CN110295977A - 用于还原剂输送单元的热防护件和垫片 - Google Patents

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Abstract

一种用于还原剂输送单元（RDU）的热防护件，该RDU包括流体喷射器以及夹持凸缘，流体喷射器具有流体入口和流体出口，该夹持凸缘用于附接至车辆排气管的安装凸台。热防护件包括第一部分，其被附接到流体喷射器，以便至少部分地覆盖流体喷射器的流体出口。第一部分用作流体喷射器的热屏障以及机械屏障，以用于当RDU被附接到车辆排气管时阻止车辆排气管中的颗粒接触流体喷射器。热防护件还包括第二部分，其从第一部分径向向外地延伸以用于当RDU被附接到车辆排气管时密封在夹持凸缘与车辆排气管的安装凸台之间的附接。

Description

用于还原剂输送单元的热防护件和垫片
技术领域
本申请大体涉及排气系统，并且更具体地涉及排气后处理系统。
背景技术
欧洲和北美的严格排放标准要求汽车制造商减少由车辆产生的排放。已经开发了多种技术来减少这些排放。
例如，一些柴油发动机展现高的氮氧化物（NOx）排放水平。选择性催化还原（SCR）方法已被用于将氮氧化物转换成氮气（N2）和水（H2O）。
在SCR方法中，还原剂输送单元（RDU）被用于将柴油机排液（DEF）还原剂喷射到发动机的排气流中。例如，尿素通过RDU被添加到排气气流并且诸如二氧化碳和水的多种副产品被形成。氨是期望的副产品并且结合催化剂将氮氧化物（NOx）转换成无害的水和氮气。
RDU具有流体喷射器，流体喷射器在一些情况下被液体夹套液体冷却。常规的RDU流体喷射器具有流体出口，其延伸到排气管中的发动机排气的流路径内或以其他方式暴露于所述流路径。常规液体冷却的RDU的液体夹套也暴露于发动机排气的流路径。已经发现发动机排气的相对高的温度不利地影响RDU流体喷射器和其操作。已经公知排气、安装凸缘和RDU之间的温度梯度会加速沉积物的形成，该沉积物会影响喷雾质量，从而影响将氮氧化物转换成N2和H2O的能力。
发明内容
根据示例性实施例，公开了包括流体喷射器的RDU，该流体喷射器具有流体入口、流体出口和流体流路径，该流体流路径提供流体入口和流体出口之间的流体连通。流体喷射器还包括阀，该阀控制通过流体喷射器的流体流并且包括阀本体，该阀本体具有远端端部，流体出口被布置在该远端端部处。流体喷射器被布置在RDU的外壳中。夹持凸缘被联接到外壳并且构造成与车辆排气管的安装凸台接合。RDU还包括防护构件，该防护构件具有第一部分和第二部分，所述第一部分被布置在流体出口的相对于流体喷射器中的流体流的方向来说的下游并且至少部分地覆盖流体出口，所述第二部分被布置成邻近并且接触夹持凸缘，并且当RDU被安装到车辆排气管时密封在夹持凸缘与车辆排气管的安装凸台之间的接合。
在示例性实施例中，防护构件的第一部分具有侧壁和端壁，所述侧壁大体地沿流体喷射器的纵向方向延伸，所述端壁被连接到侧壁并且从侧壁的第一轴向端部朝向流体喷射器的纵向轴线延伸。端壁具有径向中心开口，其被定尺寸用于允许离开流体出口的流体传送通过防护构件。
在示例性实施例中，第二部分从侧壁的第二轴向端部沿与侧壁成预定角度的方向延伸。当第二部分被布置在夹持凸缘与车辆排气管的安装凸台之间并且RDU被安装到车辆排气管时，第二部分形成密封件。第二部分可以包括突出部，该突出部从第二部分的表面延伸并且是可压缩的。
在示例性实施例中，第一部分和第二部分中的至少一者包括被限定成从其穿过的多个槽口，所述槽口围绕第一部分和第二部分中的至少一者均匀地分布。每个槽口可以包括被限定在第一部分中的区段，以便沿流体喷射器的纵向方向延伸。
