CN101730789B - 具有改善的声学特性的计量模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将液态还原剂计量到一排气系统中，以还原排气中的有害物质的装置。该装置包括一计量阀(110)和一用于安装到一排气管上的适配器(112)。该计量阀(110)和该适配器(112)通过一连接元件(124)连接。该连接元件(124)包括至少一个金属的声吸收装置(130，132)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将液态还原剂计量到排气系统中的装置。这种装置尤其是用于还原排气中的有害物质。
背景技术
由于近年来排气排放法规越来越严格，内燃机特别是柴油驱动的内燃机必须尤其减少排气中的氮氧化物含量。为了减少排气中的氮氧化物，例如可以实施选择性催化还原(SCR)，在选择性催化还原中氮氧化物借助还原剂被还原成氮和水。作为还原剂采用例如水尿素溶液。在此，有害物质NOx在液态还原剂的作用下还原为N2和H20。
还原剂通常存储在罐中以及通过管路从罐输送至计量模块，计量模块将该还原剂喷射到例如排气管中。这种装置的一个例子记载在EP 0 982 884A2中。
计量模块通常具有一被适配器接收的计量阀。带有计量阀的该适配器可安放到或拧到排气管上。
但这种带有计量阀和适配器的计量模块的问题在于，计量阀的开关过程导致高的噪声负荷。开关过程(例如计量阀的打开或关闭)在包围阀的结构中、尤其是在适配器中引起固体声。该固体声从适配器的外面上传递到周围的空气中并在此作为空气声被辐射出去。
由汽车技术领域已经公知了现有技术中的多种声隔离的方案。除了由材料织物、矿物纤维或聚合泡沫构成的隔离垫和隔离泡沫外，在此还部分地使用金属的声吸收材料。在DE 103 45 575 B3中公开了这种金属的声吸收材料的一个例子。在此，提出了一种用于声及热屏蔽的装置，该装置具有一板状的带有金属织物层的元件，该金属织物带有经线和纬线。经线和纬线在他们的接触点上通过烧结彼此这样连接，使得该金属织物具有微孔。
使用这种专门的金属隔离材料的问题在于，这种材料比传统的材料较贵，并且不是在所有情况下都能使用通常的、在汽车技术中常见的加工及制造方法。
发明内容
因此，提出一种用于将液态还原剂计量到排气系统中的装置，以还原有害物质，该装置提供开关噪声的有效的及技术上易于实现的声隔离。在此，通过适配器上适当的措施，削弱了固体声从阀经由该适配器到包围该适配器的空气中的转移。因此减小了由固体声产生的空气声。
要指出的是，所述在此提出的装置作为计量液态还原剂的装置。但所提出的装置此外还可用于其它类型的连接装置，例如用于排气管中的探测器，其中，所述探测器应减振地被支撑。也可想到其他的应用。但上述在SCR系统的范围中的应用是优选的。
本发明提出的装置包括一计量阀，例如根据开头所述现有技术的计量阀，用于计量液态还原剂。所述装置还包括一用于安装在排气管上的适配器(例如安放、旋拧上、力锁合和或材料锁合的连接)。所述计量阀与所述适配器通过连接元件连接，其中，该连接元件包括至少一个金属的声吸收装置。
所述金属的声吸收装置的使用一方面保证了所述装置的高的温度稳定性，这在汽车领域尤其有利。此外还如由现有技术公知的那样，金属的声吸收装置保证了高的声吸收效率。
另一方面，仅所述连接适配器与计量阀的连接元件全部或部分地优选由所述金属的声吸收装置制成的事实导致能够降低成本和导致明显简化了制造方法。因此，声吸收材料的体积能大大减小，由此降低了成本。此外，对于适配器和计量阀，能一如既往地在汽车技术中使用通常的制造方法，从而仅需要很小地改变标准工艺。
所述金属的声吸收装置可具有下列吸收元件中的至少之一：多微孔的金属元件、尤其是烧结元件；金属的复合材料；金属的编结物、尤其是烧结的编结物和/或轧制的编结物；金属的织物、尤其是烧结的织物和/或轧制的织物。因此，例如能使用具有良好隔声特性的金属泡沫。
但尤其优选的是使用金属织物，如例如在上面已经引证的DE 103 45575 B3中所使用的那样。在此，在制造这种金属织物时，可使用金属的经线和纬线，这些经线和纬线在他们的接触点上通过烧结彼此连接。此外替换地或附加地，还可以进行所述织物的轧制，以改善这些金属线的连接。
这种金属织物例如以产品研发公司的名称“泡沫板(Poroblech)”被提供，并且可具有作为金属材料的例如铝、钢或优质钢。但也可考虑其他材料。在此，通常的板厚度达到0.3mm至1mm，孔隙率为5％至60％。
进入所述这些金属线之间的声波受到摩擦阻力并且转化为热量。
被证明尤其有效的是，在此使用层结构，在该层结构中，至少一层所述金属的吸收元件与至少一层声反射的元件、优选声反射的金属相结合。在此，例如在所述吸收元件与所述至少一层声反射的元件之间设定一确定的距离，以便提高声吸收装置的效能。优选选择一小的距离，该距离也可以被填充一非活性的中间层，以及该距离小于0.3mm。
声被声反射的壁反射以及必定由穿过声吸收材料，由此(视声反射的壁与声吸收材料之间的距离而定)例如可以将有针对性的频率范围从噪声谱中除去。例如，为了有针对性地影响一定的频率范围，也可以在所述吸收元件与至少一层声反射的元件之间置入非活性的中间层，这些中间层仅用于建立这两个元件之间的一确定的距离以及由此产生有针对性的频率选择性。
