具有褶皱针栓的试剂喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种喷嘴系统，并且特别地涉及一种用于将诸如液体尿素溶液的试剂喷射到排气流中以从柴油机排气中减少氮氧化物(NOx)排放的喷嘴系统。
【背景技术】
[0002]本节提供与本发明有关的背景信息，该背景信息不一定为现有技术。稀薄燃烧发动机通过操作过量的氧气提供改良的燃油效率，即是，氧气的量比所供燃料的完全燃烧所需的量更大。所述发动机被称为“稀薄”运行或以“稀薄混合物”运行。然而，与非稀薄燃烧相反，这种改良的或增强的燃料经济效果被不期望的污染排放抵消，特别地以氮氧化物(NOx)的形式。
[0003]用于减少N0j_放的来自稀薄燃烧内燃机的一个已知的方法是选择性催化还原(SCR)。例如，当使用SCR从柴油机减少呢排放时，SCR包括，根据一个或多个所选的发动机运行参数，将雾化试剂喷射到发动机的排气流中，所述发动机的运行参数例如为排气温度、发动机转速或通过发动机燃料流测量的发动机负载、涡轮增压或排出的NOJ^量流。试剂/排放气体混合物穿过反应器，该反应器包含还原剂，例如活性碳或诸如钼金、钒或钨的金属，还原剂能够减少存在于试剂中的^\的浓度。
[0004]液态尿素溶液在柴油机的SCR系统中被认为是有效的试剂。然而,该液态尿素溶液的使用可能包含缺点。尿素是高腐蚀性的，并且可能不利地影响SCR系统的机械构件，例如将尿素混合物喷射到排放气流中的喷嘴。长期被暴露于高温中，例如柴油排放系统中遇到的高温，尿素还可能固化。固化的尿素可能会累积在狭窄的通道中以及喷嘴内的典型地出口中。固化的尿素还可引起喷嘴的可动部分的缠结，并且阻塞任何开口或尿素流通道，从而致使喷嘴不可用。
[0005]一些试剂喷射系统被配置为包括泵、供给线路和回流线路，以便液态尿素不断地被泵出以尽量减少固化，并且还将热量从喷嘴传递到储存在远处的液态尿素。一些喷嘴配备有可动组件，该可动组件包括中空的管以给未被喷射的试剂提供返回流路。中空的管可被焊接于阀体，阀体具有与阀座结合的锥形端。阀体是由高合金金属构成的典型复合构件。需要相对昂贵的电子束或激光焊接以将管固定到阀体。虽然过去相对复杂的喷嘴阀能正常运行，但这些构件相对的昂贵、复杂且庞大。因此，理想的是提供改良的喷嘴系统，其包括具有改良的针栓组件的试剂喷嘴。
【发明内容】
[0006]本节提供本发明的总体概述，并且并非是其全部范围或其全部特征的全面公开。
[0007]—种用于喷射试剂的喷嘴包括电磁体和位于壳体内的可轴向移动的阀组件。响应电磁体的通电，阀组件可从坐入位置移动到非坐入位置。阀组件包括中空的管，中空的管包括弯曲端，弯曲端具有减小的直径，该直径的大小被设置为允许球部分地延伸出管端但不穿过管。管包括限制球在管内移动的向内延伸的止动装置。针栓头部被固定到管并且定位于电磁体附近。
[0008]一种构造试剂喷嘴的方法包括提供具有第一端部和相对的第二端部的大致柱形的管。在第一端部管的内直径减小。球在第二端部被放进管内。球在减小直径的第一端部抵接管的内表面，以便球的一部分超出第一端部延伸到管的外侧。管被压褶以形成径向向内突出的止动装置以限制球朝向第二端部移动。针栓头部连接到管的第二端部。
[0009]更多的应用领域将从这里所提供的描述变得显而易见。本概述中的描述和具体实例的目的仅在于说明，不在于限制本发明的范围。
【附图说明】
[0010]在此处描述的附图仅用于所选实施方式而非所有可行的实施方式的说明的目的，并且不旨在限制本发明的范围。
[0011]图1是描述排气后处理系统示例的示意图，该排气后处理系统包括电磁控制的试剂喷嘴，该试剂喷嘴根据本发明的教导构成。
[0012]图2是根据本发明的教导构成的试剂喷嘴的透视图。
[0013]图3是透过喷嘴所得的剖视图。
[0014]图4是喷嘴的分解剖视图。
[0015]图5是喷嘴的非完整的部分分解透视图。
[0016]图6是喷嘴的阀部件的剖视图；并且
[0017]图7是喷嘴的放大的非完整剖视图。
[0018]遍及附图若干视图，对应的附图标记表示相应的部分。
