ДОЗИРУЮЩИЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2009 года по МПК F04B13/00 

Изобретение относится к дозирующему насосному агрегату для подмешивания жидкого восстановителя в поток выхлопного газа.

В двигателях внутреннего сгорания с автоматическим зажиганием в режиме работы с избытком кислорода, что имеет место в большинстве случаев рабочих состояний, возникают угарные газы, в частности, при прямом впрыске в основную камеру сгорания, как это имеет место в типовом случае в дизельных двигателях. Чтобы снизить эти выбросы угарного газа, известно введение в поток выхлопного газа катализатора восстановления. При этом в качестве восстановителя водный раствор мочевины обычно вводится равномерно распределенным в выхлопной газ перед вводом в катализатор. При этом подаваемое количество мочевины необходимо как можно точнее согласовывать с процессом сгорания, чтобы гарантировать как можно более полное восстановление в катализаторе и, с другой стороны, избегать избыточного расхода мочевины.

Из ЕР 1435458 А1 известен специальный дозирующий насосный агрегат для дозирования и подачи восстановителя в поток выхлопного газа. В этом дозирующем насосном агрегате подведенный восстановитель перед подачей в поток выхлопного газа смешивается или нагружается сжатым воздухом. Так как мочевина в соединении с воздухом стремится к кристаллизации, важно промыть воздухом весь объем, в который попадают воздух и мочевина, перед отключением установки, чтобы в этом объеме не оставалось мочевины. Для этого в дозирующем насосном агрегате согласно ЕР 1435458 А1 предусмотрен трехходовой двухпозиционный (3/2) клапан, который в первом положении направляет мочевину в участок трубопровода, который связан с трубопроводом сжатого газа для нагружения мочевины сжатым воздухом. Во втором положении трехходовой двухпозиционный клапан включен так, что мочевина не может поступить в упомянутый участок трубопровода и через второй вход трехходового двухпозиционного клапана подается сжатый воздух, так что участок трубопровода, в котором мочевина нагружается сжатым воздухом, промывается сжатым воздухом. Таким способом может предотвращаться кристаллизация мочевины в упомянутом участке трубопровода.

Конструкция дозирующего насосного агрегата согласно ЕР 1435458 А1 является довольно дорогостоящей, ввиду требуемого для промывания вентиля. Кроме того, усложняется работа дозирующего насосного агрегата, так как каждый раз при отключении должно обеспечиваться промывание частей установки, вступающих в контакт с воздухом и мочевиной. Во всяком случае, по причинам стоимости и из соображений надежности работы желательно упростить конструкцию и работу дозирующего насосного агрегата.

Поэтому задачей изобретения является создание усовершенствованного дозирующего насосного агрегата для подмешивания жидкого восстановителя в поток выхлопного газа, который более прост и экономичен по конструкции и обеспечивает более простую работу.

Эта задача решается дозирующим насосным агрегатом с признаками, приведенными в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения, последующем описании и на чертежах.

Соответствующий изобретению дозирующий насосный агрегат, который предусмотрен для подмешивания жидкого восстановителя (например, мочевины) в поток выхлопного газа, содержит устройство предварительного смешивания, в котором в зоне смешивания восстановитель, поданный дозирующим насосом, смешивается со сжатым газом. Дозирующий насос подает восстановитель из бака, причем дозирующий насос подает регулируемое, согласованное с текущим процессом сгорания в двигателе количество восстановителя. Например, дозирующий насос может быть выполнен как мембранный или поршневой насос, причем за счет числа рабочих циклов насоса и/или скорости цикла может устанавливаться подаваемое количество восстановителя. Элемент предварительного смешивания выполнен таким образом, что в механизме подачи для восстановителя в направлении потока перед собственно зоной смешивания размещен первый обратный клапан. Этот обратный клапан препятствует проникновению сжатого газа, в частности сжатого воздуха, в напорный трубопровод, по которому в зону смешивания подается восстановитель. Тем самым обеспечивается то, что трубопровод для восстановителя, расположенный в направлении потока перед зоной смешивания, поддерживается свободным от сжатого газа, в частности сжатого воздуха, так что в этой зоне может надежно предотвращаться кристаллизация восстановителя, в особенности мочевины. Восстановитель приходит в контакт со сжатым газом только в направлении потока за обратным клапаном, то есть в зоне смешивания, и из нее дальше против направления потока к форсунке для впрыскивания смеси сжатого газа/восстановителя в поток выхлопного газа. Так как в зону смешивания и без того подается сжатый газ, эта зона, в которой восстановитель приходит в контакт со сжатым газом, при отключении подачи восстановителя всегда автоматически может промываться сжатым газом, так что в этой зоне не может оставаться никаких остатков восстановителя, которые могли бы кристаллизироваться.

