CN104295348A - 柴油机排气流体喷射系统的喷嘴冷却系统及技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种系统，用于将柴油机排气流体或其他还原剂传输到喷射器以便排放到发动机的排气后处理系统中。喷射器包括在柴油机排气流体与排出的气体的温度之间形成热屏蔽的喷嘴组件。本发明还揭示一种在操作喷射器之前冷却喷嘴，以便达到减排目的的柴油机排气流体传输工序。

Description

柴油机排气流体喷射系统的喷嘴冷却系统及技术

技术领域

本发明涉及柴油机排气流体喷射系统的喷嘴冷却系统及技术。

背景技术

选择性催化还原(“SCR”)排气后处理系统是用于减少内燃机例如柴油机的NOx排放的重要技术。SCR系统通常包括：存储柴油机排气流体(DEF)的流体源；计量给料器，其包括至少一个用于对DEF加压的泵单元与用于提供DEF的受控的总量或流速的测量单元；以及喷射器，其向位于SCR催化剂的加入位置上游的排气气流通路的DEF分解区域提供尿素溶液。许多SCR系统还使用压缩气体帮助DEF在喷射器内流动。然而，提供了重要的NOx减排作用的SCR系统也受到许多缺点和问题的影响。

例如，用于将DEF喷射到排气系统中的喷嘴通常是安装在排气系统上，或者整合在排气系统内部。当排气温度很高时，喷嘴也会被加热。在每个喷射周期开始时，加热的喷嘴可能会将DEF中的水分气化，直到喷嘴被DEF流充分冷却。该气化现象导致较大的压力波从吸嘴通过计量给料器系统向上游扩散，从而增加了发生损坏和需要维修的潜在风险。因此，需要对现有技术进行改进，以对上述情况和用于通过与排气系统连接的喷嘴传输DEF的喷射系统的其他相关缺点加以改善。

发明内容

某些示例性的实施例包括用于对在操作SCR催化剂时传输柴油机排气流体的喷嘴进行热控制的系统和技术。在一个方面，该系统包括具有热屏蔽的喷嘴组件，用于减少从排气系统传递到喷嘴的热量。在另一个方面，该喷嘴组件包括从排气系统延伸到周围的大气中的散热装置，用于阻止热量从排气系统传递到喷嘴。在又一个方面，提供一种方法，其包括：通过喷嘴进行脉冲性的DEF传输，从而在常规的用于排放处理的DEF喷射操作开始之前对喷嘴加以冷却。本发明还考虑了上述热屏蔽喷嘴、散热装置、以及脉冲性的DEF传输方法的各种组合。

本发明的更多的方面、实施例、形式、功能、效益、作用对象及优势将在以下提供的具体实施方式和附图中详细说明。

附图说明

以下将参考附图和示例性的实施例对本发明做更详细的说明。如图所示：

图1是作为示例的DEF传输系统的示意图。

图2是具有包括图1所示的DEF传输系统的一部分的热屏蔽的喷射器的正视图。

图3是图2所示的喷射器安装在排气管上时的剖视图。

图4是另一个示例中的具有延伸的端盖的喷射器的正视图。

图5是图4所示的喷射器安装在排气管上时的部分剖视图。

图6是图1所示的DEF传输系统中的作为示例的控制器在用于执行喷嘴冷却工序时的图解。

图7是作为示例的DEF喷嘴冷却工序的流程图。

图8A至8D是显示出作为示例的DEF喷嘴冷却工序在一个时间周期内的操作的图解。

具体实施方式

为了达到促进理解本发明的原理的目的，附图中阐述的若干实施例现在将被作为参考，且特定的语言被用于描述相同的部件。然而可以理解的是，这并不意味着对本发明保护范围的任何限制。所描述的实施例的任何改变和进一步的修改，以及这里描述的本发明的原理的任何进一步的应用，对于本发明所涉及的领域的技术人员来说都是可以正常想到的。

参考图1，其中揭示了一个作为示例的系统100，其包括用于将任何合适的还原剂(也可被称为DEF)传输到与发动机102连接的排气系统104的传输系统110。系统100可以被提供到由发动机102驱动的车辆上，也可以被提供到应用于其他用途例如发电或泵送系统的发动机102上。发动机102可以是柴油机或者任何合适的使用还原剂进行排气处理的内燃机。发动机102包括用于让增压空气进入的进气系统112与用于让燃烧产生的废气排出的排气系统104。可以理解，这里并没有把这些系统的所有与现有技术相同的细节都显示出来。发动机102包括多个气缸(图未示)，这些气缸形成燃烧室，由燃料喷射器(图未示)注入的燃料与通过进气系统112进入的增压空气在其中产生燃烧。燃烧释放出的能量通过与曲轴(图未示)相连的活塞驱动发动机102。当用于驱动车辆时，发动机102通过传动系统(图未示)连接到用于驱动车辆的驱动轮。进气阀(图未示)控制增压空气进入气缸的总量，排气阀(图未示)控制通过排气系统104排出，并最终进入大气的废气的排量。在进入大气之前，后处理系统108的一个或多个后处理装置会对废气进行处理。

