機(jī)動車選擇性催化還原系統(tǒng)的液體冷卻的還原劑遞送單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及為用于機(jī)動車選擇性催化還原系統(tǒng)的還原劑遞送單元提供主動冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]在歐洲和北美的新排放法規(guī)正在推動新型排氣后處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，特別是用于諸如在貧燃和超貧燃條件下操作的壓縮點(diǎn)火(柴油)發(fā)動機(jī)和分層充氣火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)(通常利用直噴)的貧燃燒技術(shù)。貧燃發(fā)動機(jī)顯示具有高的氮氧化物(NOx)排放水平，這是在貧燃燃燒的富氧排氣環(huán)境特性中難以處理的。目前正在開發(fā)在這樣的條件下處理NOx的排氣后處理技術(shù)。
[0003]這些技術(shù)中的一種包括有利于氨氣(NH3)與排氣的氮氧化物(NOx)反應(yīng)以產(chǎn)生氮?dú)?N2)和水(H2O)的催化劑。該技術(shù)被稱為選擇性催化還原(SCR)。氨氣在其純凈形式下是在機(jī)動車環(huán)境中難以處理的，因此這些系統(tǒng)習(xí)慣上使用通常在32%的尿素(CO(NH2)2)濃度下的液態(tài)尿素水溶液。該溶液被稱為AUS-32,并且也以其商品名AdBlue為人所知。尿素被遞送到熱排氣流并且在經(jīng)歷熱解或熱分解之后在排氣中轉(zhuǎn)化成氨氣，成為氨氣和異氰酸(HNCO)。異氰酸接著與排氣中存在的水經(jīng)歷水解并且轉(zhuǎn)化成氨氣和二氧化碳(CO2)，由熱解和水解產(chǎn)生的氨氣接著與如前所述的氮氧化物經(jīng)歷催化反應(yīng)。
[0004]在一些系統(tǒng)中，還原劑遞送單元(RDU)安裝在車身下方排氣管線的下游處。這導(dǎo)致在SCR催化劑處相對低的溫度、較長的起燃時間以及NOx的低轉(zhuǎn)化效率。已經(jīng)嘗試將SCR催化劑和RDU噴射器再定位至更靠近發(fā)動機(jī)處，以便為更快的起燃和NOx的更高效率的轉(zhuǎn)化提供更高溫度的排氣。
[0005]然而，這種近距離的布置可導(dǎo)致對于噴射器來說高熱的周圍環(huán)境。在這種情況下，可能需要噴射器的主動冷卻來防止噴射器頂端的和因此AUS-32工作流體的過度加熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是具有主動冷卻的還原劑遞送單元，其被構(gòu)造成具有足夠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性并且提高組件的耐腐蝕性，其中可以想到通過使用不正確的冷卻劑介質(zhì)而對基部噴射器的侵蝕。
[0007]在一個實(shí)施例中，還原劑遞送單元具有上部護(hù)罩、連接到上部護(hù)罩的下部護(hù)罩、以及內(nèi)部套管。內(nèi)部套管的外表面連接到上部護(hù)罩的內(nèi)表面和下部護(hù)罩的內(nèi)表面。還原劑遞送單元也包括具有外表面的下部套管，其中，下部套管的外表面的一部分連接到內(nèi)部套管的內(nèi)表面，并且下部套管的外表面的另一部分連接到下部護(hù)罩的外表面。液體冷卻腔體由在內(nèi)部套管和下部護(hù)罩之間、在下部套管和下部護(hù)罩之間、以及在下部套管和內(nèi)部套管之間的連接形成。波狀(corrugated)部分形成為下部套管的一部分，并且噴射器部分地位于內(nèi)部套管內(nèi)，并且部分地位于下部套管內(nèi)。冷卻劑流入液體冷卻腔體以向噴射器提供冷卻功能，并且下部套管的波狀部分將熱量傳遞遠(yuǎn)離噴射器的至少一部分。
[0008]第一連接點(diǎn)由在內(nèi)部套管的外表面和下部護(hù)罩的內(nèi)表面之間的連接形成，第二連接點(diǎn)由連接到內(nèi)部套管的內(nèi)表面的下部套管的外表面的一部分形成，并且第三連接點(diǎn)由連接到下部護(hù)罩的外表面的下部套管的外表面的區(qū)域形成。
