CN103097711A - 喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷射装置（2、3）、尤其是用于将流体喷射到内燃机的排气管路（80）中的喷射装置，其具有：柔性的薄膜（30），所述薄膜与锚固件（32）机械地连接，所述锚固件能够在至少一个吸入位置和至少一个喷射位置之间移动；弹性元件（36），构造和布置所述弹性元件，以便将所述锚固件（32）朝向喷射位置挤压；以及执行器，如此构造和布置所述执行器，从而所述锚固件（32）能够通过激活执行器逆着所述弹性元件（36）的力从喷射位置朝向吸入位置移动。

Description

喷射装置

技术领域

本发明涉及一种用于流体的喷射装置、尤其是用于将流体喷射到内燃机的排气管路中的喷射装置。

背景技术

已经已知的是，将例如像尿素水溶液那样的流体输送给内燃机的、尤其是柴油发动机的废气，以便减少在废气中存在的有害物质、尤其是氮氧化物。尿素水溶液在低的环境温度时冻结，并且该冻结点能够通过添加添加剂仅仅在有限的范围内降低，而不会在废气后处理时对尿素溶液的效果产生负面影响。

冻结的流体会发生膨胀并且该体积膨胀能够导致喷射系统的、尤其是喷射装置的组件的损坏。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种抗冰冻压力的（eisdruckfest）喷射装置，该喷射装置具有稳定的液压特性并且简单而成本低廉地进行制造。

所述任务通过按照独立的权利要求1所述的、根据本发明的装置得到解决。从属权利要求描述了按照本发明的装置的有利的设计方案。

按照本发明的、用于喷射流体的装置具有：柔性的薄膜，所述薄膜与锚固件连接，所述锚固件能够在至少一个吸入位置和至少一个喷射位置之间移动；弹性元件，构造和布置所述弹性元件，以便将所述锚固件朝向喷射位置挤压；以及执行器，如此构造和布置所述执行器，从而所述锚固件能够通过激活执行器逆着所述弹性元件的力从所述喷射位置朝向所述吸入位置移动。

按照本发明的喷射装置具有稳定的液压特性和高的抗冰冻压力强度，因为所述锚固件通过弹性元件挤压到喷射位置中，并且冻结的流体的体积膨胀能够通过弹性元件的压缩得到补偿。所述冻结的流体的冰冻压力如此至少部分地被弹性元件吸收，并且通过升高的冰冻压力避免了对喷射装置的构件的损害。

所述喷射装置尤其具有压力腔，构造所述压力腔以容纳流体，并且所述压力腔在至少一个侧面上通过柔性薄膜限定，从而所述压力腔的体积能够通过锚固件的移动而变化，以便改变位于压力腔中的流体的压力。尤其是能够通过锚固件的移动减小压力腔的体积并且提高流体在压力腔中的压力。

所述薄膜流体密封地密封压力腔。在喷射装置中出现泄漏的危险被降低。按照本发明的喷射装置尤其不具有活塞，移动所述活塞以便升高流体的压力。这样一种可移动的活塞通常费用昂贵并且不能够完全流体密封地密封。

在一种实施方式中，所述压力腔能够通过流体管路和单向阀填充流体。通过尤其能够构造为球阀的单向阀防止流体从压力腔回流到流体管路中，并且防止由此引起的在压力腔中的压力降。

在一种实施方式中，所述执行器包括电磁铁。电磁铁可供一种成本低廉并且可靠的执行器使用。替代地，所述执行器能够构造为压电执行器。

在一种实施方式中，所述薄膜由金属制成。由金属制成的薄膜也尤其适合于非常高的流体压力和流体温度。

在一种实施方式中，所述薄膜由塑料制成。由塑料制成的薄膜尤其能够成本低廉地实现并且具有较轻的质量。因此，塑料薄膜能够以较少的力消耗来加速并且以较高的速度移动，从而实现尤其短的喷射时间。