在一个实施例中，排气系统104包括后处理系统108，该后处理系统108中具有一种或多种SCR催化器106，还设有一个或多个用于容纳从DEF传输系统110传输过来的DEF的容纳场所。后处理系统108可以包括一个或多个后处理元件(图未示)，例如一个或多个氧化催化器，一个或多个微粒过滤器，氨氧化催化器，以及各种类型的温度、压力及排气成分传感器。排气系统104还可以包括其他各种元件(图未示)，例如EGR系统、涡轮增压器系统、冷却装置、以及其他将排气系统104与进气系统112连接的元件。排气系统104的处于SCR催化器106上游的部分安装有DEF喷射器118，该DEF喷射器118的出口，或者说喷嘴，用来将水性的DEF喷入排气系统，使DEF在排气系统中与发动机102产生的发动机废气混合。SCR催化器106促进还原剂与废气中的NOx发生化学反应，对大量的NOx加以转化，从而在废气进入大气之前减少NOx的排放量。

DEF传输系统110进一步包括计量给料器114，该计量给料器114从储料罐116接收DEF，然后将DEF提供给喷射器18进行注入，或者传输到分解室，或者直接传输到排气系统104。这里所述的喷射器包括任何为DEF的传输提供出口的喷嘴、静态设备、可控电子装置、和/或机械执行机构。在一个示例中，一种适用的柴油机排气流体包括由32.5％的高纯度尿素和67.5％的去离子水组成的溶液。然而需要注意的是，其他DEF溶液和还原剂也可以使用。

计量给料器114可能包括不同类型的结构，以方便从储料罐116接收DEF以及将DEF传输到排气系统104。例如，计量给料器114可能包括泵、滤网、以及安装在泵的上游，用来从储料罐116接收DEF的止回阀。泵的一种形式为隔膜泵，不过可以理解的是，其他种类的泵也可以使用。泵以预定的压力输出加压的DEF，该DEF流过第二止回阀、脉动抑制器及第二过滤器，向计量阀提供加压的还原剂。计量给料器114还可以包括环绕泵设置的旁路管线，其中设有旁路阀，该旁路阀可以被操作以打开或关闭，从而允许或阻止DEF经过旁路管线流到位于第一滤网上游的，可能导致DEF在例如清洗操作期间回流到储料罐116内的位置。计量给料器114还可以包括以可控的速率从计量阀接收DEF的混合室。该混合室同时从气源接收压缩空气流，并从计量给料器114的出口128排出压缩空气和DEF的混合流。气源可以整合在车辆中、整合在发动机中、或者是系统100的专用气源。可以理解的是，其他的实施例还可能使用除了空气之外的其他压缩气体，例如一种以上的惰性气体及其组合。

储料罐116用作DEF的来源，并且开设有通孔，允许还原剂通过接口120被回收。导管122从接口120延伸到计量给料器114的入口124。另一导管126从计量给料器114的出口128延伸到喷射器118。当计量给料器114工作时，其通过导管122从储料罐116吸入还原剂，然后再通过导管126将还原剂泵送到喷射器118。另外还可以提供一回流导管(图未示)，用来将多余的还原剂送回储料罐116。

图2和图3示出了一个实施例提供的喷射器118的更多细节。喷射器118包括延长的外壳130，其中开设有内部空间132。外壳130包括围绕内部空间132设置的侧壁134，该侧壁134从第一端部136延伸到相对的第二端部138。导管126包括第一部分126a，该第一部分126a从第一端部136进入外壳130，然后大致地沿着外壳130的中心线延伸到一弯曲部分127。弯曲部分127邻近外壳130的第二端部138设置，但是与第二端部138在纵向上相互隔开。导管126还包括第二部分126b，该第二部分126b从弯曲部分127延伸出来，且延伸方向与第一部分126a大致垂直。导管126的第二部分126b延伸到固定在侧壁134上的喷嘴140。喷嘴140连接到排气系统104的排气导管105上开设的流管105a，并与该流管105a形成流体连通。

在本实施例中，喷嘴140包括本体142，本体142具有内侧部分142c，内侧部分142c开设有圆柱形的内收容部144。内收容部144在中空的内部空间132中设有开口，用于容纳导管126的第二部分126b的一端。喷嘴140还开设有倾斜地与流管105a及导管126的第二部分126b相通的第一及第二流动通道146a、146b。流动通道146a、146b与导管126的内部126c形成流体连通，用来向排气导管105的流管105a提供DEF喷雾。应该理解的是，也可以考虑使用多于两个流动通道，或者其他的流动通道布置方式，以便提供多种不同的将DEF喷入排气导管105的方式。在本实施例中，流动通道146a、146b开口于本体142的一个外侧凸出部分142a上，且该外侧凸出部分142a上还形成有环绕本体142的内侧部分142c的唇边142b。内侧部分142c从内部空间132延伸出来，并从侧壁134向外凸出，用于插接到排气导管105的外部导向开口中。

