EP3155253A1 - Einspritzeinrichtung - Google Patents

Einspritzeinrichtung

Info

Publication number
EP3155253A1
EP3155253A1 EP15726097.7A EP15726097A EP3155253A1 EP 3155253 A1 EP3155253 A1 EP 3155253A1 EP 15726097 A EP15726097 A EP 15726097A EP 3155253 A1 EP3155253 A1 EP 3155253A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
injection device
tip
hole plate
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15726097.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Haeberer
Thorsten Stoeberl
Dirk Welting
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3155253A1 publication Critical patent/EP3155253A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an injection device, in particular for a
  • SCR selective catalytic reduction
  • Exhaust gas aftertreatment agent is sucked from a tank by an injector and then injected into the exhaust gas.
  • Injection device is known for example from EP 1 878 920 Bl.
  • the injection device has a valve piston which first compresses exhaust gas aftertreatment agent by means of an electromagnetic actuator and then injects it into the exhaust gas. Subsequently, the valve piston is moved back by a spring element into its initial position, whereby new reducing agent is sucked.
  • the exhaust gas aftertreatment agent is mixed particularly well with the exhaust gas. For this it is advantageous if the injected spray is very fine, or has small drops.
  • injection devices are provided which have an internal-opening injection valve.
  • An inwardly opening injection valve is understood to mean a valve in which a valve tip of the valve piston is connected to an upstream of a throughflow opening provided valve seat - in the flow direction of the
  • the injection device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that on the one hand a particularly fine spray is generated, and that, secondly, in particular the valve seat of the injection valve is securely protected from, for example present in the exhaust soot particles, so that a long life of the injector can be ensured can.
  • the injection device according to the invention is characterized in that it has a pressure-controlled and externally-opening injection valve, which has a flow opening in a valve body penetrating and axially displaceable valve piston having a valve tip at one end, a valve opening associated with the flow opening and at least one
  • Valve piston having the valve tip for closing the flow opening against the valve seat urging spring element, wherein the valve tip is axially displaceable in a flow chamber, on the one hand by the
  • Injector produces a very fine spray.
  • the spray is further distributed through the injection openings formed therein, so that it is also possible to set up advantageous collision beams (Collision Beams), which lead to further droplet reduction.
  • collision Beams advantageous collision beams
  • the spray hole plate covers the valve piston and the valve opening substantially or at least to a large extent and thereby protects against direct contact with the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • Valve tip on its opposite side of the seat has a cooperating with the spray hole plate axial stop. Due to the advantageous development is thus achieved that the valve piston is at most so far displaced until it against the spray hole plate with the
  • Axial stop abuts.
  • the spray hole plate thus offers another function, namely a stroke limiter for the valve piston.
  • the maximum stroke of the valve piston can be easily adjusted.
  • a narrow maximum gap between the valve tip and the valve seat can be set and ensured at any time.
  • the axial stop is formed by an axial projection on the flat bottom of the valve tip associated with the spray-hole plate.
  • Spray resolution is further improved. Furthermore, it is preferably provided that the flow chamber a
  • Has longitudinal section which corresponds at least substantially to the longitudinal section of the valve tip. This ensures that a narrow annular flow channel between the valve tip and the valve body in the
  • Flow chamber is formed, which leads to an optimal media management or distribution of the liquid exhaust aftertreatment agent.
  • valve tip and the valve body are formed such that a narrow gap between valve body and valve tip forms when the valve piston is in its maximum stroke position, so that the liquid is accelerated very strong according to the equation of continuity to produce a very fine spray.
  • the valve piston is provided with a thread-shaped or helical groove. The thread-shaped groove extends in particular along a cylindrical piston stem of the valve piston up to the valve tip.
  • the valve tip itself is preferably formed groove-free.
  • the flow-through opening in the valve body has a tapering cross-section, viewed in the direction of the valve seat, viewed in the direction of flow.
  • the valve piston has a substantially constant diameter up to the valve tip, so that the flow space between valve piston and valve body in the region of
  • the injection device a
  • Injection valve forms a pump-nozzle unit. This ensures a particularly compact injection device which offers the advantages described above with regard to the fine spray and the safety of the injection valve against contamination.
  • the inventive method with the features of claim 9 is characterized in that for setting a maximum piston stroke of the valve piston, the spray hole plate is plastically deformed. As a result, the maximum valve lift of the valve piston can be adjusted in a simple manner. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The only one shows
  • FIG. 1 An injection device in a simplified longitudinal sectional view.
  • the figure shows a simplified longitudinal sectional view of a
  • Injection device 1 which is a pressure-controlled and outwardly opening
  • the pressure generator 3 can be, for example, a particularly electrically operated hydraulic pump.
  • the injection valve 2 has a housing 4, in which a valve body 5 fixed and a valve piston 6 are arranged axially displaceable.
  • the valve body 5 has a throughflow opening 7, which is at least substantially penetrated by the valve piston 6.
