DE10241698A1

DE10241698A1 - Emissionsreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10241698A1
Application number: DE10241698A
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Yamamoto; Tetsuo Kondo; Nobuo Ota
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2003-05-28
Also published as: JP3888518B2; JP2003083041A

Abstract

Bei einer Emissionsreinigungsvorrichtung (10), die an einem Abgasrohr (6) eines Verbrennungsmotors einzubauen ist, die ein Kraftstoffeinführelement (74), zu welchem ein Reduktionsmittel eingeführt wird, ein Düsenelement (80) durch das das Reduktionsmittel zu dem Abgasrohr eingespritzt wird, einen Hauptfunktionskörper (20) mit einem Ventilelement (30), das bewegbar ist, um die Strömung des Reduktionsmittels von dem Kraftstoffeinführelement zu dem Düsenelement zu gestatten oder zu unterbrechen, und ein Antriebselement (40) hat, das das Ventilelement antreibt, und ein Einbauhalter (70) zum Einbauen des Hauptfunktionskörpers an dem Abgasrohr hat, sind der Einbauhalter und das Düsenelement getrennt von dem Hauptfunktionskörper ausgebildet und mit dem Hauptfunktionskörper durch Schweißen verbunden. Demgemäß ist die Konstruktion des Hauptfunktionskörpers standardisiert und sind nur der Einbauhalter und das Düsenelement neu ausgelegt, um den Anforderungen des Verbrennungsmotors gerecht zu werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Emissionsreinigungsvorrichtung zum Reinigen einer von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) abgegebenen Emission.

Wie in der JP-A-6-26328, JP-A-2001-65333 und JP-A-10-212931 offenbart ist, ist ein Emissionsreinigungsgerät bekannt, durch welches ein Reduktionsmittel einem Abgasrohr an einer stromaufwärtigen Seite eines katalytischen Stickstoffoxydwandlers (NOx-Wandler) hinzugefügt und in dieses eingeführt wird, um NOx zu beseitigen, das in einer von einem Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel einem Dieselverbrennungsmotor, enthaltenen Emission abgegeben wird. Im Allgemeinen beinhaltet das Reduktionsmittel Kohlenwasserstoffe und ist für den Fall des Dieselverbrennungsmotors leichtes Öl bzw. Leichtöl, das der Kraftstoff für den Dieselverbrennungsmotor ist. Das Emissionsreinigungsgerät, das auf ein Verbrennungsmotorabgassystem anwendbar ist, hat den vorstehend genannten katalytischen NOx-Wandler und eine Emissionsreinigungsvorrichtung, die stromaufwärts von dem katalytischen NOx-Wandler in einem Abgasrohr positioniert ist und von der der Kraftstoff als das Reduktionsmittel zu dem Verbrennungsmotorabgassystem eingeführt wird.

Herkömmlicherweise ist die Emissionsreinigungsvorrichtung mit einem elektromagnetischen Ventil, das im Ansprechen auf einem darauf aufgebrachten Strom betriebsfähig ist, einem Kraftstoffdurchgang, durch den der Kraftstoff gefördert wird, und einer Düse versehen, von der der Kraftstoff eingespritzt wird.

Die herkömmliche Emissionsreinigungsvorrichtung hat das elektromagnetische Ventil, den Kraftstoffdurchgang und die Düse, deren jeweilige Konstruktionen neu ausgelegt sind, um einen Bedarf eines individuellen Verbrennungsmotors oder eines darauf anwendbaren Verbrennungsmotorabgassystems zu erfüllen. Somit hat sie einen Vorteil dahingehend, dass die Konstruktionen von diesen Teilen und Bauteilen sehr geeignet sein können um die Anforderung des individuellen Verbrennungsmotorabgassystems zu erfüllen, das auf die Emissionsreinigungsvorrichtung angewendet ist, wobei die Teile und Bauteile davon getrennt für jeden Verbrennungsmotor ausgelegt werden müssen, auf dem die Emissionsreinigungsvorrichtung angewendet wird.

Wie vorstehend erwähnt ist, ist es sehr schwierig, eine standardisierte Emissionsreinigungsvorrichtung vorzusehen, die gemeinhin auf verschiedene Arten von Verbrennungsmotorabgassystemen anwendbar ist, so dass die Kosten der Emissionsreinigungsvorrichtung, d. h. die Kosten des Emissionsreinigungsgerätes, relativ hoch sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Emissionsreinigungsvorrichtung zu schaffen, deren Konstruktion aus einem standardisierten Hauptabschnitt und einem getrennt ausgelegten Hilfsabschnitt besteht, bei geringen Kosten.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es, die Emissionsreinigungsvorrichtung zu schaffen, die einen Hauptfunktionskörper als den standardisierten Hauptabschnitt und einen Einbauhalter und/oder ein Düsenelement als den getrennt ausgelegten Hilfsabschnitt zum Einbauen der Emissionsreinigungsvorrichtung an einem Abgasrohr hat.

Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es, den Einbauhalter und/oder das Düsenelement vorzusehen, die einfach ausgelegt sind, um den Bedarf eines Verbrennungsmotorabgassystems zu erfüllen, auf das die Emissionsreinigungsvorrichtung angewendet ist.

Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, hat eine Emissionsreinigungsvorrichtung 10, die an einem Abgasrohr 6 eines Verbrennungsmotors einzubauen ist, ein Kraftstoffeinführelement 74, zu welchem ein Reduktionsmittel eingeführt wird, ein Düsenelement 80 durch das das Reduktionsmittel zu dem Abgasrohr eingespritzt wird, einen Hauptfunktionskörper 22 mit einem Ventilelement 30, das bewegbar ist, um eine Strömung des Reduktionsmittels von dem Kraftstoffeinführelement zu dem Düsenelement zu gestatten oder zu unterbrechen, und ein Antriebselement 40, das das Ventilelement antreibt, und einen Einbauhalter 70 zum Einbauen des Hauptfunktionskörpers an dem Abgasrohr, wobei zumindest einer von dem Einbauhalter und dem Düsenelement getrennt von dem Hauptfunktionskörper ausgebildet ist und mit dem Hauptfunktionskörper durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel verbunden ist, wie zum Beispiel durch Verschrauben. Für den Fall der vorstehend genannten Emissionsreinigungsvorrichtung ist der Aufbau des Hauptfunktionskörpers standardisiert und werden nur der Einbauhalter und/oder das Düsenelement neu ausgelegt, um den Anforderungen des Verbrennungsmotors gerecht zu werden.

Es ist vorzuziehen, dass der Einbauhalter innen mit einem Hohlraum versehen ist, in dem der Hauptfunktionskörper aufgenommen ist. Der Hauptfunktionskörper kann in den Hohlraum des Einbauhalters eingesetzt werden und einfach mit dem Einbauhalter verbunden werden.

Das Kraftstoffeinführelement kann durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel entweder mit dem Einbauhalter oder dem Hauptfunktionskörper verbunden werden kann einstückig mit dem Einbauhalter ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Kraftstoffeinführelement einstückig mit dem Gehäuseverbinder ausgebildet. Da das Kraftstoffeinführelement nicht primär einstückig mit dem Standardhauptfunktionskörper ausgebildet ist, kann der Aufbau des Kraftstoffeinführelements ohne eine Abwandlung des Hauptfunktionskörpers ausgelegt werden, um eine Größe eines Zufuhrrohrs zu treffen, durch das das Reduktionsmittel dazu eingeführt wird.

Des weiteren kann das Düsenelement einstückig mit dem Einbauhalter ausgebildet sein oder durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel mit dem Einbauhalter oder dem Hauptfunktionskörper verbunden sein. Vorzugsweise ist das Düsenelement mit dem Gehäusekörper durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel verbunden. Da das Düsenelement nicht primär einstückig mit dem Standardhauptfunktionskörper ausgebildet ist, kann der Aufbau des Düsenelements ohne eine Abwandlung des Hauptfunktionskörpers ausgelegt werden, um den Anforderungen des Verbrennungsmotors gerecht zu werden.

Es ist vorzuziehen, dass der Einbauhalter einen zylindrischen Gehäuseverbinder 71 und einen zylindrischen Gehäusekörper hat, die getrennt voneinander ausgebildet sind und die miteinander nach dem Schichtweisenbedecken des Hauptfunktionskörpers dazwischen durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel verbunden sind. Da der Hauptfunktionskörper zwischen dem zylindrischen Gehäuseverbinder und dem zylindrischen Gehäusekörper schichtweise bedeckt ist, wird der Hauptfunktionskörper einfach in den Einbauhalter eingesetzt und daran fixiert.