喷射器118包括安装在外壳130的第一端部136上的盖体160。盖体160包括本体162，本体162具有凸缘162a，凸缘162a开设有用于收容和链接外壳130的侧壁134的内收容部164。盖体160可以通过螺纹、焊接、过盈配合、和/或其他适合的连接方式形成连接。本体162还包括套筒162b，该套筒162b的延伸方向与凸缘162a相反，并从第一端部136向外伸出，其中贯通地开设有用于收容导管126的通孔。盖体160连接到外壳130上，并且安装在排气导管105上，其安装位置使得盖体160与导管126的连接点处于排气导管105输送的废气气流105b之外，如图3所示。应该理解的是，外壳130和/或盖体160能够以任何合适的安装方式,例如下面的图4和图5中进一步加以讨论的方式，安装在排气导管105上。

外壳130的中空的内部空间132开设有气隙，该气隙完全地环绕导管的第一及第二部分126a、126b，作为热屏障以减少从排气系统104到导管126的热传递。该热屏障降低导管126及喷嘴140的外表面温度，从而进一步降低导管126和喷嘴140的内表面温度，减少传递到导管126内部的DEF和空气的混合物的热量。导管126和外壳130及盖体160唯一的直接接触位于废气气流之外，这样就可以防止热量在被传递到导管126之前先从盖体160传递到周围的大气中。气隙沿着导管126的长度、以及由中空的内部空间132形成的气隙的体积，可以阻止或减少DEF在导管126与喷嘴140内的相变。DEF的相变可能产生在低剂量或零剂量的条件下，在该等条件下，废气具有从200摄氏度到650摄氏度甚至更高的高温，使得DEF的温度被升高到高于一个阈值温度。DEF的相变在喷射器118内产生具有堵塞喷嘴140的流动通道146a、146b的潜在风险的化合物。若能阻止这些化合物的形成，则无需再使用外部冷却回路来冷却喷嘴140，还可以增加喷射器118的使用寿命。

图4和图5示出了另一个实施例提供的喷射器318的更多细节。喷射器318包括与上述的喷射器118的部件相同的，或者可以与上述的喷射器118的部件相同的部件，且这些部件被用相同的参考标号指明，以提供便利。喷射器318还包括与外壳130及DEF导管126连接的端盖360。端盖360包括凸缘362a，该凸缘362a设置在端盖360安装在外壳130的第一部分136上的一端。端盖360还包括设置在相反的另一端上的套筒362b，DEF导管126通过套筒362b延伸出去。在一个实施例中，套筒362b提供了喷射器318和DEF导管126之间唯一的连接，且喷嘴140将DEF导管126与外壳130连接。凸缘362a及套筒362b分别与端盖160的凸缘162a及套筒162b相似。然而，与端盖160相比，端盖360还包括在凸缘362a及套筒362b之间延伸的延伸件362c。

延伸件362c在凸缘362a与套筒362b之间具有长度L。确定长度L的宗旨是，当喷射器318如图5所示的那样安装在废气导管105上时，套筒362b位于废气导管105外侧，且与废气导管105在朝外的径向上相互隔开。这样就使得DEF导管126与喷射器318的连接点处于排气导管105输送的废气气流105b之外，可以减少从废气传递到导管126内的DEF的热量。此外，端盖360的延伸件362c开设有气隙363，该气隙363沿着排气导管105的径向向外延伸，从而在外壳130上也形成气隙，围绕着导管126提供附加的隔热效果，同时也提供了一种防止热量在从套筒362b处传递到DEF导管126之前就进入大气的方法。导管126可以包括一个或多个管件126a，该等管件126a在端盖360外部与导管126连接，用于接收从计量给料器输送过来的DEF。

如图5所示，喷射器318安装在排气导管105上，并使得喷嘴140的位置大致处于排气导管105的中心线上，且朝向排气出口105b。排气导管105包括安装件370，该安装部370固定在排气导管105上，且包括内部通道与用于支持端盖360的支持结构。外壳130从端盖376延伸出去，并伸入排气导管105的通道105a。环绕安装件370固定有固定件380，用于维持喷射器318与安装件370之间的接合。从排气导管105中的废气传来的热量穿过安装件370与延伸件362a之间的环圈部384，并进一步穿过固定件380的开口382进行传递。在一个实施例中，环圈部包括密封部，用于防止废气从安装件370与端盖360之间逸出。

重新参考图1，流向喷射器118以供喷射到排气系统104中的DEF流可以被控制器150控制及监测，该控制器150可以是发动机控制模块(ECM)或者计量给料器控制模块(DCM)。应该注意的是，该控制器或控制模块可以被设置成各种不同的形式和配置，可以包括一台或多台计算机装置，形成具有存储计算机可执行指令的非暂时性存储器、产品加工装置及通信硬件的处理子系统的整体或一部分。还应该注意的是，控制器可以是单个的装置或者分布式装置，该控制器的功能可以采用硬件或软件来执行。该控制器150与执行给定的实施例具备的功能所需的任何装置、传感器、和/或执行机构建立通信。