  • the throughflow opening 7 tapers - seen in the longitudinal direction - towards its center, so that it has a first and a second section, which are each at least substantially V-shaped widening outwardly. At the narrowest point of the
  • valve body 5 has a valve seat 8.
  • valve tip 9 of the valve piston 6, which also has a V-shaped longitudinal section, so that the valve piston 6 widens in its cross-section to its end having the valve tip 9.
  • the valve tip 9 is thus formed or arranged in the shape of a truncated cone at the end of the valve piston 6, so that the valve seat 8 can co-operate with the conical jacket wall of the valve tip 9 to close the throughflow opening 7.
  • the valve tip 9 is thus at least partially provided with a larger diameter than the
  • the piston At the opposite end of the valve tip 9, the piston is provided with a support plate 10, which is held axially fixed to the valve piston 6. Between the support plate 10 and the valve body 5, a spring element 11, which is presently designed as a helical spring, held biased, so that the spring element 11 via the support plate 10, the valve piston 6 with the valve tip 9 against the valve seat 8 pulls or urges. The spring element 11 is thus on the Valve seat 8 opposite side of the taper of the
  • Throughflow opening 7 is arranged.
  • valve body 5 is preferred, as in the present
  • an annular recess 12 in which the coil spring rests partially to their leadership.
  • a spacer ring 13 is provided in the recess 12 .
  • Influence spring element 11 in a simple manner or adjust.
  • valve tip 9 lies in the position of the valve piston 6 closing the throughflow opening 7 in the second section of FIG.
  • a spray hole plate 14 which is in particular designed as a spray perforated disk arranged such that it extends over the flow opening 7 of the valve tip 9 and the valve seat 6 opposite, so that between the spray hole plate 14 and the valve body 5, a flow chamber 15 is formed is, in which the valve tip 9 rests.
  • the spray hole plate 14 is arranged in the closed state of the injection valve 2 spaced from the valve tip 9, so that the valve piston 6 axially displaceable in the direction of the spray hole plate 14 and thereby of the
  • Valve seat 8 to release the flow opening 7 is releasable.
  • an axial projection 17 is provided centrally, which forms an axial stop 18 which cooperates with the spray hole plate 14 when the valve piston.
  • the spray hole plate 14 thus allows the maximum stroke of the valve piston 6 set in a simple manner.
  • the spray hole plate 14 is formed plastically deformable, so that by deforming the spray hole plate 14 of the piston stroke of the valve piston 6 in the Nachhinein is still adjustable.
  • the underside 16 of the valve tip 9 is preferably planar or flat apart from the axial projection 17, in particular with a parallel to the spray hole plate 14 extending surface, so in the fully or maximum displaced state of the valve piston 6, a narrow gap between the valve tip 9 and the spray hole plate 14 is formed ,
  • the contour of the flow opening 7 in the region of the flow chamber 15 is formed such that between the valve tip 9 and the valve body 5 in the maximum displaced state of the valve piston 6 is a substantially uniform us narrow gap between the valve tip 9 and valve body 5 is present, the flow rates too high leads.
  • the spray hole plate 14 is itself provided with a plurality of spray openings 19, which are distributed in particular uniformly over the circumference of the spray hole plate 14.
  • Laser processing especially by ultra-short pulses (U KP) made, so they can have very small diameters.
  • U KP ultra-short pulses
  • the pressure generator 3 promotes hydraulic medium in an antechamber 20 of the injection valve 2, in which also the spring element 11 and the support plate 10 are arranged. From there, the medium flows into the flow opening 7 and builds up a pressure which counteracts the spring force 11. Exceeds the generated hydraulic pressure, the force of the spring element 7, so the urges
  • valve piston 6 in the direction of the spray hole plate 14 until the axial stop 18 hits the spray hole plate 14. Due to the advantageous embodiment of the throughflow opening 7, the hydraulic medium is accelerated in the direction of the narrowest point of the throughflow opening 7, whereby a high quality spray is already produced in the narrow gap between valve seat 8 and valve tip 9.
  • the valve seat 8 is located
  • the valve piston 6 is provided with a helical or thread-shaped groove 21 which extends from the cylindrical shell wall of the shaft of the valve piston 6 to the valve tip 9.
  • the groove 21 ends at the valve tip 9, so that the valve tip 9 is formed even groove-free, and in particular in the region of the valve seat 8 ensures a continuous annular contact contact.
  • the groove 21, in conjunction with the valve seat 8 towards tapering gap between the valve body 5 and the valve piston 6 causes the
  • Hydraulic medium in addition to the speed increase also experiences a twist, which improves the spray dissolution. Due to the advantageously designed throughflow opening 7 in the region of the flow chamber 15, it is achieved that the hydraulic medium is optimally guided in the flow chamber 15 and supplied to the injection openings 19. Preferably, the valve tip 19 and the valve body 5 in the region of the flow chamber 19 rounding or bevels 22, 23, which further optimize the Strömunsg . If the valve piston 6 with the axial stop 18 on the spray hole plate 14, the hydraulic medium is accelerated very strong according to the equation of continuity and thus generated at the spray openings 19 due to the very high speed a very fine spray with very small drops, the good Mixing the exhaust aftertreatment agent with exhaust gas of an internal combustion engine leads.
