WO2014067695A1 - Einspritzventil und abgasnachbehandlungsvorrichtung - Google Patents

Einspritzventil und abgasnachbehandlungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2014067695A1
WO2014067695A1 PCT/EP2013/068217 EP2013068217W WO2014067695A1 WO 2014067695 A1 WO2014067695 A1 WO 2014067695A1 EP 2013068217 W EP2013068217 W EP 2013068217W WO 2014067695 A1 WO2014067695 A1 WO 2014067695A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
injection
valve
injection valve
inlet
opening
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/068217
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Arndt
Guenter Keusen
Stefan Stein
Roman Grzeszik
Volker Reusing
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 WO2014067695A1 publication Critical patent/WO2014067695A1/de

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
    • F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel
    • 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
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • 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 valve for an exhaust aftertreatment device and an exhaust aftertreatment device according to the preamble of the independent claims.
  • the injector according to the invention and the exhaust aftertreatment device according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that the inlet are formed eccentrically to a central axis of the injector and the injection port concentric with the central axis of the injector. Due to the eccentric introduction of the liquid creates a swirl flow in the region of the injection opening, wherein the
  • Reduced wetted surfaces also have a lower
  • a deflection element is arranged, which has a flow channel which is formed radially to the central axis of the injection valve.
  • the flow channel opens eccentrically to the central axis in a vortex chamber. Due to the eccentric introduction into the vortex chamber, a swirl or a vortex around the central axis is amplified, so that the flow is applied to the wall regions of the injection opening. It is advantageous if the injection port is connected directly, ie without interposition of further flow elements or lines, with the vortex chamber. As a result, on the one hand a compact design of the injection valve can be achieved, on the other hand, the swirl generated thus remains until it exits the liquid obtained from the injection port or is not reduced by flow losses in intermediate flow elements.
  • valve body comprises one or more spray perforated disks, wherein at least the inlet and the injection opening are formed in the one or more spray perforated disks.
  • a spray-orifice plate can be produced easily in terms of manufacturing technology and can be further processed accordingly, for example for the introduction of bores and channels.
  • the introduction of channels transversely to the central axis of the injection valve, for example the flow channel is facilitated or even made possible, which in a one-piece valve body would be significantly more difficult, expensive and expensive or impossible to introduce.
  • An assembly of several spray perforated discs can then be easily, for example, frictionally or cohesively, running.
  • the inlet and the flow channel are formed in the flow direction in front of the valve seat. Thereby, the dead volume between the valve seat and the injection port is reduced, whereby the risk of deposits and deposits between the valve seat and the injection port is reduced.
  • the injection opening is executed stepped. It is particularly advantageous if the injection opening in the flow direction of the liquid initially has a smaller diameter and then a larger diameter. Due to the stepped version A narrowing of the narrowest cross section of the injection opening is made difficult by deposits or soot particles. The smallest cross section of the injection opening is then in a less exposed area of the injection valve, while the exhaust gas side cross-section is made larger. With such a design of the injection opening can be achieved that soot particles predominantly deposit where they do not affect the flow rate of the liquid through the injection port and the spray pattern, or only slightly.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive
  • FIGS. 2a-2c show the spray perforated disks of the injection valve from FIG. 1 in FIG.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of an inventive
  • FIGS. 4a-4e show the spray perforated disks of the injection valve from FIG. 3 in FIG.
  • FIGS. 5a-5c show further embodiments of an injection valve according to the invention with a stepped injection opening.
  • a first embodiment of an injection valve 10 is shown.
  • the injection valve 10 has a valve body 20, which is designed in several parts, and a housing part 21, and a Spritzlochschei- benvers 30 includes.
  • the spray perforated disk pack 30 in turn comprises the spray perforated disks 43, 44 and 45.
  • a guide 28 for a closing member 25 and an inlet 33 are formed in the spray perforated disk 43.
  • the inlet 33 connects a valve chamber 26 with a flow channel 36.
  • a second spray perforated disk 44 which is a deflection element 34 for the liquid in the injection valve 10
  • the flow channel 36 is formed in radially into a swirl chamber 39.
  • the swirl chamber 39 is bounded on the one hand by the guide 28, on the other hand by a third spray perforated disk 45, on which a valve seat 22 and an injection opening 40 are formed.