Соответствующее изобретению размещение обратного клапана в трубопроводе восстановителя, перед зоной смешивания, делает, таким образом, излишним дополнительный процесс промывки при отключении дозирующего насосного агрегата. Кроме того, в дозирующем насосном агрегате не требуются никакие дополнительные клапаны для введения подобного процесса промывки. Тем самым как конструкция, так и работа дозирующего насосного агрегата существенно упрощаются, и достигается более высокая эксплуатационная надежность.

Под смешиванием сжатого газа и восстановителя в смысле настоящего изобретения следует понимать не только гомогенное перемешивание, при котором восстановитель равномерно распределяется в сжатом газе. Более того, смешивание может происходить и тогда, когда, соответственно, большие количества восстановителя переносятся сжатым газом, то есть, например, по трубопроводу попеременно подаются восстановитель, например капли восстановителя, и сжатый газ, и окончательное гомогенное перемешивание осуществляется только при впрыскивании в поток выхлопных газов.

Особенно предпочтительно, если первый обратный клапан размещен непосредственно рядом с зоной смешивания, в которой восстановитель смешивается со сжатым газом. Это означает, что подводимый сжатый газ предпочтительно протекает через всю область, расположенную за обратным клапаном в направлении потока, так что при отключении подачи восстановителя эта область может полностью промываться сжатым газом и никаких остатков восстановителя не остается в этой области. Для этого подача сжатого газа в зону смешивания предпочтительно выполняется таким образом, что сжатый газ подается непосредственно к выходной стороне обратного клапана и проходит от нее, при этом при запирании обратного клапана предотвращается проникновение сжатого газа в механизм подачи восстановителя.

Особенно предпочтительно, если первый обратный клапан является интегральным компонентом камеры смешивания, ограничивающей зону смешивания. При этом обратный клапан предпочтительно образует часть стенки камеры смешивания, в которую вводится сжатый газ для смешивания с восстановителем. Обратный клапан, таким образом, встроен в элемент конструкции, определяющий камеру смешивания, так что он может непосредственно примыкать к зоне смешивания.

Для этого камера смешивания предпочтительно имеет впускное отверстие для восстановителя, которое закрывается первым обратным клапаном. Тем самым, запирающий элемент обратного клапана предпочтительно одновременно образует часть внутренней стенки камеры смешивания. Сжатый газ, вводимый в камеру смешивания, может, таким образом, перепускаться с выходной стороны обратного клапана, чтобы иметь возможность вымывания находящегося там восстановителя потоком сжатого газа из дозирующего насосного агрегата через форсунки в поток выхлопных газов.

Особенно предпочтительным является расположение подводящих линий восстановителя и сжатого газа в зону смешивания концентрично друг другу. Например, восстановитель может подаваться через центральную подводящую линию, а сжатый газ втекает в камеру смешивания по кольцевому каналу, окружающему центральную подводящую линию. За счет такого расположения можно, наряду с равномерным перемешиванием, достичь того, что камера смешивания полностью может продуваться для уноса восстановителя, если сжатый газ вводится в камеру смешивания концентрично вокруг обратного вентиля. Предпочтительным образом, сжатый газ протекает через всю внутреннюю стенку камеры смешивания, так что и приставшие там остатки восстановителя могут вымываться оттуда.

Впускное отверстие для восстановителя, предпочтительным образом, выполнено центральным в торцевой стороне камеры смешивания. Например, камера смешивания может быть выполнена цилиндрической, а впускное отверстие для восстановителя может быть образовано торцевой стороной или может располагаться в торцевой стороне камеры смешивания. Цилиндрическое выполнение камеры смешивания при концентрической подаче сжатого газа и восстановителя особенно предпочтительно, так как сжатый газ может подаваться вдоль внутренних стенок камеры смешивания.

Камера смешивания предпочтительно содержит окружную стенку, в частности, цилиндрическую окружную стенку, в которой выполнены впускные отверстия для сжатого газа. При этом впускные отверстия расположены, предпочтительным образом, по всей периферии, предпочтительно равномерно, так что обеспечивается равномерная подача сжатого газа во все области камеры смешивания. Тем самым обеспечивается, что с помощью втекающего сжатого газа, при отключении подачи восстановителя, вся камера смешивания освобождается от остатков восстановителя.

Обратный клапан может быть выполнен, например, так, что одна торцевая сторона, предпочтительно, цилиндрической камеры смешивания выполнена воронкообразной, причем в воронке размещен пластинчатый запорный элемент первого обратного клапана. За счет такой конструкции реализуется кольцевой поток восстановителя в камеру смешивания вдоль стенок камеры смешивания, так что может быть обеспечено равномерное смешивание с подводимым сжатым газом. Кроме того, запорный элемент образует с окружающей стенкой в запертом состоянии в значительной степени гладкую внутреннюю стенку, которая может равномерно обтекаться входящим сжатым газом, чтобы промыть остатки восстановителя.