端壁可以包括在径向中心开口处的扩口端部部分。端壁的扩口端部部分远离流体喷射器的流体出口轴向向外地张开，或朝向流体喷射器的流体出口轴向向内地张开。在扩口端部部分向内地张开的情况下，端壁的扩口端部部分的远端边缘邻近阀本体的远端端部。
在示例性实施例中，第一部分包括第一筒形区段和第二筒形区段，该第二筒形区段被布置在第一筒形区段和第二部分之间。第一筒形区段的外径可以与第二筒形区段的外径不相等。
防护构件的第一部分和第二部分可以被整体地形成为单一构件。
在另一示例性实施例中，公开了用于RDU的热防护件，该RDU包括流体喷射器以及夹持凸缘，流体喷射器具有流体入口和流体出口，该夹持凸缘用于附接至车辆排气管的安装凸台。热防护件包括第一部分，其用于附接至夹持凸缘以便至少部分地覆盖流体喷射器的流体出口，第一部分用作流体喷射器的热屏障以及机械屏障，以用于当RDU被附接到车辆排气管时阻止车辆排气管中的颗粒接触流体喷射器。热防护件还包括第二部分，其从第一部分径向向外地延伸以用于当RDU被附接到车辆排气管时密封在夹持凸缘与车辆排气管的安装凸台之间的附接，第一部分和第二部分被整体地形成为单一构件。
防护构件的第一部分具有侧壁和端壁，当热防护件被附接至夹持凸缘时，该端壁被连接到侧壁并且从侧壁的第一轴向端部朝向流体喷射器的纵向轴线延伸。端壁具有径向中心开口，其被定尺寸用于当热防护件被附接到夹持凸缘时允许离开流体出口的流体传送通过防护构件。第二部分从侧壁的第二轴向端部沿与侧壁成预定角度的方向延伸，当第二部分被布置在夹持凸缘与车辆排气管的安装凸台之间并且还原剂输送单元被安装到车辆排气管时，第二部分形成密封件。第二部分包括可压缩的突出部，其从第二部分的表面延伸。第一部分和第二部分中的至少一者包括被限定成从其穿过的多个槽口，所述槽口围绕第一部分和第二部分中的至少一者均匀地分布。端壁包括沿轴向方向张开的径向端部部分。
附图说明
为了更全面地理解本公开，应当参考以下具体实施方式以及所附附图，在附图中：
图1是根据示例性实施例的安装到车辆排气管的液体冷却的SCR RDU的图；
图2是根据示例性实施例的图1的RDU的下游部分的截面图；
图3是图1的RDU的防护构件的侧部正视图；
图3A是图3的防护构件的部分的放大截面图；
图4是图3的防护构件的透视图；
图5是图3的防护构件的俯视平面图；
图6是根据另一示例性实施例的图1的RDU的下游部分的截面图；
图7是根据又另一示例性实施例的图1的RDU的下游部分的截面图；以及
图8是图1的RDU的下游部分的截面图，示出从其得到的液滴流动模式。
技术人员将理解的是，附图中的元件是出于简易和清楚的目的而被示出的。还将理解的是，某些动作和/或步骤可能以特定发生顺序被描述或描绘，但本领域的技术人员将理解的是，实际上不需要关于顺序的这种特定性。还将理解的是，除了其中在本文已经以其他方式阐明的特定含义之外，本文使用的术语和表述具有与关于调查和研究的其相应各自领域所赋予的这种术语和表述那样的普通含义。
具体实施方式
示例性实施例大体涉及用于RDU流体喷射器的热防护件，该热防护件包括凸缘或唇缘，其用于定位在用于将RDU安装到车辆排气管的附接装置内，以便用作垫片，以用于密封地阻止车辆排气管中的排气和/或排液在RDU附接部处从车辆排气系统逸出。通过被定位在RDU流体喷射器的流体出口与车辆排气管之间，热防护件用作热屏障。通过阻止从RDU流体喷射器喷射到车辆排气管内的还原剂液滴再循环并在RDU流体喷射器上聚集、干燥并形成沉积物，热防护件还用作高温机械屏障，该沉积物随时间推移可能会不利地影响RDU流体喷射器的喷雾质量。