控制器150在自身的存储器中存储了可以被控制器150读取及执行的指令，并且与计量给料器114可操作地连接及建立通信，用于将储料罐116中的DEF提供给喷射器118。控制器150还与安装在喷射器118上或其附近的与排气系统104对应的温度传感器152可操作地连接，并可以从温度传感器152接收信号。温度传感器152可以被操作以提供用于表明排气系统104与喷射器118二者中至少一者的温度的信号。温度传感器152并不需要直接与排气系统104和/或喷射器118建立通信，并且可以设置在还原剂传输系统110中适于为排气系统的温度和/或喷射器的温度提供指示的任何位置。

图6示出了控制器150的一个实施例。在某些实施例中，控制器150包括一个或多个构造用来执行控制器150的功能操作的模块。在某些实施例中，控制器150包括喷嘴冷却模块170与计量给料器命令模块180。这里关于模块的描述强调了控制器150各方面结构的独立性，且说明了控制器150的一个操作群组和对应的职能。若采用其他的操作群组来执行类似的整体操作，在本发明的范围中也是可以理解的。这些模块可以在硬件和/或计算机可读介质中的软件中实现，且这些模块也可能跨越式地分布在各种不同的硬件和软件元件中。对操作控制器的某些实施例的更具体的描述包含在以图6为参考的段落中。

这里描述的某些操作包括对一个或多个参数进行解析的操作。此处使用的“解析”包括使用现有技术中已知的任何方法接收数值，其中“接收数值”至少包括通过数据链路或网络通信接收数值、接收用于表示数值的电子信号(例如电压、频率、电流或脉宽调制信号)、接收用于表示数值的软件参数、从计算机可读介质上的存储位置读取数值、使用现有技术中已知的任何手段接收数值作为运行时的参数、和/或接收数值并根据接收到的数值计算被解析的参数、和/或引用被解析为参数数值的默认值。

控制器150，如同下面所讨论的那样，被用于确认一条或多条关于喷嘴冷却剂量的命令186并与之通信，从而产生通过喷射器118的脉动性的、有限的DEF流，使得在为了对排放的废气气流进行处理而执行减少通过喷嘴118的排放剂量的命令188之前，喷嘴140的温度已经被降低到可接受的水平，比如喷嘴阈值温度174以下。脉动性的、有限的DEF流为喷嘴140提供充分的冷却，在随后的减排给料过程中把DEF的相变产生的影响缩减到最小。

在一个实施例中，喷嘴阈值温度174是预设的喷嘴140的最高温度，当DEF的温度超过该喷嘴阈值温度174时，DEF发生相变，产生的化合物会导致喷嘴堵塞或增加喷嘴堵塞的可能性，阻碍足够剂量的DEF传输到排气系统104供减排后处理使用。由于空气的强制对流，在喷嘴140中传输的空气只能给喷嘴140提供极小的冷却效果。通过喷嘴140提供DEF才能提供足够的冷却效果以降低喷嘴140的温度。但是，若是有命令发送到计量给料器114，要求按照适当的剂量和时间来提供DEF，以便让后处理系统108可以有效地工作以进行减排处理时，只要根据该命令提供DEF，则流动在前方的部分DEF在接触到灼热的喷嘴140时发生的相变会产生膨胀的波阵面，将上游的DEF和空气的混合物通过导管126推入计量给料器114。

喷嘴冷却模块170用于接收喷嘴温度输入值172，并将该喷嘴温度输入值172与喷嘴阈值温度174比较。根据比较结果，喷嘴冷却模块170输出喷嘴冷却决定176。如果此时喷嘴并不需要冷却，则使用计量给料器命令模块180从工作中的发动机102、排气系统104、后处理系统108接收操作输入182，以及根据操作输入182确定减排给料命令188，该减排给料命令188符合后处理系统和减排参数184的要求。

如果喷嘴冷却决定176决定喷嘴140需要冷却，则计量给料器命令模块180被用于确定喷嘴冷却给料命令186，该喷嘴冷却给料命令186在执行减排给料命令188之前执行。喷嘴冷却给料命令186提供了将预定剂量的DEF通过喷嘴140进行一次或多次脉动性给料的给料剂量，用以冷却喷嘴140，同时尽量减小导管126中形成的压力波。如果喷嘴140获得的喷嘴温度172低于喷嘴阈值温度174，计量给料器命令模块180恢复工作，再次根据操作输入182确定符合后处理系统和排放参数184的要求的减排给料命令188。

参考图7，其为描述了作为示例的喷嘴冷却工序200的流程图，该喷嘴冷却工序200适用于由例如系统100使用的控制器150通过程序进行操作的DEF传输系统110。工序200开始于操作202，在该操作202中启动DEF传输系统110的喷嘴140的冷却控制程序。操作202可以开始于解析点火打开事件和/或解析高于预设的温度阈值的排气温度输入。作为选择地或者附加地，操作202还可以包括：解析用于表明DEF传输系统在关闭之后将要重新工作，或者在可能并未被完全关闭的一段特定长度的时间内没有工作之后将要重新工作的通信或其他参数。如果发动机系统的点火打开事件或其他初始条件被解析为是真实的，工序200进行到操作204。如果发动机系统的点火打开事件被解析为是虚假的，则重复步骤202。