  • the injection device 1 has the advantage that the valve seat 8 is protected by the spray hole plate 14 from soot particles in the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the spray hole plate 14 also causes the
  • Valve seat 8 is not exposed to the high temperature of the exhaust gas.
  • the high pressures generated by the pressure generator 3 also cause the spray hole plate 14 can be effectively cleaned by a correspondingly adjustable pumping mode, for example, a plurality of injections with a large amount and high pressure.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung (1), insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, mit einem druckgesteuerten und außenöffnenden Einspritzventil (2), das einen eine Durchströmungsöffnung (7) in einem Ventilkörper (5) durchdringenden und axial verlagerbaren Ventilkolben (6), der einendig eine Ventilspitze (9) aufweist, einen der Durchströmungsöffnung (7) zugeordneten Ventilsitz (8) und mindestens ein den Ventilkolben (6) mit der Ventilspitze (9) zum Verschließen der Druchströmungsöffnung (7) gegen den Ventilsitz (8) drängendes Federelement (11) aufweist, wobei die Ventilspitze (9) in einer Strömungskammer (15) axial verlagerbar ist, die einerseits durch den Ventilkörper (5) und andererseits durch eine Spritzlochplatte (14), die mehrere Spritzöffnungen (19) aufweist, gebildet ist.

Description

Titel:
Einspritzeinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung, insbesondere für ein
Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine.
Einspritzeinrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Offenbart ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2006 912855 AI ein
Einspritzsystem mit einem Düsenmodul, das einem Abgasrohr einer
Brennkraftmaschine zugeordnet ist, um dort unter Druck stehendes flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel in das Abgas einzudüsen. Bei Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschine muss auf Grund der Abgasgesetzgebungen unter anderem der Schadstoff NOx reduziert werden. Eine Methode, die dabei häufig zur Anwendung kommt, ist das sogenannte SCR-Verfahren (SCR = selektive katalytische Reduktion), bei dem der Schadstoff NOx unter Zuhilfenahme eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels, das in der Regel eine wässrige Harnstoff lösung ist, zu Stickstoff und Wasser reduziert wird. Das
Abgasnachbehandlungsmittel wird durch eine Einspritzeinrichtung von einem Tank angesaugt und dann in das Abgas eingedüst. Eine entsprechende
Einspritzeinrichtung ist beispielsweise auch aus der EP 1 878 920 Bl bekannt. Dabei weist die Einspritzeinrichtung einen Ventilkolben auf, der mittels eines elektromagnetischen Aktors Abgasnachbehandlungsmittel zunächst verdichtet und dann in das Abgas eindüst. Anschließend wird der Ventilkolben durch ein Federelement in seine Ausgangsstellung zurückbewegt, wodurch neues Reduktionsmittel angesaugt wird. Zur Realisierung einer hohen NOx- Reduzierung ist es erforderlich, dass das Abgasnachbehandlungsmittel besonders gut mit dem Abgas vermengt wird. Dazu ist es von Vorteil, wenn das eingespritzte Spray sehr fein ist, beziehungsweise kleine Tropfen aufweist. Bei den genannten Druckschriften sind Einspritzeinrichtungen vorgesehen, die ein innen-öffnendes Einspritzventil aufweisen. Unter einem innen-öffnenden Einspritzventil ist ein Ventil zu verstehen, bei welchem eine Ventilspitze des Ventilkolbens mit einem stromaufwärts einer Durchströmungsöffnung vorgesehenen Ventilsitz - in Durchströmungsrichtung der
Durchströmungsöffnung gesehen - zusammenwirkt.
