31 und dem Einspritzlochelement 50 angeordnet ist. Die Durchgangslöcher 43 und 44 können jedoch in dem Aufnahmekörper 31 oder dem Einspritzlochelement 50 unter Weglassung des Plattenelements 40 ausgebildet sein.
Gemäß jeder der Ausführungsformen ist das Plattenelement 40 aus Metall hergestellt. Das Plattenelement 40 kann jedoch aus Harz hergestellt sein. Gleichermaßen ist das Material des Einspritzlochelements 50 nicht auf Metall beschränkt, sondern kann Harz sein. Das Reduktionsmitteleinspritzventil gemäß jeder der Ausführungsformen spritzt Harnstoffwasser als ein Reduktionsmittel ein, das Reduktionsmitteleinspritzventil kann jedoch eine flüssige Kohlenwasserstoffverbindung als ein Reduktionsmittel einspritzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014238016 A [0002]

Claims

Reduktionsmitteleinspritzventil, welches ein Reduktionsmittel hin zu einem Bereich in einem Auslassdurchlass (11a) einer Verbrennungskraftmaschine (10) und auf einer stromaufwärtigen Seite einer Reinigungsvorrichtung (20) einspritzt, wobei das Reduktionsmitteleinspritzventil aufweist: ein Einspritzloch (51), durch welches ein Reduktionsmittel eingespritzt wird; einen Zuführkanal (30F), durch welchen ein Reduktionsmittel zu dem Einspritzloch geführt wird; und eine Ventilnadel (32), welche den Zuführkanal öffnet und schließt, wobei der Zuführkanal umfasst: einen ersten Zirkulationsabschnitt (53) und einen zweiten Zirkulationsabschnitt (54), welche bewirken, dass ein Reduktionsmittel in unterschiedlichen Richtungen zirkuliert, und einen Sammelabschnitt (55), welcher ein in dem ersten Zirkulationsabschnitt zirkuliertes Reduktionsmittel und ein in dem zweiten Zirkulationsabschnitt zirkuliertes Reduktionsmittel zusammenführt und das zusammengeführte Reduktionsmittel zu dem Einspritzloch leitet; und ein hin zu dem Einspritzloch vorstehendes Vorsprungselement (45) bei dem Sammelabschnitt angeordnet ist.
Reduktionsmitteleinspritzventil nach Anspruch 1, wobei der Sammelabschnitt in einer Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements betrachtet eine Breite aufweist, die größer ist als sowohl eine Breite des ersten Zirkulationsabschnitts als auch eine Breite des zweiten Zirkulationsabschnitts.
Reduktionsmitteleinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei: eine Einlassöffnung von dem ersten Zirkulationsabschnitt in den Sammelabschnitt und eine Einlassöffnung von dem zweiten Zirkulationsabschnitt in den Sammelabschnitt entsprechend als eine erste Einlassöffnung (53a) und eine zweite Einlassöffnung (54a) definiert sind; und eine Breite des Vorsprungselements in einer Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements betrachtet größer ist als sowohl eine Breite der ersten Einlassöffnung als auch eine Breite der zweiten Einlassöffnung in der Vorsprungsrichtung betrachtet.
Reduktionsmitteleinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: eine Einlassöffnung von dem ersten Zirkulationsabschnitt in den Sammelabschnitt und eine Einlassöffnung von dem zweiten Zirkulationsabschnitt in den Sammelabschnitt entsprechend als eine erste Einlassöffnung (53a) und eine zweite Einlassöffnung (54a) definiert sind; und eine Vorsprungsendfläche (45a) des Vorsprungselements näher an dem Einspritzloch angeordnet ist als jede Öffnung aus der ersten Einlassöffnung und der zweiten Einlassöffnung.
Reduktionsmitteleinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: eine Einlassöffnung von dem ersten Zirkulationsabschnitt in den Sammelabschnitt und eine Einlassöffnung von dem zweiten Zirkulationsabschnitt in den Sammelabschnitt entsprechend als eine erste Einlassöffnung (53a) und eine zweite Einlassöffnung (54a) definiert sind; und das Vorsprungselement umfasst: eine erste Neigungsfläche (45t1), welche in einer Richtung geneigt ist, dass eine Breite des Vorsprungselements in einer Vorsprungsrichtung des Vorsprungselements betrachtet ausgehend von der ersten Einlassöffnung in Richtung hin zu einer Mitte des Vorsprungselements allmählich zunimmt, und eine zweite Neigungsfläche (45t2), welche in einer Richtung geneigt ist, dass eine Breite des Vorsprungselements in der Vorsprungsrichtung betrachtet ausgehend von der zweiten Einlassöffnung in Richtung hin zu einer Mitte des Vorsprungselements allmählich zunimmt.
Reduktionsmitteleinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der erste Zirkulationsabschnitt und der zweite Zirkulationsabschnitt sich in einer identischen Ebene erstrecken; und das Vorsprungselement senkrecht zu der Ebene vorsteht.
Reduktionsmitteleinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Zuführkanal umfasst: einen ersten Kanalabschnitt (43), welcher ein Zusammentreffen zwischen einem von einem Ende des ersten Kanalabschnitts eintretenden Reduktionsmittel und einem von dem anderen Ende des ersten Kanalabschnitts eintretenden Reduktionsmittel bewirkt und das Reduktionsmittel nach dem Zusammentreffen hin zu dem ersten Zirkulationsabschnitt leitet; und einen zweiten Kanalabschnitt (44), welcher ein Zusammentreffen zwischen einem von einem Ende des zweiten Kanalabschnitts eintretenden Reduktionsmittel und einem von dem anderen Ende des zweiten Kanalabschnitts eintretenden Reduktionsmittel bewirkt und das Reduktionsmittel nach dem Zusammentreffen hin zu dem zweiten Zirkulationsabschnitt leitet.
Reduktionsmitteleinspritzventil nach Anspruch 7, wobei: ein Abschnitt, welcher in dem ersten Kanalabschnitt enthalten ist und mit dem ersten Zirkulationsabschnitt in Verbindung steht, als ein erster Kommunikationsabschnitt (43a) bezeichnet ist; ein Abschnitt, welcher in dem zweiten Kanalabschnitt enthalten ist und mit dem zweiten Zirkulationsabschnitt verbunden ist, als ein zweiter Kommunikationsabschnitt (44a) bezeichnet ist; eine Kanallänge des ersten Kanalabschnitts auf einer Endseite mit Bezug auf den ersten Kommunikationsabschnitt äquivalent ist zu einer Kanallänge des ersten Kanalabschnitts auf der anderen Endseite mit Bezug auf den ersten Kommunikationsabschnitt; und eine Kanallänge des zweiten Kanalabschnitts auf einer Endseite mit Bezug auf den zweiten Kommunikationsabschnitt äquivalent ist zu einer Kanallänge des zweiten Kanalabschnitts auf der anderen Endseite mit Bezug auf den zweiten Kommunikationsabschnitt.