操作204对喷嘴温度输入172做出确定或解析。在条件206下，工序200根据喷嘴温度输入172和喷嘴阈值温度174的比较结果来确认喷嘴是否需要冷却。例如，如果喷嘴温度输入172高于喷嘴阈值温度174，则可能需要对喷嘴进行冷却，此时在操作208中开始对计量给料器114的喷嘴冷却循环操作。在操作208中，从计量给料器114通过满足喷嘴冷却给料命令186的要求的一次或多次脉动性的给料提供有限量的DEF，并使用这些DEF作为冷源从喷嘴140吸收热能，直到喷嘴104的温度降到低于喷嘴阈值温度174，并将此种情况确认为条件210。喷嘴冷却给料命令186可以包括一个或多个连续的给料事件，该等给料事件都被安排在一个预定的时间段内，用于将通过喷嘴140的DEF剂量限制在会导致几乎全部DEF都产生气化或其他相变的限制范围之内，从而限制灼热的喷嘴140引起的DEF相变所导致的系统压力增加。若是DEF在脉动性的给料过程中仍然会气化，在每一个脉动性给料事件对喷嘴140进行冷却时，压力增加的严重程度和上游压力波通过导管126向计量给料器114传播的严重程度都会降低。通过喷嘴140进行多次DEF给料操作，可以达到持续降低喷嘴温度的效果。

当条件210得到满足，或者条件206被否定，则工序200继续执行操作212，使用计量给料器114提供减排循环操作。该减排循环操作按照满足减排给料命令188的要求的剂量向排气系统104提供DEF。减排命令要求提供的DEF给料剂量是根据后处理系统108的操作要求确定的，以便满足持续减排的要求和后处理系统108的其他操作要求。当减排给料命令188的要求得到满足，或者发生了熄火事件时，工序200可以在终点214结束。

图8A至8D显示出了根据工序200对计量给料器114进行操作的图解示例。在描述对计量给料器114的操作时，图8A至8D中的横轴均为以秒为单位的时间，纵轴均为以毫升/秒为单位的给料速率。提供这些示例的目的只是为了解释本发明，并不意味着对本发明构成限制。在图8A中，工序200包括在喷嘴冷却循环300中对计量给料器114进行操作以提供单次的给料操作，例如在2秒钟时间内以2毫升/秒的速率给料。应该理解的是，对给料速率和给料时间的范围应该予以仔细考虑。在一个长度为例如大约4秒的延迟期302之后，计量给料器114在减排循环304中工作，按照满足减排给料命令188的要求的时间段和给料速率进行给料。但是应该理解的是，对延迟期的范围应该予以考虑。在延迟期302中，储料罐116停止输出DEF。然而，计量给料器114可能仍然通过喷嘴140提供空气，将导管126中残留的DEF推向喷嘴140，以便获得额外的冷却效果。

在图8B中，计量给料器11在喷嘴冷却循环300中工作，该喷嘴冷却循环300的给料时段包括两个脉冲，每个脉冲的持续时间约为1秒，在每个脉冲期间以2毫升/秒的速率给料，两个脉冲之间的间隔时间约为2秒。在大约2秒的延迟期302之后，计量给料器114在减排循环304中工作，按照满足减排给料命令188的要求的时间段和给料速率进行给料。

在图8C中，计量给料器114在喷嘴冷却循环300中工作，在大约1秒钟时间内以2毫升/秒的速率进行单次给料。在大约3秒的延迟期302之后，计量给料器114在减排循环304中工作。在图8D中，计量给料器114在喷嘴冷却循环300中工作，该喷嘴冷却循环300的给料时段包括两个脉冲，每个脉冲的持续时间约为1秒，在每个脉冲期间以2毫升/秒的速率给料，两个脉冲之间的间隔时间约为3秒。在大约3秒的延迟期302之后，计量给料器114在减排循环304中工作，按照满足减排给料命令188的要求的时间段和给料速率进行给料。在其他实施例中，也可以考虑采用多于两个脉冲，以及采用其他的脉冲持续时间、给料速率、脉冲间隔和/或延迟期302。仍然如上所述，需要理解的是，对于给料时段、给料速率、给料脉冲及延迟期的范围是需要予以仔细考虑的。