Des weiteren ist es vorzuziehen, dass ein Zwischenraum zwischen dem Hauptfunktionskörper und dem Kraftstoffeinführelement, ein Zwischenraum zwischen dem Hauptfunktionskörper und dem Einbauelement und/oder ein Zwischenraum zwischen dem Düsenelement und dem Einbauelement oder dem Hauptfunktionskörper fluiddicht mit einem Dichtungselement 26, 27 oder 28 abgedichtet ist. Das Dichtungselement dient dazu, zu verhindern, dass das Reduktionsmittel durch die jeweiligen Zwischenräume strömt. Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass das Düsenelement ein Einspritzloch 83 hat, das in Richtung der stromabwärtigen Seite der in dem Abgasrohr strömenden Emission geöffnet ist. Dem gemäß haften Fremdstoffe, wie zum Beispiel kleine Partikel, die in der Emission enthalten sind, kaum an einem Rand bzw. einem Umfang der Öffnung des Einspritzlochs, so dass verhindert wird, dass das Einspritzloch verstopft bzw. blockiert wird.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie Verfahren des Betriebs und die Funktion der zugehörigen Teile aus dem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Emissionsreinigungsgerätes, auf das die Emissionsreinigungsvorrichtung von Fig. 1 angewendet ist;
Fig. 3 ist eine schematische Querschnittexplosionsansicht, die einen Hauptfunktionskörper, einen Einbauhalter und ein Düsenelement der Emissionsreinigungsvorrichtung von Fig. 1 zeigt; und
Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil der Emissionsreinigungsvorrichtung von Fig. 1 zeigt, die an einem Abgasrohr eingebaut ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 zeigt ein Emissionsreinigungssystem 1 eines Dieselverbrennungsmotors, auf das die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel angewendet ist. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 auf einen 4-Zylinderdieselverbrennungsmotor 5 angewendet.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht das Emissionsreinigungsgerät 1 hauptsächlich aus der Emissionsreinigungsvorrichtung 10, einem katalytischen NOx-Wandler 2 und einer Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 3.
Die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 ist an einem Abgasrohr 6 des Dieselverbrennungsmotors 5 montiert und spritzt ein Reduktionsmittel in Richtung einer in dem Abgasrohr 6 strömenden Emission ein. Die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 ist an dem Abgasrohr an einer Einlassseite des katalytischen NOx-Wandlers 2 positioniert. Wenn der Dieselverbrennungsmotor 5 einen (nicht gezeigten) Turbolader hat, der in dem Abgasrohr 6 eingebaut ist, kann die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 vor oder hinter dem Turbolader positioniert sein.
Das Abgasrohr 6 und ein Abgaskrümmer 61, der von dem Abgasrohr 6 zu jeweiligen Zylindern 51 des Dieselverbrennungsmotors 5 abzweigt bildet ein Abgasrohrsystem. Die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 und der katalytische NOx- Wandler 2 sind an dem Abgasrohr 6 entlang der Strömungsrichtung der Emission angeordnet.
Die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 ist betriebsfähig, um das Reduktionsmittel gemäß Signalen von einer ECU 7 einzuspritzen. Verschiedenartige Informationen, wie zum Beispiel ein Einlassluftvolumen, ein Einlassdruck, eine Verbrennungsmotordrehzahl und ein Beschleunigeröffnungsgrad werden der ECU 7 von verschiedenartigen Sensoren eingegeben, die in dem Dieselverbrennungsmotor 5 eingebaut sind. Die ECU regelt auf der Grundlage der verschieden artigen Informationen, die dieser eingegeben werden, nicht nur eine Einspritzung des Kraftstoffs, der jeweiligen Zylindern 51 des Dieselverbrennungsmotors 5 zugeführt werden soll, sondern auch eine Einspritzung des Reduktionsmittels, das zu dem Abgasrohr 6 von der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 einzuführen ist. In der ECU 7 wird eine NOx-Emissionsmenge auf der Grundlage der Informationen, wie zum Beispiel der Verbrennungsmotordrehzahl des Dieselverbrennungsmotors 5 und des Beschleunigeröffnungsgrads, berechnet, und wird die Einspritzmenge und die Einspritzzeitabstimmung des Reduktionsmittels, das von der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 einzuspritzen ist, auf der Grundlage der NOx-Emissionsmenge ermittelt, die so berechnet wird. Die ECU 7 regelt die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 gemäß der Einspritzmenge und der Einspritzzeitabstimmung des Reduktionsmittels, die so ermittelt werden.
