用于注射试剂的注射器的制造方法
【专利说明】用于注射试剂的注射器
[0001]本申请是申请日为2011年2月9日、国家申请号为201180018411.8 (PCT申请号为PCT/US2011/024208)、名称为“具有减小的流动变化性和回流的压力旋流注射器”的中国专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2011年2月9日提交的美国申请N0.13/023，870的优先权，该美国申请N0.13/023，870要求2010年2月10日提交的美国临时申请N0.61/303，146的权益。上述申请的整个公开以引用的方式纳入本文。
技术领域
[0004]本公开涉及注射器系统，并且更具体地涉及用于将例如尿素水溶液的试剂注射入排气流以便降低来自的柴油发动机的排气管的氮氧化物(NOx)的排放。
【背景技术】
[0005]本部分提供了涉及本公开的不必是现有技术的背景信息。贫燃发动机通过使用过剩的氧气运行提高了燃料效率，过剩的氧气是大于可获得的燃料的完全燃烧所需的量的氧气的量。这种发动机被称为是“贫”运行或在“贫混合物”的情况下运行。然而，与非贫燃燃烧相比，这样改进或增加的燃料效率由不希望的污染排放特别是氮氧化物(NOx)形式的污染排放来抵消。
[0006]已知一种用于降低来自贫燃内燃发动机的NOx的排放的方法为选择性催化还原(SCR)。SCR当用于例如降低来自柴油发动机的NOx的排放时涉及将物化试剂注射入发动机的排气流，将物化试剂注射入发动机的排气流涉及一个或多个旋转的发动机运转参数，例如排出气体的温度、发动的每分钟机转数或通过发动机燃料流测量的发动机载荷、涡轮增压或排气NOx质量流。试剂/排出气体混合物穿过反应器，该反应器盛放能够在试剂存在的情况下降低NOx的浓度的例如活性炭或诸如铂、钒或钨的金属的催化剂。
[0007]已知尿素水溶液是用于柴油发动机的SCR系统中的有效试剂。然而，这种尿素水溶液的使用涉及许多缺点。尿素是高腐蚀性的并且可以对诸如用于将尿素混合物注射入排放气体流的注射器的SCR系统的机械部件造成有害的影响。在长时间暴露于高温下，诸如在柴油机排放系统中遇到的温度，尿素还可以固化。固化的尿素将积聚在较窄的通道以及注射器中典型地能够发现的出口的开口中。固化的尿素还导致注射器的移动部分结垢以及阻塞任何开口或者尿素流动通道，由此致使发动机不能使用。
[0008]此外，如果尿素混合物未被细微地雾化，尿素沉积将形成在试剂反应器上，抑制试剂的作用并且由此降低SCR系统的效率。高的注射压力是使尿素混合物的不充分雾化问题最小化的一种方法。然而，高的注射压力通常导致注射器喷洒股流过渡穿入排气流，使得股流撞击在注射器对面的排气管的内表面上。过渡穿入还导致尿素混合物的不充分使用并且在降低的NOx的排放的情况下降低车辆能够运转的范围。车辆上只能够携带有限量的尿素，并且应该有效地使用所携带的量以便使车辆的范围最大化并且降低试剂的所需要的补给频率。
[0009]此外，尿素水是劣质润滑剂。该特性对注射器内的移动部分造成不利的影响，并且要求在注射器内的相邻或者相对移动的部分之间相对较紧密或小配合、间隙和公差。尿素水还具有高的渗漏倾向。该特性对许多位置处的要求增强密封措施的配对表面造成不利的影响。
[0010]提供用于将尿素水溶液注射入贫燃发动机的排气流中从而使得能够更可靠地控制热和运转的一致性的方法和设备是有利的。提供注射器的改进的冷却和/或热控制以便阻止尿素固化并且延长注射器部件的寿命是进一步有利的。使从排气管至注射器的热传递最小化以便最小化或者消除尿素沉积形成在注射器的内部是有利的。使从热的排出气体至注射器出口的热传递最小化以便阻止烟灰和尿素被吸引至相对较冷的注射器出口也是有利的。为了节约和环境目的，提供不渗漏的注射器也是有利的。
[0011]本公开的方法和设备提供了前述以及其它优点。
【发明内容】
[0012]本部分提供了本公开的一般概述，并且不是其全部范围和其所有特征的全面公开。