  • the vortex chamber 39 is connected directly to the injection opening 40, which is arranged centrally to a central axis 12 through the injection valve 10.
  • the Injection port 40 has a first stage with a smaller diameter di and a second stage with a larger diameter d 2 .
  • the injection valve 10 When the injection valve 10 is closed, the supply of liquid to the injection port 40 by the closing member 25 which seals the valve seat 22 is prevented. If the injection valve 10 is actuated to meter in the liquid, then the closure member 25 lifts from the valve seat 22 and releases a flow path from the valve chamber 26 to the injection opening 40. In this case, the liquid flows from the valve chamber 26 through the inlet 33 into the flow channel 36, and from there into the vortex chamber 39. From the vortex chamber 39 reaches the
  • the three spray perforated disks of the flow path are shown in an exploded view in FIGS. 2a-c.
  • the spray perforated disk 43 three inlets 33 are formed, wherein each inlet 33 is formed eccentrically to the central axis 12 of the injection valve 10.
  • the spray perforated disk 43 further has a central bore 27, which forms the guide 28 for the closing member 25.
  • the three inlets 33 can be seen.
  • the inlets 33 are each via a flow channel
  • FIG. 2c shows the third spray perforated disk 45 of the spray perforated disk pack 30 on which the injection opening 40 and the valve seat 22 are formed.
  • the liquid initially flows into the inlets 33 in the first spray perforated disk 43.
  • the liquid is deflected by 90 ° and flows into the flow channels 36, wherein turbulence can be generated by the deflection. From the flow channels 36, the liquid flows in each case tangentially into the swirl chamber 39, where a swirling flow is formed.
  • This swirl flow is passed through the first stage of the injection port 40 where it rests against the wall of the injection port 40 and from there via the second stage of the injection port 40 into the exhaust passage of the internal combustion engine.
  • the liquid is set in rotation in such a way that a thin film of liquid forms in the injection opening 40, which avoids deposits in this area and flushes any soot particles out of the injection opening.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an injection valve 10 according to the invention.
  • the spray perforated disk pack 30 comprises in this exemplary embodiment five spray perforated disks 41, 42, 43, 44, 45, wherein the valve seat 22 is formed in the uppermost spray perforated disk 41.
  • the construction of the spray perforated disks 41, 42, 43, 44, 45 can be seen in FIGS. 4a-4e.
  • a flow channel 52 is formed, which diverge in a star shape about the central axis 12 of the injection valve 10.
  • the flow channel 52 opens into the inlets 33, which are formed in the spray perforated disk 43 and thus constitute a fluidic connection between the spray perforated disk 42 and the spray perforated disk 44.
  • the flow channels 36 are formed which, as in the embodiment of FIG. 1 tangentially and eccentrically to the center axis 12 in a vortex chamber 39 open, which is also formed in this embodiment in the spray perforated disk 44.
  • the spray perforated disk 45 has the injection opening 40, which is also stepped in this embodiment, that is designed with a first, smaller diameter di and a larger diameter d 2 .
  • embodiments with three inlets 33 and three flow channels 36 and embodiments of the injection valve 10 with one, two or more than three inlets 33 and correspondingly as many flow channels 36 are possible.
  • a spray orifice package 30 it is possible to use a single spray orifice plate. This is easy to realize when the single spray disk is machined from both sides and, for example, the flow channel 36 and the swirl chamber 39 are introduced from one side into the single spray-orifice plate, and the stepped injection hole from the other side.
  • the inlet 33 may alternatively be formed in the housing part 21, so that when assembling the individual spray perforated disk and the housing part 21 the same flow geometry as in Fig. 1 results.
  • FIGS. 5a to 5c Various embodiments of an injection valve 10 according to the invention with a stepped injection opening 40 are disclosed in FIGS. 5a to 5c.
  • FIG. 5 a largely corresponds to FIG. 1, wherein the injection opening 40 has a first stage with a diameter di and a second stage with a diameter d 2 .
  • the second stage has no cylindrical geometry, but is dome-shaped introduced into the spray perforated disk 45.
  • Embodiment in Fig. 5b is an additional third stage designed with a diameter d 3 , wherein the steps are each formed cylindrical or dome-shaped.