这里将要对某些实施例做出进一步的描述。某些实施例包括用于给和排气后处理系统连接的柴油机排气流体输送系统的喷嘴提供冷却或减少热量的系统。该系统包括内燃机，该内燃机具有排气系统，用于吸收内燃机运行时产生的废气。柴油机排气流体输送系统包括储料罐，用于储存用来对内燃机运行时产生的废气进行处理的柴油机排气流体。该输送系统还包括可操作的计量给料器，用来将柴油机排气流体从储料罐通过从该计量给料器延伸到与排气系统流体连通的喷射器的导管泵出。喷射器包括与导管和排气系统连接并建立流体连通的喷嘴，还包括延长的外壳，该外壳包括侧壁，侧壁围成在外壳的第一端部和与之相对的第二端部之间延伸的中空内部。导管的至少一部分通过外壳的第一端部延伸到安装在外壳侧壁上的喷嘴。中空内部形成环绕喷嘴和导管的隔热气隙。

在一个实施例中，导管包括通过外壳的第一端部延伸的第一部分、从喷嘴伸入中空内部的第二部分、以及在第一部分与第二部分之间延伸，并将二者连接成大致相互垂直的位置关系的弯曲部分。在另一个实施例中，外壳的第一端部包括端盖，端盖具有与侧壁连接的凸缘部分及延伸方向与凸缘部分相反的套筒部分，套筒部分开设有用于将导管容纳于其中的通孔。在又一个实施例中，喷嘴包括本体，本体具有伸入外壳的内侧部分，内侧部分开设有圆柱形的用于将导管的一端容纳于其中的内收容部，还开设有至少两个贯穿本体并与导管内部流体连通的流动通道。在一个改良的实施例中，喷嘴的本体包括从内侧部分延伸出去并形成环绕内侧部分的唇边的外侧部分，且内侧部分穿过外壳的侧壁并向外凸出。

在另一个实施例中，喷射器包括设置在外壳的第一端部上的端盖。端盖包括从外壳延伸出去并形成延伸的气隙的延伸件，且导管与喷射器之间唯一的直接连接位于延伸件的与外壳的第一端部相反的端部上。在一个改良的实施例中，端盖包括与外壳的侧壁连接的凸缘部分，延伸件从凸缘部分延伸到延伸件的末端。端盖还包括从延伸件末端向外延伸出来的套筒部分，套筒部分开设有用于将导管容纳于其中的通孔。在另一个改良的实施例中，喷射器安装在排气系统的排气导管上，使延伸件沿着排气导管的径向向外延伸到延伸件的末端。

喷射器可以安装在排气导管上，使用连接在排气导管上的安装件在排气导管上支撑端盖，并使得外壳从端盖伸向排气导管。固定件被用来将喷射器安装在安装件上。端盖的延伸件通过安装件和固定件延伸到该延伸件位于排气导管外部并与排气导管隔开的末端。

某些实施例是与柴油机排气流体传输系统的冷却相关的方法。其中柴油机排气流体传输系统包括用于储存柴油机排气流体的来源的储料罐，以及可以被操作以用来从储料罐接收柴油机排气流体，并将测定剂量的柴油机排气流体通过喷嘴泵入内燃机的排气系统的计量给料器。某些实施例包括：确定柴油机排气流体传输系统中的喷嘴的温度；当排气流体的温度超过预定的阈值温度时，启动计量给料器的喷嘴冷却循环操作，通过一个或多个脉冲将柴油机排气流体从储料罐通过喷嘴喷射出去，从而使用柴油机排气流体对喷嘴进行冷却；当排气流体的温度低于预定的阈值温度时，停止计量给料器的喷嘴冷却循环操作；在停止该喷嘴冷却循环操作之后，把使用计量给料器从储料罐泵出柴油机排气流体的操作延迟一个预定的时段；在该预定的时段过去之后，启动计量给料器的减排循环操作，使用计量给料器从储料罐通过喷嘴泵出具有被确定可以减少废气排放的剂量的柴油机排气流体。

在一些实施例中，计量给料器的喷嘴冷却循环操作包括在两个或更多相继的、以延迟期相隔的脉冲时段内喷射柴油机排气流体。在其他的实施例中，确定喷嘴温度包括确定排气系统中的废气的温度。在另一些其他的实施例中，计量给料器的喷嘴冷却循环操作期间的一个或更多喷射柴油机排气流体的脉冲时段对应于在喷嘴冷却循环操作期间可以充分气化的柴油机排气流体剂量。在另一些其他的实施例中，通过在计量给料器的减排循环操作期间连续喷射柴油机排气流体来提供用于减排的柴油机排气流体剂量。在某些实施例中，柴油机排气流体为尿素溶液，排气系统包括设置在喷嘴下游的选择性催化还原催化剂。

在其他实施例中，该方法包括使用由环绕喷嘴的隔热外壳与导管的纵向结构形成的气隙在喷嘴与导管的从喷嘴向计量给料器延伸的纵向结构之间形成热绝缘。在某些改良的实施例中，外壳包括延长的侧壁，该侧壁形成在外壳的第一端部和与之相对的第二端部之间延伸的中空内部。导管穿过外壳的第一端部的端壁，喷嘴设置在外壳的侧壁上。