[0009]噴射器包括下部閥體，并且下部閥體的一部分壓力配合到下部套管的波狀部分內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的目的是經(jīng)由主動冷卻的還原劑遞送系統(tǒng)(RDU)提供AUS-32向發(fā)動機(jī)排氣的遞送，以用于在車輛上的SCR排氣后處理系統(tǒng)中使用。
[0011]本發(fā)明的另一個目的是從單獨(dú)的液體回路提供對RDU的主動冷卻。雖然冷卻液體的源可以是變化的，但來自現(xiàn)有發(fā)動機(jī)冷卻劑回路的發(fā)動機(jī)冷卻劑與本發(fā)明的RDU —起使用是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0012]本發(fā)明的另一個目的是提供一種由于極度高溫的安裝位置而冷卻排氣安裝座噴射單元的解決方案。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的適用范圍將通過下文提供的詳細(xì)描述而變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和具體示例雖然指示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但其旨在僅用于舉例說明目的，而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0014]通過詳細(xì)描述和附圖將會更全面地理解本發(fā)明，在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有主動冷卻的還原劑遞送單元的側(cè)視圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有主動冷卻的還原劑遞送單元的側(cè)剖視圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有主動冷卻的還原劑遞送單元的剖視圖，其中內(nèi)部部件中一些被移除。
【具體實(shí)施方式】
[0015](多個)優(yōu)選實(shí)施例的以下描述本質(zhì)上僅為示例性的，而絕不旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
[0016]參看圖1-3，用于機(jī)動車選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的具有主動冷卻的還原劑遞送單元的實(shí)施例總體上在10處示出。還原劑遞送單元10包括總體上在12處示出的外部罩殼或殼體，并且罩殼12包括保持帽14，保持帽14連接到上部護(hù)罩16和下部護(hù)罩18，下部護(hù)罩18也連接到上部護(hù)罩16。保持帽14和罩殼16、18在連接到一起時形成總體上在20處示出的腔體，在該腔體中設(shè)置有各種部件。
[0017]帽14至少部分地包圍液壓連接器22。液壓連接器22具有入口管24和入口杯26，入口管24和入口杯26在該實(shí)施例中一體地形成在一起，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)，入口管24和入口杯26可以單獨(dú)地形成。入口管24包括孔口 28，其延伸穿過管24并且與由入口杯26形成的內(nèi)部腔體(總體上在30處示出)流體連通，如在圖2中可最清楚地看到的。內(nèi)部腔體30與總體上在32處示出的噴射器流體連通，噴射器32設(shè)置在腔體20內(nèi)。
[0018]保持帽14通過與上部護(hù)罩16焊接而將入口杯26保持在位。上部護(hù)罩16被構(gòu)造成使從熱的周圍環(huán)境到單元10的內(nèi)部體積和AUS-32流體通道的熱傳遞最小化，特別是在瞬態(tài)加熱(例如，發(fā)動機(jī)在拖著掛車爬山之后降至怠速)期間。通過這樣做，上部護(hù)罩16的熱容量針對噴射器32的內(nèi)部部件的短期加熱進(jìn)行保護(hù)。上部護(hù)罩16通過激光焊接(但也可能通過硬釬焊)接合到下部護(hù)罩18。
[0019]噴射器32包括上部閥體34，其為中空的并且與內(nèi)部腔體30流體連通。上部閥體34的一部分由第一密封件包圍，第一密封件在該實(shí)施例中為上部O形環(huán)36，其與內(nèi)部腔體30的內(nèi)壁38接觸，以在上部閥體34和入口杯26之間提供密封連接，從而確保流過入口杯26的所有流體都進(jìn)入上部閥體34中。