Aus der Offenlegungsschrift WO 94/00686 ist außerdem eine Spritzlochscheibe für Einspritzventile bekannt, die mit mehreren Spritzöffnungen zur gezielten Einstellung eines Sprays versehen ist.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass zum einen ein besonders feines Spray erzeugt wird, und dass zum anderen insbesondere der Ventilsitz des Einspritzventils sicher vor beispielsweise im Abgas vorhandenen Rußpartikeln geschützt ist, sodass eine lange Lebensdauer der Einspritzeinrichtung gewährleistet werden kann. Die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein druckgesteuertes und außen-öffnendes Einspritzventil aufweist, das einen eine Durchströmungsöffnung in einem Ventilkörper durchdringenden und axial verlagerbaren Ventilkolben, der einendig eine Ventilspitze aufweist, einen der Durchströmungsöffnung zugeordneten Ventilsitz und mindestens ein den
Ventilkolben mit der Ventilspitze zum Verschließen der Durchströmungsöffnung gegen den Ventilsitz drängendes Federelement aufweist, wobei die Ventilspitze in einer Strömungskammer axial verlagerbar ist, die einerseits durch den
Ventilkörper und andererseits durch eine Spritzlochplatte, die mehrere
Spritzöffnungen aufweist, gebildet ist. Dadurch, dass die Ventilspitze die
Durchströmungsöffnung außenliegend verschließt, wird beim Öffnen des
Einspritzventils ein besonders feines Spray erzeugt. Durch die in
Strömungsrichtung folgende Spritzlochplatte wird das Spray weiter durch die darin ausgebildeten Spritzöffnungen verteilt, sodass es auch möglich ist, vorteilhafte Kollisionsstrahlen (Collision Beams) einzurichten, die zur weiteren Tröpfchenverkleinerung führen. Gleichzeitig wird dadurch erreicht, dass die Spritzlochplatte den Ventilkolben und die Ventilöffnung im Wesentlichen oder zumindest zu einem großen Teil abdeckt und dadurch vor einem direkten Kontakt mit dem Abgas der Brennkraftmaschine schützt. Durch die besondere
Ausbildung der Einspritzeinrichtung wird erreicht, dass die Abgase insbesondere nicht bis zu dem Ventilsitz gelangen, sodass eine zu einer Undichtheit führende Verschmutzung des Ventilsitzes verhindert wird. Durch das Zusammenwirken des Ventilkolbens mit dem Ventilsitz und dem zusätzlichen Federelement, können darüber hinaus auch hohe Einspritzdrücke realisiert werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Ventilspitze auf ihrer dem Sitz gegenüberliegenden Unterseite einen mit der Spritzlochplatte zusammenwirkenden Axialanschlag aufweist. Durch die vorteilhafte Weiterbildung wird also erreicht, dass der Ventilkolben maximal derart weit verlagerbar ist, bis er gegen die Spritzlochplatte mit dem
Axialanschlag stößt. Die Spritzlochplatte bietet somit noch eine weitere Funktion, nämlich eine Hubbegrenzung für den Ventilkolben. Durch entsprechende
Ausbildung und Anordnung von Axialanschlag und Spritzlochplatte lässt sich der maximale Hub des Ventilkolbens auf einfache Weise einstellen. Dadurch kann ein schmaler maximaler Spalt zwischen Ventilspitze und Ventilsitz jederzeit eingestellt und gewährleistet werden.
Vorzugsweise ist der Axialanschlag von einem Axialvorsprung auf der der Spritzlochplatte zugeordneten flachen Unterseite der Ventilspitze gebildet.
Dadurch, dass die der Spritzlochplatte zugeordnete Unterseite der Ventilspitze einerseits flach ist und andererseits einen vorspringenden Axialanschlag aufweist, wird auch zwischen der Spritzlochplatte und der Ventilspitze in maximaler Hubstellung des Kolbens ein Spalt gewährleistet, wodurch die
Sprayauflösung weiter verbessert wird. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Strömungskammer einen
Längsschnitt aufweist, der zumindest im Wesentlichen dem Längsschnitt der Ventilspitze entspricht. Dadurch wird erreicht, dass ein schmaler ringförmiger Strömungskanal zwischen der Ventilspitze und dem Ventilkörper in der
Strömungskammer gebildet wird, der zu einer optimalen Medienführung beziehungsweise Verteilung des flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels führt.
Insbesondere sind die Ventilspitze und der Ventilkörper derart ausgebildet, dass sich ein enger Spalt zwischen Ventilkörper und Ventilspitze bildet, wenn sich der Ventilkolben in seiner maximalen Hubstellung befindet, sodass die Flüssigkeit entsprechend der Kontinuitätsgleichung sehr stark beschleunigt wird, um ein sehr feines Spray zu erzeugen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilkolben mit einer gewindeförmigen beziehungsweise schraubenförmigen Nut versehen ist. Die gewindeförmige Nut erstreckt sich insbesondere entlang eines zylinderförmigen Kolbenschafts des Ventilkolbens bis zu der Ventilspitze.
Die Ventilspitze selbst ist vorzugsweise nutfrei ausgebildet. Durch die
gewindeförmige Nut wird ein Drall in das einzuspritzende Medium eingebracht, der zu einer verbesserten Sprayverteilung führt.