在一种实施方式中，用于冷却喷射装置的冷却肋板构造在喷射装置上。被冷却的喷射装置对于高的流体温度和/或环境温度来说也能够可靠地工作而不受到损害。

在一种实施方式中，冷却通道构造在喷射装置中，能够通过所述冷却通道引导冷却液，以便冷却喷射装置。在使用通过冷却通道引导的冷却液的情况下能够尤其有效地和均匀地冷却喷射装置。

在一种实施方式中，所述弹性元件构造为弹簧、尤其构造为螺旋弹簧。螺旋弹簧提供了一种成本低廉并且可靠的弹性元件。

在一种实施方式中，所述喷射装置包括来自常规的共轨燃料喷射器的构件。对于喷射装置的产生压力的区域并且尤其对于执行器来说，优选使用共轨燃料喷射器的构件。通过使用共轨燃料喷射器的构件（通用件原则（Gleichteileprinzip）），能够降低喷射装置的开发成本和生产成本，因为放弃了构件的新开发并且能够回归到由共轨燃油喷射器的制造而已知的方法。此外，通过回归（Rückgriff）到共轨燃料喷射器的现场检验的构件改善了喷射装置的可靠性。

附图说明

以下根据附图对本发明进行详细解释。在此示出：

图1是按照本发明的喷射装置的第一实施例的截面图；

图2是按照本发明的、安装在排气管路上的喷射装置的第二实施例的截面图；并且

图3是具有按照本发明的喷射装置的喷射系统的示意性的压力线路图。

在接下来对附图的说明中使用比如“上”和“下”的说明语以更好地解释本发明的、在附图中示出的实施例，但是本发明并不限于所示出的实施例或确定的取向和/或安装位置。

具体实施方式

在图1中示出的按照本发明的喷射装置2的实施例具有喷射单元11，所述喷射单元具有例如柱形地围绕纵轴线A构造的喷嘴体6。在喷嘴体6中围绕纵轴线A构造基本上柱形的喷射腔50。喷射开口5构造在喷嘴体6的下端面上，在喷射过程中流体通过所述喷射开口从喷射腔50流出。

在喷射腔50中沿着纵轴线A布置有喷嘴针阀4，所述喷嘴针阀能够平行于纵轴线A在下闭合位置和上开启位置之间移动，在所述下闭合位置中喷嘴针阀4的下端部封闭喷射开口5；在所述上开启位置中喷嘴针阀4释放喷射开口5。

喷嘴针阀4在其在图1中以上描述的、与喷射开口5对置的端部上沿着径向方向由控制腔套筒24环绕，由此在喷嘴针阀4的、背离喷射开口5的上端部的上方在控制腔套筒24内部构造有控制腔25。所述控制腔25在一侧上由喷嘴针阀4的上端面限定，从而控制腔25的体积能够通过喷嘴针阀4沿着纵轴线A的移动而变化。

在喷嘴针阀4的、沿着纵轴线A的中间区域中围绕喷嘴针阀4的圆周构造支撑环20。构造为螺旋弹簧的喷嘴针阀弹簧22在支撑环20和控制腔套筒24之间的区域中环绕喷嘴针阀6的圆周，所述喷嘴针阀弹簧如此布置在控制腔套筒24和支撑环20之间，从而喷嘴针阀4通过喷嘴针阀弹簧22弹性地支撑在控制腔套筒24上，并且喷嘴针阀弹簧22将喷嘴针阀4向下按压到闭合位置中，喷嘴针阀4在闭合位置中流体密封地封闭喷射开口5。

在喷嘴体6的上方布置有阀板10，所述阀板不仅在其上部的、背离喷射开口5的侧面上限定喷射腔50而且限定控制腔25。在阀板10中构造有沿径向方向、即沿与纵轴线A形成直角的方向延伸的流体进口26，所述流体进口能够与外部的、未在图1中示出的流体输入管路连接，以便在工作时将流体输送给喷射装置2、尤其是控制腔25。