  • Fig. 5c a further embodiment is shown, in which the stepped injection port 40 in the flow direction, first a cylindrical portion of small diameter di and then has a conical section with continuously widening diameter.
  • the transition from the first stage of the injection opening 40 to the second stage can be made sharp-edged.
  • the liquid film is applied to the second stage.
  • the second stage is chosen in diameter d 2 and in length so that deposits are largely limited to the second stage. By a double or multiple gradation, this effect may be enhanced if necessary.
  • a dome-shaped (FIG. 5a) or conical geometry (FIG. 5c) can also be used. If the tendency to deposit is low, it may be possible to dispense with steps.

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)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil (10) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, sowie eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, mit einem Ventilkörper (20), wobei in dem Ventilkörper (20) eine Einspritzöffnung (40) ausgebildet ist, und mit einem Schließglied (25), wobei an dem Ventilkörper (20) ein Zulauf (33) zu der Einspritzöffnung (40) sowie ein Ventilsitz (22) ausgebildet sind, welcher durch das Schließglied (25) verschließbar ist. Der Zulauf (33) ist exzentrisch zu einer Mittelachse 12 des Einspritzventils (20) ausgebildet, und die Einspritzöffnung (40) ist konzentrisch zur Mittelachse (12) des Einspritzventils (10) ausgebildet.

Description

Beschreibung Titel
Einspritzventil und Abgasnachbehandlungsvorrichtung Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Im Laufe der Entwicklung von Verbrennungsmotoren hat sich gezeigt, dass es immer schwieriger und aufwendiger wird, die sich stetig verschärfenden Abgasnormen allein mit innermotorischen Maßnahmen zu erfüllen. Daher haben sich Abgasnachbehandlungssysteme durchgesetzt, mit denen die schädlichen Komponenten des Abgases im Abgaskanal des Verbrennungsmotors reduziert werden. Bei Ottomotoren erfolgt die Reduktion der schädlichen Abgaskomponenten in der Regel durch Drei- Wege- Katalysatoren. Bei Dieselmotoren haben sich hierzu Oxidationskatalysatoren, Partikelfilter und Katalysatoren zur Reduktion von Stickoxiden etabliert. Zur Regeneration des Partikelfilters, bzw. als Hilfsstoff für die Katalysatoren werden Flüssigkeiten, beispielsweise Kraftstoff oder wässrige Harnstoff lösung, in der Abgaskanal des Verbrennungsmotors eindosiert. Diese Eindosierung erfolgt über ein am Abgasstang angeordnetes Einspritzventil, welches eine Zufuhr der Flüssigkeit in den Abgaskanal freigibt. Dabei können sich Rußpartikel aus dem Abgas des Verbrennungsmotors auf dem Einspritzventil ablagern und so die Spritzöffnungen des Einspritzventils verstopfen. Aus der DE 10 2006 057 287 ist daher ein Abgaskanal mit einem Einspritzventil bekannt, bei dem zwischen dem Einspritzventil und einer Abgasleitung des Abgasstrangs eine Klappe angeordnet ist, welche in Dosierpausen des Einspritzventils verschließbar ist, um das Einspritzventil vor einer hohen thermischen Belastung und Rußeintrag durch das Abgas im Abgaskanal zu schützen. Ferner ist aus der DE 10 2008 040 822 ein Einspritzventil bekannt, bei dem das Einspritzventil eine vorgelagerte, elastische Membran mit Spritzlöchern aufweist, um einen Volumenausgleich für evtl. im Einspritzventil verbliebenes und bei tiefen Außentemperaturen gefrierendes Reduktionsmittel zu schaffen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Einspritzventil sowie die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass der Zulauf exzentrisch zu einer Mittelachse des Einspritzventils und die Einspritzöffnung konzentrisch zur Mittelachse des Einspritzventils ausgebildet sind. Durch die exzentrische Einleitung der Flüssigkeit entsteht im Bereich der Einspritzöffnung eine Drallströmung, wobei sich die
Strömung der Flüssigkeit fliehkraftbedingt an den Wandungen der Einspritzöffnung anlegt. Somit werden Oberflächenablagerungen, die zu einer Verengung der Einspritzöffnung und einer damit verbundenen Abnahme der Durchflussrate der Flüssigkeit führen können, vermieden. Darüber hinaus sorgt die
