CN109563759B - 还原剂配量单元的紧凑侧面喂给进入端口 - Google Patents

Abstract

用于喷射器的侧面喂给进入端口，其利用冲压部件以显著降低的成本形成紧凑的、高强度的三件式进入端口。通过使用内部套管和外部套管，使用内部套管完成喷射器密封，从而创建密封点，同时允许进入导管在DEF喷射器的密封点处、上方或下方附接到外部套管。进入端口的构造使得内部套管和一个或多个密封件之间存在适当的密封，同时允许进入导管和外部套管之间的连接以减小进入端口的总高度，并且因此，减小喷射器的总高度。可以改变进入导管的位置而不影响内部套管和密封件之间的密封连接，从而可以实现所需的总高度。

Description

还原剂配量单元的紧凑侧面喂给进入端口

技术领域

本发明大体上涉及用于还原剂输送单元的侧面喂给进入端口，该还原剂输送单元被用作用于排气后处理系统的选择性催化还原系统的一部分。

背景技术

欧洲和北美的新排放法规正在推动新的排气后处理系统的实施，特别是对于诸如压缩点火（柴油）发动机和在稀薄和超稀薄条件下运行的分层充气（stratified-charge）火花点火发动机（通常带有直接喷射）的稀燃技术。稀燃发动机展现出高水平的氮氧化物排放（NO_x），其在富氧排气环境中难以处理，这是稀燃燃烧的特征。目前正在开发在这些条件下处理NO_x的排气后处理技术。

这些技术之一包括促进氨（NH₃）与排气的氮氧化物（NO_x）反应以产生氮（N₂）和水（H₂O）的催化剂。该技术被称为选择性催化还原（SCR）。氨在汽车环境中难以以其纯净形式处理，因此这些系统习惯地使用液体尿素水溶液，通常尿素（CO（NH₂）₂）的浓度为32％。该溶液被称为AUS-32或柴油机排气流体（DEF），并且也以其商业名称AdBlue而为人所知。DEF被输送到热排气流，并在经历热解后转化成排气中的氨或者在经历热分解后转化成氨和异氰酸（HNCO）。然后异氰酸与排气中存在的水进行水解并且转化成氨和二氧化碳（CO₂），由热解和水解产生的氨然后经历与如前所述的氮氧化物的催化反应。

将DEF溶液输送到排气涉及DEF的精确计量和DEF的适当制备，以便于稍后在排气流中混合氨。通常使用某种类型的喷射器来实现将DEF输送到排气中。在还原剂输送单元（RDU）中，喷射器被金属壳体包围。壳体被用于保护喷射器，并且为排气管道提供安装系统并且被用于为喷射器提供液压连接接口。随着对车辆变得更有效率以及包括更多特征和能力的需求的增加，包装限制变得越来越是制约性的。

因此，存在对于一种喷射器的需要，该喷射器允许在包装方面具有更大的灵活性，使得喷射器可以被安装在各种位置中，同时遵循更严格的包装要求。

发明内容

在一个实施例中，本发明是一种用于喷射器的侧面喂给进入端口，其利用三个冲压部件，使得侧面喂给进入端口是紧凑的、高强度的并且以显著降低的成本被制造。通过使用内部套管和外部套管（二者均由冲压的金属制成），使用内部套管实现喷射器的密封，从而形成密封点，而同时允许将进入导管在DEF喷射器的密封点处或下方附接到外部套管。喷射器具有一个或多个密封件，并且进入端口的构造使得内部套管和密封件之间存在适当的密封，同时允许进入导管和外部套管之间的连接以减小进入端口的总高度，并且因此，减小喷射器的总高度。可以改变进入导管的位置而不影响内部套管和密封件之间的密封连接，从而可以实现所需的总高度。通过将零件钎接或熔接在一起来完成组装，从而提供坚固、紧凑且低成本的进入端口。

本发明的一个优点是减少了进入端口中的总内部流体体积。对于需要在发动机被关闭时清除流体的RDU（以减轻冻结和随后对流体喷射器的损坏的可能性），在进入端口中具有更小的液体的体积相当于更短的清除时间。作为冲压部件，外部套管可具有各种形状，诸如不同的体积减小特征件，以更进一步减小内部的体积。