在阀板10中构造流体通道48，所述流体通道将构造在喷嘴体6中的喷射腔50液压地与构造在压板14中的压力腔46连接，所述压板布置在阀板10的、背离喷嘴体6的侧面上。

在阀板10和压板14之间布置有密封元件12，所述密封元件流体密封地密封所述阀板10和压板14之间的接口。

附加地，在阀板10和压板14之间设有单向阀28，所述单向阀在在图1中示出的实施例中构造为球形止回阀28。单向阀28如此连接流体进口26与压力腔46，从而能够实现流体从流体进口26流入到压力腔46中，但是防止了从压力腔46到流体进口26的流体回流。

压力腔46是布置在阀板11上方、布置在螺旋盖38内部的压力单元9的一部分。螺旋盖38利用喷嘴锁紧螺母18旋紧，当喷嘴锁紧螺母18与螺旋盖38旋紧时，所述喷嘴锁紧螺母包围喷嘴体4的上部区域并且将喷嘴体4压靠到阀板10上。喷射装置2通过旋紧部流体密封地封闭，并且喷射装置2的各个构件固定在喷嘴锁紧螺母18和螺旋盖38的内部。尤其地，阀板10 通过固定销（防错销（Poka-Yoke-Stift））8固定在相对于喷嘴锁紧螺母18的正确的取向中，所述固定销构造在阀板10和喷嘴锁紧螺母18中的开口中。

压力腔46在其上部的、背离阀板10的侧面上通过柔性的薄膜30限定，所述薄膜基本上在与纵轴线A成直角布置的平面中延伸。压力腔46的体积能够通过柔性的薄膜30沿平行于纵轴线A的方向的移动而变化。

薄膜30围绕纵轴线A的中心区域借助固定元件32、例如固定螺纹紧固件固定在锚固件（Anker）34上。锚固件34固定在薄膜30的背离压板14的侧面上并且能够沿平行于纵轴线A的方向移动。这样薄膜30能够通过锚固件34的移动而移动，以便改变压力腔46的体积。

锚固件34通过例如构造为围绕纵轴线A布置的螺旋弹簧的锚固弹簧元件36弹性地支撑在内套筒42上，所述内套筒布置在锚固件34的背离薄膜30的侧面上。内套筒就其方面而言以其背离锚固件34的侧面支撑在螺旋盖38上，所述螺旋盖以其上端部限定喷射装置2。

锚固件34在其静止位置中通过锚固弹簧元件36的力压向阀板10，并且压力腔46的体积达到最小。

围绕内套筒42的圆周构造内部电极44和导电线圈40。所述线圈40能够通过在图1中未示出的电接头通电。通过线圈40的通电能够产生磁场，该磁场相对于锚固弹簧元件36的力使锚固件34从阀板10朝向内套筒42移动。这种移动引起薄膜30的、通过固定元件32固定在锚固件34上的中心区域也沿着相同的方向移动。压力腔46的体积增大并且在压力腔46中产生负压。

在压力腔44中的负压和在流体进口26中的流体压力在单向阀28上引起压力差，该压力差开启单向阀28，并且流体通过单向阀28从流体进口26流到压力腔46中（吸入过程）。因为控制腔25与流体进口26液压连接，所述在流体进口26中存在的流体压力也存在于控制腔25中，并且将喷嘴针阀4连同喷嘴针阀弹簧元件22一起压到下闭合位置中，喷嘴针阀4的下端部在该下闭合位置中基本上流体密封地封闭喷射开口5。

为了触发喷射过程，使线圈40断电。锚固件34不再由通过线圈40产生的磁场力保持在上吸入位置，而是通过锚固弹簧元件36被压到下喷射位置中。通过锚固件34和薄膜30的移动减小了压力腔46的体积并且升高了在压力腔46中的流体压力。