Drallströmung für eine verbesserte Ablösung der Flüssigkeit von der Düsenspitze, wodurch nach Beendigung eines Einspitzvorgangs weniger Flüssigkeit in der Einspritzöffnung und an der Spitze des Einspritzventils verbleibt. Die auf diese
Weise reduzierten benetzten Oberflächen weisen auch eine geringeren
Partikelabscheidegrad auf, so dass weniger Rußpartikel an dem Einspritzventil haften bleiben und die Verrußungsneigung der Einspritzöffnungen des Einspritzventils reduziert wird. Durch die mittige Anordnung der Einspritzöffnung kann die Flüssigkeit über nur eine Einspritzöffnung gleichmäßig im Abgaskanal verteilt werden, und die Gefahr von Benetzungen der Wand des Abgaskanals wird reduziert.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des vorgeschlagenen Einspritzventils sowie der vorgeschlagenen Abgasnachbehandlungsvorrichtung möglich.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zwischen dem Zulauf und der Einspritzöffnung ein Umlenkelement angeordnet ist, welches einen Strömungskanal aufweist, der radial zur Mittelachse des Einspritzventils ausgebildet ist. Durch das Umlenkelement und den Strömungskanal, der radial zur Mittelachse ausgebildet ist, kann der vorteilhafte Drall erzeugt bzw. noch weiter verstärkt werden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Strömungskanal exzentrisch zur Mittelachse in eine Wirbelkammer mündet. Durch die exzentrische Einleitung in die Wirbelkammer wird ein Drall- bzw. ein Wirbel um die Mittelachse verstärkt, so dass die Strömung an den Wandbereichen der Einspritzöffnung anliegt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Einspritzöffnung unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung weiterer Strömungselemente oder Leitungen, mit der Wirbelkammer verbunden ist. Dadurch kann zum einen eine kompakte Bauweise des Einspritzventils erreicht werden, zum anderen bleibt der erzeugte Drall somit bis zum Austritt der Flüssigkeit aus der Einspritzöffnung erhalten bzw. wird nicht durch Strömungsverluste in zwischengeschalteten Strömungselementen reduziert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Ventilkörper eine oder mehrere Spritzlochscheiben umfasst, wobei zumindest der Zulauf und die Einspritzöffnung in der einen oder den mehreren Spritzlochscheiben ausgebildet sind. Eine Spritzlochscheibe lässt sich fertigungstechnisch einfach herstellen und kann entsprechend, beispielsweise zur Einbringung von Bohrungen und Kanälen, einfach weiterbearbeitet werden. Dabei wird insbesondere die Einbringung von Kanälen quer zur Mittelachse des Einspritzventils, beispielsweise des Strömungskanals, erleichtert oder gar erst ermöglich, welche bei einem einteiligen Ventilkörper deutlich schwieriger, aufwendiger und teurer oder gar nicht einzubringen wären. Ein Zusammensetzen von mehreren Spritzlochscheiben kann dann einfach, beispielsweise kraftschlüssig oder stoffschlüssig, ausgeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Zulauf und der Strömungskanal in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz ausgebildet sind. Dadurch wird das Totvolumen zwischen dem Ventilsitz und der Einspritzöffnung reduziert, wodurch die Gefahr von Belägen und Ablagerungen zwischen dem Ventilsitz und der Einspritzöffnung reduziert wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Einspritzöffnung gestuft ausgeführt ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Einspritzöffnung in Strömungsrichtung der Flüssigkeit zunächst einen kleineren Durchmesser und dann einen größeren Durchmesser aufweist. Durch die gestufte Ausfüh- rung wird eine Verengung des engsten Querschnitts der Einspritzöffnung durch Ablagerungen oder Rußpartikel erschwert. Der kleinste Querschnitt der Einspritzöffnung liegt dann in einem weniger exponierten Bereich des Einspritzventils, während der abgasseitige Querschnitt größer ausgeführt ist. Mit einer derartigen Auslegung der Einspritzöffnung kann erreicht werden, dass sich Rußpartikel überwiegend dort ablagern, wo sie die Durchflussrate der Flüssigkeit durch die Einspritzöffnung und das Strahlbild nicht, oder nur geringfügig beeinträchtigen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Einspritzventils.