现在参考图1，示出了安装到车辆排气管P的SCR RDU10。来自车辆的发动机（未示出）的排气和排液从发动机沿着车辆排气管P行进，如由管P中示出的箭头所描绘的。RDU10将还原剂以剂量形式喷射到排气管P内，以便降低氮氧化物（NOx）排放的水平，作为SCR过程的一部分。
如图1中所示，RDU10包括将还原剂提供给RDU10的流体入口30。流体入口30可连接到还原剂的供应源。
RDU10 还包括布置在RDU外壳40内的流体喷射器20。在图1中的RDU外壳40的部分剖视图中被示出的流体喷射器20包括在RDU喷射器中常规存在的部件。具体地，流体喷射器20可以包括流体入口、流体出口以及提供流体入口和流体出口之间的流体连通的流体流路径。流体喷射器20还可以包括阀以及可操作地联接到阀的致动器单元（未示出）。响应于在电连接器118处接收并且被提供给致动器单元的电信号，阀被使得在关闭状态和打开状态之间转换，在关闭状态中，还原剂被阻止流动通过流体喷射器20并被阻止喷射到排气管P内，在打开状态中，流体喷射器20中的还原剂从其被排放并且被喷射到排气管P内。因为常规流体喷射器中存在的部件是众所周知的，故出于方便的原因，将不包括喷射器部件的详细描述。
图2示出了根据示例性实施例的RDU10的相对于通过RDU10的流体（还原剂）流的方向来说的下游端部。流体喷射器20包括流体出口27，其布置在喷射器阀的阀本体24的远端的下游端部处。在示出的实施例中，RDU10是液体冷却的RDU并且包括冷却剂夹套22，所述冷却剂夹套围绕流体喷射器20的阀的阀本体24（和/或其他部分），以便限定在冷却剂夹套和阀本体之间的封闭空间。冷却剂从冷却剂源经由冷却剂入口25被供应到该封闭空间并且经由冷却剂出口26被再循环回到冷却剂源（图1）。围绕流体喷射器20的至少下游端部传送的冷却剂有助于防止车辆排气管P的升高的温度损坏流体喷射器20或以其他方式不利地影响流体喷射器20的性能。
RDU10还包括夹持凸缘28，其在本实施例中被附接到冷却剂夹套22和/或RDU外壳40。夹持凸缘28使用夹持构件29与车辆排气管P的安装凸台B接合，以用于将RDU10稳定地安装到排气管9。
如图2中所示，RDU10附加地包括防护构件50，该防护构件大体地布置在流体喷射器20的下游端部与车辆排气管P之间。防护构件50包括第一部分52和第二部分55。在示例性实施例中，第一部分52和第二部分55被整体地形成为单一构件，使得防护构件50是RDU10的一件式部件。在示例性实施例中，防护构件50由金属和/或金属复合物构造而成。
如图2中所示，第一部分52至少部分地覆盖流体出口27以及冷却剂夹套22的下游端部。第一部分52大部分地为杯状的，具有侧壁53和端壁54。如图2和图3中所示出的，侧壁53大体地成形为一个或多个堆叠的筒形区段，其包括第一筒形区段53A和第二筒形区段53B。第一筒形区段53A可以具有比第二筒形区段53B的相应的内径和外径更大的内径和外径。但是要理解的是，第一筒形区段和第二筒形区段53A、53B可以具有相同或不同的内径和外径。侧壁53的至少一部分（诸如第一筒形区段53A）具有与车辆排气管P的安装凸台B的内表面接触的外表面以及与凸缘28的向外面向表面接触的内表面，如图2中所示。与凸缘28的接触可以导致防护构件50和凸缘28之间的压配合附接，如在下文更详细地讨论的。
