專利名稱：計量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的類型的計量裝置。
技術(shù)背景在燃料電池支持的運輸系統(tǒng)中為了由含碳氫化合物的燃料如汽油，乙 醇或甲醇獲得所需的氫，使用所謂的化學(xué)轉(zhuǎn)化器，為了尤其在冷起動階段 中產(chǎn)生熱，使用了催化燃燒器及再燃燒裝置。所有被轉(zhuǎn)化器用于反應(yīng)過程所需的材料，如空氣、水及燃料理想地以 氣體形式或至少霧狀的狀態(tài)輸入到反應(yīng)區(qū)域中。因為燃料如甲醇或汽油及 水以液體形式存在于運輸系統(tǒng)，它們必需在到達轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)區(qū)域的緊前 時刻被準備好。對此例如需要一個計量裝置，該計量裝置能夠細小霧化地 提供相應(yīng)量值的燃料或其它物質(zhì)。對于其中燃料例如主要轉(zhuǎn)換成氫的化學(xué)反應(yīng)所需的溫度通過所謂的催 化燃燒器或再燃燒裝置來提供。催化燃燒器的部件具有涂有催化劑層的面。 在該催化燃燒器中燃料/空氣混合物被轉(zhuǎn)換成熱及廢氣，其中形成的熱例如 通過外表面和/或熱廢氣流被導(dǎo)入相應(yīng)的部件、例如轉(zhuǎn)化器或汽化器。燃料到熱的轉(zhuǎn)換與出現(xiàn)在催化層上的燃料液滴的尺寸強烈地相關(guān)。液 滴尺寸愈小及催化層被燃料液滴潤濕得愈均勻，燃料轉(zhuǎn)換成熱愈完全及效 率愈高。此外燃料由此將更快地被轉(zhuǎn)換有害物質(zhì)的排放將更少。過大的燃 料液滴導(dǎo)致催化層的覆蓋及由此導(dǎo)致緩慢的轉(zhuǎn)換。這尤其在冷起動階段例 如導(dǎo)致很差的效率。因為燃料通常立即被燃燒，化學(xué)轉(zhuǎn)化器應(yīng)能夠無延遲地使氫的產(chǎn)生_ 例如在負荷改變時或在起動階段中-適配需求。尤其在冷起動階段必需 采取附加措施，因為轉(zhuǎn)化器不提供熱輸出。傳統(tǒng)的汽化器不能夠無延遲地 產(chǎn)生相應(yīng)量的氣態(tài)反應(yīng)物。因此有意義的是，通過一個計量裝置很好地以精細分布的形式處理燃料和/或?qū)⑷剂狭己枚ㄎ坏胤植荚谠谄渖先剂峡珊芎玫仄奈恢眉懊嫔希?例如轉(zhuǎn)化器或催化燃燒器的反應(yīng)室或預(yù)混合室中，圓柱形燃燒室的內(nèi)面上 或催化燃燒器的內(nèi)表面上。此外有意義的是，使燃料霧在其幾何形狀、其 展寬速度及渦旋形成方面可適配于燃燒室及燃燒室中具有的條件。由DE 102 51 697 Al己公知了一種用于液態(tài)燃料的計量裝置，尤其用 于注入用于獲得氫的化學(xué)轉(zhuǎn)化器或一個用于產(chǎn)生熱的再燃燒裝置中。該計 量裝置具有至少一個燃料噴射闊形式的配量裝置，用于對一個配量管路中 的燃料配量，及具有一個連接在配量管路上的具有至少一個噴射孔的噴嘴 體，該噴射孔通入一個定計量室中。在計量裝置的噴嘴體上其下游固定了 一個支承件，該支承件包括一個包含噴射孔的部件及一個設(shè)置在上游的渦 旋部件。此外由DE 102 51 699 Al也公知了一種用于液態(tài)燃料的計量裝置，尤 其用于注入用于獲得氫的化學(xué)轉(zhuǎn)化器或用于產(chǎn)生熱的再燃燒裝置中。該計 量裝置具有至少一個燃料噴射閥形式的配量裝置，用于對配量管路中的燃 料配量，及具有連接在配量管路上的具有至少噴射孔的噴嘴體，該噴射孔 通入一個定計量室中。計量裝置的噴嘴體被這樣地構(gòu)成，即在其上設(shè)有一 個盤狀的噴射孔部件，在該噴射孔部件中成型出至少一個噴射孔。發(fā)明內(nèi)容相比之下根據(jù)本發(fā)明的具有獨立權(quán)利要求的特征部分的特征的計量裝 置具有其優(yōu)點，即顯著地改善了燃料或燃料-氣體混合物的霧化及分布。該 計量裝置尤其可毫無問題地使用在特別高的環(huán)境溫度下。就此而言該計量 裝置尤其可使用在燃料電池(催化器)、廢氣再處理或顆粒過濾器的再生中， 因為在這些應(yīng)用中將達到至700°C的溫度，計量裝置可以有利地經(jīng)受住該溫 度。根據(jù)本發(fā)明的計量裝置可非常簡單，可靠及由此成本上有利地被制造。 此外可使用批量生產(chǎn)的標(biāo)準化部件。尤其是被用作準備單元的純機械的閥 具有非常簡單的構(gòu)造及可特別簡單地組合在計量裝置上。通過在從屬權(quán)利要求中所述的措施可得到在獨立權(quán)利要求中給出的計 量裝置的有利的進一步構(gòu)型。有利地，所述配量管路及所述配量裝置通過一適配器對液壓密封及可拆卸地相接合。由此提高了裝配友好性。