【具体实施方式】
[0019]现在将参考附图更充分地描述实施例。
[0020]可以理解的是，尽管本发明可在与柴油机和NOx排放的减少相关的情况下被描述，但本发明可在与若干排气流中的任何一种相关的情况下被使用，例如通过非限制性例子，排气流来自柴油机、汽油机、涡轮、燃料电池、喷气式飞机或任何其他动力源输出的排气流。而且，本发明可在与若干不需要的排气中的任何一项的减少相关的情况下被使用。例如喷射用于柴油微粒过滤器的再生的碳氢化合物也在本发明的范围内。为了附加说明，应该注意的是发布于2011年11月I日的、标题为“用于喷射雾化液体的方法和装置”的共同转让的美国专利第8047452号，其通过参考被引入此处。
[0021]参考附图，提供污染控制系统8，其用于减少来自柴油机21的排气中的NOx排放。图1中，在系统构件之间的实线表示用于试剂的液体线路，虚线表示电路连接。本发明的系统可包含用于容纳试剂的试剂箱10和用于从箱10传输试剂的输送模块12。试剂可为尿素溶液、碳氢化合物、烷基酯、酒精、有机化合物、水等，并且能为它们的混合物或它们的组合。还应该赞许的是，在系统中一种或多种试剂可用，并且能单独地被使用或以组合方式被使用。箱10和输送模块12可形成一体的试剂箱/输送模块。电子喷射控制器14、试剂喷嘴16和排放系统18也被设置为系统8的一部分。排放系统18包括将排气流供给到至少一个催化剂床17的排气管道19。
[0022]输送模块12可包含通过供给线路9从箱10供应试剂的泵。试剂箱10可为聚丙烯、环氧树脂镀膜碳钢，PVC或不锈钢，并且根据应用设定尺寸(例如，用于车辆的车辆尺寸等)。压力调节器(未示出)可被设置为将系统保持在预定的压力设定值(例如，大约60-80psi的相对较低的压力，或在某些实施方式中大约60-150psi的压力)，并且可位于起始于试剂喷嘴16的返回线路35。压力传感器可设置在通往试剂喷嘴16的供给线路9中。系统还可引入多种防冻措施以解冻冻结的试剂或防止试剂冻结。在系统运行期间，无论喷嘴是否释放试剂到排放气体中，试剂均可继续在箱10和试剂喷嘴106之间循环，以冷却喷嘴且尽量缩短试剂在喷嘴中停留的时间，以便试剂保持冷却。持续的试剂循环对于温度敏感试剂是有必要的，例如液态尿素，其在暴露于如可能在发动机排气系统中经历的300°C到650°C的高温时开始固化。
[0023]更进一步，可能期望保持试剂混合物低于140°C并且优选地在更低的5°C到95°C之间的运行范围内，以保证防止试剂的固化。固化的试剂，如果被允许形成，可能缠结可动部分并且阻塞喷嘴的开口。
[0024]所需的试剂的量可随负载、排气温度、排气流量、发动机燃料喷射时间、所需NOJA减小量、气压、相对湿度、排气再循环率和发动机冷却温度的不同而不同。NOx传感器或表25位于催化剂床17的下游。NOJ.感器是可操作的以将NOx浓度指示信号输出给发动机控制单元27。所有或某些发动机运行参数可通过发动机/车辆数据总线从发动机控制单元27供给到试剂电子喷射控制器14。试剂电子喷射控制器14还可被包括为发动机控制单元27的一部分。排气温度、排气流量和排气背压以及其他车辆运行参数可通过各自的传感器被测量。
[0025]现在参考图2至7，将进一步描述试剂喷嘴100。试剂喷嘴100包括具有上部102a和下部102b的喷嘴体部102。磁通框架104相互连接上部102a和下部102b。密封件106被设置在上部和下部之间的接口处。下部102b可包括在保持槽109处被压接到磁通框架104的变形部108。
[0026]如图所示，电磁体组件110位于上部102a中。电磁体组件110包括缠绕线轴114的线圈112。磁通框架104包括邻接线轴114的端壁116和围绕磁铁组件110的柱壁118。
[0027]极芯122被接收于上部102a的孔124中。极芯122延伸穿过线轴114。如将被非常详细地描述的，孔128延伸穿过极芯122以给被喷射的试剂提供返回流路。密封件130被置于上部102a和极芯122之间。节流孔132被置于孔128中以限制流过其中的试剂的流率。
[0028]阀组件138可滑动地位