端壁54从侧壁53的下游的轴向和/或远端端部朝向流体喷射器20的纵向轴线L延伸。在图2到图5中所示出的实施例中，端壁54从侧壁53的远端端部沿径向向内的方向延伸，以便大体正交于侧壁53。但是要理解的是，端壁54可以朝向纵向轴线L不同地延伸，使得端壁54与侧壁53形成例如锐角或钝角。
在示例性实施例中，端壁54包括限定在端壁54的径向中心部分中的开口或孔口。开口被确定尺寸并且定尺寸成使得，从流体喷射器20排放的还原剂的剂量能够传送通过开口并且被喷射到排气管P内。如图2和图3中所示，端壁54包括扩口部分54A，其向外并且远离阀本体24的远端端部地张开并且张开到排气管P内。扩口部分54A被示出为从端壁54的其余部分弯曲到一定程度，使得扩口部分54A的远端端部区域正交于端壁54的其余部分。但是要理解的是，扩口部分54A的张开的程度可以大于或小于图2和图3中描绘的张开的量。
参考图2到图5，防护构件50的第二部分55从第一部分52延伸以用于接合到安装组件内，该安装组件用于将RDU10安装到车辆排气管P。具体地，第二部分55从第一部分52的上游的轴向端部沿大体径向向外的方向延伸，以便形成唇缘或凸缘。如图2中以及图3A中的放大图所示，第二部分55与连接到其上的第一部分52形成锐角。但是要理解的是，第二部分55和第一部分52可以形成不同的角，诸如直角或钝角，这取决于用于RDU10的特定安装组件。第二部分55从第一部分52径向地延伸的程度可以类似地取决于用于RDU10的特定安装组件。
防护构件50（并且特别是其第二部分55）被确定尺寸和定尺寸成用于被放置在RDU10的凸缘28与排气安装凸台B之间，如图2中所示。这导致当RDU10被安装到排气管时，防护构件50被夹持并且相对于流体喷射器20和排气管P以其他方式固定就位。
再次参考图2到图5，第二部分55包括突出部55A，其形成沿第二部分55的环形特征和/或环。在所示出的示例性实施例中，突出部55A沿当RDU10被安装到排气管P时远离排气安装凸台B并且朝向凸缘28的方向突出，但是要理解的是，突出部55A可以沿朝向安装凸台B并且远离凸缘28的方向突出。在示例性实施例中，突出部55A是可压缩的，尤其是可弹性地压缩的。突出部55A是可压缩的，这会导致第二部分55用作垫片或密封件，以阻止车辆排气管P中的排液通过用于RDU10的安装组件离开管P。
继续参考图3到图5，防护构件50的第一部分52和第二部分55包括被限定成从其穿过的多个槽口60。槽口60可以围绕第一部分52和第二部分55均匀地或几乎均匀地周向地分布。每个槽口60的被限定成穿过第一部分52的区段与流体喷射器20的纵向轴线L大体平行。但是要理解的是，槽口60的每个这种区段可以被限定成沿不同的方向。每个槽口60的另一区段被限定成穿过第二部分55并且沿大体径向方向延伸。在RDU10的组装期间和/或在将RDU10安装到车辆排气凸台B期间，当将第一部分52以与凸缘压配合的接合方式配合在凸缘28上时，槽口60允许第一部分52和第二部分55的膨胀。
图2和图3示出了防护构件50的端壁54，其具有向外（和/或向下、相对于通过流体喷射器20的还原剂流）扩口部分。图6示出了根据另一实施例的防护构件50，其中，端壁54不具有限定中心开口的扩口端部。在该实施例中，端壁54可以是平面的或几乎平面的并且具有大体地环形形状。图7示出了又另一实施例，其中，端壁54包括扩口部分54C，其朝向阀本体24的远端端部并且远离排气管P向内地张开。扩口部分54C被示出为从端壁54的其余部分弯曲到一定程度，使得扩口部分54A的远端端部区域正交于端壁54的其余部分。但是要理解的是，扩口部分54C的张开的程度可以大于或小于在图7中描绘的张开的量。扩口部分54C的远端端部可以接触冷却剂夹套22的端部和/或阀本体24的远端端部，但是要理解的是，扩口部分54C可以替代性地与冷却剂夹套22的端部和/或阀本体24的远端端部间隔开。