对于“声反射的”元件在此应理解为具有高的声阻抗的元件，尤其是具有比所述吸收元件高的声阻抗。具有高的隔声性的材料例如可涉及钢(声阻抗或声特性阻抗≈4.7*107Ns/m3)或其它固体的金属材料。优选的是，声特性阻抗大于107Ns/m3，优选大于4*107Ns/m3。
如果使用这种由吸收元件和声反射的元件构成的层结构，则吸收元件层设置在所述连接元件的向着适配器的一侧上，而声反射的元件层设置在所述连接元件的背着吸声装置的一侧上。所述连接元件尤其是可具有至少一个盘状的元件，该盘状的元件优选具有一个用于接收计量阀的槽。
在此优选的是，所述盘状的元件构造成具有用于嵌入计量阀的相应的槽中的U形槽的U形的元件。除了所述槽之外，所述盘状的元件则还可以具有用于支撑在所述适配器上的支撑面。所述由吸收元件和声反射的元件构成的层结构例如可通过叠加、尤其是通过相应盘状的元件的全等的叠加来实现，这时得到所述的层结构。
所述盘状的声吸收元件和盘状的声反射的元件例如可以力锁合地或形锁合地(例如通过焊接)彼此连接。为了不妨碍声反射的元件上的所述的反射效果，该连接例如可限制在边缘区域上，例如通过仅边缘区域中的焊接。也可以考虑将所述两个盘状的元件简单地相继安放，以及如上所述地使用附加元件、例如中间盘或其它的盘，以产生多层结构。
为了连接计量阀、所述盘状的元件和适配器，所述连接元件还可具有例如夹、尤其是可弯曲的(即具有柔性特性的)夹。但也可以使用其他类型的连接装置，例如锁紧螺母、螺旋连接装置或夹头。
以这种方式能实现SCR系统的低成本的、易于制造并且高效的声隔离装置。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例及在以下的说明中对其详细地描述。附图表示：
图1：根据本发明的用于计量液态还原剂的装置的一个侧视图，
图2A：一传统的用于连接计量阀与适配器的U形盘，
图2B：按本发明构造的盘，
图3A：以立体图示出金属编结物的一个例子，
图3B：金属编结物的垂直于图3A中y方向的显微图，和
图3C：根据图3A的金属编结物在垂直于x方向的平面中的显微剖面图。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的用于计量液态还原剂到排气系统中的装置的一个例子。该装置包括计量阀110，它例如可构造成压力控制的、例如根据上面引证的现有技术的计量阀。
计量阀110在其图1中的上端部上例如通过管路系统与相应的存储液态还原剂的罐连接，其中，还可以在该管路系统中设置泵和其它元件。计量阀110以其(在图1中未示出的)喷嘴端部插在一圆柱套筒形的适配器112中。适配器112在其(在图1中未示出的)下端部上被构造，以便例如通过旋拧、夹紧、焊接或类似方式被安置到排气管上。在此，适配器112这样被构造，使得计量阀110优选至少部分地伸入排气管中。
适配器112在其上端部上设有卷边114。计量阀110在头部区域中具有槽116。一U形盘118嵌入该槽中，该盘以支撑面120支撑在适配器112的卷边114上。计量阀110通过槽116和U形盘118被定为在一确定的轴向位置上。计量阀110的该轴向位置通过可弯曲的夹122来固定。夹122和U形盘118因此共同构成一连接元件124。图2A中以俯视图(上面)和侧面剖面图(下面)示出一传统的U形盘118。在此可看到，该U形盘也具有一个U形槽126，该U形槽可嵌入计量阀110的槽116中。如图2A中所示的U形盘118通常构造成实心的板材盘，例如钢板盘。
反之，图2B中以俯视图(上面)和侧面剖面图(下面)示出一按本发明构造的U形盘118。在此可看到，该U形元件118由两个彼此叠加的元件组成，即由声反射的元件128和声吸收的元件130组成。两个元件128、130在俯视图中总体上具有U形的构型并且优选近似全等地构成。在所示的实施例中，这两个元件128、130以近似相等的厚度构成，但在此也可以是其他实施形式。
在此，如声吸收的元件130那样盘状地构成的声反射的元件128设置在U形盘118的背离适配器112的一侧上(即图1中上面)，而声吸收的元件130设置在向着适配器112或适配器112的卷边114的一侧上。
两个盘形的元件128、130可以简单地彼此叠置，其中，它们然后通过可弯曲的夹122保持在一起。替代地或附加地，两个盘形的元件128、130也可材料锁合地、例如通过焊接相连接。因此，两个盘128、130替代了根据图2A中实施例的迄今为止的实心U形盘118。
通过声反射的元件128与声吸收的元件130之间的一非活性的中间层能进一步改善噪声的减弱，该中间层未示出在图中。对于该中间层，作为示例材料在此有无机或有机材料，尤其是塑料层、例如塑料薄膜或泡沫材料薄膜，或金属材料。可考虑各种其他的非活性的材料或材料组合。在零距离的情况下，即在声反射的元件128与声吸收的元件130直接彼此相叠的情况下，虽然已经得到声衰减作用，但是该声衰减作用可通过所述中间层进一步被优化。声吸收率可与该非活性的中间层的材料特性和厚度相关。