Der katalytische NOx-Wandler 2 ist mit einem Katalysator versehen, der aus einem aktivierten Werkstoff, wie zum Beispiel Pt oder Pd besteht, die an einem Substrat, wie zum Beispiel einer Keramik oder einem Metalloxid abgelagert sind. Der Katalysator ist eine monolithische Bauart oder eine Pelletbauart.
Die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 3 besteht aus einem (nicht gezeigten) Reduktionsmitteltank, einer (nicht gezeigten) Zufuhrpumpe und einem Zufuhrrohr 8. Die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 3 dient der Zufuhr des Reduktionsmittels, das in dem Reduktionsmitteltank gespeichert ist, zu der Emissionsreinigungsvorrichtung 10. Das in dem Reduktionsmitteltank gespeicherte Reduktionsmittel wird über das Zufuhrrohr 8 durch die Zufuhrpumpe zugeführt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Reduktionsmittel, das Kohlenwasserstoffe enthält, Leichtöl, das der Kraftstoff für den Dieselverbrennungsmotor 5 ist.
Ein Detail der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 wird nachstehend beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, besteht die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 aus einem Hauptfunktionskörper 20 einem Einbauhalter 70 und einem Düsenelement 80.
Der Hauptfunktionskörper 20 besteht aus einem Ventilelement 30, das betriebsfähig ist, um die Einspritzung des Reduktionsmittels von dem Düsenelement 80 zu gestatten und zu unterbrechen, und einem Antriebselement 40, das betriebsfähig ist, um das Ventilelement 30 anzutreiben. Der Hauptfunktionskörper 20 hat einen Zylinder 21, der an einer Innenseite davon mit einer Fluidleitung 22 versehen ist.
Das Ventilelement 30 hat ein Ventil 31 und einen Ventilkörper 32. Das Ventil 31 ist an einem Umfang davon mit einem Kontaktabschnitt 33 versehen. Der Kontaktabschnitt 33 gelangt in Kontakt mit einem Ventilsitz 34, der an einem inneren Umfang des Ventilkörpers 32 ausgebildet ist, wenn das Ventilelement 30 sich in einem Ventilschließzustand befindet. Wenn das Ventilelement 30 sich in dem Ventilöffnungszustand befindet, verlässt der Kontaktabschnitt 33 den Ventilsitz 34, so dass die Strömung des Reduktionsmittel gestattet wird. Wenn der Kontaktabschnitt 33 sich in Kontakt mit dem Ventilsitz 34 befindet, wird die Strömung des Reduktionsmittels unterbrochen.
Das Antriebselement 40 hat eine Spule 41, ein Stator 42, ein Statorgehäuse 43 und einen Kern 44. Die Spule 41 ist zwischen dem Stator 42 und dem Statorgehäuse 43 schichtweise bedeckt und erzeugt ein Magnetfeld, wenn sie energiebeaufschlagt wird. Ein Ende eines Anschlusses 45 ist mit der Spule 41 verbunden und das andere Ende des Anschlusses 45 ist an einem Verbinder 23 positioniert. Der Anschluss 45 ist in einem Schaltkreis mit der ECU 7 verbunden und ein Strom wird von der ECU diesem zugeführt. Der Stator 42 und das Statorgehäuse 43 bestehen aus einem magnetischen Werkstoff. Der Stator 42, das Statorgehäuse 43 und der Kern 44 bilden einen magnetischen Kreis, wenn die Spule 41 das Magnetfeld erzeugt. Der Stator 42 und das Statorgehäuse 43sind miteinander beispielsweise durch Schweißen verbunden. Das Statorgehäuse 43 ist an einer Innenseite davon mit einer Ventilkammer 46 versehen, in der Ventil 31 aufgenommen ist, um axial und hin- und hergehend bewegbar zu sein. Der Ventilkörper 32 ist an ein Ende des Statorgehäuses 43 beispielsweise durch Schweißen verbunden. Der Kern 44 ist einstückig mit einem Ende des Ventilkörpers 31 an einer entgegengesetzten Seite des Kontaktabschnitts 33 verbunden. Der Kern 44 ist mit einer. Fluidleitung 441 versehen, durch die das Reduktionsmittel strömt.
Wenn der Strom auf die Spule 41 von der ECU 7 aufgebracht wird, erzeugt die Spule 41 das Magnetfeld, so dass der magnetische Kreis in dem Stator 42 dem Statorgehäuse 43 und dem Kern 44 ausgebildet wird, die um die Spule 41 angeordnet sind. Dem gemäß wird eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Stator 42 und dem Kern 44 gebildet, so dass der Kern 44 in Richtung auf den Stator 42 angezogen wird. Als Folge gelangt das Ventilelement 30 in einen offenen Zustand und bewegt sich das Ventil 31 in Fig. 1 nach oben, so dass der Kontaktabschnitt 33 den Ventilsitz 34 verlässt. Ein Anschlag 24, der eine nach oben gerichtete Bewegung des Ventils 31 beschränkt, ist an einem Ende des Ventilkörpers 32 an einer entgegengesetzten Seite des Ventilsitzes 43 positioniert und ist zwischen dem Ventilkörper 32 und dem Statorgehäuse 43 schichtweise bedeckt.
