[发明专利]用于将还原剂定量喷射到内燃机排气管路中的装置

说明书

现已知，通过选择性的催化还原使内燃机尤其是柴油内燃机的废气中的氮氧化物减少。为此，将还原剂、一种尿素水溶液经过精细雾化定量喷射进排气管路中。为了输送还原剂通常使用一种泵，它将还原剂输入通入排气管路中的喷嘴。

由US2004/0093856A1公开了一种使用活塞泵的还原剂配量装置。所述泵具有一个吸入接头和一个压力接头，吸入接头与用于还原剂的存储容器相连接，压力接头与一个雾化机构相连接。雾化机构在氮氧化物催化器的区域中通入内燃机的排气管路中。为了控制输送量，频率和脉冲宽度是变化的。为此使用一种控制装置，该控制装置根据发动机的工作情况以适宜的方式改变泵的驱动电流。喷嘴的构造没有详细示出。但通常来说，喷嘴具有一个或多个常开的开口。在输送量变化时借助于这种喷嘴不能在整个工作范围上实现均匀地雾化。

在EP1380733A2中使用了一种活塞泵用于定量供给尿素水溶液，其活塞可以通过一种压电元件来操纵。这种压电元件可以以0到几百赫兹的频率无级致动。用于将还原剂喷射到内燃机的排气管路中的喷嘴显然构造有常开的光圈状狭窄处。在输送量变化时使用这种喷嘴不能在整个工作区域上都实现均匀地雾化。

在DE10139139A1中公开了另一种用于将还原剂定量配送到内燃机排气管路中的装置。泵用于输送还原剂。控制器通过电致动泵驱动机构来调节输送的还原剂量。这种控制器还控制集成在计量装置中的定量阀的功能。另外，也可以使用一种简单的泵接合一种压力调节阀来代替配量泵用于输送量调节。在这种变型方案中，喷射进排气管路中的剂量的分配显然也是通过一种定量阀来完成。这种装置看起来很昂贵，因为输送和分配剂量是由不同的构件来完成，它们需要分别致动。

DE2249291展示了一种用于无空气的喷涂的方法。但这种方法从本发明的发明高度来看并不重要，因为它不属于相关领域。这种方法使用一种脉动输送的膜片泵，它将输送的介质输送给喷雾器喷嘴，该喷雾器喷嘴按照过压阀的形式构造为截止阀。这种截止阀周期性地自动打开和关闭，更确切地说在压力周期期间，相应地中断在低压区域中的介质输送，这样，雾化仅仅在高压区域中进行。由此仅仅使用压力峰值进行雾化，它能按比例地进行最好地雾化。

在权利要求1中说明的本发明的任务是使用一种简单的成本低的设备与输送量无关地以普遍的高雾化质量将还原剂喷射到内燃机的排气管路中。该任务通过权利要求1中列出的特征以如下方式解决，即喷嘴拥有以泵的输送脉冲的节拍周期性地自动打开和关闭通流连接的阀门元件，该阀门元件只允许在高压区域中喷射还原剂。这种设备简单且成本低，因为还原剂的定量分配和输送只需通过泵就能完成，而喷嘴的以输送节拍打开和关闭的阀门元件只负责最优化地进行雾化。

喷嘴的阀门元件优选可移动地在外壳中导向，它朝着它的截止位置的方向朝着密封座密封地弹簧加载，并且在相反的方向上通过施加在压力加载的表面上的压力打开。

另外雾化质量也通过以下方法改善，即与泵的高压出口相连的高压管路通过包含卸压机构的卸压管路与泵工作腔相连。这样当泵工作腔中的压力降低到预先规定的值以下，尤其是降低到高压管路中的压力以下时，压力能突然降低。突然的意思是，压力曲线在下降分支中比没有卸压机构时下降得更陡。这样的好处是，在关闭时阀门元件上不稳定的力平衡区域迅速地被通过，由此就在很大程度上防止了还原剂意外的滴下。

附图中示出了本发明的实施例，以下加以详细地描述。其中：

图1是按本发明的用于尿素定量供给的装置的构件示意图；

图2是由泵输送的还原剂在从泵通向喷嘴的高压管路中的压力曲线图；

图3是活塞泵的横截面图；

图4是膜片泵的横截面图；

图5是喷嘴的横截面图；

图6是包含卸压机构的卸压管路的横截面图，卸压管路与泵的泵工作腔和高压管路相连；

图7是构造为止回阀的卸压机构的横截面图；

图8是构造有膜片的卸压机构的横截面图。

图1是用于定量喷射还原剂的装置的示意图。泵1从存储容器8中提取还原剂并通过高压管路4和喷嘴5将还原剂输送到未示出的内燃机的被废气3流过的排气管路2中。泵1是活塞泵18，如图3所示，或是薄片泵29，如图4所示。泵1同时是输送和配量单元。在图5中更详细示出的喷嘴5没有配量功能，更确切地说用于确定进行喷射的压力水平。泵1由控制器6进行致动，控制器根据废气值和/或发动机运行参数改变泵1的工作频率，并由此改变在横定冲程下的输送量。此外以相应的电流脉冲对与电枢28共同作用的线圈19进行加荷。利用温度传感器7在控制器6中来观测还原剂的温度。