CN104066946B - 水冷的计量模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计量模块(10)，用于将还原剂计量输送到内燃机的废气***中。所述计量模块(10)包括至少一个冷却构件(22、24)，用于冷却内燃机的冷却流体流过所述至少一个冷却构件。电触点(20)置于所述计量模块(10)的上部区域中。所述计量模块(10)被包围在整个壳体(38)中。所述壳体包括上部和下部冷却构件(22、24、24)，它们被定向的冷却流体流(34)从阀尖端区域(18)朝向电触点(20)流过。

Description

水冷的计量模块
背景技术
DE 44 36 397 A1涉及一种废气后处理装置。这份专利文献公开了一种对自燃式内燃机进行废气后处理的装置，其中为了改进还原性催化器的工作方式，还原剂被输送到被供给催化器的废气中。所述还原剂的输入在这里通过电力控制的计量阀进行，所述计量阀与控制阀一起组合在共同的壳体中。这个控制阀用于控制被供给的压缩空气的引入，流过计量阀以前的量的还原剂被提纯，并且断续地输入到废气中。除对引入的还原剂优化调配外，这种方式尤其用于避免尿素沉淀和粘结到计量阀与控制阀上。
DE 198 56 366 C1涉及一种用过量空气工作的内燃机的废气后处理的装置和方法。该专利文献提出一种用于废气后处理的装置，它包括用于还原废气中NOx成分的还原催化器。所述装置还包括一个电力控制的计量装置，用于控制将还原剂在还原催化器上游引入到废气管线中，以及一个用于冷却所述计量装置的装置。所述计量装置包括喷射阀，所述喷射阀包括与废气管线直接连接的、双壁的阀容纳构件。所述计量装置还包括压缩空气产生装置，压缩空气吹入到所述阀容纳构件的外壁和内壁之间的气隙中以至少冷却所述喷射阀的接近废气的部分。
所述阀容纳构件在它的背离废气管线的侧上具有与所述喷射阀的直径相匹配的缺口。这个缺口受到所述内壁限制，因而在所述喷射阀的装配状态下，所述喷射阀的出口位于紧靠所述废气管线的设有用于被引入还原剂的通流口的壁之前或者在这个壁的高度中。
在发展的计量模块(先进计量模块＝aDm)中接收有喷射阀以便计量尿素。在使用这种计量阀的情形下，为了使所述阀尖端尽可能靠近废气流，阀容器进行主动冷却。所述阀容器的主动冷却是通过把冷却构件连接到汽车的冷却剂回路上实现的。由此保证即使所述计量阀定位在废气附近的位置中，所述阀尖端的温度也不超过120℃。
这种结构的缺点是在上部区域，即在所述计量阀的电触点区域中，缺少冷却作用。由此这个计量模块不能安装在高于160℃的环境温度中。所述计量阀的电插塞连接和线圈在温度高于160℃时受到损害，因而预期所述阀出现故障或者所述计量阀的电触点出现损坏。
发明内容
本发明提出一种计量模块，用于将还原剂引入到内燃机的废气流中，所述计量模块包括整体式壳体并且设有侧向液压接头，所述液压接头能够沿着它的整个周缘(即360°)接近触点。于是根据本发明提出的计量模块敷设在汽车的发动机腔室中，其中考虑了整个周缘中通常狭窄的结构空间设定值，发动机腔室中的温度可能超过200℃。总之，计量阀安装在汽车的底部区域中，那里一般提供了大量的结构空间。
根据本发明提出的技术方案一方面考虑了汽车发动机腔室中狭窄的安装情况，另一方面保证本发明提出的计量阀的整体式壳体能够承受200℃甚至更高的温度。
本发明提出的技术方案尤其通过整体式壳体保证整个计量模块的冷却。所述整体式壳体(全壳体)以有利的方式通过两个附加部分构成，这两个附加部分尤其构造为板件并且放置在下部冷却构件部段上。通过这些附加的冷却构件，所述阀的上部区域能够得到冷却，例如通过侧向插塞连接形成的电连接位于所述阀的上部区域中。例如，上部附加的、放置在下部冷却构件上的冷却构件通过材料锁合进行连接，例如所述上部冷却构件通过激光焊接而与所述下部冷却构件连接。