在压力腔46中的升高的压力高于在流体进口26中的压力，这引起单向阀28关闭并且防止流体从压力腔46回流到流体进口26中。通过构造在阀板10中的流体通道48，流体从压力腔46流入到喷射腔50中，并且所述喷射腔50中的流体压力上升，所述流体在所述压力腔中排斥下降到压力腔46中的薄膜30。此外，存在于流体进口26中的微小的压力作用在喷嘴针阀6的上端部上的控制腔25中。

在某一个点上通过在喷射腔50中上升的压力施加到喷嘴针阀4上的、指向上的力超过了通过控制腔25中的压力和喷嘴针阀弹簧元件22施加到喷嘴针阀4上的、指向下的力的总和，并且所述喷嘴针阀4朝向阀板10移动到开启位置中，在所述开启位置中所述喷嘴针阀释放喷射开口5。

在喷射腔50中处于压力下的流体的一部分通过喷射开口5向外喷出并且例如喷射到在图1中未示出的排气管路中。

通过将流体从喷射腔50中排出而使得喷射腔50中的压力下降，直到通过喷射腔50中的流体压力施加到喷嘴针阀4上的力相对于控制腔25中的流体压力和喷嘴针阀弹簧元件22的力不再能够将喷嘴针阀4保持在开启位置中。喷嘴针阀4移动回到闭合位置中并且闭合喷射开口5。喷射过程结束。

锚固件34和薄膜30通过线圈40的重新通电而能够重新移动到吸入位置中，在所述吸入位置中流体通过开启的单向阀28流到压力腔46中，并且因此能够通过重新切断流经线圈40的电流而接着重新触发喷射过程。

图2示出了按照本发明的喷射装置3的第二实施例，所述喷射装置安装在例如构造在排气管路80上的法兰82上。

第二实施例的喷射装置3的、与第一实施例2的元件一致的这些元件利用与在图1中相同的附图标记表示并且不再重复地详细地说明。

具有多个冷却肋板86的冷却体85围绕具有喷嘴体6、阀盖10和压板12的喷射装置3的下部区域布置。构造所述冷却体85，以便将直接邻接在排气管路80上的喷射单元11冷却，在运行时热废气流经所述排气管路。

冷却体85利用减振元件84固定在排气管路80的法兰82上。在图2中示出的第二实施例的喷射装置3与在图1中示出的喷射装置2的不同之处基本上在于，对于产生压力的压力单元9来说，尤其在位于薄膜30上方的区域中使用已知的共轨燃料喷射器的标准构件。通过回归（Rückgriff）到这种标准构件能够减少喷射装置3的开发成本和生产成本。

薄膜30的中心区域固定在锚固螺栓76上，所述锚固螺栓就其方面而言与从共轨燃料喷射器中已知的锚固件78连接。在锚固件78上方环绕锚固弹簧元件36布置有止动环74和插接杆（Steckerfahne）70。

锚固弹簧36的上部的、背离锚固件78的端部通过调节垫圈77支撑在空心地构造的套筒64上。所述套筒64固定在喷射装置3的上部的注塑包封件（Umspritzung）66上并且通过顶盖62封闭。