某些实施例的方法包括对直接连接到从发动机接收废气的排气系统的喷嘴进行冷却，冷却手段是完成为喷嘴提供注入排气系统的柴油机排气流体的柴油机排气流体输送系统的喷嘴冷却循环操作。完成该喷嘴冷却循环包括将柴油机排气流体通过喷嘴以一个或多个脉冲的形式喷射出去，且喷射的剂量是可以使得柴油机排气流体产生充分的相变的第一剂量，从而在启动减排循环的操作之前就将喷嘴温度降低到一阈值温度以下。在该减排循环操作中，柴油机排气流体被通过喷嘴喷射出去，喷射的剂量是大于第一剂量的第二剂量，用来减少废气排放。

在一些实施例中，该方法包括在喷嘴温度低于预定的阈值时停止计量给料器的喷嘴冷却循环操作。在一个改良的实施例中，该方法还包括将减排循环操作延迟一个预定的时间段，同时将空气通过喷嘴喷出。

在另一个实施例中，喷嘴冷却循环包括生成两个或更多的柴油机冷却流体脉冲，且各个脉冲之间由延迟期分隔。在又一个实施例中，用于减排的给料剂量是通过在计量给料器的减排循环操作期间连续喷射柴油机排气流体来提供的。在另外一些其他的实施例中，柴油机排气流体传输系统包括储存柴油机排气流体的储料罐和可以被操作以用来从储料罐接收柴油机排气流体，并将柴油机排气流体通过喷嘴泵出的计量给料器。在某些实施例中，柴油机排气流体为尿素溶液，排气系统包括设置在喷嘴下游的选择性催化还原催化剂。

尽管在前述的附图和说明书中本发明已经被详细阐述和描述，但是同样被认为是解析性的，并不限于特征，可以理解显示和描述了其仅仅解析性的实施例，在本发明实质内的所有变化和修改都希望被保护。可以理解的是，当上述的说明书中使用“更好的”、“更好地”、“优选的”、“更加优选的”等词汇时，表明获得这类描述的特征可能是更加令人满意的，但是不一定是必不可少的，缺少该等特征的实施例仍然有可能被考虑成是属于本发明的范围内，该范围是由以下的权利要求定义的。当阅读权利要求时，若其中使用了“一个”、“一”、“至少一个”、“至少一部分”等词汇，并不是意味着要将权利要求中相应的特征限定为仅有一个，除非权利要求中有与此相反的具体说明。当使用“至少一部分”和/或“一部分”这样的说法时，相应的特征可能包括一部分和/或整体，除非有与此相反的具体说明。

Claims (26)

1.一种方法，包括：

确定柴油机排气流体传输系统中的喷嘴的温度，其中柴油机排气流体传输系统包括用于储存柴油机排气流体的来源的储料罐，以及可以被操作以用来将测定剂量的柴油机排气流体从储料罐通过喷嘴泵入内燃机的排气系统的计量给料器；

当排气系统中的废气的温度超过预定的温度阈值时，启动计量给料器的喷嘴冷却循环操作，通过一个或多个脉冲将柴油机排气流体从储料罐通过喷嘴喷射出去，从而使用柴油机排气流体对喷嘴进行冷却；

当喷嘴的温度低于预定的温度阈值时，停止计量给料器的喷嘴冷却循环操作；

在停止该喷嘴冷却循环操作之后，把使用计量给料器从储料罐泵出柴油机排气流体的操作延迟一个预定的时段；以及

在该预定的时段过去之后，启动计量给料器的减排循环操作，使用计量给料器从储料罐通过喷嘴泵出具有被确定可以减少废气排放的剂量的柴油机排气流体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：计量给料器的喷嘴冷却循环操作包括在两个或更多相继的、以延迟期相隔的脉冲时段内喷射柴油机排气流体。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：确定喷嘴温度包括确定排气系统中的废气的温度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：计量给料器的喷嘴冷却循环操作期间的一个或更多喷射柴油机排气流体的脉冲时段对应于在喷嘴冷却循环操作期间确保柴油机排气流体可以充分气化的第二剂量。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：通过在计量给料器的减排循环操作期间连续喷射柴油机排气流体来提供用于减排的柴油机排气流体剂量。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述柴油机排气流体为尿素溶液，所述排气系统包括设置在喷嘴下游的选择性催化还原催化剂。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括使用气隙在喷嘴与从喷嘴向计量给料器延伸的柴油机排气流体导管的纵向结构之间形成热绝缘，所述气隙由围绕着所述导管的纵向结构延伸的隔热外壳形成。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述外壳包括延长的侧壁，所述侧壁形成在所述外壳的第一端部和与之相对的第二端部之间延伸的中空内部，所述导管穿过设置在所述外壳的第一端部上的端盖，所述喷嘴设置在所述外壳的侧壁上。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述外壳包括延长的侧壁，所述侧壁形成在所述外壳的第一端部和与之相对的第二端部之间延伸的中空内部；