结合图1，根据图2B的由阀侧的声吸收元件130与向着液压连接端子的一侧上的声反射的元件128组成的板组合导致高的声吸收，特别是因为该板组合向外封闭适配器112并且因此吸收在适配器112内部通过计量阀110的开关过程产生的声。
图3A至3C中示出金属的声吸收装置132的一优选实施例，如他用在根据图2B的声吸收元件130中那样。在这种情况下，该金属的声吸收装置132涉及在商业上可得到的所谓“泡沫板(Poroblech)”(制造商：公司)。该板例如根据DE 103 45 575 B3中记载的方法由金属织物制成。如例如在图3A的立体图中可看到的那样，金属的声吸收装置132的织物具有经线134和纬线136，它们彼此编织在一起。在编织后，接下来可进行一轧制工序，以便提高织物的金属强度和产生微孔尺寸。同样为了提高金属强度和调整该微孔尺寸，还可以使用烧结工序(对轧制替换地或附加地)。
因此得到图3B及3C中以侧向剖面图(显微图)示出的结构。在此，图3B示出在平行于纬线136的视线方向上(垂直于图3A的方向y)的显微图，而图3C示出平行于经线134的视线方向上(即在垂直于图3A的方向x的剖面中)的显微图。在此，尤其是在图3A及图3C中能清楚地看到该结构具有微孔138，这些微孔产生上述的声吸收效果。
通过有目的地调节产品参数，例如线厚度、轧制和/或烧结过程，能有目的地调节声吸收装置132的特性。由此可尤其是有目的地调节金属的声吸收装置132的声特性阻抗。如上所述地，典型的孔隙率例如为5％或40％(典型地在5％与60％之间)。典型的板厚度在0.3mm与1mm之间的范围中，对于经线134和/或纬线136可使用例如优质钢、钢、铝(可能以具有镁的合金的形式)或铜。但也可使用其他材料。金属的声吸收装置132的这样制造的板例如可通过深拉伸、弯曲、冲压、卷边、激光切割和/或焊接来加工。
Claims (14)
1.用于将液态还原剂计量供给到一排气系统中以便还原排气中的有害物质的装置，包括一计量阀（110）和一用于安装到一排气管上的适配器（112），其特征在于：该计量阀（110）和该适配器（112）通过一连接元件（124）连接，其中，该连接元件（124）包括至少一个金属的声吸收装置（130，132）。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述金属的声吸收装置（130，132）具有下列吸收元件中的至少一个：一多微孔的金属元件；一金属的复合材料；一金属的编结物；一金属的织物。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于：所述金属的声吸收装置（130，132）具有一个层结构，该层结构具有至少一层（130）所述吸收元件和至少一层（128）声反射的元件。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于：所述吸收元件的层（130）设置在所述连接元件（124）的向着所述适配器（112）的一侧上。
5.根据权利要求3或4的装置，其特征在于：在所述吸收元件的层（130）和所述声反射的元件的层（128）之间插入至少一个非活性的中间层。
6.根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于：所述连接元件（124）具有至少一个盘状的元件（118）。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于：所述盘状的元件（118）具有至少一个用于接收所述计量阀（110）的槽（126）。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于：所述盘状的元件（118）还具有至少一个用于支撑在所述适配器（112）上的支撑面（120）。
9.根据权利要求6的装置，其特征在于：所述盘状的元件（118）具有一向着所述适配器（112）的、盘状的第一声吸收元件（130）和一背向所述适配器（112）的、声反射的第二元件（128）。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于：所述盘状的声吸收元件（130）和所述盘状的声反射的元件（128）力锁合地或形锁合地彼此连接并且构成所述盘状的元件（118）。
11.根据权利要求6的装置，其特征在于：所述连接元件（124）还具有一用于所述计量阀（110）、所述盘状的元件（118）和所述适配器（112）的力锁合的连接的夹（122）。
12.根据权利要求2的装置，其特征在于：所述多微孔的金属元件是烧结元件；所述金属的编结物是烧结的编结物和/或轧制的编结物；所述金属的织物是烧结的织物和/或轧制的织物。
13.根据权利要求3的装置，其特征在于：所述声反射的元件（128）是一声反射的金属的至少一个层（128）。
14.根据权利要求7的装置，其特征在于：该盘状的元件（118）构造成U形元件，所述槽（126）构造成用于配合到所述计量阀（110）的一槽中的U形槽。
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