在本发明提出的技术方案中，所述阀用整体式壳体覆盖，来自汽车的冷却剂首先被引入到所述下部冷却构件中，从而在所述阀的最外侧位置上，即所述阀的阀尖端，存在最大的冷却效率。由此实现根据本发明提出的计量模块的阀尖端区域的优化冷却。现在冷却流体从下部冷却构件流出，因为所述阀尖端受到冷却，通过吸热升温的冷却流体，在内侧上激光焊接的区域中转移到所述上部附加的冷却构件中。因此，所述计量模块的上部区域也能够受到冷却，电触点以及电磁线圈都位于所述计量模块的这个上部区域中。根据本发明提出的技术方案，所述整体式壳体以制造技术合适的方式通过深拉和冲弯件制造，深拉和冲弯件技术能够低成本地制造根据本发明提出的、围绕所述计量模块的整体式壳体。
根据本发明提出的技术方案的特点还在于，液压接头能够以更高的可变性构成。因此，在还原剂是例如尿素水溶液(HWL)或者尿素(AdBlue)的情形下，例如还原剂输入管线用的液压接头理论上沿着整个周缘，即360°环绕，定位在例如45°或30°或更小角度的栅格(Rasterungen)中。
冷却水入口的液压接头在所述阀构件下部区域中可转动180°地构造，以便借助于有角度的接头从15°或20°或更小的角度逐渐变化。
因为所述冷却水入口、冷却水出口以及还原剂入口的位置的可变性，可考虑汽车发动机腔室中狭窄的结构情况。此外，鉴于不同的客户要求，通过所述冷却水入口或冷却水出口的高可变性，依据提供的结构空间能够保证大的差异，即高可变性。此外，借助于本发明提出的技术方案，现在因为整体式壳体，允许以有利的方式保证在电触点区域中计量模块的冷却。
如上所述，本发明提出的技术方案的优点是根据本发明提出的计量模块的高温度稳定性，所述计量模块也可安装在汽车发动机腔室中。此外，通过冷却水入口或还原剂入口的定位位置的高可变性，考虑汽车发动机腔室中不同的安装情况。
本发明提出的技术方案的优点还在于，因为冷却水接头径向安装，冷却构件的更小横截面就可实现冷却水接头的安装，这又导致所述密封或固定区域的缩小。由此，又能够使用更小的密封件以及更小的卡圈，这有益地影响所述结构空间，从而能够更好地考虑客户的结构空间要求。
附图说明
下面将参考附图，详细说明本发明，其中：
图1以剖视图示出了剖切计量模块的截面，所述计量模块具有构成整体式壳体的下部和上部冷却构件；
图2示出了计量模块以及穿过冷却构件定向的冷却流体流，其中所述计量模块具有下部和上部冷却构件；
图3示出了根据本发明提出的、设有整体式壳体的计量模块的立体俯视图；
图4示出了根据本发明提出的计量模块的立体图，其中示出了关于还原剂入口和冷却剂回流口的连接位置；
图5示出了根据本发明提出的计量模块的下部区域，在这个下部区域中具有可转动地构造的法兰，冷却流体入口容纳在它的侧面上；以及
图6示出了还原剂入口用的连接位置的另一变型实例。
具体实施方式
本发明提出的计量模块10用于将还原剂计量输送到内燃机的废气***中。内燃机废气中含有的NOx成分被还原成H2O和N2。还原剂主要是尿素水溶液(HWL)或其它尿素混合物。是在这种计量***中使用的熟知的还原剂的商标。
图1示出了穿过计量模块10剖切的剖面图，计量模块10设有整体式壳体，并且包括一个下部冷却壳体和一个上部冷却壳体。
图1的剖面图示出了计量模块10，侧向倾斜的还原剂入口在它的上部区域延伸。还原剂通过还原剂入口12流入计量模块10的计量阀36。计量模块10的计量阀36通过电触点20电连接。组件计量阀36包括电磁线圈，所述电磁线圈通过电触点20可通电，从而位于计量阀36的阀尖端区域18中的阀尖端开启或关闭。在位于计量阀36的阀尖端区域18中的阀尖端开启时，还原剂计量输送到内燃机的废气***中，所述还原剂一般作为精细雾化的喷雾存在。
此外，如从图1所知，计量模块10包括冷却流体入口14和冷却流体回流口16。冷却流体入口14位于可转动地构造的法兰23的侧面上。法兰23可转动地容纳在下部冷却构件22的外侧上，下部冷却构件22又包括折流板26。在下部冷却构件22的外侧上存在被构造为卡圈形的密封件31。