所述外壳的第一端部上安装有端盖，所述端盖包括与所述外壳连接的凸缘，从所述凸缘上延伸出延长的延伸件，从所述延伸件上延伸出套筒；

所述套筒提供所述柴油机排气流体导管与所述外壳之间唯一的连接；以及

所述喷嘴连接在所述外壳的侧壁上。

10.一种方法，包括：

对直接连接到从发动机接收废气的排气系统的喷嘴进行冷却，冷却手段是完成为喷嘴提供注入排气系统的柴油机排气流体的柴油机排气流体输送系统的喷嘴冷却循环操作；

其中，完成该喷嘴冷却循环包括：将柴油机排气流体通过喷嘴以一个或多个脉冲的形式喷射出去，且喷射的剂量是可以使得柴油机排气流体产生充分的相变的第一剂量，从而在启动减排循环操作之前就将喷嘴温度降低到一阈值温度以下；在该减排循环操作中，柴油机排气流体被通过喷嘴喷射出去，喷射的剂量是大于所述第一剂量的第二剂量，用来减少废气排放。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：该方法还包括在喷嘴温度低于所述阈值温度时停止计量给料器的喷嘴冷却循环操作。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：该方法还包括在完成所述喷嘴冷却循环之后将减排循环操作延迟一个预定的时间段，同时将空气通过喷嘴喷出。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述喷嘴冷却循环包括生成两个或更多的柴油机冷却流体脉冲，且各个脉冲之间由延迟期分隔。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于：用于减排的给料剂量是通过在计量给料器的减排循环操作期间连续喷射柴油机排气流体来提供的。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述柴油机排气流体为尿素溶液，所述排气系统包括设置在喷嘴下游的选择性催化还原催化剂。

16.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述柴油机排气流体传输系统包括储存柴油机排气流体的储料罐和可以被操作以用来从储料罐接收柴油机排气流体，并将柴油机排气流体通过喷嘴泵出的计量给料器。

17.一种系统，包括：

内燃机，该内燃机具有排气系统，用于吸收内燃机运行时产生的废气；

柴油机排气流体输送系统，其包括储料罐，用于储存用来对内燃机运行时产生的废气进行处理的柴油机排气流体；该输送系统还包括可操作的计量给料器，用来将柴油机排气流体从储料罐通过从该计量给料器延伸到与排气系统流体连通的喷射器的导管泵出；其中喷射器包括：

与导管和排气系统连接并建立流体连通的喷嘴；

延长的外壳，该外壳包括侧壁，侧壁围成在外壳的第一端部和与之相对的第二端部之间延伸的中空内部；

导管的至少一部分通过所述第一端部延伸到安装在所述侧壁上的所述喷嘴，所述中空内部从所述喷嘴到外壳的所述第一端部形成环绕导管的隔热气隙。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述导管包括通过所述第一端部延伸的第一部分、从所述喷嘴伸入所述中空内部的第二部分、以及在第一部分与第二部分之间延伸，并将二者连接成大致相互垂直的位置关系的弯曲部分。

19.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述喷射器还包括设置在所述外壳的第一端部的端盖，所述导管与所述喷射器的唯一的直接连接处设置在所述端盖上，并处于所述排气系统输送的废气之外。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于：所述端盖包括与所述侧壁连接的凸缘部分及延伸方向与所述凸缘部分相反的套筒部分，所述套筒部分开设有用于将所述导管容纳于其中的通孔。

21.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述喷嘴包括本体，所述本体具有伸入所述外壳的内侧部分，所述内侧部分开设有圆柱形的用于将所述导管的一端容纳于其中的内收容部，还开设有至少两个贯穿所述本体并与所述导管内部流体连通的流动通道。

22.如权利要求21所述的系统，其特征在于：所述喷嘴的本体还包括从所述内侧部分延伸出去并形成环绕所述内侧部分的唇边的外侧部分，且所述内侧部分从所述外壳的侧壁向外凸出，使所述喷嘴的所述内侧部分和所述外侧部分连接到所述排气系统的排气导管。

23.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述喷射器包括设置在所述外壳的所述第一端部上的端盖，所述端盖包括从所述外壳延伸出去并形成延伸的所述气隙的延伸件，且所述导管与所述喷射器之间唯一的直接连接位于所述延伸件的与所述外壳的所述第一端部相反的端部上。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于：所述端盖包括与所述外壳的侧壁连接的凸缘部分，所述延伸件从所述凸缘部分延伸到所述延伸件的末端，所述端盖还包括从所述延伸件的末端向外延伸出来的套筒部分，所述套筒部分开设有用于将所述导管容纳于其中的通孔。

25.如权利要求23所述的系统，其特征在于：所述喷射器安装在所述排气系统的排气导管上，使所述延伸件沿着所述排气导管的径向向外延伸到所述延伸件的末端。

26.如权利要求25所述的系统，其特征在于：所述系统还包括：

连接在所述排气导管上，将所述端盖支撑在所述排气导管上，并使得所述外壳从端盖所述伸向所述排气导管的安装件；

用于将所述喷射器安装在所述安装件的固定件，其中所述端盖的所述延伸件通过所述安装件和所述固定件延伸到所述延伸件的末端。