用于scr系统的具有改善的沉积抵抗的还原剂输送单元的制作方法
【专利摘要】一种用于车辆选择性催化还原(SCR)后处理的还原剂输送单元，包括具有流体进口和流体出口的流体喷射器。流体进口接收尿素溶液源。喷射器法兰被直接联接到流体喷射器的端部并具有与流体喷射器的流体出口流体连通的法兰出口。法兰出口与SCR催化转化器上游的排气流动通道相关联，流体喷射器控制进入排气流动通道的尿素溶液的喷射。限定法兰出口的内表面结构包括与至少一个倒圆表面结合的圆锥表面。倒圆表面被构造并布置成抵抗内表面结构上由于尿素溶液分解引起的沉积形成。
【专利说明】用于SCR系统的具有改善的沉积抵抗的还原剂输送单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于给发动机排气系统供应还原剂的还原剂输送单元(RDU)，且更具体地改善了在其上形成沉积的抵抗。
[0002]【背景技术】
[0003]严格的欧洲和北美洲排放法规推进了新的排气后处理系统的实施，尤其是用于稀燃技术例如压缩点火(柴油机)发动机，以及在稀的以及超稀的条件下运行的分层充气火花点火发动机(通常具有直接喷射)。排气后处理技术目前发展到在这些条件下处理氮氧化物(NOx)。这些技术中的一种包括催化剂，其利于氨(NH3)与排气NOx反应从而生成氮(N2)和水(H2O)。这项技术被称为选择性催化还原(SCR)。
[0004]氨难以在汽车环境中以纯氨的形式被处理，因此习惯在这些系统中采用液态含水尿素溶液，尿素(CO(NH2)2)的浓度通常是32%。该溶液称为AUS-32，并也以其商业名称AdBlue为人熟知。尿素被输送到热的排气流并且在进入催化剂之前被转换成氨。
[0005]尿素的优选转换通过水解和热解成氨:
热解=CO(NH2)2 — NH3+HCN0
水解:HCN0+H20 — NH3+C02
但是，还公知在某些条件下尿素被分解成其他化合物。有文献指出热解温度高达350°C时，尿素分解成缩二脲、三聚氰酸、氰尿二酰胺、氰尿酰胺以及三聚氰胺。参见“Thermaldecomposition (pyrolysis) of urea in an open reaction vessel，，，Schaber 等，Thermochimica Acta424(2004) 131-142。图1所示为作为温度函数的质量分解曲线图。这种有机化合物能够在暴露表面建立与RDU的正确操作相干扰的沉积。这些沉积不仅能够在排气管壁找到，而且在喷射器安装凸台表面以及喷射器法兰表面也能找到。
[0006]图2为传统RDU的剖面图，其中RDU总体上用10表示，其拥有具有圆锥形出口 12的喷射器法兰11。图3为图2中的圆锥形出口 12的放大图。圆锥形出口 12上的沉积形成起点A的特征在于相对于喷射器轴线B具有一个37.2°角度的急剧分开。沉积机制的特征在于尿素喷射进入排气，并且然后在主要喷射完成之后尿素返回起点。
[0007]因此，有必要提供一种能抵抗沉积形成的RDU。
[0008]
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于满足上面提到的需要。根据一个实施例的原理，该目的通过用于车辆选择性催化还原(SCR)后处理的还原剂输送单元来实现。该还原剂输送单元包括流体喷射器，其具有流体进口和流体出口。流体进口被构造以及布置成接收尿素溶液源。喷射器法兰被直接联接到流体喷射器的端部。喷射器法兰具有限定了与流体喷射器的流体出口流体连通的法兰出口的内表面结构。法兰出口被构造并布置成与SCR催化转化器上游的排气流动通道相关联，其中，流体喷射器被构造并布置成控制进入排气流动通道内的尿素溶液喷射。内表面结构包括与至少一个倒圆表面结合的圆锥表面，倒圆表面被构造并布置成抵抗内表面结构上由于尿素溶液分解弓I起的沉积形成。
[0010]根据实施例的另一方面，提供了一种减少车辆选择性催化还原(SCR)后处理的还原剂输送单元中沉积形成的方法，该方法提供了包括具有流体进口和流体出口的流体喷射器的还原剂输送单元。流体进口被构造并布置成接收尿素溶液源。喷射器法兰被直接联接到流体喷射器的端部。喷射器法兰具有限定了与流体喷射器的流体出口流体连通的法兰出口的内表面结构。法兰出口与SCR催化转化器上游的排气流动通道相关联，使得流体喷射器控制进入排气流动通道内的尿素溶液喷射。限定了法兰出口的至少一个表面被构造成抵抗由于尿素溶液分解弓I起的沉积形成。