[0020]上部閥體34由具有連接器42的外殼40包圍。連接器42與線圈44電導(dǎo)通，并且線圈44是總體上在46處示出的螺線管部分的一部分。螺線管部分46是噴射器32的一部分，并且控制總體上在48處示出的閥部分的移動，閥部分也是噴射器32的一部分。除了線圈44之外，螺線管部分46也包括由線圈44包圍的極片50和可移動的電樞52。極片50和電樞52為基本上中空的，使得返回彈簧54設(shè)置在由極片50和電樞52形成的總體上在56處示出的腔體中。當(dāng)在圖2中看時，返回彈簧54將電樞52向下偏置，并且因此朝關(guān)閉位置偏置閥部分48。返回彈簧54位于電樞52和止擋件58之間。
[0021 ] 閥部分48包括在總體上在62處示出的第一端處連接到電樞52的管60、以及連接到在總體上在66處示出的第二端的球64。球64是閥的一部分，并且閥也包括閥座68。閥座68安裝在下部閥體70的下端中，并且下部閥體70連接到極片50，使得下部閥體70由線圈44部分地包圍。球64的移動由導(dǎo)向器74控制。導(dǎo)向器74包括球64移動通過的導(dǎo)向孔口 92，并且也包括流體流過的側(cè)孔口 76。閥座68包括圓錐形部分78，當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時，球64擱置在圓錐形部分78上。閥座68也包括中心孔口 80，當(dāng)流體離開噴射器32時，流體穿過中心孔口 80。
[0022]在噴射器32的操作期間，閥和更具體地管60及球64由返回彈簧54偏置以接觸閥座68，并且因此將閥保持在關(guān)閉位置。當(dāng)線圈44被通電時，電樞52被拉向極片50。線圈44的通電生成足夠的力，使得電樞52克服返回彈簧54的力，并且朝極片50移動。因?yàn)楣?0連接到電樞52并且球64連接到管60，所以電樞52朝極片50的移動使球64遠(yuǎn)離閥座68移動，從而打開閥。當(dāng)閥處于打開位置時，流體從孔口 28流過內(nèi)部腔體30、上部閥體34、極片50、電樞52、管60并且離開形成為管60的一部分的多個退出孔口 72。在流體流出退出孔口 72之后，流體穿過側(cè)孔口 76，并且流出中心孔口 80。
[0023]當(dāng)線圈44不再通電時,返回彈簧54迫使電樞52遠(yuǎn)離極片50，并且移動電樞52、管60和球64，使得球64被抵靠閥座68的圓錐形部分78放置，從而將閥置于關(guān)閉位置。
[0024]螺線管部分46也包括殼體82，其至少部分地包圍線圈44和下部閥體70。包圍殼體82的一部分的是第二密封件，該密封件在該實(shí)施例中為下部O形環(huán)84，并且下部O形環(huán)84由內(nèi)部套管86包圍。內(nèi)部套管86設(shè)置在腔體20內(nèi)，并且內(nèi)部套管86的外表面88的一部分(通過使用焊接)連接到上部護(hù)罩16的內(nèi)表面90和下部護(hù)罩18的內(nèi)表面94兩者。在內(nèi)部套管86的外表面88和下部護(hù)罩18的內(nèi)表面94之間的連接形成第一連接點(diǎn)108。下部閥體70的一部分也由下部套管96包圍。下部套管96包括外表面98，并且下部套管96的外表面98的一部分由焊接或硬釬焊過程連接到內(nèi)部套管86的內(nèi)表面100，形成第二連接點(diǎn)102。下部套管96的外表面98的另一個區(qū)域由由焊接或硬釬焊過程連接到下部護(hù)罩18的外表面104，以形成第三連接點(diǎn)106。
[0025]下部套管96包圍總體上在110處示出的下部閥體70的下端。更具體地，下部套管96成形為使得下部套管96包括具有脊的波狀部分112，脊接觸下部閥體70的下端110，使得下部閥體70壓力配合到下部套管96。波狀部分112用來將熱量傳遞離開由波狀部分112包圍的下部閥體70的部分。在內(nèi)部套管86和下部護(hù)罩18之間的連接、在下部套管96和下部護(hù)罩18之間的連接、以及在下部套管96和下部護(hù)罩18之間的連接形成總體上在114處示出的液體冷卻腔體。
[0026]下部護(hù)罩18具有各種輪廓和形狀，其不僅形成用于與下部套管96連接的下端110，而且形成液體冷卻腔體114的形狀。還存在形成為下部護(hù)罩18的一部分的兩個孔口，兩個液壓連接器固定地安裝到它們中。更具體地，存在安裝在冷卻劑入口孔口(未示出)中的