[0013]在一些实施方式中，引导试剂穿过注射器的方法可涉及:在试剂注射器的试剂入口处从试剂罐接收试剂；将试剂引导至限定在杆件的外径和电磁绕线筒的内径之间的杆件通道；将试剂从杆件通道引导至限定在内部下体部的套环的外径和电磁绕线筒的内径之间的套环通道；将试剂从套环通道引导至限定在内部下体部的外径和注射器的下部区段的内径之间的下体部通道；以及将试剂引导至由内部下体部限定的分配通道。分配通道可将下体部通道与由内部下体部和孔口板限定的分配腔室流体连通。在一些实施方式中，该方法可包括将第一部分体积的试剂从分配腔室引导至孔口板中的孔口并且将第二部分体积的试剂从分配腔室引导至注射器的试剂出口。
[0014]在一些实施方式中，将第一部分体积的试剂引导至孔口板中的孔口可包括:引导第一部分体积的试剂穿过孔口板中的多个槽口 ；移动销针并且接通孔口板中的孔口 ；引导第一部分体积的试剂穿过孔口板中的多个槽口和穿过孔口 ；并且将第一部分体积的试剂引导至由内部下体部限定的中央孔洞。
[0015]在一些实施方式中，将第二部分体积的试剂引导至试剂出口可包括:引导第二部分体积的试剂穿过限定在导板中的通孔，销针穿过该通孔；引导第二部分体积的试剂穿过销针头部的通孔，销针头部附连于并且围绕销针的端部；引导第二部分体积的试剂穿过磁线圈的绕线筒的内部；引导第二部分体积的试剂穿过杆件的中央孔洞；引导第二部分体积的试剂从分配腔室至由内部下体部限定的至少一个返回通道，其中，返回通道将分配腔室和由内部下体部限定的中央孔洞流体连通。引导第二部分体积的试剂围绕置于由内部下体部限定的中央孔洞内的实心销针的外径。
[0016]在一些实施方式中，用于注射试剂的注射器可以采用:上注射器体部；可以紧固至上注射器体部的下注射器体部；保持板，该保持板限定圆形孔从而使得保持板可经由该圆形孔围绕下注射器体部紧固；隔绝体，该隔绝体限定圆形孔，从而使得围绕下注射器体部紧固该隔绝体；和安装凸缘，该安装凸缘限定圆形孔，从而该安装凸缘可以围绕隔绝体紧固。可以将该保持板直接抵靠下注射器体部紧固。可以将隔绝体直接抵靠下注射器体部和保持板紧固。可以将安装凸缘直接抵靠隔绝体紧固。保持板可限定围绕保持板的外围边缘的多个通孔并且安装凸缘可限定围绕安装凸缘的外围边缘的多个盲孔。可以采用具有第一销钉端部和第二销钉端部的销钉，从而使得第一销钉端部置于安装凸缘的盲孔中的一个内并且销钉处于布置成完全穿过保持板的多个通孔中的一个。
[0017]在一些实施方式中，可以以如下方式利用具有第一夹钳端部和第二夹钳端部的夹钳:可以将夹钳紧固在保持板的外围边缘和安装凸缘的外围边缘上。保持板的外围边缘可限定外围凹部，并且保持板的多个通孔可位于外围凹部中。安装凸缘外围边缘可限定槽。第一夹钳端部可处于安装凸缘的外围边缘的槽内并且第二夹钳端部可处于保持板的外围边缘的外围凹部内。夹钳可以呈C形并且第二夹钳端部可置于第二销钉端部上。隔绝体可限定具有内径和外径的管状部分，该内径和外径各自具有一系列交替的突起部和凹进部。
[0018]在一些实施方式中，可以使用热屏蔽件上的通孔将热屏蔽件装设在安装凸缘上，从而使得安装凸缘可穿过该热屏蔽件的通孔突出。在一些实施方式中，热屏蔽件可定位在注射器上体部和排气管之间。遮盖件可安装至热屏蔽件，从而使得遮盖件围绕上注射器体部、下注射器体部和安装凸缘。
[0019]在一些实施方式中，用于注射试剂的注射器可采用圆筒形杆件，该圆筒形杆件限定杆件第一端部和杆件第二端部。杆件可具有从管件的第一端部至杆件的第二端部的中空的内部。弹簧预加载器可位于中空的内部内并且抵靠第一端部的一部分。弹簧可以位于中空内部内并且抵接弹簧预加载器。电磁线圈可以紧固在绕线筒周围并且电磁线圈本身可围绕圆筒形杆件的外径。在一些实施方式中，圆筒形杆件、弹簧预加载器、弹簧和电磁线圈仅置于上注射器体部的凹腔或腔室内。
[0020]圆筒形内部下体部可处于下注射器体部内并且限定纵向中央孔洞。内部下体部第一端部可限定第一端部第一孔洞，该第一端部第一孔洞的直径大于纵向中央孔洞的直径。内部下体部第一端还可以限定第一端部第二孔洞，该第一端部第二孔洞的直径大于纵向中央孔洞的直径并且大于第一端部第一孔洞的直径。内部下体部第二端部可限定第二端部孔洞，该第二端部孔洞的直径大于纵向中央孔洞的直径。注射器还可以另外采用处于纵向中央孔洞内的实心销针。导向板可附连于销针的中间部。导向板可处于第一端部第一孔洞内。销针头部可围绕销针的端部或一部分销针的端部。销针头部可以处于第一端部第二孔洞内；并且孔口板处于第二端部孔洞内。圆筒形杆件、弹簧预加载器、弹簧、电磁线圈、圆筒形内部下体部、销针、导向板、销针头部和孔口板可以是单个管筒的一部分。