Первый обратный клапан в подводящей линии восстановителя имеет, предпочтительно, первый пружинный элемент, который удерживает обратный клапан в запертом положении, причем обратный клапан давлением среды восстановителя может перемещаться против усилия пружинного элемента в открытое положение. За счет предварительного напряжения пружины первого обратного клапана обеспечивается, что всегда в том случае, когда дозирующим насосом в камеру смешивания не подается восстановитель, обратный клапан остается запертым, чтобы воспрепятствовать проникновению сжатого газа в трубопровод восстановителя или механизм подачи восстановителя. Тем самым, запирание обратного вентиля обеспечивается не давлением сжатого газа или, по меньшей мере, не только давлением сжатого газа, но и пружинным элементом, который за счет предварительного напряжения поджимает обратный клапан в его запертом положении. Кроме того, за счет такого выполнения обеспечивается, что обратный клапан отпирается только при предварительно определенном давлении среды в подводящей линии восстановителя, за счет чего может обеспечиваться определенная подача восстановителя в камеру смешивания. В смысле пружинного элемента, предварительное напряжение также может обеспечиваться и другими подходящими упругими элементами.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, устройство предварительного смешивания в подводящей линии для сжатого газа содержит второй обратный клапан. Этот обратный клапан предотвращает, при отключении подачи сжатого газа или при снижении давления в подводящей линии сжатого газа, попадание восстановителя в подводящую линию сжатого газа. Предпочтительным образом, и этот второй обратный клапан размещен непосредственно на камере смешивания или в зоне смешивания, в которой происходит смешивание восстановителя и сжатого газа. При этом и второй обратный клапан может представлять собой составную часть устройства предварительного смешивания или камеры смешивания, ограничивающей зону смешивания. Кроме того, второй обратный клапан также находится под предварительным напряжением, так что он в своем положении покоя удерживается запертым. Это может осуществляться посредством пружинных элементов или других упругих элементов.

Предпочтительным образом второй обратный клапан образован упругим уплотнительным элементом, который может приводиться в уплотнительный контакт со стенкой подводящей линии для сжатого газа. В запертом положении упругий уплотнительный элемент прилегает к стенке, так что ни восстановитель, ни смесь восстановителя и сжатого газа не могут протечь назад в подводящую линию сжатого газа. В открытом положении уплотнительное средство уплотнительный элемент отводится от стенки и освобождает проход для потока сжатого газа.

При этом уплотнительный элемент предпочтительным образом за счет предварительного напряжения прилегает с уплотнением к стенке подводящей линии и посредством давления сжатого газа, действующего в направлении потока к зоне смешивания, против предварительного напряжения, перемещается в открытое положение, удаленное относительно стенки. Посредством данного выполнения гарантируется, что уплотнительный элемент второго обратного клапана в состоянии покоя всегда находится в запертом состоянии, так что восстановитель не может проникнуть в трубопровод сжатого газа. Только если давление сжатого газа достигнет значения, которое превосходит усилие предварительного напряжения уплотнительного элемента, то уплотнительный элемент открывается и сжатый газ может протекать в зону смешивания камеры смешивания, причем затем посредством газового потока гарантируется, что восстановитель не может обратно протекать в трубопровод сжатого газа.

Кроме того, предпочтительным образом, стенка подводящей линии сжатого газа предпочтительно представляет собой цилиндрическую внешнюю стенку конструктивного элемента, содержащего зону смешивания и первый обратный клапан. Этот конструктивный элемент образует камеру смешивания. Уплотнительный элемент второго обратного клапана может при этом представлять собой кольцевой конструктивный элемент, который приводится в контакт с внешней стенкой, например выступом или определенной зоной контакта внешней стенки. При открытом втором обратном клапане сжатый газ протекает через внешнюю стенку конструктивного элемента или камеру смешивания, так что сжатый газ может в виде кольцевого потока подаваться в камеру смешивания. Таким способом может осуществляться вышеописанный концентрический механизм подачи сжатого газа и восстановителя в камеру смешивания.

Уплотнительный элемент второго обратного клапана предпочтительно выполнен как кольцевая манжета, которая проходит наклонно к стенке в направлении потока сжатого газа. При этом манжета выполнена из упругого материала и предпочтительным образом выполнена так, что предварительное напряжение упругого материала удерживает манжету в контакте со стенкой. В направлении потока сжатый газ при достаточно высоком давлении может отводить манжету от стенки, при этом она незначительно расширяется, и протекать вдоль стенки в зону смешивания. В обратном направлении геометрия с наклоном манжеты обусловливает то, что манжета давлением прижимается к стенке и, тем самым, обратный клапан запирается, и поэтому восстановитель или смесь сжатого газа/восстановителя не может протечь назад в трубопровод сжатого газа.