在RDU10安装在车辆排气管P上和/或安装到车辆排气管P的情况下，防护构件50的第二部分55被固定在夹持凸缘28和排气安装凸台B之间，以便被夹持在这并且处于相对于流体喷射器20的流体出口27来说的固定位置。如上文所提到的，可压缩的突出部55A导致第二部分55用作垫片或密封件，从而阻止排气管P中的流体在安装凸台B和RDU10之间流动。此外，由于其占据流体喷射器20与传送通过排气管P的加热流体之间的区域，防护构件50的第一部分52用作冷却剂夹套22的热屏障。
防护构件50还用作高温机械屏障。具体地，因为防护构件50的第一部分52的表面温度大约匹配车辆排气管P内的排气环境的温度，在从流体喷射器20喷射到管P内之后，与第一部分52进行接触的任何再循环还原剂液滴迅速地蒸发。图8描绘了来自RDU10的还原剂的喷雾剂量，其中，来自喷雾的一些液滴R被车辆排气管P中的涡流和/或湍流因素影响并且被引导回到RDU10。要是没有防护构件50的端壁54，喷射的还原剂液滴R将与相对冷的RDU10（包括冷却剂夹套22和阀本体24）进行接触。由于在正常操作期间流体喷射器20（约90℃）比防护构件50（高达600℃）要冷得多，还原剂液滴在没有防护构件50的情况下将保留在流体喷射器20上、在喷射器20上聚集并形成沉积物。随时间推移，所聚集的沉积物将积聚在流体喷射器20上并且可能潜在地影响其喷雾质量。
一件式防护构件50提供了制造简易的防护构件，其在RDU10到排气管P的安装和/或安置期间被刚性地附接。所述一件式防护构件结合了RDU10的安装组件内的垫片或密封件的功能与热屏障和高温机械屏障的功能。
在上文描述的示例性实施例示出RDU10为液体冷却的RDU。要理解的是，RDU10可以是空气冷却的RDU，其中，通过RDU外壳40的空气流路径有助于流体喷射器20的温度控制。
在本文描述了本发明的示例性实施例，其包括为发明人所公知的用于实现本发明的最佳模式。应当理解的是，所示出的实施例是仅仅示例性的，并且不应被认为限制本发明的范围。

Claims (18)

1.一种还原剂输送单元，包括：
流体喷射器，其具有流体入口、流体出口和流体流路径，所述流体流路径提供所述流体入口和所述流体出口之间的流体连通，所述流体喷射器还包括阀，所述阀控制通过所述流体喷射器的流体流并且包括阀本体，所述阀本体具有远端端部，所述流体出口被布置在所述远端端部处；
外壳，所述流体喷射器被布置在所述外壳中；
夹持凸缘，其被联接到所述外壳并且被构造成与车辆排气管的安装凸台接合；以及
防护构件，其具有第一部分和第二部分，所述第一部分被布置在所述流体出口的相对于所述流体喷射器中的流体流的方向来说的下游，并且至少部分地覆盖所述流体出口，所述第二部分被布置成邻近并且接触所述夹持凸缘，并且当所述还原剂输送单元被安装到所述车辆排气管时密封在所述夹持凸缘与所述车辆排气管的所述安装凸台之间的接合。
2.根据权利要求1所述的还原剂输送单元，其中，所述防护构件的所述第一部分具有侧壁和端壁，所述侧壁大体地沿所述流体喷射器的纵向方向延伸，所述端壁连接到所述侧壁并且从所述侧壁的第一轴向端部朝向所述流体喷射器的纵向轴线延伸，所述端壁具有径向中心开口，所述径向中心开口被定尺寸用于允许离开所述流体出口的流体传送通过所述防护构件。