Besonders bevorzugt weist die Durchströmungsöffnung in dem Ventilkörper einen sich in Richtung des Ventilsitzes - in Durchströmungsrichtung gesehen - verjüngenden Querschnitt aus. Zweckmäßigerweise weist der Ventilkolben bis zu der Ventilpsitze einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser auf, sodass der Strömungsraum zwischen Ventilkolben und Ventilkörper im Bereich der
Durchströmungsöffnung sich zu dem Ventilsitz hin verkleinert, wodurch sich die Geschwindigkeit des einzuspritzenden Mediums zu dem Ventilsitz hin erhöht. Insbesondere in Verbindung mit der schraubenförmigen beziehungsweise gewindeförmigen Nut führt dies dazu, dass die Flüssigkeit einen Drall erfährt und an Geschwindigkeit gewinnt, wodurch ein besonders feines Spray erzeugt wird, wenn durch Verlagerung des Ventilkolbens die Durchströmungsöffnung zumindest teilweise freigegeben wird.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einspritzeinrichtung einen
Druckerzeuger aufweist, sodass der Druckerzeuger zusammen mit dem
Einspritz ventil eine Pumpe-Düse-Einheit bildet. Damit wird eine besonders kompakte Einspritzeinrichtung gewährleistet, die die zuvor beschriebenen Vorteile bezüglich des feinen Sprays sowie der Sicherheit des Einspritzventils vor Verschmutzung bietet. Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich dadurch aus, dass zur Einstellung eines maximalen Kolbenhubs des Ventilkolbens die Spritzlochplatte plastisch verformt wird. Hierdurch lässt sich der maximale Ventilhub des Ventilkolbens auf einfache Art und Weise einstellen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
Figur eine Einspritzeinrichtung in einer vereinfachen Längsschnittdarstellung.
Die Figur zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine
Einspritzeinrichtung 1, die ein druckgesteuertes und außenöffnendes
Einspritz ventil 2 sowie einen hier nur angedeuteten Druckerzeuger 3 aufweist. Bei dem Druckerzeuger 3 kann es sich beispielsweise um eine insbesondere elektrisch betriebene Hydraulikpumpe handeln.
Das Einspritzventil 2 weist ein Gehäuse 4 auf, in welchem ein Ventilkörper 5 fest und ein Ventilkolben 6 axial verlagerbar angeordnet sind. Der Ventilkörper 5 weist eine Durchströmungsöffnung 7 auf, die von dem Ventilkolben 6 zumindest im Wesentlichen durchgriffen wird. Die Durchströmungsöffnung 7 verjüngt sich - in Längsrichtung gesehen - zu ihrer Mitte hin, sodass sie einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die jeweils zumindest im Wesentlichen v-förmig nach außen aufweitend ausgebildet sind. An der engsten Stelle der
Durchströmungsöffnung 7 weist der Ventilkörper 5 einen Ventilsitz 8 auf. Dem Ventilsitz 8 zugeordnet ist eine Ventilspitze 9 des Ventilkolbens 6, die ebenfalls einen v-förmigen Längsschnitt aufweist, sodass sich der Ventilkolben 6 zu seinem die Ventilspitze 9 aufweisenden Ende im Querschnitt aufweitet. Die Ventilspitze 9 ist somit kegelstumpfförmig am Ende des Ventilkolbens 6 ausgebildet beziehungsweise angeordnet, sodass der Ventilsitz 8 mit der kegelförmigen Mantelwand der Ventilspitze 9 die Durchströmungsöffnung 7 verschließend zusammenwirken kann. Die Ventilspitze 9 ist also zumindest abschnittsweise mit einem größeren Durchmesser versehen als die
Durchströmungsöffnung 7 an ihrer engsten Stelle. An dem der Ventilspitze 9 gegenüberliegenden Ende ist der Kolben mit einer Stützplatte 10 versehen, die axial fest an dem Ventilkolben 6 gehalten ist. Zwischen Stützplatte 10 und dem Ventilkörper 5 ist ein Federelement 11, das vorliegend als Schraubenfeder ausgebildet ist, vorgespannt gehalten, sodass das Federelement 11 über die Stützplatte 10 den Ventilkolben 6 mit der Ventilspitze 9 gegen den Ventilsitz 8 zieht beziehungsweise drängt. Das Federelement 11 ist somit auf der dem Ventilsitz 8 gegenüberliegenden Seite der Verjüngung der
Durchströmungsöffnung 7 angeordnet.
Der Ventilkörper 5 weist dabei bevorzugt, wie in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel dargestellt, eine ringförmige Vertiefung 12 auf, in welcher die Schraubenfeder bereichsweise zu ihrer Führung einliegt. In der Vertiefung 12 ist vorteilhafterweise auch ein Distanzring 13 vorgesehen. Durch die Wahl der Dicke oder Höhe des Distanzringes 13 lässt sich die Vorspannung des
Federelementes 11 auf einfache Art und Weise beeinflussen beziehungsweise einstellen.