Der Stator 42, dessen äußerer Umfang teilweise durch die Spule 41 umgeben ist, ist an einer Innenseite davon mit einer Aufnahmekammer 48 versehen, in der eine Feder 47 aufgenommen ist. Ein Ende der Feder 47 ist durch den Stator 42 gehalten und das andere Ende der Feder 48 ist durch den Kern 44 gehalten, der einstückig mit dem Ventil 31 ausgebildet ist. Die Feder 47 spannt das Ventil 31 in Richtung auf den Ventilsitz 34 vor. Wenn die Stromzufuhr zu der Spule 41 anhält, verschwindet die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Stator 42 und dem Kern 44, so dass sich das Ventil 31 in Fig. 1 aufgrund einer Vorspannkraft der Feder 47 nach unten bewegt. Daher gelangt das Ventilelement 30 in einem Schließzustand und gelangt der Kontaktabschnitt 33 in Kontakt mit dem Ventilsitz 34.
Ein Ende des Zylinders 21 ist mit dem Stator 42 beispielsweise durch Schweißen verbunden. Der Stator 42, das Statorgehäuse 43, Zylinder 21 und der Verbinder 23 sind mit einem Formharz 25 abgedeckt.
Der Einbauhalter 70 besteht aus einem Gehäuseverbinder 71 und einem Gehäusekörper, die getrennt in einem zylindrischen Gestalt zum Aufnehmen des Hauptfunktionskörpers 20 darin ausgebildet sind. Der Gehäuseverbinder 71 ist mit einer Klemmbasis 73 zum Befestigen der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 an dem Abgasrohr 6 versehen. Der Gehäuseverbinder 71 und der Gehäusekörper 72 sind miteinander beispielsweise durch Schweißen verbunden. Der Gehäusekörper 72 und das Statorgehäuse 43 des Hauptfunktionskörpers sind miteinander beispielsweise durch Schweißen verbunden.
Der Gehäuseverbinder 71 ist einstückig mit einem Kraftstoffeinführelement 74 versehen, das mit dem Zufuhrrohr 8 zum Einführen von Kraftstoff als das Reduktionsmittel verbunden ist. Der Kraftstoff wird zu dem Kraftstoffeinführelement 74 durch das Zufuhrrohr 8 von der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 3 eingeführt. Das Kraftstoffeinführelement 74 ist mit einem Einströmanschluss 75 versehen, durch den das eingeführte Reduktionsmittel zu der Fluidleitung 22 des Hauptfunktionskörpers 20 gefördert wird. Ein O-Ring 26 als ein Dichtungselement ist zwischen einen inneren Umfang des Gehäuseverbinders 71 und einen äußeren Umfang des Zylinders 21 angeordnet. Der O-Ring 26 dichtet einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuseverbinder 71 und dem Zylinder 21 fluiddicht ab, so dass das durch den Einströmanschluss 75 strömende Reduktionsmittel nicht über den O-Ring 26 in einen Spalt zwischen dem Hauptfunktionskörper 20 und dem Einbauhalter 70ausläuft. Ein weiterer O-Ring 27 ist zwischen einem äußeren Umfang des Statorgehäuses 43 und einem inneren Umfang des Gehäusekörpers 72 zum fluiddichten abdichten eines Zwischenraums dazwischen zum Verhindern eines Auslaufens des Reduktionsmittels angeordnet.
Das Düsenelement 80 hat Düsenkörper 81, der an einem Ende des Gehäusekörpers 72 angeordnet ist. Der Düsenkörper 81 ist über eine Dichtung 28 mit dem Gehäusekörper 72 durch Schrauben einer Haltemutter 11 in einen äußeren Umfang des Gehäusekörpers 72 verbunden. Die Dichtung 28 dient dazu, einem Zwischenraum zwischen dem Gehäusekörper 72 und dem Düsenkörper 81 zum Verhindern eines Auslaufens des Reduktionsmittels fluiddicht abzudichten. Falls es notwendig ist, kann ein Zwischenraum zwischen dem Ventilkörper 32 und dem Düsenkörper 81 mit einer weiteren Dichtung oder einem O-Ring (nicht gezeigt) abgedichtet werden.
Der Düsenkörper 81 ist innen mit einem Düsensackloch 82 und einem Einspritzloch 83 versehen. Das Düsensackloch 82 ist in einer axialen Richtung des Düsenkörpers 81 ausgebildet und das Reduktionsmittel wird durch das Düsensackloch 82 zu dem Einspritzloch 83 gefördert, wenn sich das Ventilelement 30 in einem offenen Zustand befindet. Ein Ende des Einspritzlochs 83 ist zu dem Düsensackloch 82 geöffnet und das andere Ende des Einspritzlochs 83 ist zu einer Außenseite des Düsenkörpers 81 an einer stromabwärtigen Seite der in dem Abgasrohr 6 strömenden Emission geöffnet. Das Einspritzloch 83 ist ausgebildet, so dass es sich um einem vorbestimmten Winkel zu einer Achse des Düsenkörpers 81 in Richtung auf den katalytischen NOx-Wandler 2 neigt, so dass das andere Ende des Einspritzlochs 83, das zu der Außenseite des Düsenkörpers 81 geöffnet ist, einer Strömung der Emission an einer stromaufwärtigen Seite des Düsenkörpers 81, d. h. der Strömung der Emission an einer entgegengesetzten