Fig. 2a - 2c zeigen die Spritzlochscheiben des Einspritzventils aus Fig. 1 in
Explosionsdarstellung.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Einspritzventils.
Fig. 4a - 4e zeigen die Spritzlochscheiben des Einspritzventils aus Fig. 3 in
Explosionsdarstellung. Fig. 5a - 5c zeigen weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Einspritzventils mit gestufter Einspritzöffnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Fig.l ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einspritzventils 10 dargestellt. Das Einspritzventil 10 weist einen Ventilkörper 20 auf, der mehrteilig ausgeführt ist, und ein Gehäuseteil 21, sowie ein Spritzlochschei- benpaket 30 umfasst. Das Spritzlochscheibenpaket 30 umfasst seinerseits die Spritzlochscheiben 43, 44 und 45. In der Spritzlochscheibe 43 sind eine Führung 28 für ein Schließglied 25 und ein Zulauf 33 ausgebildet. Der Zulauf 33 verbindet eine Ventilkammer 26 mit einem Strömungskanal 36. In einer zweiten Spritzlochscheibe 44, welche ein Umlenkelement 34 für die Flüssigkeit im Einspritzventil 10 darstellt, ist der Strömungskanal 36 ausgebildet. Der Strömungskanal 36 mündet radial in eine Wirbelkammer 39. Die Wirbelkammer 39 wird zum einen durch die Führung 28, zum anderen durch eine dritte Spritzlochscheibe 45 begrenzt, an welcher ein Ventilsitz 22 und eine Einspritzöffnung 40 ausgebildet sind. Die Wirbelkammer 39 ist unmittelbar mit der Einspritzöffnung 40 verbunden, welche zentrisch zu einer Mittelachse 12 durch das Einspritzventil 10 angeordnet ist. Die Einspritzöffnung 40 weist eine erste Stufe mit einem kleineren Durchmesser di und eine zweite Stufe mit einem größeren Durchmesser d2 auf.
Bei geschlossenem Einspritzventil 10 ist die Zufuhr von Flüssigkeit zur Einspritz- Öffnung 40 durch das Schließglied 25, welches den Ventilsitz 22 abdichtet, unterbunden. Wird das Einspritzventil 10 zur Eindosierung der Flüssigkeit angesteuert, so hebt das Schließglied 25 aus dem Ventilsitz 22 ab und gibt einen Strömungspfad aus der Ventilkammer 26 zur Einspritzöffnung 40 frei. Dabei strömt die Flüssigkeit aus der Ventilkammer 26 durch den Zulauf 33 in den Strömungskanal 36, und von dort in die Wirbelkammer 39. Aus der Wirbelkammer 39 gelangt die
Flüssigkeit durch die Einspritzöffnung 40 in einen nicht dargestellten Abgaskanal einer Brennkraftmaschine.
Die drei Spritzlochscheiben des Strömungspfades sind in Fig. 2a-c in Explosi- onsdarstellung gezeigt. In der Spritzlochscheibe 43 sind drei Zuläufe 33 ausgebildet, wobei jeder Zulauf 33 exzentrisch zu der Mittelachse 12 des Einspritzventils 10 ausgebildet ist. Die Spritzlochscheibe 43 weist ferner eine zentrische Bohrung 27 auf, welche die Führung 28 für das Schließglied 25 bildet.