[0011]根据下面的详细说明和所附权利要求并结合全部构成说明书的一部分的附图，本发明的其他目的、特点和特征，以及运行方法和相关结构元件的功能，部件的组合以及制造经济性将会变得更加明显。
[0012]【专利附图】
【附图说明】
[0013]通过下面的最优实施例的详细说明并结合附图将更好地理解本发明，其中相同的附图标记表示相同部件，其中:
[0014]图1为传统的作为温度函数的尿素质量分解曲线图。
[0015]图2为传统的具有圆锥形出口的RDU的法兰的剖面图。
[0016]图3为图2中圈中部分的放大图。
[0017]图4为根据一个实施例提供的具有法兰的RDU的剖面图。
[0018]图5为图4中的RDU与排气流动通道的排气凸台连接在一起的一个视图。
[0019]图6为RDU的法兰的另一实施例的放大图。
【具体实施方式】。
参见图4，示出了根据一个实施例的RDU，用附图标记10’表示。RDU10’能够被用在美国专利号8024922中公开的类型的系统中，其内容在此引入本说明书中作为参考。
[0020]RDU10’包括电磁线圈流体喷射器，总体上用13表示，其提供了流体的计量功能并提供了在配量应用中进入车辆排气通道中的流体喷射准备。因此，流体喷射器13被构造并布置成与SCR催化转化器上游的排气流动通道有关。流体喷射器13优选为汽油的、电动操作的电磁线圈燃料喷射器，例如美国专利号6685112中公开的类型，其内容在此引入本说明书中作为参考。因此，喷射器13具有线圈15和可移动的电枢17。
[0021]流体喷射器13被布置在内部支架14内。喷射器护套16通过主体21的法兰18的向下折的柄脚跨过支架14和护套16的架子特征连接到支架14。因此，护套16相对于喷射器13固定。总体上用22表示的进口杯状结构包括杯状物23和与杯状物23 —体的进口管24。杯状结构22与喷射器13的进口 25流体连通。进口管24与尿素溶液源(未示出)连通，尿素溶液被供给到喷射器13从而从喷射器13的喷射器出口 26喷射。喷射器出口 26流体连接到喷射器法兰30的法兰出口 28，喷射器法兰30直接连接到主体21的端部32。当线圈15被激励时，电枢17的密封件34被提离座36从而允许尿素溶液通过喷射器出口 26到达法兰出口 28。当线圈15被去激励时，弹簧38将电枢17的端部密封件34偏置成与座36密封接合。
[0022]喷射器法兰30包括内表面结构，总体上用40表示，其限定了输送流体进入排气流动通道的排气凸台42 (图5)的法兰出口 28。因此，如图5所示，法兰30被连接到排气凸台42的端部44使法兰出口 28与凸台42的孔46连通。孔46与排气流动通道48连通。法兰30提供了安装喷射器从而使得末端处于远离热排气的位置的机械支撑。[0023]为了改善喷射器法兰30的内表面结构40上的沉积形成抵抗，内表面结构40包括与至少一个倒圆表面52结合的圆锥表面50。在实施例中，圆锥表面50限定了法兰30的开口端并与倒圆表面52接合，同时倒圆表面52被直接接合到法兰30的垫圈架子表面54。因此，圆锥表面50位于倒圆表面52的下游。垫圈架子表面54被设置成大致垂直于喷射器13的纵轴C。垫圈56被搁在垫圈架子表面52上从而相对于主体21密封法兰30。
[0024]发现倒圆表面52可以用来限制或减少沉积形成，而如果没有倒圆表面(如图3所示的RDU中)，这些沉积形成将会积聚在法兰30的内表面结构40上。
[0025]参见图6，法兰30’的另一实施例包括半径不同于(例如小于)倒圆表面52的第二倒圆表面52’，该第二倒圆表面52’使垫圈架子表面54与倒圆表面52结合。
[0026]倒圆表面52 (或者表面52，52’)可以被用于拥有带有出口 28的喷射器法兰30的任何RDU。
[0027]为了解释本发明的结构和功能原理，以及解释使用优选实施例的方法，前述优选实施例被示出和描述，且在不偏离这种原理的情况下能做出改变。因此，本发明包括包含在以下权利要求范围内的所有修改。
【权利要求】
1.一种用于车辆选择性催化还原(SCR)后处理的还原剂输送单元，所述还原剂输送单元包括: 具有流体进口和流体出口的流体喷射器，所述流体进口被构造并布置成接收尿素溶液源，以及 喷射器法兰，所述喷射器法兰被直接联接到所述流体喷射器的端部，所述喷射器法兰具有限定了与所述流体喷射器的所述流体出口流体连通的法兰出口的内表面结构，所述法兰出口被构造并布置成与SCR催化转化器上游的排气流动通道相关联，所述流体喷射器被构造并布置成控制进入所述排气流动通道的尿素溶液的喷射， 其中，所述内表面结构包括与至少一个倒圆表面结合的圆锥表面，所述倒圆表面被构造并布置成抵抗所述内表面结构上由于尿素溶液分解引起的沉积形成。