Далее изобретение описано на примере со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - схема соединения гидравлических компонентов соответствующего изобретению дозирующего насосного агрегата,

Фиг.2 - вид в сечении устройства предварительного смешивания дозирующего насосного агрегата,

Фиг.3 - отдельный вид в сечении устройства предварительного смешивания согласно Фиг.2 с запертыми обратными клапанами,

Фиг.4 - устройство предварительного смешивания согласно Фиг.3 с открытым обратным клапаном для подачи сжатого газа и

Фиг.5 - устройство предварительного смешивания согласно Фиг.3 и 4 с открытым обратным клапаном для подачи восстановителя и с открытым обратным клапаном для подачи сжатого газа.

Сначала, с помощью схемы соединения по Фиг.1, будет описан принцип функционирования примера выполнения соответствующего изобретению дозирующего насосного агрегата.

Основным элементом дозирующего насосного агрегата является дозирующий насос 2, который выполнен как мембранный насос с соответствующим приводом. За счет управления приводом и, в частности, регулирования числа рабочих циклов насоса, можно устанавливать количество восстановителя, подаваемого дозирующим насосом 2, чтобы иметь возможность точно согласовывать количество восстановителя с потребностью на основе происходящего в текущий момент процесса сгорания в двигателе. В качестве восстановителя предпочтительно применяется водный раствор мочевины. Восстановитель содержится в баке 4 восстановителя, из которого он через всасывающий трубопровод 5 всасывается дозирующим насосом 2. В показанном примере перед дозирующим насосом 2 и после него известным способом размещено по одному обратному клапану 6, которые являются существенным компонентом мембранного насоса. Так обратный клапан 6, расположенный в направлении потока перед насосом, обеспечивает то, что при рабочем цикле насоса восстановитель не поступает назад в банк 4 восстановителя. Обратный клапан 6, расположенный в направлении потока после дозирующего насоса 2, напротив, обеспечивает, что при всасывании восстановитель всасывается только из бака 4 восстановителя, но не всасывается назад из трубопровода сжатого газа.

За дозирующим насосом 2 и вторым обратным клапаном 6 в узле 8 разветвления ответвляется возвратный трубопровод 10, который вновь ведет в бак 4 восстановителя и служит для вентиляции системы при пуске в ход дозирующего насоса 2.

В возвратном трубопроводе 10 размещен размыкающий или запорный клапан 12, посредством которого возвратный трубопровод может запираться, так что восстановитель не может протекать через возвратный трубопровод 10 назад в бак 4 восстановителя. В показанном состоянии покоя запорный клапан 12 находится в открытом положении, в котором возвратный трубопровод 10 открыт. В возвратном трубопроводе 10 в направлении потока перед запорным клапаном 12 и после узла 8 разветвления размещен датчик 14 давления, который определяет давление среды перед запорным клапаном 12 и, тем самым, в напорном трубопроводе 16 за дозирующим насосом 2.

Напорный трубопровод 16 проходит от дозирующего насоса 2 через узел 8 разветвления к зоне смешивания или камере 18 смешивания устройства предварительного смешивания, в которой восстановитель нагружается или смешивается со сжатым газом, в данном случае со сжатым воздухом. Непосредственно перед зоной 18 смешивания в напорном трубопроводе 16, то есть на конце напорного трубопровода 16, размещен обратный клапан 20, который посредством предварительного напряжения, например пружины, в показанном положении покоя удерживается в запертом положении и препятствует обратному протеканию восстановителя, в частности сжатого газа из зоны 18 смешивания в напорный трубопровод 16. В направлении потока за зоной 18 смешивания примыкает трубопровод 22, который ведет к форсунке в выхлопной системе автомобиля.

Сжатый воздух, применяемый в показанном примере в качестве сжатого газа, обеспечивается системой 24 подачи сжатого воздуха автомобиля. Подобные системы подачи сжатого воздуха обычно имеются в грузовых транспортных средствах, в частности, для приведения в действие тормозов. С этой центральной системой 24 подачи сжатого воздуха в показанном примере связан дозирующий насосный агрегат, причем дозирующий насосный агрегат со стороны входа имеет соленоид или магнитный клапан 26, который попеременно соединяет трубопровод 28 сжатого воздуха, ведущий к зоне 18 смешивания, с системой 24 подачи сжатого воздуха или сообщает его с атмосферой 30. Электрически приводимый в действие магнитный клапан 26 является предварительно напряженным таким образом, что он в своем состоянии покоя удерживается в показанном положении, в котором трубопровод 28 сжатого воздуха сообщается с атмосферой 30.

В трубопроводе 28 сжатого воздуха в направлении потока за магнитным клапаном 26 размещен регулятор 32 давления, за которым включен дроссель 34.