在图1的剖面图中，下部冷却构件22上的冷却面用附图标记28表示，在这里以虚线示出。类似地，上部冷却面30在上部附加冷却构件24中用冷却流体润湿，用附图标记30以虚线示出。图1中虚线示出的冷却面28或30由冷却流体润湿和冷却，其中冷却流体优选是来自内燃机冷却回路的冷却流体。材料锁合连接32形式的密封位于上部附加冷却构件24和下部冷却构件22上端上的环形面之间。这个材料锁合连接32优选沿激光焊接路径构造。
从图2的视图同样得知本发明提出的计量模块的剖面图，其中下部冷却构件和上部附加冷却构件被定向冷却流体流流过。
图2的视图示出了计量模块10，图2示出的计量模块10基本上类似于图1的剖面图示出的计量模块10。如图2的视图所示，冷却流体流入到冷却剂入口14中，然后通过围绕下部冷却构件22的、构造为圆环形的挡板向下朝向阀尖端区域18偏转，其中所述冷却流体优选是来自内燃机冷却回路的冷却流体。这意味着，定向的冷却剂流34流过冷却流体入口14后，首先沿竖直方向朝下流。这表明相对于占优势的温度水平，最低温度的冷却流体被送入到最热的区域--阀尖端区域18中，其中阀尖端区域18最接近内燃机的废气***。由此阀尖端区域18得到最大冷却。在流过阀尖端区域18后，定向的冷却剂流18沿竖直方向，离开下部冷却构件22，通过图2的剖面图中未详细示出的至少一个开口，流入上部附加冷却构件24。在那里，图1中所示的上部冷却面30由现在基于吸热而升温的冷却流体润湿。在上部附加冷却构件24的区域中，所述冷却流体现在通过润湿上部冷却面30来冷却电触点20，从而它的最大温度上限为160℃。
因为现在通过本发明提出的利用计量模块10的整体式壳体38冷却，整体式壳体38包括下部冷却壳体22和上部附加冷却壳体24，计量模块10的所有部件都能够得到冷却。计量模块10也可安装在汽车的发动机腔室中，并且因为冷却，可暴露于200℃或更高温度的环境温度。因为计量模块10的全部冷却，不再担忧在上部附加冷却构件24的区域中电触点20的失效或出故障。
如从图2的视图还可得知，定向的冷却剂流34在至少一个冷却剂回流口16上排出上部附加冷却构件24，然后再次输入到内燃机的冷却回路中。
图3示出了本发明提出的计量模块的立体俯视图。
从图3的视图可得知，在这个变型实例中，还原剂入口12、至少一个冷却水回流口16以及至少一个冷却流体入口14相互叠置地布置在一个竖向平面中。这意味着相应的冷却流体管线或者还原剂管线位于相对于所述计量模块的周缘面的同一侧上。所提及的流体接头12、14、16布置在上部附加冷却壳体24上，与已经提及的电触点20侧向相对置。整体式壳体38通过上部附加冷却构件24和具有至少一个冷却流体入口14的可转动的法兰23构成，法兰23环绕下部冷却构件22。阀尖端区域18由下部冷却构件22环绕，并且用附图标记18表示，阀尖端区域18构成计量模块10的热负荷最高的位置。
从图4得知液压接头的各种可能位置，所述液压接头尤其是还原剂入口及冷却剂回流口。
图4的立体图示出了冷却流体回流口16在上部附加冷却构件24的侧面上可具有不同的连接位置40。然而在图1和2的剖面图中，在上部附加冷却构件24的侧面上只构造一个冷却流体回流口16；也与图3的立体图不同，从图4得知允许冷却剂回流口16也具有各个离开口46、48、50。在图4的视图中，冷却流体回流口16的各个离开口46、48、50表明在一个水平平面42中。然而，当这基于例如在汽车发动机腔室中狭窄的结构情况而应满足安装基本要求时，为了使相对于液压连接管线的位置，在这里尤其是冷却剂回流管线的高柔韧性成为可能并对其进行显示，也可能存在，与位置44相比，连接位置46、48、50转动例如45°，或者如图4所示，转动90°。关于第一第二和第三连接位置46、48、50的可转动性，存在不同的安装可能性以形成更短的管线路径以及以优化使用测量尺寸狭窄的、提供的汽车发动机腔室中的结构空间。附图标记25表示偏向角，其中各个连接位置46、48、50可相互定向。