In der zweiten Spritzlochscheibe 44, welche in Fig. 2b dargestellt ist, sind die drei Zuläufe 33 zu erkennen. Die Zuläufe 33 sind über jeweils einen Strömungskanal
36 mit der Wirbelkammer 39 verbunden. Die Strömungskanäle 36 münden dabei exzentrisch zur Mittelachse 12 tangential in die Wirbelkammer 39. In Fig. 2c ist die dritte Spritzlochscheibe 45 des Spritzlochscheibenpakets 30 dargestellt, an der die Einspritzöffnung 40 sowie der Ventilsitz 22 ausgebildet sind. Beim Durchströmen des Spritzlochscheibenpakets 30 strömt die Flüssigkeit zunächst in die Zuläufe 33 in der ersten Spritzlochscheibe 43 ein. Am anderen Ende der Zuläufe 33, welches in der Spritzlochscheibe 44 ausgebildet ist, wird die Flüssigkeit um 90° umgelenkt und strömt in die Strömungskanäle 36 ein, wobei durch die Umlenkung Turbulenz erzeugt werden kann. Aus den Strömungskanälen 36 strömt die Flüssigkeit jeweils tangential in die Wirbelkammer 39 ein, wo sich eine Drallströmung ausbildet. Diese Drallströmung wird durch die erste Stufe der Einspritzöffnung 40 geführt, wo sie sich an der Wandung der Einspritzöffnung 40 anlegt und gelangt von dort über die zweite Stufe der Einspritzöffnung 40 in den Abgaskanal der Brennkraftmaschine. Durch die Drallströmung wird die Flüssigkeit derart in Rotation versetzt, dass sich in der Einspritzöffnung 40 ein dünner Flüssigkeitsfilm ausbildet, welcher Ablagerung in diesem Bereich vermeidet und evtl. vorhandene Rußpartikel aus der Einspritzöffnung ausspült.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einspritzventils 10 gezeigt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wie in Fig. 1 wird im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Das Spritzlochscheibenpaket 30 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel fünf Spritzlochscheiben 41, 42, 43, 44, 45, wobei der Ventilsitz 22 in der obersten Spritzlochscheibe 41 ausgebildet ist. Der Aufbau der Spritzlochscheiben 41, 42, 43, 44, 45 ist den Figuren 4a - 4e zu entnehmen. In der Spritzlochscheibe 42 ist ein Strömungskanal 52 ausgebildet, welcher sternförmig um die Mittelachse 12 des Einspritzventils 10 auseinandergeht. Der Strömungskanal 52 mündet in die Zuläufe 33, welche in der Spritzlochscheibe 43 ausgebildet sind und somit eine fluidische Verbindung zwischen der Spritzlochscheibe 42 und der Spritzlochscheibe 44 darstellen. In der Spritzlochscheibe 44 sind die Strömungskanäle 36 ausgebildet, die wie bei dem Ausfüh- rungsbeispiel in Fig. 1 tangential und exzentrisch zur Mittelachse 12 in eine Wirbelkammer 39 einmünden, welche in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in der Spritzlochscheibe 44 ausgebildet ist. Die Spritzlochscheibe 45 weist die Einspritzöffnung 40 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls gestuft, d.h. mit einem ersten, kleineren Durchmesser di und mit einem größeren Durchmesser d2 ausgeführt ist.
Neben Ausführungsformen mit drei Zuläufen 33 und drei Strömungskanälen 36 sind auch Ausführungsformen des Einspritzventils 10 mit einem, zwei oder mehr als drei Zuläufen 33 und entsprechend ebenso vielen Strömungskanälen 36 möglich. Anstelle von einem Spritzlochscheibenpaket 30 ist es möglich, eine einzelne Spritzlochscheibe zu verwenden. Dies ist einfach zu realisieren, wenn die einzelne Spritzlochscheibe von beiden Seiten bearbeitet wird und beispielsweise der Strömungskanal 36 und die Wirbelkammer 39 von der einen Seite in die einzelne Spritzlochscheibe eingebracht werden, und die gestufte Einspritzöffnung von der anderen Seite. Der Zulauf 33 kann alternativ auch im Gehäuseteil 21 ausgebildet sein, so dass sich beim Zusammensetzen der einzelnen Spritzlochscheibe und des Gehäuseteils 21 dieselbe Strömungsgeometrie wie in Fig. 1 ergibt.
In den Fig. 5a bis 5c sind verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Einspritzventils 10 mit einer gestuften Einspritzöffnung 40 offenbart. Die Fig. 5a entspricht dabei weitestgehend der Fig. 1, wobei die Einspritzöffnung 40 eine erste Stufe mit einem Durchmesser di und eine zweite Stufe mit einem Durchmesser d2 aufweist. Die zweite Stufe weist keine zylindrische Geometrie auf, sondern ist kalottenförmig in die Spritzlochscheibe 45 eingebracht. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5b ist eine zusätzliche dritte Stufe mit einem Durchmesser d3 ausgeführt, wobei die Stufen jeweils zylindrisch oder kalottenförmig ausgebildet sind. In Fig. 5c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die gestufte Einspritzöffnung 40 in Strömungsrichtung zunächst ein zylindrischen Abschnitt mit kleinem Durchmesser di und darauf folgend einen konischen Abschnitt mit sich stetig erweiterndem Durchmesser aufweist.