2.如权利要求1所述的单元，其中，所述圆锥表面位于所述至少一个倒圆表面的下游。
3.如权利要求1所述的单元，其中，所述喷射器法兰包括布置成大致垂直于所述喷射器的纵轴的垫圈架子表面，并且其中，所述至少一个倒圆表面使所述圆锥表面与所述垫圈架子表面结合。
4.如权利要求3所述的单元，进一步包括第二倒圆表面，所述第二倒圆表面使所述垫圈架子表面与所述至少一个倒圆表面结合。
5.如权利要求4所述的单元，其中，所述第二倒圆表面的半径与所述至少一个倒圆表面的半径不同。
6.如权利要求5所述的单元，其中，所述第二倒圆表面的半径小于所述至少一个倒圆表面的半径。
7.如权利要求1所述的单元，与`排气流动通道的排气凸台组合，所述排气凸台具有与所述排气流动通道连通的孔，所述喷射器法兰被联接到所述排气凸台从而使得所述法兰出口与所述孔连通。
8.一种用于车辆选择性催化还原(SCR)后处理的还原剂输送单元，所述还原剂输送单元包括: 具有流体进口和流体出口的流体喷射器，所述流体进口被构造并布置成接收尿素溶液源，以及 喷射器法兰，其被直接联接到所述流体喷射器的端部，所述喷射器法兰具有与所述流体喷射器的所述流体出口流体连通的法兰出口，所述法兰出口被构造并布置成与SCR催化转化器上游的排气流动通道相关联，所述流体喷射器被构造并布置成控制进入所述排气流动通道的尿素溶液的喷射， 其中，所述喷射器法兰具有用于为在与所述还原剂输送单元相关的表面上由于尿素溶液分解引起的沉积形成提供抵抗的装置。
9.如权利要求8所述的单元，其中，用于提供抵抗的装置包括与圆锥表面结合的至少一个倒圆表面，所述至少一个倒圆表面和所述圆锥表面限定所述法兰出口。
10.如权利要求9所述的单元，其中，所述圆锥表面位于所述至少一个倒圆表面的下游。
11.如权利要求9所述的单元，其中，所述喷射器法兰包括布置成大致垂直于所述喷射器的纵轴的垫圈架子表面，并且其中，所述至少一个倒圆表面使所述圆锥表面与所述垫圈架子表面结合。
12.如权利要求11所述的单元，其中，用于提供抵抗的装置进一步包括使所述垫圈架子表面与所述至少一个倒圆表面结合的第二倒圆表面。
13.如权利要求12所述的单元，其中，所述第二倒圆表面的半径与所述至少一个倒圆表面的半径不同。
14.如权利要求13所述的单元，其中，所述第二倒圆表面的半径小于所述至少一个倒圆表面的半径。
15.如权利要求8所述的单元，与排气流动通道的排气凸台组合，所述排气凸台具有与所述排气流动通道连通的孔，所述喷射器法兰被联接到所述排气凸台从而使得所述法兰出口与所述孔连通。
16.一种减少车辆选择性催化还原(SCR)后处理的还原剂输送单元中沉积形成的方法，该方法包括以下步骤: 提供包括具有流体进口和流体出口的流体喷射器的还原剂输送单元和直接联接到所述流体喷射器的端部的喷射器法兰，所述流体进口被构造并布置成接收尿素溶液源，所述喷射器法兰具有限定了与所述流体喷射器的所述流体出口流体连通的法兰出口的内表面结构， 将所述法兰出口与SCR催化转化器上游的排气流动通道相关联，使得所述流体喷射器控制进入所述排气流动通道内的尿素溶液喷射，以及 将限定了所述法兰出口的至少一个表面构造成抵抗由于尿素溶液分解引起的沉积形成。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述构造步骤包括构造所述法兰出口成包括与圆锥表面结合的至少一个倒圆表面。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述圆锥表面位于所述至少一个倒圆表面的下游。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述喷射器法兰包括垫圈架子表面，其被布置成大致垂直于所述喷射器的纵轴并且所述至少一个倒圆表面使所述圆锥表面与垫圈架子表面结合。
【文档编号】F01N3/08GK103821595SQ201310637521
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】S·C·巴戈斯, N·范伍伦 申请人:大陆汽车系统公司