Seite zu dem katalytischen NOx-Wandler 2 bezüglich des Düsenkörpers 81 nicht direkt ausgesetzt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 an einer Einbaubasis 62 des Abgasrohrs 6 derart befestigt, dass eine Klemme 90 im Eingriff mit der Klemmbasis 73 des Gehäuseverbinders 71 und der Einbaubasis 62 ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Hauptfunktionskörper 20 getrennt und unabhängig von dem Einbauhalter 70 ausgebildet. Demgemäß kann die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 auf verschiedene Arten von Dieselverbrennungsmotoren oder Verbrennungsmotorabgassystemen durch Überarbeiten von nur dem Aufbau des Einbauhalters 70 ohne Ändern des Aufbaus des Hauptfunktionskörpers 20 angewendet werden, um den Anforderungen der jeweiligen Dieselverbrennungsmotoren gerecht zu werden.
Ein Betrieb der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben.
Die von den jeweiligen Zylindern 51 des Dieselverbrennungsmotors 5 abgegebene Emission wird über den Abgaskrümmer 61 in das Abgasrohr 6 zusammengeführt. Die in das Abgasrohr 6 zusammengeführte Emission strömt darin in Richtung des katalytischen NOx-Wandlers 2.
Die ECU 7 berechnet die Menge der NOx-Emission auf der Grundlage der Drehzahl des Dieselverbrennungsmotors 5 und des Beschleunigeröffnungsgrads und ermittelt die Einspritzmenge sowie die Einspritzzeitabstimmung des Reduktionsmittels, das von der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 einzuspritzen ist. Dann führt die ECU 7 der Spule 41 einen Impulsstrom entsprechend der ermittelten Einspritzmenge und Einspritzzeitabstimmung des Reduktionsmittels zu. Auf eine Energiebeaufschlagung der Spule 41 hin erzeugt die Spule 41 das Magnetfeld, das den magnetischen Kreis in dem Stator 42, dem Statorgehäuse 43 und dem Kern 44 bildet, so dass der Kern 44 in Richtung auf den Stator 42 angezogen wird.
Wenn der Kern 44 in Richtung auf den Stator 42 angezogen wird, bewegt sich das Ventil 31, das einstückig mit dem Kern 44 ausgebildet ist, in Fig. 1 gegen die Vorspannkraft der Feder 47 nach oben, so dass der Kontaktabschnitt 33 den Ventilsitz 34 verlässt. Das zu dem Kraftstoffeinführelement 74 der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 zugeführte Reduktionsmittel strömt durch den Einströmanschluss 75 in die Fluidleitung 22 des Zylinders 21. Das Reduktionsmittel strömt durch ein Verbindungsloch 421, das in dem Stator 42 und der Aufnahmekammer 48 ausgebildet ist, die Fluidleitung 441 des Kerns 44, die Ventilkammer 441 des Statorgehäuses 43 und eine Fluidleitung 241, die in dem Anschlag 24 ausgebildet ist, zu einem Einlass des Düsenelements 80. Da der Kontaktabschnitt 33 von dem Ventilsitz 34 entfernt ist, tritt das Reduktionsmittel durch einen Spalt zwischen dem Kontaktabschnitt 33 und dem Ventilsitz 34 und durch das Düsensackloch 82 hindurch, wobei es von dem Einspritzloch 83 zu dem Abgasrohr 6 eingespritzt wird.
Das von der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 in das Abgasrohr 6 eingespritzte Reduktionsmittel wird mit der von den jeweiligen Zylindern 51 abgegebenen Emission gemischt und strömt in eine Richtung eines Pfeils A in Fig. 4. Die mit dem Reduktionsmittel gemischte Emission wird zu dem katalytischen NOx-Wandler 2 zugeführt, so dass das in der Emission enthaltene NOx reduziert wird. Die durch den katalytischen NOx-Wandler 2 tretende Emission wird zu der Atmosphäre abgegeben.
Nachdem eine vorbestimmte Menge des Reduktionsmittels bei einer vorbestimmten Zeitabstimmung von der Emissionsreinigungsvorrichtung 10 abgegeben ist, hält die ECU 7 die Stromzufuhr zu der Spule 41 an. Zu diesem Zeitpunkt verschwindet die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Stator 42 und dem Kern 44, so dass sich das Ventil 31 in Fig. 1 aufgrund der Vorspannkraft der Feder 47 nach unten bewegt. Demgemäß gelangt der Kontaktabschnitt 33 in Kontakt mit dem Ventilsitz 34, so dass die Einspritzung des Reduktionsmittels endet.