У камеры смешивания или зоны 18 смешивания трубопровод сжатого воздуха заканчивается обратным клапаном 36, который предварительно напряжен таким образом, что он в показанном положении покоя заперт, и давлением, действующим в трубопроводе 28 сжатого воздуха, может открываться, противодействуя своему предварительному напряжению. Таким образом, обеспечивается, что всегда в том случае, когда сжатый воздух не подается по трубопроводу 28 сжатого воздуха в камеру 18 смешивания, обратный клапан 36 заперт, так что восстановитель не может проникнуть из зоны 18 смешивания в трубопровод 28 сжатого воздуха.

Запорный клапан 12 в возвратном трубопроводе 10 приводится в действие сжатым воздухом и соединяется через управляющий трубопровод 38 с трубопроводом 28 сжатого газа, причем управляющий трубопровод 38 между регулятором 32 давления и дросселем 34 соединен с трубопроводом 28 сжатого воздуха. Управляющий трубопровод 38 обеспечивает то, что в том случае, когда магнитный клапан 26 переключается, так что трубопровод 28 сжатого воздуха соединяется с управляющим трубопроводом 38, также управляющий трубопровод 38 оказывается под давлением. Существующее в управляющем трубопроводе 38 давление воздуха обусловливает тогда переключение запорного клапана 12, преодолевая его предварительное напряжение, так что возвратный трубопровод 10 запирается.

Вышеописанные элементы, которые на Фиг.1 представлены внутри контура, показанного пунктирной линией D, то есть, в частности, дозирующий насос 2, запорный клапан 12, магнитный клапан 26, зона 18 смешивания, обратные клапаны и трубопроводы, соединяющие эти конструктивные элементы, полностью интегрированы в дозирующий насосный агрегат, так что дозирующий насосный агрегат, наряду с электрическими выводами, снаружи имеет только четыре вывода для среды, а именно для соединения с системой 24 подачи сжатого воздуха, для подсоединения всасывающего трубопровода 5, ведущего к баку 4 восстановителя, и для соединения возвратного трубопровода 10 с баком 4 восстановителя.

При пуске системы магнитный клапан 26 сначала находится в своем запертом состоянии покоя (показанное положение), в котором трубопровод 28 сжатого воздуха отсоединен от системы 24 подачи сжатого воздуха. Дозирующий насос 2 запускается в действие первым и всасывает по всасывающему трубопроводу 5 восстановитель из бака 4 восстановителя. Предварительное напряжение обратного клапана 20 в показанном запертом состоянии выбирается таким образом, что при открытом возвратном трубопроводе 10 давление в напорном трубопроводе не достаточно для отпирания обратного клапана путем преодоления предварительного напряжения.

Так как к трубопроводу 28 сжатого воздуха сначала не приложено давление, в управляющем трубопроводе 38 сначала также отсутствует давление, так что запорный клапан 12 остается в своем открытом состоянии покоя, и возвратный трубопровод 10 также открыт. Таким образом, дозирующий насос 2 сначала подает восстановитель из бака 4 восстановителя и через узел 8 разветвления посредством возвратного трубопровода 10 назад в бак 4 восстановителя. Это служит тому, чтобы из системы при пуске в работу откачать воздух, то есть сначала обеспечить то, что напорный трубопровод 16 полностью будет заполнен восстановителем.

Когда напорный трубопровод 16 и возвратный трубопровод 10 полностью заполнены восстановителем, давление среды в напорном трубопроводе 15 и в возвратном трубопроводе 10 перед запорным клапаном 12 достигает предварительно определенного предельного значения, которое определяется датчиком 14 давления. Если это предельное значение определено датчиком 14 давления, то средство управления переключает магнитный клапан 26, так что через систему 24 подачи сжатого воздуха автомобиля в трубопровод 28 сжатого воздуха подается сжатый воздух. Тем самым и управляющий трубопровод 38 нагружается давлением, за счет чего запорный клапан 12 переключается, преодолевая предварительное напряжение, и таким способом возвратный трубопровод 10 запирается. Так как теперь напорный трубопровод 16 больше не сообщается через возвратный трубопровод 10 с баком 4 восстановителя, давление среды в напорном трубопроводе 16 повышается при дальнейшей работе дозирующего насоса 2 настолько, что этого давления достаточно для того, чтобы открыть обратный клапан 20, преодолевая его предварительное напряжение, созданное пружиной, так что восстановитель может протекать в зону 18 смешивания и там нагружается сжатым воздухом из трубопровода 28 сжатого воздуха. Сжатый воздух и восстановитель затем протекают совместно по трубопроводу 22 к форсунке в трубопроводе для выхлопных газов автомобиля.