Die Ventilspitze 9 liegt in der die Durchströmungsöffnung 7 verschließenden Stellung des Ventilkolbens 6 in dem zweiten Abschnitt der
Durchströmungsöffnung 7 vollständig ein. Die Kontur des Längsschnittes der Durchströmungsöffnung 7 ist in dieser Stellung des Ventilkolbens 6
vorzugsweise an die Kontur der Ventilspitze 9 angepasst. An dem Ventilkörper 5 ist außerdem eine Spritzlochplatte 14, die insbesondere als Spritzlochscheibe ausgebildet ist, derart angeordnet, dass sie sich über die Durchströmungsöffnung 7 der Ventilspitze 9 beziehungsweise dem Ventilsitz 6 gegenüberliegend erstreckt, sodass zwischen der Spritzlochplatte 14 und dem Ventilkörper 5 eine Strömungskammer 15 gebildet ist, in welcher die Ventilspitze 9 einliegt. Die Spritzlochplatte 14 ist dabei in geschlossenem Zustand des Einspritzventils 2 beabstandet zu der Ventilspitze 9 angeordnet, sodass der Ventilkolben 6 in Richtung der Spritzlochplatte 14 axial verlagerbar und dadurch von dem
Ventilsitz 8 zur Freigabe der Durchströmungsöffnung 7 lösbar ist.
Auf der der Spritzlochplatte 14 zugewandten Unterseite 16 der Ventilspitze 9 ist ein Axialvorsprung 17 mittig vorgesehen, der einen Axialanschlag 18 bildet, der mit der Spritzlochplatte 14 zusammenwirkt, wenn der Ventilkolben 6
entsprechend weit von dem Ventilsitz 8 gelöst wird. Durch die Ausbildung beziehungsweise axiale Höhe des Axialvorsprungs 17 und der Lage
beziehungsweise Ausbildung der Spritzlochplatte 14 lässt sich somit der maximale Hub des Ventilkolbens 6 auf einfache Weise einstellen. Insbesondere ist die Spritzlochplatte 14 dazu plastisch verformbar ausgebildet, sodass durch Verformen der Spritzlochplatte 14 der Kolbenhub des Ventilkolbens 6 auch im Nachhinein noch einstellbar ist. Die Unterseite 16 der Ventilspitze 9 ist abgesehen von dem Axialvorsprung 17 vorzugsweise eben beziehungsweise flach ausgebildet, insbesondere mit einer parallel zur Spritzlochplatte 14 verlaufenden Oberfläche, sodass im vollständig beziehungsweise maximal verlagerten Zustand des Ventilkolbens 6 ein schmaler Spalt zwischen der Ventilspitze 9 und der Spritzlochplatte 14 entsteht. Vorzugsweise ist die Kontur der Durchströmungsöffnung 7 im Bereich der Strömungskammer 15 derart ausgebildet, dass zwischen der Ventilspitze 9 und dem Ventilkörper 5 im maximal verlagerten Zustand des Ventilkolbens 6 ein im Wesentlichen gleichmäßiger uns schmaler Spalt zwischen Ventilspitze 9 und Ventilkörper 5 vorliegt, der zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten führt.
Die Spritzlochplatte 14 ist selbst mit mehreren Spritzöffnungen 19 versehen, die insbesondere gleichmäßig über den Umfang der Spritzlochplatte 14 verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Spritzöffnungen 14 durch
Laserbearbeitung, insbesondere durch Ultra-Kurz-Pulsen (U KP) gefertigt, sodass sie auch sehr kleine Durchmesser aufweisen können. Insbesondere ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass zumindest einige der Spritzöffnungen 19 schräg ausgerichtet sind, insbesondere um Kollisionsstrahlen zu erzeugen.
Im Betrieb fördert der Druckerzeuger 3 Hydraulikmedium in eine Vorkammer 20 des Einspritzventils 2, in welcher auch das Federelement 11 und die Stützplatte 10 angeordnet sind. Von dort strömt das Medium in die Durchströmungsöffnung 7 und baut einen Druck auf, der der Federkraft 11 entgegenwirkt. Übersteigt der erzeugte Hydraulikdruck die Kraft des Federelements 7, so drängt das
Hydraulikmedium den Ventilkolben 6 in Richtung der Spritzlochplatte 14, bis der Axialanschlag 18 auf die Spritzlochplatte 14 trifft. Auf Grund der vorteilhaften Ausbildung der Durchströmungsöffnung 7 wird dabei das Hydraulikmedium in Richtung auf die engste Stelle der Durchströmungsöffnung 7 hin beschleunigt, wodurch in dem schmalen Spalt zwischen Ventilsitz 8 und Ventilspitze 9 bereits ein hochwertiges Spray erzeugt wird. Der Ventilsitz 8 liegt dabei
