机动车选择性催化还原系统的液体冷却的还原剂递送单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及为用于机动车选择性催化还原系统的还原剂递送单元提供主动冷却。
【背景技术】
[0002]在欧洲和北美的新排放法规正在推动新型排气后处理系统的实现，特别是用于诸如在贫燃和超贫燃条件下操作的压缩点火(柴油)发动机和分层充气火花点火发动机(通常利用直喷)的贫燃烧技术。贫燃发动机显示具有高的氮氧化物(NOx)排放水平，这是在贫燃燃烧的富氧排气环境特性中难以处理的。目前正在开发在这样的条件下处理NOx的排气后处理技术。
[0003]这些技术中的一种包括有利于氨气(NH3)与排气的氮氧化物(NOx)反应以产生氮气(N2)和水(H2O)的催化剂。该技术被称为选择性催化还原(SCR)。氨气在其纯净形式下是在机动车环境中难以处理的，因此这些系统习惯上使用通常在32%的尿素(CO(NH2)2)浓度下的液态尿素水溶液。该溶液被称为AUS-32,并且也以其商品名AdBlue为人所知。尿素被递送到热排气流并且在经历热解或热分解之后在排气中转化成氨气，成为氨气和异氰酸(HNCO)。异氰酸接着与排气中存在的水经历水解并且转化成氨气和二氧化碳(CO2)，由热解和水解产生的氨气接着与如前所述的氮氧化物经历催化反应。
[0004]在一些系统中，还原剂递送单元(RDU)安装在车身下方排气管线的下游处。这导致在SCR催化剂处相对低的温度、较长的起燃时间以及NOx的低转化效率。已经尝试将SCR催化剂和RDU喷射器再定位至更靠近发动机处，以便为更快的起燃和NOx的更高效率的转化提供更高温度的排气。
[0005]然而，这种近距离的布置可导致对于喷射器来说高热的周围环境。在这种情况下，可能需要喷射器的主动冷却来防止喷射器顶端的和因此AUS-32工作流体的过度加热。
【发明内容】
[0006]本发明是具有主动冷却的还原剂递送单元，其被构造成具有足够的结构稳健性并且提高组件的耐腐蚀性，其中可以想到通过使用不正确的冷却剂介质而对基部喷射器的侵蚀。
[0007]在一个实施例中，还原剂递送单元具有上部护罩、连接到上部护罩的下部护罩、以及内部套管。内部套管的外表面连接到上部护罩的内表面和下部护罩的内表面。还原剂递送单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连接到内部套管的内表面，并且下部套管的外表面的另一部分连接到下部护罩的外表面。液体冷却腔体由在内部套管和下部护罩之间、在下部套管和下部护罩之间、以及在下部套管和内部套管之间的连接形成。波状(corrugated)部分形成为下部套管的一部分，并且喷射器部分地位于内部套管内，并且部分地位于下部套管内。冷却剂流入液体冷却腔体以向喷射器提供冷却功能，并且下部套管的波状部分将热量传递远离喷射器的至少一部分。
[0008]第一连接点由在内部套管的外表面和下部护罩的内表面之间的连接形成，第二连接点由连接到内部套管的内表面的下部套管的外表面的一部分形成，并且第三连接点由连接到下部护罩的外表面的下部套管的外表面的区域形成。
[0009]喷射器包括下部阀体，并且下部阀体的一部分压力配合到下部套管的波状部分内。
[0010]本发明的目的是经由主动冷却的还原剂递送系统(RDU)提供AUS-32向发动机排气的递送，以用于在车辆上的SCR排气后处理系统中使用。
[0011]本发明的另一个目的是从单独的液体回路提供对RDU的主动冷却。虽然冷却液体的源可以是变化的，但来自现有发动机冷却剂回路的发动机冷却剂与本发明的RDU —起使用是在本发明的范围内。
[0012]本发明的另一个目的是提供一种由于极度高温的安装位置而冷却排气安装座喷射单元的解决方案。
[0013]本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例虽然指示本发明的优选实施例，但其旨在仅用于举例说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。
【附图说明】
[0014]通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，在附图中:
图1是根据本发明的实施例的具有主动冷却的还原剂递送单元的侧视图；
图2是根据本发明的实施例的具有主动冷却的还原剂递送单元的侧剖视图；以及图3是根据本发明的实施例的具有主动冷却的还原剂递送单元的剖视图，其中内部部件中一些被移除。
【具体实施方式】
[0015](多个)优选实施例的以下描述本质上仅为示例性的，而绝不旨在限制本发明、其应用或用途。
[0016]参看图1-3，用于机动车选择性催化还原(SCR)系统的具有主动冷却的还原剂递送单元的实施例总体上在10处示出。还原剂递送单元10包括总体上在12处示出的外部罩壳或壳体，并且罩壳12包括保持帽14，保持帽14连接到上部护罩16和下部护罩18，下部护罩18也连接到上部护罩16。保持帽14和罩壳16、18在连接到一起时形成总体上在20处示出的腔体，在该腔体中设置有各种部件。