在一个实施例中，本发明是一种用于喷射器的进入端口，该进入端口具有安装到喷射器的进入管的内部套管，以及外部套管，其中，内部套管被部分地设置在外部套管中。腔体被形成为外部套管的一部分，使得内部套管被部分地设置在腔体中。孔隙被形成为外部套管的一部分，使得孔隙处于与腔体的流体连通中。进入导管被部分地设置在孔隙中，使得进入导管处于与腔体的流体连通中。在喷射器的操作期间，流体流动通过进入导管并且流入腔体中，并且从腔体流入进入管中。

当组装时，内部套管的一部分阻挡孔隙，并且未被套管阻挡的孔隙的部分形成流路径。DEF从进入导管流动通过流路径并流入腔体中，并且然后流入进入管中。

在一个实施例中，外部套管、内部套管和进入管全部使用冲压工艺或成型工艺形成，这降低了制造进入端口的成本。

在一个实施例中，喷射器包括体积减小特征件，该体积减小特征件被用于减小外部套管的腔体的总体积。在一个实施例中，体积减小特征件是形成为外部套管的一部分的半球形壁部分。上部壁被形成为外部套管的一部分，并且在一个实施例中，体积减小特征件被形成为外部套管的上部壁的一部分。

减小腔体中的体积减少了腔体中的DEF的量，并且因此减少了喷射器中的DEF的总量。减小喷射器中的DEF的总体积减小了当DEF冻结时DEF的总体积膨胀。DEF的更小的体积膨胀导致喷射器零件上的更小的应变。

对于配备有清除功能的喷射器，其中，在某些条件下从喷射器清除DEF，例如当车辆被关闭时。具有体积减小特征件导致喷射器中的更少的总DEF，并且因此需要被清除的DEF更少。附加地，当出现必须使用喷射器的条件，并且喷射器必须被“灌注”时，DEF被泵送回到喷射器中。具有更小的体积导致完全灌注喷射器所需的DEF更少。

由下文提供的详细描述，本发明的另外的应用领域将变得明显。应当理解，详细描述和具体实施例虽然表明了本发明的优选实施例，但仅意图用于说明目的并且并不意图限制本发明的范围。

附图说明

由详细说明和附图，将更全面地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的实施例的具有喷射器的排气系统的一部分的分解图；

图2是根据本发明的实施例的具有紧凑侧面喂给进入端口的喷射器的侧视图；

图3是根据本发明的实施例的安装到喷射器的紧凑侧面喂给进入端口的放大的截面图；

图4是根据本发明的实施例的安装到喷射器的紧凑侧面喂给进入端口的替代实施例的放大的截面图；

图5是根据本发明的实施例的安装到喷射器的紧凑侧面喂给进入端口的替代实施例的立体图；以及

图6是根据本发明的实施例的安装到喷射器的紧凑侧面喂给进入端口的替代实施例的分解图。

具体实施方式

优选实施例的以下描述本质上仅是示例性的并且决不旨在限制本发明、本发明的应用或用途。

具有根据本发明的侧面喂给进入端口的喷射器在图1-3中大体上以10示出。喷射器10具有多件式进入端口，大体上以12示出，该多件式进入端口接收柴油机排气流体（DEF）。进入端口12被连接到液压连接件62，该液压连接件62被连接到软管64，使得DEF被从软管64传递到进入端口12。喷射器10还包括进入管14，其中DEF能够从进入端口12流动并且流入进入管14中。此外，喷射器10还包括致动器，诸如螺线管（未示出），其被用于控制阀组件（未示出）以控制DEF进入排气管道16中的流动。排气管道16包括外部安装部分18，喷射器10被安装到该外部安装部分18。

包围进入管14的是第一密封件，该第一密封件在该实施例中是O形环20。喷射器10还包括壳体22，该壳体22包围进入管14的一部分。壳体22包括槽24并且第二密封件被设置在槽24中，该第二密封件在该实施例中是另一个O形环26。