За счет числа рабочих циклов дозирующего насоса может в процессе работы устанавливаться количество подаваемого восстановителя. Поток сжатого воздуха, проходящий через трубопровод 28 сжатого воздуха в зону 18 смешивания, остается при этом постоянным.

Если установка отключается, в частности, когда автомобиль ставят на стоянку, сначала отключается дозирующий насос 2, так что восстановитель больше не подается из бака 4 восстановителя. За счет этого давление в напорном трубопроводе 16 снижается настолько, что обратный клапан 20 вследствие его предварительного напряжения запирается и предотвращает проникновение восстановителя в зону 18 смешивания. Так как магнитный клапан 26 сначала продолжает быть открытым, сжатый воздух протекает через обратный клапан 36 в зону 18 смешивания и вымывает оттуда еще имеющиеся остатки восстановителя по трубопроводу 22.

Если затем магнитный капан 26 запирается за счет отключения электропитания, то также отключается поток сжатого воздуха через трубопровод 28 сжатого воздуха и обратный клапан 36, так что вся система отключается. В этом состоянии запорный клапан 12 также возвращается в свое положение покоя, то есть возвратный трубопровод 10 открывается.

За счет расположения обратного клапана 20 обеспечивается то, что воздух не может проникнуть из камеры смешивания или зоны 18 смешивания в напорный трубопровод 16. Тем самым можно предотвратить кристаллизацию восстановителя в напорном трубопроводе 16. Так как после отключения дозирующего насоса 2 за счет постоянного потока сжатого воздуха в зоне 18 смешивания последняя автоматически промывается, также может предотвращаться кристаллизация восстановителя в зоне 18 смешивания и в примыкающем к ней трубопроводе 22.

Датчик 14 давления, который предпочтительно выдает электрический сигнал, служит, наряду с определением полного удаления воздуха из напорного трубопровода 16, также для того, чтобы распознать нежелательные рабочие состояния. Так посредством датчика 14 давления может распознаваться состояние закупоривания возвратного трубопровода 10, а именно, когда давление при открытом запорном клапане 12 превышает предварительно определенное предельное значение, которое при открытом возвратном трубопроводе 10 в нормальных условиях не может возникать. Кроме того, датчик 14 давления может также определять, что форсунка в возвратном трубопроводе 10 автомобиля засорена. В этом случае давление в напорном трубопроводе 16 при открытом магнитном клапане 26 также повышается выше предварительно определенного предельного значения, которое в случае корректно работающей форсунки в нормальных условиях не может возникнуть. Кроме того, с помощью датчика 14 давления также можно определить, что бак 4 восстановителя пуст. В этом случае в рабочем состоянии давление в напорном трубопроводе 16 падает ниже предварительно определенного предельного значения, которое в нормальном рабочем режиме при запертом возвратном трубопроводе 10 обычно не может возникнуть.

Со ссылками на Фиг.2-5 ниже описано приведенное для примера выполнение устройства предварительного смешивания, по существу, состоящего из зоны 18 смешивания и обратных клапанов 20 и 36.

На Фиг.2 показан вид в сечении устройства 39 предварительного смешивания в состоянии, соответствующем встраиванию в головку насоса. Головка насоса, по существу, образована центральной плитой 40 и прилегающей к ней торцевой плитой 42, причем между плитами 40 и 42 образованы каналы потока и расположено устройство 39 предварительного смешивания.

В торцевой плите 42 выполнен трубопровод 22 в качестве присоединительного элемента, с которым может быть связан трубопровод среды, который ведет к форсунке выхлопной системы автомобиля. В центральной плите 40 выполнены напорный трубопровод 16, а также трубопровод 28 сжатого воздуха в форме каналов на поверхности и примыкающих к ним сквозных отверстий.

Устройство предварительного смешивания содержит в качестве центрального конструктивного элемента цилиндрическую гильзу 44 с цилиндрической внешней стенкой 46. Внутри гильзы 44 выполнено сужение 48, которое разделяет внутреннее пространство гильзы 46 на две части. Первая часть внутреннего пространства расширяется, отходя от сужения 48 к первой торцевой стороне 50 гильзы 44 в форме воронки. Эта область представляет собой собственно зону 18 смешивания или камеру 18 смешивания устройства 39 предварительного смешивания. В окружной стенке зоны 18 смешивания равномерно по окружности распределены выемки или отверстия 52, которые служат впускными отверстиями для сжатого воздуха. Окруженное сужением 48 отверстие во внутреннем пространстве гильзы 44 служит впускным отверстием для восстановителя в зону 18 смешивания. Эта зона замыкается поршнем 54 с проложенным в кольцевой канавке кольцом 56 с круглым сечением. При этом кольцо 56 с круглым сечением, как показано на Фиг.3 и 4, герметично прилегает к воронкообразной внутренней стенке зоны 18 смешивания во внутреннем пространстве гильзы 44.