Um bereits ein Abreißen des Flüssigkeitsfilms an dem Übergang von der ersten Stufe zur zweiten Stufe der Einspritzöffnung 40 zu erreichen, kann der Übergang von der ersten Stufe der Einspritzöffnung 40 zur zweiten Stufe scharfkantig erfolgen. Dabei wird ein Anlegen des Flüssigkeitsfilms an die zweite Stufe angenommen. Die Auslegung des Wandfilms in der ersten Stufe der Einspritzöffnung 40 erfolgt über die Auslegung des Dralls, d.h. die Strömungsgeometrie, unter der der Strömungskanal 36 in die Wirbelkammer 39 einmündet, sowie den Durchmesser der ersten Stufe der Einspritzöffnung 40. Zur Vermeidung von Ablagerungen können die Länge der ersten und der zweiten Stufe der Einspritzöffnung 40 ebenfalls angepasst werden. Die zweite Stufe ist im Durchmesser d2 und in der Länge so gewählt, dass sich Ablagerungen weitestgehend auf die zweite Stufe beschränken. Durch eine doppelte- oder mehrfache Stufung kann dieser Effekt ggf. noch verstärkt werden. Neben der zylindrischen Stufung (Fig. 1) kann auch eine kalottenförmige (Fig. 5a) oder kegelige Geometrie (Fig. 5c) eingesetzt werden. Bei geringer Ablagerungsneigung kann ggf. auf Stufen verzichtet werden.

Claims

Ansprüche
1. Einspritzventil (10) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, mit einem Ventilkörper (20), wobei in dem Ventilkörper (20) eine Einspritzöffnung (40) ausgebildet ist, und mit einem Schließglied (25), wobei an dem Ventilkörper (20) ein Zulauf (33) zu der Einspritzöffnung (40) sowie ein Ventilsitz (22) ausgebildet sind, welcher durch das Schließglied (25) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (33) exzentrisch zu einer Mittelachse (12) des Einspritzventils (10) und die Einspritzöffnung (40) konzentrisch zur Mittelachse (12) des Einspritzventils (10) ausgebildet sind.
2. Einspritzventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zulauf (33) und der Einspritzöffnung (40) ein Umlenkelement (34) angeordnet ist, welches einen Strömungskanal (36) aufweist, der radial zur Mittelachse (12) des Einspritzventils (10) ausgebildet ist.
3. Einspritzventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (36) exzentrisch zur Mittelachse (12) in eine Wirbelkammer (39) mündet.
4. Einspritzventil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung (40) unmittelbar mit der Wirbelkammer (39) verbunden ist.
5. Einspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (20) eine Spritzlochscheibe (41, 42, 43, 44, 45) oder ein Spritzlochscheibenpaket (30) umfasst, wobei zumindest der Zulauf (33) und die Einspritzöffnung (40) in der Spritzlochscheibe (41, 42, 43, 44, 45) oder dem Spritz lochscheibenpaket (30) ausgebildet sind.
6. Einspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (33) und der Strömungskanal (36), zwischen dem Ventilsitz (22) und der Einspritzöffnung (40) angeordnet sind.
7. Einspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (33) und der Strömungskanal (36) in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz (22) ausgebildet sind.
8. Einspritzventil (10) nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung (40) gestuft ausgeführt ist.
9. Einspritzventil (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung (40) in Strömungsrichtung der Flüssigkeit zunächst einen kleineren Durch messer (di) und dann einen größeren Durchmesser (d2) aufweist.
10. Einspritzventil (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung (40) einen zylindrischen Abschnitt mit dem kleinerem Durchmesser (di) und einen Abschnitt mit sich konisch erweiterndem Querschnitt aufweist.
11. Einspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (25) nach innen öffnend ausgeführt ist.
12. Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem Einspritzventil (10) nach einem Ansprüche 1 bis 11.
PCT/EP2013/068217 2012-10-30 2013-09-04 Einspritzventil und abgasnachbehandlungsvorrichtung WO2014067695A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012219828.8A DE102012219828A1 (de) 2012-10-30 2012-10-30 Einspritzventil und Abgasnachbehandlungsvorrichtung
DE102012219828.8 2012-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014067695A1 true WO2014067695A1 (de) 2014-05-08

Family

ID=49150923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/068217 WO2014067695A1 (de) 2012-10-30 2013-09-04 Einspritzventil und abgasnachbehandlungsvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012219828A1 (de)
WO (1) WO2014067695A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7020662B2 (ja) * 2017-07-10 2022-02-16 株式会社 Acr 液体噴射ノズルの多噴孔構造体

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000240436A (ja) * 1999-02-24 2000-09-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US20050235632A1 (en) * 2004-04-26 2005-10-27 Combustion Components Associates, Inc. Methods and apparatus for injecting atomized fluid
WO2005114018A1 (de) * 2004-05-18 2005-12-01 Hydraulik-Ring Gmbh Gefriertaugliches dosierventil
US20060196172A1 (en) * 2005-03-02 2006-09-07 Johnson Jeffery S Injection device for the treatment of exhaust fumes from motor vehicles
DE102006057287A1 (de) 2006-12-05 2008-06-12 Robert Bosch Gmbh Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
EP2067949A2 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Hyundai Motor Company Düsensystem für Injektor
DE102008040822A1 (de) 2008-07-29 2010-02-04 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil zum Zerstäuben von Fluid

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000240436A (ja) * 1999-02-24 2000-09-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US20050235632A1 (en) * 2004-04-26 2005-10-27 Combustion Components Associates, Inc. Methods and apparatus for injecting atomized fluid
WO2005114018A1 (de) * 2004-05-18 2005-12-01 Hydraulik-Ring Gmbh Gefriertaugliches dosierventil
US20060196172A1 (en) * 2005-03-02 2006-09-07 Johnson Jeffery S Injection device for the treatment of exhaust fumes from motor vehicles
DE102006057287A1 (de) 2006-12-05 2008-06-12 Robert Bosch Gmbh Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
EP2067949A2 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Hyundai Motor Company Düsensystem für Injektor
DE102008040822A1 (de) 2008-07-29 2010-02-04 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil zum Zerstäuben von Fluid

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012219828A1 (de) 2014-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2745003B1 (de) Ventil für ein strömendes fluid
DE60106668T2 (de) Kraftstoffeinspritzventil zur Erzeugung von Turbulenzen durch eine Einzelplatte
DE10049518B4 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP2687697B1 (de) Mischvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
DE10201272A1 (de) Zur Verwendung mit Fluidinjektoren geeignete Düsen
WO2006108729A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE102010064268A1 (de) Einspritzventil
EP2521853B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE112021001259T5 (de) Mischer zur Verwendung in Nachbehandlungssystemen
DE2407856B2 (de) Einspritzduese fuer fluessige medien, insbesondere kraftstoff
EP2765303B1 (de) Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff
EP3274569A1 (de) Mischvorrichtung
DE102008053669A1 (de) Abgasanlage für ein Fahrzeug
WO2014183905A1 (de) Ventil zum zumessen von fluid
EP1402175B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE112020000577T5 (de) Düse mit verwirbelungssitz
WO2014067695A1 (de) Einspritzventil und abgasnachbehandlungsvorrichtung
EP0728942A1 (de) Vorrichtung zur Einspritzung eines Brennstoff-Gas-Gemisches
DE102010039079A1 (de) Einspritzvorrichtung
DE102010043735A1 (de) Einspritzdüse
EP2898198B1 (de) Einspritzventil und abgasnachbehandlungsvorrichtung
DE102010063307A1 (de) Ventil zum Abspritzen eines Fluids
DE102010061812A1 (de) Ventil für ein strömendes Fluid
WO2019158269A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung zum eindosieren eines flüssigen abgasnachbehandlungsmittels
DE102015209165B4 (de) Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13759704

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13759704

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1