[0017]帽14至少部分地包围液压连接器22。液压连接器22具有入口管24和入口杯26，入口管24和入口杯26在该实施例中一体地形成在一起，但在本发明的范围内，入口管24和入口杯26可以单独地形成。入口管24包括孔口 28，其延伸穿过管24并且与由入口杯26形成的内部腔体(总体上在30处示出)流体连通，如在图2中可最清楚地看到的。内部腔体30与总体上在32处示出的喷射器流体连通，喷射器32设置在腔体20内。
[0018]保持帽14通过与上部护罩16焊接而将入口杯26保持在位。上部护罩16被构造成使从热的周围环境到单元10的内部体积和AUS-32流体通道的热传递最小化，特别是在瞬态加热(例如，发动机在拖着挂车爬山之后降至怠速)期间。通过这样做，上部护罩16的热容量针对喷射器32的内部部件的短期加热进行保护。上部护罩16通过激光焊接(但也可能通过硬钎焊)接合到下部护罩18。
[0019]喷射器32包括上部阀体34，其为中空的并且与内部腔体30流体连通。上部阀体34的一部分由第一密封件包围，第一密封件在该实施例中为上部O形环36，其与内部腔体30的内壁38接触，以在上部阀体34和入口杯26之间提供密封连接，从而确保流过入口杯26的所有流体都进入上部阀体34中。
[0020]上部阀体34由具有连接器42的外壳40包围。连接器42与线圈44电导通，并且线圈44是总体上在46处示出的螺线管部分的一部分。螺线管部分46是喷射器32的一部分，并且控制总体上在48处示出的阀部分的移动，阀部分也是喷射器32的一部分。除了线圈44之外，螺线管部分46也包括由线圈44包围的极片50和可移动的电枢52。极片50和电枢52为基本上中空的，使得返回弹簧54设置在由极片50和电枢52形成的总体上在56处示出的腔体中。当在图2中看时，返回弹簧54将电枢52向下偏置，并且因此朝关闭位置偏置阀部分48。返回弹簧54位于电枢52和止挡件58之间。
[0021 ] 阀部分48包括在总体上在62处示出的第一端处连接到电枢52的管60、以及连接到在总体上在66处示出的第二端的球64。球64是阀的一部分，并且阀也包括阀座68。阀座68安装在下部阀体70的下端中，并且下部阀体70连接到极片50，使得下部阀体70由线圈44部分地包围。球64的移动由导向器74控制。导向器74包括球64移动通过的导向孔口 92，并且也包括流体流过的侧孔口 76。阀座68包括圆锥形部分78，当阀处于关闭位置时，球64搁置在圆锥形部分78上。阀座68也包括中心孔口 80，当流体离开喷射器32时，流体穿过中心孔口 80。
[0022]在喷射器32的操作期间，阀和更具体地管60及球64由返回弹簧54偏置以接触阀座68，并且因此将阀保持在关闭位置。当线圈44被通电时，电枢52被拉向极片50。线圈44的通电生成足够的力，使得电枢52克服返回弹簧54的力，并且朝极片50移动。因为管60连接到电枢52并且球64连接到管60，所以电枢52朝极片50的移动使球64远离阀座68移动，从而打开阀。当阀处于打开位置时，流体从孔口 28流过内部腔体30、上部阀体34、极片50、电枢52、管60并且离开形成为管60的一部分的多个退出孔口 72。在流体流出退出孔口 72之后，流体穿过侧孔口 76，并且流出中心孔口 80。
[0023]当线圈44不再通电时,返回弹簧54迫使电枢52远离极片50，并且移动电枢52、管60和球64，使得球64被抵靠阀座68的圆锥形部分78放置，从而将阀置于关闭位置。
[0024]螺线管部分46也包括壳体82，其至少部分地包围线圈44和下部阀体70。包围壳体82的一部分的是第二密封件，该密封件在该实施例中为下部O形环84，并且下部O形环84由内部套管86包围。内部套管86设置在腔体20内，并且内部套管86的外表面88的一部分(通过使用焊接)连接到上部护罩16的内表面90和下部护罩18的内表面94两者。在内部套管86的外表面88和下部护罩18的内表面94之间的连接形成第一连接点108。下部阀体70的一部分也由下部套管96包围。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钎焊过程连接到内部套管86的内表面100，形成第二连接点102。下部套管96的外表面98的另一个区域由由焊接或硬钎焊过程连接到下部护罩18的外表面104，以形成第三连接点106。
[0025]下部套管96包围总体上在110处示出的下部阀体70的下端。更具体地，下部套管96成形为使得下部套管96包括具有脊的波状部分112，脊接触下部阀体70的下端110，使得下部阀体70压力配合到下部套管96。波状部分112用来将热量传递离开由波状部分112包围的下部阀体70的部分。在内部套管86和下部护罩18之间的连接、在下部套管96和下部护罩18之间的连接、以及在下部套管96和下部护罩18之间的连接形成总体上在114处示出的液体冷却腔体。
[0026]下部护罩18具有各种轮廓和形状，其不仅形成用于与下部套管96连接的下端110，而且形成液体冷却腔体114的形状。还存在形成为下部护罩18的一部分的两个孔口，两个液压连接器固定地安装到它们中。更具体地，存在安装在冷却剂入口孔口(未示出)中的