Поршень 54 проходит со штоком 55 поршня через сужение 48 во вторую зону во внутреннем пространстве гильзы 44 ко второй торцевой стороне 58, противоположной первой торцевой стороне 50. Во второй части внутреннего пространства гильзы 44 размещена пружина сжатия, которая своим первым концом опирается на сужение 48. Противолежащий конец пружины 60 сжатия, которая выполнена в виде винтовой пружины, прилегает к окружающей шток 48 поршня направляющей втулке 62 на выступе, обращенном к сужению 48. Направляющая втулка 62 направляет шток поршня и, тем самым, поршень во внутреннем пространстве гильзы 44, в котором она прилегает к внутренней стенке гильзы 44. Направляющая втулка 62 опирается через пружинное кольцо 64 на продольный конец штока 55 поршня, противолежащий поршню 54. Таким образом, пружина 60 сжатия прижимает шток 55 поршня в направлении ко второй торцевой стороне 58 гильзы 44, так что поршень 54 с кольцом 56 круглого сечения прижимается в воронкообразной или конической внутренней стенке зоны 18 смешивания. Таким образом, поршень 54, который образует обратный клапан 20 на Фиг.1, в своем положении покоя удерживается в запертом состоянии, как показано на Фиг.3 и 4.

Направляющая втулка имеет на своей внешней периферии продольный паз 66 (на Фиг.3-5 не показан), через который восстановитель может протекать через напорный трубопровод 16 во внутреннее пространство гильзы 44 к сужению 48. При этом посредством окружающего снаружи гильзу 44 кольца 58 круглого сечения предотвращается протекание восстановителя внешним относительно гильзы 44 образом. В рабочем состоянии кольцо 68 круглого сечения уплотняет внешнюю стенку гильзы 44 относительно внутренней стенки выемки, в которой гильза 44 размещена в центральной плите 40.

Давление среды в напорном трубопроводе 16 действует внутри гильзы 44 на насос 54 в направлении продольной оси штока 55 поршня. При достаточно высоком давлении среды в напорном трубопроводе 16, усилие, обусловленное давлением, действующее на поршень 54, превышает силу пружины 60 сжатия, так что поршень 54 со штоком 55 поршня сдвигается в направлении первой торцевой стороны 50 гильзы 44 и поршень 54 с кольцом 56 круглого сечения отстает от конической внутренней стенки зоны 18 смешивания, как показано на Фиг.2 и 5. Таким образом, возникает кольцевая щель между поршнем 54 или кольцом 56 круглого сечения и окружающей внутренней стенкой гильзы 44 или зоны 18 смешивания, через которую в зону 18 смешивания может протекать восстановитель.

Второй обратный клапан 36 устройства 39 предварительного смешивания образован кольцевой упругой манжетой 70, которая зажата между центральной плитой 40 и торцевой плитой 42. При этом, в частности, утолщенная область внешней периферии манжеты 70 приводится в контакт как с центральной плитой 40, так и торцевой плитой 42, так что сжатый воздух из трубопровода 28 сжатого воздуха не может протекать по внешней периферии манжеты 70.

На своей внутренней периферии манжета 70 удлинена к торцевой стороне 50 гильзы 44 в осевом направлении по форме гильзы, так что образуется бортик 72. Этот бортик 72 проходит слегка с коническим наклоном к внешней периферии 46 гильзы 44 и приводится своим свободным торцевым концом в контакт с ней. При этом манжета 70 или бортик 72 выполнены упругими таким образом, что манжета в ее положении покоя удерживается с уплотнением на внешней стенке гильзы 44, как показано на Фиг.2 и 3.

Если сжатый воздух вводится в трубопровод 28 сжатого воздуха, то сжатый воздух в центральной плите 40 сначала обтекает по внешней периферии 46 всю гильзу 44, так как выемка в центральной плите 40, в которой позиционирована гильза 44, в зоне, противоположной напорному трубопроводу 16, выполнена большей, чем внешний диаметр гильзы 44. Сжатый воздух протекает затем в зону между бортиком 72 манжеты 70 и внешней стенкой 46 гильзы 44, при этом сжатым воздухом бортик 72 отжимается от внешней стенки гильзы 46, так что возникает кольцевая щель 74 между внешней стенкой 46 и внутренней периферией манжеты 70 или бортика 72, через которую сжатый воздух может протекать в выемку 76, в которой гильза 44 размещена в торцевой плите 42. Из выемки 46 сжатый воздух протекает затем через выемки или отверстия 52 в зону 18 смешивания и из нее вместе с подведенным восстановителем по трубопроводу или соединению 22 снова к форсункам в выхлопной системе автомобиля.

