[发明专利]喷射器

说明书

背景技术

在利用内燃机，特别是柴油机的汽车中，因为要求不断严格的法定废气排放标准，必须尽可能地减少废气流中的大气污染物，例如氧化氮(NO_x)。一种用于减少柴油机的氧化氮排出物的已知方法是选择性催化剂还原(“选择性催化剂还原”＝SCR方法)。在这里，还原剂借助于泵从储备容器中输送到在排气系统中布置的喷射器中。还原剂利用喷射器精确地计量并且最精细地雾化，喷射到废气流中。喷射到废气流中的还原剂的量在这里根据内燃机的运行状态精确地进行调整。一般地，用作还原剂的是大约32.5％尿素水溶液，例如为了提高脱氮方法的效率，利用喷射器产生的喷雾的品质具有重要的意义。

从现有技术中已知多种可用于SCR方法的喷射器方案。在这里分为不通气的喷射器变型和空气支持的喷射器变型，其中，空气支持的喷射器方案分为内部混合的喷射器方案和外部混合的喷射器方案。在外部混合的空气环抱的喷射器的情况下，首先雾化尿素水溶液，然后从喷射器外部供给空气。在内部混合的喷射器的情况下，尿素水溶液和空气首先混合，然后进行喷射(verdüsen)或雾化。由此得到额外的优点，即在产生小的微滴尺寸的同时，产生具有高冲量的特别均匀的喷雾。两个最后提到的物理参量(微滴尺寸/冲量)直接对还原剂在废气管中和/或计量地点的区域中的最小的不期望的沉积具有实质的影响。

对空气支持喷射器的前述实施例提出挑战的是，尤其是喷雾的准备开始计量，更少量还原剂的精确导向，喷射器的响应特性和在低温时的冰耐压强度。

发明内容

本发明公开了一种喷射器，尤其是将还原剂喷射到内燃机的废气流中以减少氧化氮，其具有接收在壳体内部的包围体，其中设置至少一个空气供给管和至少一个还原剂供给管。根据本发明，所述包围体具有通到喷嘴口的环绕的环状间隙，其中，所述还原剂利用至少一个节流阀和空气利用至少一个空气喷嘴输送到所述环状间隙中。

所述环形间隙引起从空气喷嘴注射入的空气的流动速度显著增加，进而也使空气流运走的还原剂微滴的速度增加。由此得到空气与从节流阀输送的还原剂的密切的充分混合或湍流的结果，进而得到在催化的废气净化方法的喷射器所有运行条件下最佳的喷雾的结果。另外，在本上下文中，最佳喷雾通过细微的小还原剂微滴进行定义，其分别同样大小而且均匀分布在空气流中，同时还具有相同的速度。更进一步地，利用喷射器产生的喷雾应具有这样的几何形状，即在理想情况下，在计量点的区域中和排气系统中没有或只有些微沉淀物。因为还原剂在SCR方法过程中通常使用32.5％的尿素水溶液，所述尿素水溶液可以是在商业上可购买的商标为“AdBlue”的尿素水溶液。

所述大致圆锥形的环形间隙朝向喷嘴口逐渐缩小。所述环形间隙从两个虚拟的圆锥形侧面撑开，不相互平行并且相互隔开地延伸。所述环形间隙的最小宽度和最大宽度之间的优选数字比例或所述环形间隙的圆锥内表面和圆锥外表面之间的间距的优选数字比例位于从1.0到0.05的区域中。由此得到空气流在锥形的环形间隙中的期望的加速度。

另外，构造在包围体下侧的喷嘴口能够被环形凸出部分包围，以便进一步改善喷雾的射出特性。所述环形凸出部分优选具有小的尺寸和近似三角形的截面几何形状。

在一个优选实施例中，所述包围体具有大致圆柱形的几何造型，其中，在所述喷射器的壳体中通入用于接收所述包围体的特别是圆柱形凸出部分的缺口。所述包围体的凸出部分位于其下侧。构造成大致罐形的壳体具有引入到底部中的圆柱形缺口能够使所述包围体固定地且可靠地坐在壳体中。所述凸出部分与所述缺口共同作用引起所述包围体在所述喷射器的壳体对中。

所述包围体的下侧凸出部分能够在释放所述喷嘴口的情况下由壳体区段遮盖。由此，所述包围体受到保护，免受一般是腐蚀性的废气的直接作用。为了使空气-还原剂混合物从喷嘴口畅通无阻地离开，在壳体区段的喷嘴口的区域中优选设置圆柱形孔。所述下侧的壳体区段优选实施为壳体的整体部件，但替代地，也实施为同此可连接的、分开的部件。

根据本发明设计的喷射器能够直接固定在内燃机的废气管或排气系统上。替代地，所述喷射器的连接也可以间接利用直的或弯曲的管道进行，这在受限的装配空间的情况下是特别有利的。在所述喷射器间接连接到管道上的情况下，在所述实施例中，优选所述包围体在下侧由壳体区段遮盖，以便简化将所述管道集成到所述喷射器的壳体中。