zweckmäßigerweise an dem kleinsten Durchmesser der Durchströmungsöffnung 7, sodass ein eine Drift des Öffnungsdrucks in Folge einer Sitzangleichung ausgeschlossen ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ventilkolben 6 mit einer schraubenförmigen beziehungsweise gewindeförmigen Nut 21 versehen, die sich von der zylinderförmigen Mantelwand des Schafts des Ventilkolbens 6 bis zu der Ventilspitze 9 erstreckt. Die Nut 21 endet dabei an der Ventilspitze 9, sodass die Ventilspitze 9 selbst nutfrei ausgebildet ist, und insbesondere im Bereich des Ventilsitzes 8 einen durchgehenden ringförmigen Anlagekontakt gewährleistet. Die Nut 21 führt in Verbindung mit dem sich zu dem Ventilsitz 8 hin verjüngenden Spalt zwischen Ventilkörper 5 und Ventilkolben 6 dazu, dass das
Hydraulikmedium zusätzlich zu der Geschwindigkeitszunahme auch einen Drall erfährt, der die Sprayauflösung verbessert. Durch die vorteilhaft ausgestaltete Durchströmungsöffnung 7 im Bereich der Strömungskammer 15 wird erreicht, dass das Hydraulikmedium optimal in der Strömungskammer 15 geführt und den Spritzöffnungen 19 zugeführt wird. Vorzugsweise weisen die Ventilspitze 19 und der Ventilkörper 5 im Bereich der Strömungskammer 19 Abrundungen oder Fasen 22, 23 auf, die das Strömunsgverhalten weiter optimieren. Liegt der Ventilkolben 6 mit dem Axialanschlag 18 auf der Spritzlochplatte 14 auf, so wird das Hydraulikmedium entsprechend der Kontinuitätsgleichung sehr stark beschleunigt und erzeugt dadurch an den Spritzöffnungen 19 auf Grund der sehr hohen Geschwindigkeit ein sehr feines Spray mit besonders kleinen Tropfen, die zu einer guten Vermengung des Abgasnachbehandlungsmittels mit Abgas einer Brennkraftmaschine führt.
Darüber hinaus ergibt sich bei der Einspritzeinrichtung 1 der Vorteil, dass der Ventilsitz 8 durch die Spritzlochplatte 14 vor Rußpartikeln im Abgas einer Brennkraftmaschine geschüzt ist. Die Spritzlochplatte 14 bewirkt auch, dass der
Ventilsitz 8 nicht unmitelbar der hohen Temperatur des Abgases ausgesetzt ist. Die von dem Druckerzeuger 3 erzeugten hohen Drücke bewirken überdies, dass die Spritzlochplatte 14 durch einen entsprechend einstellbaren Pumpmodus, beispielsweise mehrere Einspritzungen mit großer Menge und hohem Druck, wirksam gereinigt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Einspritzeinrichtung (1), insbesondere für ein
Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, mit einem
druckgesteuerten und außenöffnenden Einspritzventil (2), das einen eine
Durchströmungsöffnung (7) in einem Ventilkörper (5) durchdringenden und axial verlagerbaren Ventilkolben (6), der einendig eine Ventilspitze (9) aufweist, einen der Durchströmungsöffnung (7) zugeordneten Ventilsitz (8) und mindestens ein den Ventilkolben (6) mit der Ventilspitze (9) zum Verschließen der
Druchströmungsöffnung (7) gegen den Ventilsitz (8) drängendes Federelement
(11) aufweist, wobei die Ventilspitze (9) in einer Strömungskammer (15) axial verlagerbar ist, die einerseits durch den Ventilkörper (5) und andererseits durch eine Spritzlochplatte (14), die mehrere Spritzöffnungen (19) aufweist, gebildet ist.
2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilspitze (9) auf ihrer dem Ventilsitz (8) gegenüberliegenden Seite einen mit der Spritzlochplatte (14) zusammenwirkenden Axialanschlag (18) aufweist.
3. Einspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (18) von einem
Axialvorsprung (17) auf einer der Spritzlochplatte (14) zugeordneten flachen Unterseite (16) der Ventilspitze (9) gebildet ist.
4. Einspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskammer (15) einen Längsschnitt aufweist, der zumindest im Wesentlichen dem Längsschnitt der Ventilspitze (9) entspricht.
5. Einspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzlochplatte (14), insbesondere zum
Einstellen eines maximalen Hubs des Ventilkolbens (6), plastisch verformbar ausgebildet ist.
6. Einspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (6) mit einer gewindeförmigen Nut (21) versehen ist.
7. Einspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmungsöffnung (7) in dem
Ventilkörper (5) einen sich in Richtung des Ventilsitzes (8) - in
Durchströmungsrichtung gesehen - verjüngenden Querschnitt aufweist.
8. Einspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Druckerzeuger (3) zum Bilden einer Pumpe-Düse- Einheit.
9. Verfahren zur Herstellung einer Einspritzeinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines maximalen Hubs des Ventilkolbens (6) die Spritzlochplatte (14) plastisch verformt wird.