Если подача сжатого воздуха в трубопроводе 28 сжатого воздуха отключена, то манжета 70 вновь прилегает своим бортиком 72 вследствие его упругости с уплотнением к внешней стенке 46 гильзы 44. Благодаря выступающему в выемку 76 бортику 72 манжеты 70 вновь достигается то, что высокое давление в выемке 76 еще сильнее прижимает гильзообразное удлинение или бортик 72 манжеты 70 к внешней стенке 46 и, тем самым, надежно запирает обратный клапан 36.

Выемки или отверстия 52 выполнены таким образом, что они продолжаются в продольном направлении гильзы 44 до внешней стороны поршня 54. Кроме того, выемки 52 выполнены таким образом, что они продолжаются к внутреннему пространству гильзы 44, то есть к зоне 18 смешивания. Тем самым достигается то, что сжатый воздух, который через выемки 52 втекает в зону 18 смешивания, протекает через всю зону 18 смешивания по ее внутренней стенке и, в частности, также по внешней стороне поршня 54, так что остатки восстановителя могут полностью вымываться из зоны 18 смешивания.

Изобретение относится к дозирующему насосному агрегату для подмешивания жидкого восстановителя в поток выхлопного газа. Содержит устройство (39) предварительного смешивания, в котором в зоне (18) смешивания поданный восстановитель смешивается со сжатым газом. В устройстве (39) предварительного смешивания в подводящей линии (16) восстановителя в направлении потока перед зоной (18) смешивания размещен первый обратный клапан (20), примыкающий непосредственно к зоне (18) смешивания таким образом, что сжатый газ перетекает прямо через выходную сторону этого обратного клапана (20). Предотвращается кристаллизация в зоне смешивания путем удаления из зоны смешивания всего восстановителя с помощью сжатого газа. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Дозирующий насосный агрегат для подмешивания жидкого восстановителя в поток выхлопного газа, содержащий устройство (39) предварительного смешивания, в котором в зоне (18) смешивания поданный восстановитель смешивается со сжатым газом, отличающийся тем, что в устройстве (39) предварительного смешивания в механизме подачи восстановителя в направлении потока перед зоной (18) смешивания размещен первый обратный клапан (20), примыкающий непосредственно к зоне (18) смешивания таким образом, что сжатый газ перетекает прямо через выходную сторону этого обратного клапана.

2. Дозирующий насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что первый обратный клапан (20) является интегральным компонентом камеры смешивания, ограничивающей зону (18) смешивания.

3. Дозирующий насосный агрегат по п.2, отличающийся тем, что камера смешивания имеет впускное отверстие (48) для восстановителя, которое закрыто первым обратным клапаном (20, 54).

4. Дозирующий насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что подводящие линии (16, 28) восстановителя и сжатого газа в зону (18) смешивания расположены концентрично друг другу.

5. Дозирующий насосный агрегат по п.2, отличающийся тем, что впускное отверстие (48) для восстановителя выполнено центральным в торцевой стороне камеры (18) смешивания.

6. Дозирующий насосный агрегат по п.2, отличающийся тем, что камера (18) смешивания предпочтительно содержит окружную стенку, в которой выполнены впускные отверстия (52) для сжатого газа.

7. Дозирующий насосный агрегат по п.2, отличающийся тем, что торцевая сторона камеры (18) смешивания выполнена воронкообразной, причем в воронке размещен пластинчатый запорный элемент (54) первого обратного клапана (20).

8. Дозирующий насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что первый обратный клапан (20) посредством пружинного элемента (60) удерживается в запертом положении и посредством давления среды восстановителя может перемещаться против усилия пружинного элемента (60) в открытое положение.

9. Дозирующий насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что устройство (39) предварительного смешивания в подводящей линии (28) для сжатого газа содержит второй обратный клапан.

10. Дозирующий насосный агрегат по п.9, отличающийся тем, что второй обратный клапан (36) образован упругим уплотнительным элементом (70, 72), который может прилегать с уплотнением к стенке (46) механизма подачи.

11. Дозирующий насосный агрегат по п.10, отличающийся тем, что уплотнительный элемент (70, 72) за счет предварительного напряжения прилегает с уплотнением к стенке (46) механизма подачи и посредством давления сжатого газа, действующего в направлении потока к зоне (18) смешивания, против предварительного напряжения, может перемещаться в открытое положение, удаленное относительно стенки (45).

12. Дозирующий насосный агрегат по п.10 или 11, отличающийся тем, что стенка представляет собой предпочтительно цилиндрическую внешнюю стенку (46) конструктивного элемента (44), содержащего зону (18) смешивания и первый обратный клапан (20).

13. Дозирующий насосный агрегат по п.12, отличающийся тем, что уплотнительный элемент второго обратного клапана выполнен как кольцевая манжета (70, 72), которая проходит наклонно к стенке (46) в направлении потока сжатого газа.