[0021]在一些实施方式中，注射器体部上区段可以限定腔室，单个管筒或部分单个管筒可插入和置于该腔室内。导向板可限定用于流体通道的一个或多个通孔。可替代地，导向板和销针可以一起在它们之间限定用于流体通道的一个或多个通孔。销针头部可以限定用于流体通道的至少一个通孔。孔口板和内部下体部第二端部之间可限定分配腔室。孔口板可限定通向用于离开注射器的离开孔口的用于流体通道的多个槽。注射器体部下区段的内表面和内部下体部外表面可限定流体路径。内部下体部可限定分配通道，该分配通道流体连通于由注射器体部下区段和内部下体部外表面限定的路径。内部下体部可限定返回通道，该返回通道流体连通于内部下体部中央孔洞以及由孔口板和内部下体部第二端部限定的分配腔室。实心销针可处于用于流体通道的纵向中央孔洞内并且穿过纵向中央孔洞。
[0022]从此处所提供的说明中，另外的应用领域将变得显而易见。本概述中的说明和特定的示例旨在为了举例说明的目的并且不旨在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0023]此处所描述视图仅为了图示所选实施方式的目的并且不是所有可能的实施形式，并且不旨在限制本公开的范围。
[0024]图1描绘了具有使用根据本发明的注射器的污染排放控制系统的示例性路上柴油发动机的示意图；
[0025]图2A描绘了使用根据本发明的一些实施方式的试剂注射器的分解视图；
[0026]图2B描绘了根据本教示的一些实施方式的图2A的试剂注射器的分解剖视图；
[0027]图3A描绘了试剂注射器的剖视图；
[0028]图3B描绘了试剂注射器的另一剖视图；
[0029]图4描绘了安装在排气系统中的试剂注射器的仰视立体图；
[0030]图5描绘了安装在排气系统中的试剂注射器的俯视立体图；
[0031]图6描绘了根据本教示的一些实施方式的试剂注射器的俯视立体图；
[0032]图7描绘了根据本教示的一些实施方式的试剂注射器的俯视立体图；
[0033]图8描绘了根据本教示的一些实施方式的试剂注射器的俯视立体图；
[0034]图9描绘了根据本教示的注射器安装件的隔绝体和安装凸缘的俯视立体图；
[0035]图10描绘了根据本教示的注射器安装件的隔绝体和安装凸缘的分解图；
[0036]图11描绘了根据本教示的图9和10的隔绝体和安装凸缘的剖视图；
[0037]图12描绘了根据本教示的销针和柱塞的分解视图；
[0038]图13描绘了根据本教示的销针和柱塞的剖视图；
[0039]图14描绘了根据本教示的下注射器体部和销针的侧视图；
[0040]图15描绘了根据本教示的下注射器体部和销针的分解视图
[0041]图16描绘了根据本教示的孔口板的立体图；
[0042]图17描绘了根据本教示的导向构件的立体图；
[0043]图18描绘了根据本教示的下注射器体部和销针的剖视图；
[0044]图19描绘了根据本教示的杆件和内部下体部的俯视立体图；
[0045]图20描绘了根据本教示的杆件和内部下体部的分解视图；
[0046]图21描绘了根据本教示的杆件和内部下体部的剖视图；
[0047]图22描绘了根据本教示的注射器体部的下区段和保持板的俯视立体图；
[0048]图23描绘了根据本教示的注射器体部的下区段和保持板的分解视图；
[0049]图24描绘了根据本教示的注射器体部的下区段和保持板的剖视图；
[0050]图25描绘了根据本教示的注射器体部的下区段和内部下体部的俯视立体图；
[0051]图26描绘了根据本教示的注射器体部的下区段和内部下体部的分解视图；
[0052]图27描绘了根据本教示的注射器体部的下区段和内部下体部的剖视图；
[0053]图28描绘了根据本教示的磁线圈组件的俯视立体图；
[0054]图29描绘了根据本教示的磁线圈组件的分解视图；
[0055]图30描绘了根据本教示的磁线圈组件的剖视图；
[0056]图31描绘了根据本教示的绕线筒组件的俯视立