Gemäß der Emissionsreinigungsvorrichtung 10, die vorstehend erwähnt ist, ist der Hauptfunktionskörper 20, der aus dem Ventilelement 30 und dem Antriebselement 40 zum Antreiben des Ventilelements 30 besteht, getrennt von dem Einbauhalter 70, der aus dem Gehäuseverbinder 71, dem Gehäusekörper 72 und dem Düsenelement 80 besteht, ausgebildet. Die Abwandlung des Gehäuseverbinders 71 und des Gehäusekörpers 72 macht es möglich, die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 auf jede Bauart des Verbrennungsmotors ohne Abwandeln des Hauptfunktionskörpers 20 anzuwenden. Beispielsweise eine Position, an der die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 an dem Abgasrohr 6 eingebaut ist, eine Gestalt des Gehäuseverbinders 71 und/oder des Gehäusekörpers 72 entsprechend einer Größe des Abgasrohrs 6 oder das Zufuhrrohr 8, eine Gestalt eines Abschnitts des Düsenelements, der in das Abgasrohr 6 vorsteht, eine Größe des Einspritzlochs 83, eine Gestalt des Einspritzlochs 83 oder ein Neigungswinkel des Einspritzlochs 83 können einfach gemäß jeweiligen Anforderungen des Verbrennungsmotorabgassystems des Verbrennungsmotors ohne Überarbeiten des Aufbaus des Hauptfunktionskörpers 20 modifiziert werden. Demgemäß kann der Hauptfunktionskörper 20, dessen Ausführung standardisiert ist, in verschiedenartigen Bauarten von Emissionsreinigungsvorrichtungen eingebaut werden, die auf verschiedenartige Verbrennungsmotoren anwendbar sind, was geringere Herstellungskosten von allen Emissionsreinigungsvorrichtungen ergibt.
Des weiteren ist gemäß der Emissionsreinigungsvorrichtung 10, die vorstehend genannt ist, das Einspritzloch 83 des Düsenelements 80 in Richtung der stromabwärtigen Seite der Emission geöffnet, das heißt, zu einer Position des Düsenkörpers 81 an einer Seite des katalytischen NOx-Wandlers 2. Demgemäß haften Fremdstoffe, wie z. B. kleine Partikel, die in der Emission enthalten sind, kaum an einem Umfang bzw. Rand der Öffnung des Einspritzlochs 83 an, so dass verhindert wird, dass das Einspritzloch 83 verstopft wird.
In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel können anstelle des Verbindens des Statorgehäuses 83 des Hauptkörpers 20 und des Gehäusekörpers 72 des Einbauhalters 70 durch Schweißen oder des Verbindens des Gehäuseverbinders 71 und des Gehäusekörpers 72 durch Schweißen sowohl das Statorgehäuse 43 als auch der Gehäusekörper 72 oder sowohl der Gehäuseverbinder 71 als auch der Gehäusekörper 72 miteinander durch Schrauben oder durch ein anderes mechanisches Verbindungsmittel verbunden werden. Des weiteren können anstelle des Verbindens des Gehäusekörpers 72 und des Düsenelements 80 durch Schrauben der Haltemutter 11 der Gehäusekörper 72 und das Düsenelement 80 miteinander durch Schweißen oder durch ein anderes mechanisches Verbindungsmittel verbunden werden. Des weiteren ist in dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel das Abdichtungsmittel zum Verhindern eines Auslaufens des Reduktionsmittels nicht auf den O-Ring 26 oder 27 oder die Dichtung 28 beschränkt, sondern kann jedes Abdichtungselement sein, das die Strömung des Reduktionsmittels fluiddicht abdichtet.
Anstelle des Verbindens des Düsenelements 80 mit dem Einbauhalter 70 kann das Düsenelement 80 mit dem Hauptfunktionskörper 20 verbunden sein. Des weiteren kann anstelle des Ausbildens des Düsenelements 80 getrennt von dem Einbauhalter 70 das Düsenelement 80 einstückig mit dem Einbauhalter 70 ausgebildet sein.
Des weiteren kann anstelle des Ausbildens des Kraftstoffeinführelements 74 einstückig mit dem Einbauhalter 70 das Kraftstoffeinführelement 74 getrennt von dem Einbauhalter 70 und dem Hauptfunktionskörper 20 sein und mit dem Einbauhalter 70 oder dem Hauptfunktionskörper 20 verbunden sein.
Darüber hinaus ist die Emissionsreinigungsvorrichtung 10 nicht nur auf den Dieselverbrennungsmotor sondern auch auf andere Verbrennungsmotoren, wie z. B. einen Benzinverbrennungsmotor anwendbar.
Somit sind bei der Emissionsreinigungsvorrichtung 10, die an einem Abgasrohr 6 eines Verbrennungsmotors einzubauen ist, die ein Kraftstoffeinführelement 74, zu welchem ein Reduktionsmittel eingeführt wird, ein Düsenelement 80 durch das das Reduktionsmittel zu dem Abgasrohr eingespritzt wird, einen Hauptfunktionskörper 20 mit einem Ventilelement 30, das bewegbar ist, um die Strömung des Reduktionsmittels von dem Kraftstoffeinführelement zu dem Düsenelement zu gestatten oder zu unterbrechen, und ein Antriebselement 40 hat, das das Ventilelement antreibt, und ein Einbauhalter 70 zum Einbauen des Hauptfunktionskörpers an dem Abgasrohr hat, der Einbauhalter und das Düsenelement getrennt von dem Hauptfunktionskörper ausgebildet und mit dem Hauptfunktionskörper durch Schweißen verbunden. Demgemäß ist die Konstruktion des Hauptfunktionskörpers standardisiert und sind nur der Einbauhalter und das Düsenelement neu ausgelegt, um den Anforderungen des Verbrennungsmotors gerecht zu werden.