通过选择调节垫圈77的厚度能够调节锚固件78的升程进而也能够调节薄膜30的升程。

喷射装置3的上部区域通过布置在构件之间的多个O形环60流体密封地密封。

锚固弹簧元件36在锚固螺栓76的侧面上支撑在支撑套筒78上，所述支撑套筒借助止动环50固定在锚固螺栓76上。顶盖62通过挡环63固定在套筒64上。

在图2中也示出了流体输入管路54，在工作时通过该流体输入管路能够将流体输送给流体进口26。

冷却体在图2中仅仅示例性地示出。对于本领域技术人员来说，当然也能够是其他的冷却体形式，并且冷却体85也能够根据在图1中示出的第一实施例与喷射装置2组合。

图3示出了具有按照本发明的喷射装置2的喷射系统的示意性的压力线路图。

在工作时，有待喷射的流体通过预供给泵13从储箱1中输出，并且通过流体输入管路54、流体进口26和单向阀28输送到压力单元9的压力腔46中。

限定压力腔46的侧面的柔性薄膜30与可移动的锚固件34连接，所述锚固件能够通过在图3中未示出的锚固弹簧元件和同样未示出的电磁铁而移动。

为了吸入流体，锚固件34和与其一起的柔性薄膜30尤其通过由电磁铁通电产生的磁力F_M引入到吸入位置中，在所述吸入位置中压力腔46的体积达到最大并且流体被吸入到压力腔46中。

为了触发喷射过程，断开电磁铁，并且锚固件34和薄膜30通过锚固弹簧元件36的弹力F_el朝向下喷射位置移动，在所述下喷射位置中压力腔46的体积达到最小。

因为单向阀28防止流体从压力腔46回流到进口26中，处于升高的压力下的流体从压力腔46通过流体通道48流到喷射腔50中，正如之前所描述的那样，在喷射腔中喷嘴针阀4打开并且流体通过喷射开口5排出到（未示出的）排气管路中。

可能在喷嘴针阀4的和喷射腔5的区域中出现的泄漏的流体通过泄漏管路7引回到流体进口26中，进而供随后的喷射过程使用。

按照本发明，单向阀28、具有通过柔性薄膜30限定的压力腔46的压力单元9以及具有喷射腔50和可移动的喷嘴针阀4的喷射单元11集成在共同的喷射装置2中。

按照本发明提供了一种可紧凑地并且成本低廉地制造的喷射装置2，这能够实现了高的喷射压力和短的转换时间并且不损害通过冰冻压力冻结的流体。

通过按照本发明将压力单元9集成到喷射装置2中省去了外部压力管路，在所述外部压力管路中流体处于升高的压力下并且所述外部压力管路在制造中费时而且昂贵，并且在工作中易受到干扰。减少了系统的泄漏，该泄漏造成了流体消耗量的增高。

Claims (10)

1.一种喷射装置（2、3）、尤其是用于将流体喷射到内燃机的排气管路（80）中的喷射装置，其具有

柔性的薄膜（30），所述薄膜与锚固件（32）机械地连接，所述锚固件能够在至少一个吸入位置和至少一个喷射位置之间移动；

弹性元件（36），构造和布置所述弹性元件，以便将所述锚固件（32）朝向喷射位置挤压；以及

执行器，如此构造和布置所述执行器，从而所述锚固件（32）能够通过激活执行器逆着所述弹性元件（36）的力从喷射位置朝向吸入位置移动。

2.按权利要求1所述的喷射装置（2、3），其中所述薄膜（30）限定压力腔（46），所述压力腔的体积能够通过所述薄膜（30）的移动而变化。

3.按权利要求2所述的喷射装置（2、3），其中所述压力腔（46）能够通过流体管路（26）和单向阀（28）填充流体，所述单向阀防止流体从所述压力腔（46）回流到所述流体管路（26）中。

4.按上述权利要求中任一项所述的喷射装置（2、3），其中所述执行器包括导电线圈（40、74）。

5.按权利要求1至3中任一项所述的喷射装置（2、3），其中所述执行器构造为压电执行器。

6.按上述权利要求中任一项所述的喷射装置（2、3），其中所述薄膜（30）包含金属。

7.按上述权利要求中任一项所述的喷射装置（2、3），其中所述薄膜（30）包含塑料。

8.按上述权利要求中任一项所述的喷射装置（2、3），其中所述弹性元件（36）构造为弹簧、尤其是构造为螺旋弹簧。

9.按上述权利要求中任一项所述的喷射装置（23），其中所述喷射装置（3）构造有冷却体。

10.按上述权利要求中任一项所述的喷射装置（3），其中所述喷射装置（3）包含来自共轨燃料喷射器的构件。

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