此外，图4中示出了在上侧还原剂入口12的安装位置。从图4选择的立体图得知，还原剂入口12可安装在任意通过附图标记52表示的安装位置中。还原剂12相对于计量模块10的周缘位置的布置根据汽车发动机腔室中的安装情况进行定向，或者根据汽车发动机腔室中预先给定的管线长度或者管线位置进行定向。图4示出还原剂入口12的位置52在立体俯视图4中基本上在水平平面54内部延伸。与此相反，在这里当然也可能根据结构空间要求，水平平面54倾斜或恰好转动90°的转动56，从而图4中未示出的还原剂入口12也从上面垂直地布置在计量模块10上，并且与计量模块10的轴线共轴。作为替换，虽然图4表明相对于水平平面54转动了90°的转动56，但也可根据结构空间情况正确地选择其它角度。
还从图4得知，在栅格60中的各个连接位置46、48、50存在30°或45°或其它任意角度。这同样适用于还原剂入口的差异，还原剂入口布置在30°或45°的角距中，这在图4的立体图中用附图标记58表示。图4还示出，与图3相比，冷却流体回流口16作为钢管或不锈钢管可转动、牵拉或者压缩、加工，如图4所示，它具有不同的连接位置46、48、50，在这个变型实例中，这些连接位置46、48、50位于水平平面42中。此外，连接位置46、48、50还可能转动，以使它们偏离于平面42，沿竖向从上向下延伸或者布置在倾斜的平面中。
图4示出了冷却流体回流口16的连接位置40根据本发明提出的技术方案可能具有大的差异，从而可考虑在高度方面因为连接位置的大的差异，对提供的安装空间的不同的客户要求以及对于不同的管线导向的不同的客户要求。在前述上下文中还表明在冷却流体循环的情形中一般只安装一个冷却流体入口14或者冷却流体回流口16。
通常只有一个冷却流体入口14以及一个冷却流体回流口16成为现实。在图4中示出了尤其还原剂入口12的多个可能位置52，以考虑客户的安装要求。
从图4的视图得知，构造为钟形的密封件31容纳在可转动的法兰23下面，在可转动的法兰23的侧面上存在冷却流体入口14。下部冷却构件22容纳在阀尖端区域18中，下部冷却构件22又在冷却流体入口14下面延伸。
从图5的视图得知根据本发明提出的计量模块10的下部区域。
从根据图5的立体图可知，可转动的法兰23位于上部附加冷却构件24下面。从图1和2的剖面图可知，可转动的法兰23可转动地容纳在下部冷却构件22上，至少一个冷却流体入口14构造在可转动的法兰23的侧面上。
从图5的视图得知，对照附图标记62，可转动的法兰23可执行转动运动。可转动地容纳在下部冷却构件22上的可转动的法兰23可转动的角度范围通过附图标记64表示，且大小为至少180°。可转动的法兰23沿旋转方向可转动的角度范围64，可无级地转动且匹配最有差异的客户要求。对于制造技术而言，大于5°的数量级的转动分度距是合理的。
至少一个冷却流体入口容纳在可转动的法兰23上，在可转动的法兰23下面存在下部冷却构件22的下端部，其中下部冷却构件22的下端部围绕阀尖端区域18，阀尖端区域18形成计量模块10的热量负荷最高的区域。
前述与图1至5相关的上下文描述了根据本发明的计量模块10可几乎完全通过深拉件或者冲弯件制造，这种制造技术能够大批量地、特别低成本地制造本发明提出的计量模块10。因为可转动的法兰23的可转动性，对照图5以及冷却剂回流口16的定位的高可变性，与插塞出口40以及出口46、48、50以及至少一个还原剂进口10的周缘定位的可变性，给出了液压连接的高可变性。还原剂的液压接头，即还原剂入口12，理论上能够在360°上定位在例如30°或更小的栅格中，而冷却水回流口16的液压接头的位置，借助于构造为有角度的出口40，从例如20°或30°逐渐变化180°进行定位。
从图6的视图得知，还原剂入口的可能位置的另一变型实例。