Claims

1. Emissionsreinigungsvorrichtung (10) zum Einbau an einem Abgasrohr (6) eines Verbrennungsmotors mit
einem Einführelement (74), zu welchem ein Reduktionsmittel eingeführt wird,
einem Düsenelement (80), durch das das Reduktionsmittel zu dem Abgasrohr eingespritzt wird,
einem Hauptfunktionskörper (20), der ein Ventilelement (30), das bewegbar ist, um eine Strömung des Reduktionsmittels von dem Einführelement zu dem Düsenelement zu gestatten oder zu unterbrechen, und ein Antriebselement (40) aufweist, das das Ventilelement antreibt, und
einem Einbauhalter (70) zum Einbauen des Hauptfunktionskörpers an dem Abgasrohr, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eines von dem Einbauhalter und dem Düsenelement getrennt von dem Hauptfunktionskörper ausgebildet ist und mit dem Hauptfunktionskörper verbindbar ist, nachdem das Ventilelement und das Antriebselement miteinander verbunden werden.

2. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbauhalter innen mit einem Hohlraum versehen ist, in dem der Hauptfunktionskörper aufgenommen ist.

3. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführelement durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel mit dem Einbauhalter oder dem Hauptfunktionskörper verbunden ist oder einstückig mit dem Einbauhalter ausgebildet ist.

4. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement einstückig mit dem Einbauhalter ausgebildet ist oder mit dem Einbauhalter verbunden ist.

5. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbauhalter einen zylindrischen Gehäuseverbinder (71) und einen zylindrischen Gehäusekörper (72) hat, die getrennt voneinander ausgebildet sind, und miteinander verbindbar sind, nachdem der Hauptfunktionskörper darin aufgenommen ist, so dass der Hauptfunktionskörper dazwischen schichtweise bedeckt ist.

6. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführelement einstückig mit dem Gehäuseverbinder ausgebildet ist.

7. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement mit dem Gehäusekörper verbunden ist.

8. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseverbinder an dem Abgasrohr eingebaut und an diesem befestigt ist.

9. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand bzw. ein Zwischenraum zwischen dem Hauptfunktionskörper und dem Einführelement fluiddicht mit einem Abdichtungselement (26) abgedichtet ist.

10. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum zwischen dem Hauptfunktionskörper und dem Einbauhalter fluiddicht mit einem Abdichtungselement (27) abgedichtet ist.

11. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand bzw. ein Zwischenraum zwischen dem Düsenkörper und dem Einbauhalter oder dem Hauptfunktionskörper fluiddicht mit einem Abdichtungselement (28) abgedichtet ist.

12. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement zumindest ein Einspritzloch (83) hat, das in Richtung auf die stromabwärtige Seite der in dem Abgasrohr strömenden Emission geöffnet ist.

13. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptfunktionskörper des weiteren ein Hauptfunktionskörpergehäuse (25) hat, das das Ventilelement und das Antriebselement abdeckt.

14. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine von dem Einbauhalter und dem Düsenelement mit dem Hauptfunktionskörper durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel verbunden ist.

15. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement mit dem Einbauhalter durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel verbunden ist.

16. Emissionsreinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseverbinder und der Gehäusekörper miteinander durch Schweißen oder ein mechanisches Verbindungsmittel verbunden sind.