在另一進一步構(gòu)型中，連接配量管路與配量裝置的適配器具有一個空 氣供入裝置，其中，該空氣供入裝置在適配器中與配量管路相連接。由此 在配量管路中就能進行混合物的準備，這時，計量到配量管路中的燃料和/ 或被計量的氣體與空氣相混合。霧化及燃料和/或被計量的氣體與空氣的混 合物形成由此總地得到改善。此外通過該空氣供入裝置可使配量管路排出 不需要的剩余燃料或剩余氣體，其方式是例如在停機或空轉(zhuǎn)階段前，借助 通過空氣輸入的空氣將剩余燃料或剩余氣體吹出。由此可防止燃料不受控 制的進入配量室或周圍環(huán)境中。有利地，可使用燃料噴射閥作為配量裝置，如該燃料噴射閥例如用于 內(nèi)部燃燒的活塞式發(fā)動機那樣。這種閥的使用具有許多優(yōu)點。例如這種閥 允許特別精確的燃料配量，其中，該配量可通過多個參數(shù)如脈沖占空系數(shù)、 脈沖頻率及必要時的行程長度來控制。在此情況下，與泵壓力的相關(guān)性比 通過管路橫截面來控制燃料容積流的配量裝置小得多，并且計量范圍明顯 地增大。此外燃料噴射閥是多方面被證實的、在其性能上公知的、成本上有利 的、相對所使用的燃料在化學(xué)上穩(wěn)定及可靠的部件，由此它特別適合作為 所謂的低壓燃料噴射閥，它由于通過配量管路的熱脫藕可在這里很好地被 使用。配量管路有利地具有多個壁厚減小的部位，它們使配量管路的導(dǎo)熱性 能降低或也可用作散熱體。通過計量裝置的多件式構(gòu)造，可以成本上有利地進行制造及使用標(biāo)準 化的部件。


在附圖中簡化地表示出本發(fā)明的實施例及在以下的說明中對其詳細地 描述。附圖表示圖l:根據(jù)本發(fā)明的計量裝置的一個實施例的概要視圖，及 圖2:在計量裝置的下游端部上的一個準備單元的視圖。
具體實施方式
圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明的計量裝置1的實施例是以用于低壓燃料噴 射閥的計量裝置1的形式實施的。計量裝置1尤其適用于將燃料或燃料-氣 體混合物輸入并霧化到一個未示出的化學(xué)轉(zhuǎn)化器的一個未示出的配量室中 以獲取氫，或輸入并霧化到一個未示出的再燃燒裝置置以產(chǎn)生熱。但基本 上這種計量裝置1特別適用于在熱的周圍環(huán)境中對燃料進行計量。公知的 用于介質(zhì)如汽油、柴油燃料、乙醇、甲醇、尿素水溶液等的計量的噴射閥被設(shè)計用于約150"C的環(huán)境溫度，而根據(jù)本發(fā)明的計量裝置1除己述的在燃 料電池中的應(yīng)用外，也可用于廢氣再處理或顆粒過濾器的再生，因為在這 些應(yīng)用中溫度將達到700"C，計量裝置1可以有利地承受住該溫度。計量裝置1由下列部分組成 一個配量裝置2，在該實施例中它構(gòu)造 成低壓燃料噴射閥； 一個用于接收配量裝置2的適配器6; —個管狀的、例 如10至100cm長的配量管路8; —個空氣供入裝置9，該空氣供入裝置可 選擇性地設(shè)在附件6上；及一個準備單元7。配量裝置2以傳統(tǒng)的噴射閥結(jié) 構(gòu)方式構(gòu)成及在其入流側(cè)具有燃料接口 13。為了激勵例如電磁操作的致動 器，該配量裝置2具有電接口 5。在配量裝置2的下游的端部處進行燃料或 燃料-氣體混合物到配量管路8中的配量，其中適配器6使配量裝置2及配 量管路8對外液壓密封地相互連接?？諝夤┤胙b置9通入適配器6及由此 與配量管路8形成連接。準備單元7與配量管路8液壓密封地連接。配量管路8本身例如由標(biāo) 準化的、優(yōu)質(zhì)鋼構(gòu)成的金屬管組成。配量管路8可單件式或多件式地構(gòu)成， 其中，在配量管路8多件式地構(gòu)成時將使用液壓密封的連接元件。在計量裝置1工作時，燃料流過配量裝置2及以公知方式通過一個密 封座的打開及關(guān)閉被計量到配量管路8中。為了準備混合物，通過經(jīng)由適 配器6通入配量管路8中的空氣供入裝置9可輸入空氣或其它氣體，例如 來自轉(zhuǎn)換處理或燃料電池處理的可燃燒的剩余氣體。接著，燃料或燃料-氣 體混合物通過配量管路8流到準備單元7，燃料從這里再流入一個未示出的 配量室中。此外通過空氣供入裝置9可輸入用于例如在空轉(zhuǎn)階段或停機階 段的緊前面可控地排空配量管路8的空氣。通過配量管路8使配量裝置2、尤其是配量裝置2的未示出的對高溫及大的溫度波動敏感的密封座與亦未示出的配量室的溫度在熱學(xué)上脫耦，該溫度例如為50(TC。配量管路8的長度、材料及形狀尤其根據(jù)熱的及空間 的己知條件來選擇。配量管路8優(yōu)選也可具有壁厚減小的部位，這些部位 可有助于熱隔離或起散熱體的作用。圖2表示準備單元7的一個放大的視圖，該準備單元被設(shè)置在計量裝 置1的下游端部上。