从图6可知，还原剂入口可在一个基本上水平延伸的平面54中定位在30°或45°的栅格中。如图6所示，相对于水平平面54描绘还原剂入口12占据的多个可能的位置。在实践中，根据本发明提出的计量模块10的安装要求选择适当的位置，并且一般制造为塑料喷铸件的还原剂入口12安装在相应的位置中。此外，本发明提出的技术方案还存在如下可能性：与图6所示的位置66相比，至少一个还原剂入口12以例如30°或45°的定位角进行定位，最后至少一个还原剂入口布置在垂直的安装位置中，即基本上沿着计量模块10的轴线布置。也相对于定位角66，至少一个还原剂入口12可定位在定位角66中，在图6的视图中描绘了多个可能的位置，然而在实践中，根据考虑来选择位置。
相对于至少一个还原剂入口12，在通过匹配不同的位置52的平面54下面，上部附加冷却构件24根据图6的立体俯视图在计量模块10上延伸，可转动法兰23位于上部附加冷却构件24下面，可转动的法兰23包括至少一个冷却流体入口14。

Claims (13)

1.一种用于将还原剂计量输送到内燃机废气***中的计量模块(10)，其中所述计量模块(10)包括至少一个冷却构件(22、24)，所述至少一个冷却构件(22、24)由用以冷却所述内燃机的冷却流体流过，所述至少一个冷却构件(22、24)包括电触点(20)，其特征在于，
所述计量模块(10)由整体式壳体(38)围绕，所述整体式壳体(38)包括下部冷却构件(22)和上部冷却构件(24)，所述上部冷却构件(24)和下部冷却构件(22)由定向的冷却流体流(34)从阀尖端区域(18)朝向电触点(20)流过；
可转动的法兰(23)容纳在所述下部冷却构件(22)上，至少一个冷却流体入口(14)位于所述可转动的法兰(23)的侧面上。
2.根据权利要求1所述的计量模块(10)，其特征在于，
所述可转动的法兰(23)可转动地容纳在所述下部冷却构件(22)上，并且可在360°的范围(64)中无级地转动。
3.根据权利要求1或2所述的计量模块(10)，其特征在于，
所述下部冷却构件(22)和上部冷却构件(24)通过材料锁合的连接(32)连接和密封。
4.根据权利要求3所述的计量模块(10)，其特征在于，
所述材料锁合的连接(32)构造为激光焊接。
5.根据权利要求1或2所述的计量模块(10)，其特征在于，
折流板(26)位于所述下部冷却构件(22)的冷却面(28)与所述可转动的法兰(23)之间的空腔中。
6.根据权利要求3所述的计量模块，其特征在于，
冷却流体回流口(16)的至少一个连接位置(46、48、50)设置在所述上部冷却构件(24)的侧面上。
7.根据权利要求6所述的计量模块(10)，其特征在于，
所述至少一个连接位置(46、48、50)位于一个水平平面中。
8.根据权利要求6所述的计量模块(10)，其特征在于，
冷却流体回流口(16)的所述至少一个连接位置以水平状态或竖直状态进行定向。
9.根据权利要求6所述的计量模块(10)，其特征在于，
所述至少一个连接位置(46、48、50)构造在栅格(60)中。
10.根据权利要求1或2所述的计量模块(10)，其特征在于，
至少一个还原剂入口(12)沿着周缘360°地布置在一个水平平面中。
11.根据权利要求8所述的计量模块(10)，其特征在于，
为了液压接触所述冷却流体回流口(16)，所述连接位置在所述上部冷却构件(24)的侧面上偏移180°地定位。
12.根据权利要求1或2所述的计量模块(10)，其特征在于，
至少一个还原剂入口(12)与所述计量模块(10)的轴线共轴地定向。
13.根据权利要求1或2所述的计量模块(10)，其特征在于，
至少一个还原剂入口(12)相对于水平平面以90°布置(56)进行定向，或者以相对于水平平面的任意角度倾斜地定向。
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