进入端口12包括几个零件；零件中的一个是内部套管28。内部套管28的形状大体是圆柱形的，并且具有凸缘部分30。当组装喷射器10时，内部套管28包围O形环20、26二者，这提供密封功能以防止DEF围绕O形环20、26迁移到喷射器10的某些区域中。内部套管28还包括孔隙28a，DEF在进入到进入管14中之前穿过该孔隙28a。

进入端口12还包括外部套管32，该外部套管32的形状也是圆柱形的，并且包括腔体，大体上以34示出。外部套管32包围内部套管28，如图3中所示。内部套管28可以被按压配合到外部套管32中，或者内部套管28可以沿着熔接连接点36、38使用熔接连接而被连接到外部套管32。内部套管28和外部套管32也可以通过钎接工艺而被连接在一起。外部套管32还包括具有孔隙42的圆柱形凸缘部分40。进入导管44被部分地设置在孔隙42中，使得进入导管44被连接到外部套管32。进入导管44可以通过熔接连接、按压配合连接或类似连接而被设置在孔隙42中。进入导管44被连接到液压连接件62以从软管64接收DEF。

内部套管28包括圆周壁46，并且圆周壁46的一部分阻挡孔隙42的一部分。未被阻挡的孔隙42的部分提供流路径，大体上以48示出。进入导管44还包括进入孔隙50，并且流入进入孔隙50中并通过进入导管44的DEF流动通过流路径48并且流入外部套管32的腔体34中。然后，DEF从腔体34流入进入管14中。

第一O形环20的区域接触外部套管32的圆周壁46，从而形成密封区域，大体上以56示出。密封区域56的尺寸可以根据O形环20的尺寸以及O形环20被压缩的多少而变化，导致O形环20的外部表面的更多或更少的量接触圆周壁46。密封区域56具有中心56a，并且进入导管44具有沿着进入导管44的中心的轴线58，如图3中所示。轴线58被定位在距密封区域56的中心56a的距离60处。该距离60可以变化，从而影响流路径48的尺寸。流路径48的尺寸也可以通过改变进入导管44的直径并对应地改变圆柱形凸缘部分40的直径、改变外部套管32相对于内部套管28的位置以及改变圆柱形凸缘部分40相对于外部套管32的位置而被影响。在该实施例中，密封区域56的中心56a在轴线58下方。然而，上述零件的任何一个的位置和尺寸可以被改变，使得密封区域56的中心56a可以是轴线58上方或下方的任何距离60，这是在本发明的范围内的。

内部套管28、外部套管32和进入导管44中的每一个通过冲压工艺而被制成，并且然后在制造期间被组装在一起。

在图4-6中示出了本发明的替代实施例。在该实施例中，外部套管32还包括体积减小特征件52，该体积减小特征件52在该实施例中是半球形壁部分。体积减小特征件52被形成为外部套管32的上部壁54的一部分。体积减小特征件52减小了外部套管32的腔体34中的总体积。在该实施例中，体积减小特征件52具有约为六毫米的半径，并且体积减小特征件52的形状使腔体34的体积减小大约20％。然而，可以使用其它尺寸和形状来形成体积减小特征件52，从而改变腔体34的体积，这是在本发明的范围内的。减小腔体34中的体积减少了腔体34中的DEF的量，并且因此减少了喷射器10中的DEF的总量。在某些条件下，DEF在暴露于低温时可能冻结。当车辆被关闭时，一些系统不具有清除DEF的能力，并且DEF在暴露于低温时可能冻结（和膨胀）。当DEF冻结时，减少喷射器10中的DEF的总体积减小了DEF的总体积膨胀。DEF的更小的体积膨胀导致喷射器10的零件上的更小的应变。

存在一些具有清除功能的喷射器。本发明的喷射器10可以配备有该清除功能，其中，在某些条件下从喷射器10中清除DEF，诸如当车辆被关闭时。具有体积减小特征件52导致喷射器10中的更少的总DEF，并且因此需要清除的DEF更少。附加地，当必须使用喷射器10的条件出现，并且喷射器10必须被“灌注”时（其中，DEF被泵送回到喷射器10中），具有更小的体积导致需要更少的DEF以完全灌注喷射器10。