在此情況下準備單元7構(gòu)造成純機械的閥11。在準備 單元7中可以選擇地裝入一個過濾篩10。準備單元7的下游的端部由一個 真正的閥11構(gòu)成，該閥包括一個閥栓14及一個復(fù)位彈簧15。閥栓14在其 上游端具有一個凸緣裝置18，在該凸緣裝置上可支撐復(fù)位彈簧15，而在閥 栓14的下游端設(shè)有一個閥盤16。閥栓14的閥盤16與一個截錐形地構(gòu)成的 閥座17配合作用，以形成一密封座。因為該機械的閥1涉及向外打開的閥， 故在準備單元7無壓力狀態(tài)下，由于復(fù)位彈簧15的彈簧力，閥盤16貼靠 在閥座17上。閥11例如在約3. 6bar的過壓力時自動地打開及在此情況下不具有已 由配量裝置2承擔(dān)的配量功能。閥11以約1500Hz的頻率打開及關(guān)閉，因 此也可以說閥11的"顫動"及引起燃料非常好的準備及霧化，燃料以極細 小液滴的噴霧形式被輸出。通過可能的空氣支持使霧化品質(zhì)更加改善。為了減小準備單元7的熱負荷，準備單元還可附加地被安裝在一個設(shè) 有冷卻肋的接收裝置中。
權(quán)利要求
1.用于液態(tài)燃料的計量裝置(1)，尤其是用于將液態(tài)燃料引入一化學(xué)轉(zhuǎn)化器中、一用于產(chǎn)生熱的再燃燒裝置中、一排氣系統(tǒng)或一顆粒過濾器中，包括至少一個用于將燃料配量到一配量管路(8)中的配量裝置(2)及包括一連接在該配量管路(8)上的準備單元(7)，該準備單元將燃料輸出到一配量室中，其特征在于所述準備單元(7)構(gòu)造成純機械的閥(11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的計量裝置，其特征在于所述閥(11)構(gòu)造成向外打開的閥(11)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的計量裝置，其特征在于所述閥(11)包括一閥栓(14)及一復(fù)位彈簧(15)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的計量裝置，其特征在于所述閥栓(14)具有一 凸緣裝置(18)，所述復(fù)位彈簧(15)支撐在該凸緣裝置上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4的計量裝置，其特征在于所述閥栓(14)具 有一閥盤(16)，該閥盤與一閥座(17)配合作用。
6. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一的計量裝置，其特征在于所述閥(11)以 約1500Hz的頻率打開及關(guān)閉。
7. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一的計量裝置，其特征在于在所述準備單元(7) 中安裝了一過濾篩(10)。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一的計量裝置，其特征在于所述準備單元(7) 被安裝在一設(shè)有冷卻肋的接收裝置中。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一的計量裝置，其特征在于所述配量管路(8)及所述配量裝置(2)通過一適配器(6)液壓密封地及可拆卸地相接合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的計量裝置，其特征在于所述適配器(6)具有 一空氣供入裝置(9)，該空氣供入裝置在該適配器(6)中與所述配量管路(8) 形成連接。
11. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一的計量裝置，其特征在于所述配量裝置(2) 是一燃料噴射閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于液態(tài)燃料的計量裝置(1)，尤其是用于將液態(tài)燃料引入一用于獲得氫的化學(xué)轉(zhuǎn)化器中或一用于產(chǎn)生熱的再燃燒裝置中。該計量裝置(1)包括至少一個用于將燃料配量到一配量管路(8)中的配量裝置(2)及一連接在該配量管路(8)上的準備單元(7)，該準備單元將燃料輸入一配量室中。該準備單元(7)構(gòu)造成純機械的、以約1500Hz的頻率打開及關(guān)閉的閥(11)。
文檔編號F02M61/04GK101600495SQ200780050767
公開日2009年12月9日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者F·米勒 申請人:羅伯特·博世有限公司