3.根据权利要求2所述的还原剂输送单元，其中，所述第二部分从所述侧壁的第二轴向端部沿与所述侧壁成预定角度的方向延伸，当所述第二部分被布置在所述夹持凸缘与所述车辆排气管的所述安装凸台之间并且所述还原剂输送单元被安装到所述车辆排气管时，所述第二部分形成密封件。
4.根据权利要求3所述的还原剂输送单元，其中，所述第二部分包括从所述第二部分的表面延伸的突出部，所述突出部是可压缩的。
5.根据权利要求3所述的还原剂输送单元，其中，所述第一部分和所述第二部分中的至少一者包括被限定成从其穿过的多个槽口，所述槽口围绕所述第一部分和所述第二部分中的至少一者均匀地分布。
6.根据权利要求5所述的还原剂输送单元，其中，每个槽口包括被限定在所述第一部分中的区段，以便沿所述流体喷射器的纵向方向延伸。
7.根据权利要求2所述的还原剂输送单元，其中，所述端壁包括在所述径向中心开口处的扩口端部部分。
8.根据权利要求7所述的还原剂输送单元，其中，所述端壁的扩口端部部分远离所述流体喷射器的流体出口轴向向外地张开。
9.根据权利要求7所述的还原剂输送单元，其中，所述端壁的扩口端部部分朝向所述流体喷射器的流体出口向内地张开。
10.根据权利要求9所述的还原剂输送单元，其中，所述端壁的扩口端部部分的远端边缘邻近所述阀本体的远端端部。
11.根据权利要求2所述的还原剂输送单元，其中，所述第一部分包括第一筒形区段和第二筒形区段，所述第二筒形区段布置在所述第一筒形区段和所述第二部分之间，所述第一筒形区段的外径与所述第二筒形区段的外径不相等。
12.根据权利要求1所述的还原剂输送单元，其中，所述防护构件的所述第一部分和所述第二部分被整体地形成为单一构件。
13. 一种用于还原剂输送单元（RDU）的热防护件，所述RDU包括流体喷射器以及夹持凸缘，所述流体喷射器具有流体入口和流体出口，所述夹持凸缘用于附接至车辆排气管的安装凸台，所述热防护件包括：
第一部分，其用于附接到所述夹持凸缘，以便至少部分地覆盖其流体出口，所述第一部分用作流体喷射器的热屏障以及机械屏障，以用于当所述RDU被附接到所述车辆排气管时阻止所述车辆排气管中的颗粒接触所述流体喷射器；以及
第二部分，其从所述第一部分径向向外地延伸以用于当所述RDU被附接到所述车辆排气管时密封在所述夹持凸缘与所述车辆排气管的安装凸台之间的附接，所述第一部分和第二部分被整体地形成为单一构件。
14.根据权利要求13所述的热防护件，其中，所述防护构件的所述第一部分具有侧壁和端壁，当所述热防护件被附接到所述夹持凸缘时，所述端壁被连接到所述侧壁并且从所述侧壁的第一轴向端部朝向所述流体喷射器的纵向轴线延伸，所述端壁具有径向中心开口，所述径向中心开口被定尺寸用于当所述热防护件被附接到所述夹持凸缘时允许离开所述流体出口的流体传送通过所述防护构件。
15.根据权利要求14所述的热防护件，其中，所述第二部分从所述侧壁的第二轴向端部沿与所述侧壁成预定角度的方向延伸，当所述第二部分被布置在所述夹持凸缘与所述车辆排气管的安装凸台之间并且所述还原剂输送单元被安装到所述车辆排气管时，所述第二部分形成密封件。
16.根据权利要求15所述的热防护件，其中，所述第二部分包括从所述第二部分的表面延伸的突出部，所述突出部是可压缩的。
17.根据权利要求14所述的热防护件，其中，所述第一部分和所述第二部分中的至少一者包括被限定成从其穿过的多个槽口，所述槽口围绕所述第一部分和所述第二部分中的至少一者均匀地分布。
18.根据权利要求14所述的热防护件，其中，所述端壁包括沿轴向方向张开的径向端部部分。
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