本发明的描述本质上仅是示例性的并且，因此，不脱离本发明的要旨的变型旨在落入本发明的范围内。不应将这些变型视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种喷射器，包括：

进入端口，所述进入端口用于将流体传送到进入管；

内部套管，所述内部套管是所述进入端口的一部分；

外部套管，所述外部套管被安装到所述内部套管，所述外部套管是所述进入端口的一部分；以及

进入导管，所述进入导管被部分地设置在所述外部套管中，所述进入导管是所述进入端口的一部分；

其中，流体从所述进入导管流动通过所述外部套管并且流入所述进入管中，

其中，密封件设置在所述内部套管和所述进入管之间以形成密封区域，并且

其中，所述进入导管在所述密封区域处或所述密封区域下方附接到所述外部套管。

2.如权利要求1所述的喷射器，进一步包括：

形成为所述外部套管的一部分的孔隙；

其中，进入导管的一部分被设置在形成为所述外部套管的一部分的所述孔隙中，并且所述进入导管处于与腔体的流体连通中。

3.如权利要求2所述的喷射器，进一步包括：

流路径；

其中，所述内部套管的一部分阻挡所述孔隙，并且所述流路径由未被所述内部套管阻挡的所述孔隙的部分形成。

4.如权利要求1所述的喷射器，进一步包括：

形成为所述外部套管的一部分的腔体；

其中，流体从所述进入导管流入所述腔体中，并且然后流入所述进入管中。

5.如权利要求4所述的喷射器，进一步包括体积减小特征件，其中，所述体积减小特征件减小了形成为所述外部套管的一部分的所述腔体中的体积。

6.如权利要求5所述的喷射器，所述体积减小特征件进一步包括形成为所述外部套管的一部分的半球形壁部分。

7.如权利要求5所述的喷射器，进一步包括：

形成为所述外部套管的一部分的上部壁；

其中，所述体积减小特征件被形成为所述外部套管的所述上部壁的一部分。

8.如权利要求1所述的喷射器，其中，所述外部套管、所述内部套管和所述进入管全部是单独的零件，所述零件使用选自由冲压工艺和成型工艺组成的组中的一种工艺形成。

9.一种用于喷射器的进入端口，包括：

内部套管，所述内部套管被安装到喷射器的进入管；

外部套管，所述内部套管被部分地设置在所述外部套管中；

腔体，所述腔体被形成为所述外部套管的一部分，所述内部套管被部分地设置在所述腔体中；

孔隙，所述孔隙被形成为所述外部套管的一部分，所述孔隙处于与所述腔体的流体连通中；以及

进入导管，所述进入导管被部分地设置在所述孔隙中，使得所述进入导管处于与所述腔体的流体连通中；

其中，流体流动通过所述进入导管并且流入所述腔体中，并且从所述腔体流入所述进入管中，

其中，密封件设置在所述内部套管和所述进入管之间以形成密封区域，并且

其中，所述进入导管在所述密封区域处或所述密封区域下方附接到所述外部套管。

10.如权利要求9所述的进入端口，进一步包括：

流路径，所述进入导管通过所述流路径而处于与所述腔体的流体连通中；

其中，所述内部套管的一部分阻挡所述孔隙，并且所述流路径由未被所述内部套管阻挡的所述孔隙的部分形成。

11.如权利要求9所述的进入端口，其中，所述外部套管、所述内部套管和所述进入管全部使用选自由冲压工艺和成型工艺组成的组中的一种工艺形成。

12.如权利要求9所述的进入端口，进一步包括体积减小特征件，其中，所述体积减小特征件减小了形成为所述外部套管的一部分的所述腔体中的体积。

13.如权利要求12所述的进入端口，所述体积减小特征件进一步包括形成为所述外部套管的一部分的半球形壁部分。

14.如权利要求12所述的进入端口，进一步包括：

形成为所述外部套管的一部分的上部壁；

其中，所述体积减小特征件被形成为所述外部套管的所述上部壁的一部分。

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