EP15726097.7A 2014-06-16 2015-05-27 Einspritzeinrichtung Withdrawn EP3155253A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014211494.2A DE102014211494A1 (de) 2014-06-16 2014-06-16 Einspritzeinrichtung
PCT/EP2015/061690 WO2015193069A1 (de) 2014-06-16 2015-05-27 Einspritzeinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3155253A1 true EP3155253A1 (de) 2017-04-19

Family

ID=53276112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15726097.7A Withdrawn EP3155253A1 (de) 2014-06-16 2015-05-27 Einspritzeinrichtung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10190459B2 (de)
EP (1) EP3155253A1 (de)
KR (1) KR20170020447A (de)
CN (1) CN106460619A (de)
DE (1) DE102014211494A1 (de)
WO (1) WO2015193069A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222908A1 (de) 2016-11-21 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Injektor mit dreiteiligem Ventilsitz
US10724486B2 (en) * 2018-03-21 2020-07-28 Delphi Technologies Ip Limited Fluid injector having a director plate
CN113858478B (zh) * 2021-10-04 2024-03-15 山东蓝海晶体科技有限公司 一种可降解塑料加工用热熔装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1693931A (en) * 1926-11-30 1928-12-04 J W Clune Co Burner and valvular control therefor
US3159349A (en) * 1963-01-04 1964-12-01 Curtiss Wright Corp Liquid injection system with damper means
US4313568A (en) 1980-05-27 1982-02-02 Ethyl Products Company Fluid dispenser method and apparatus
DE4221185A1 (de) 1992-06-27 1994-01-05 Bosch Gmbh Robert Spritzlochscheibe für ein Ventil und Verfahren zur Herstellung
US6626381B2 (en) * 2001-11-08 2003-09-30 Bombardier Motor Corporation Of America Multi-port fuel injection nozzle and system and method incorporating same
JP3991717B2 (ja) * 2002-03-07 2007-10-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料供給装置
US20030201344A1 (en) * 2002-04-15 2003-10-30 Christopher Wark Nozzle assembly for injecting fuel at multiple angles
US6854670B2 (en) * 2002-05-17 2005-02-15 Keihin Corporation Fuel injection valve
JP3751264B2 (ja) * 2002-06-19 2006-03-01 株式会社ケーヒン 燃料噴射弁
US7685813B2 (en) * 2005-06-09 2010-03-30 Eaton Corporation LNT regeneration strategy over normal truck driving cycle
US20070033927A1 (en) 2005-08-15 2007-02-15 Homby Michael J Automotive diesel exhaust HC dosing valve
DE102006012855A1 (de) 2006-03-21 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Dosiersystem zur Schadstoffreduktion in Kraftfahrzeugabgasen
ATE512300T1 (de) 2006-07-12 2011-06-15 Delphi Tech Holding Sarl Dosierpumpe für eines reduktionsmittels
US9683739B2 (en) * 2009-11-09 2017-06-20 Woodward, Inc. Variable-area fuel injector with improved circumferential spray uniformity
DE102012211665A1 (de) * 2011-08-18 2013-02-21 Robert Bosch Gmbh Ventil für ein strömendes Fluid
CN102748481A (zh) * 2012-07-12 2012-10-24 宁波舜田良源油嘴油泵有限公司 一种用于scr系统尿素喷射阀及其激光焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015193069A1 (de) 2015-12-23
DE102014211494A1 (de) 2015-12-17
CN106460619A (zh) 2017-02-22
US10190459B2 (en) 2019-01-29
KR20170020447A (ko) 2017-02-22
US20170321586A1 (en) 2017-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3428669C2 (de)
EP2745003B1 (de) Ventil für ein strömendes fluid
EP0918927B1 (de) Einspritzventil, insbesondere zum direkten einspritzen von kraftstoff in einen brennraum eines verbrennungsmotors
EP2635794A1 (de) Vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine
EP2129903B1 (de) Kraftstoffinjektor mit einer zusätzlichen ablaufdrossel oder mit einer verbesserten anordnung derselben im steuerventil
EP3353413B1 (de) Vorrichtung zum dosieren von kraftstoffen
EP3155253A1 (de) Einspritzeinrichtung
DE102009000181A1 (de) Kraftstoff-Injektor
EP2839154B1 (de) Dosiervorrichtung
DE3113475A1 (de) "kraftstoffeinspritzduese"
DE102009002484B4 (de) Einspritzventil für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung
EP1356203B1 (de) Vorrichtung zur kraftstoff-hochdruckversorgung einer brennkraftmaschine
DE3937917A1 (de) Verfahren zum intermittierenden einspritzen von brennstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine, sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE102007000670B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
WO2011042296A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil und dessen herstellung
WO2013117978A1 (de) Einspritzdüse zum einspritzen von medien in den brennraum einer brennkraftmaschine
EP2825740B1 (de) Dosiervorrichtung
EP1062423A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
DE102008041167A1 (de) Kraftstoffinjektor
DE3506729C2 (de)
EP1751423A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
EP3752721A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung zum eindosieren eines flüssigen abgasnachbehandlungsmittels
EP2960487B1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
WO2000032928A1 (de) Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzündende brennkraftmaschinen
DE2706374A1 (de) Brennstoffeinspritzventil fuer brennkraftmaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20170116

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ROBERT BOSCH GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20191203