DE112017007124T5

DE112017007124T5 - Injektorsprühschutz

Info

Publication number: DE112017007124T5
Application number: DE112017007124.0T
Authority: DE
Inventors: Alfred Tucker; Tomasz Kozakeiwicz; Syed Saleem Quadri; Jeffery Prairie
Original assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2019-11-28
Also published as: WO2018156146A1; US20190323402A1; US11230958B2; CN110573708B; CN110573708A

Abstract

Ein Fahrzeugauspuffsystem beinhaltet eine Injektorbaugruppe mit einem Injektorhalter, konfiguriert zum Montieren eines Injektors an einer Auspuffkomponente. Der Injektorhalter weist eine Sprühöffnung auf, die eine Sprühachse umgibt. Ein Injektorgehäuse erstreckt sich von einem Einlassende, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende. Das Einlassende definiert einen planen Bereich senkrecht zur Sprühachse. Ein Sprühschutz verläuft axial vom Injektorhalter, um den planen Bereich zu schneiden. Es werden auch eine Fahrzeugauspuffkomponentenbaugruppe, die einen Mischer mit der Injektorbaugruppe umfasst, und ein Verfahren zum Injizieren eines Fluids in eine Auspuffkomponente mit Hilfe der Injektorbaugruppe offenbart.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Auspuffsystem leitet von einem Motor erzeugte heiße Auspuffgase durch verschiedene Auspuffkomponenten, um Emissionen zu reduzieren und Geräusche zu dämpfen. Das Auspuffsystem beinhaltet ein Einspritzsystem, das Dieselabgasfluid (DEF) oder ein Reduktionsmittel wie beispielsweise eine Lösung von Harnstoff und Wasser stromaufwärts eines selektiven katalytischen Reduktionskatalysators (SCR) injiziert. Ein Mischer ist stromaufwärts des SCR-Katalysators positioniert und mischt Motorauspuffgase und Harnstofftransformationsprodukte. Das Einspritzsystem beinhaltet einen Dosierer, der den Harnstoff in den Auspuffstrom sprüht. Der Harnstoff sollte so weit wie möglich in Ammoniak (NHs) umgewandelt werden, bevor er den SCR-Katalysator erreicht. So spielt die Tröpfchensprühgröße eine wichtige Rolle beim Erreichen dieses Ziels.
Die Industrie bewegt sich in Richtung Bereitstellung kompakterer Auspuffsysteme, was zu einem reduzierten Systemvolumen führt. Systeme, die größere Tröpfchen sprühen, sind möglicherweise nicht in der Lage, eine ausreichende Harnstofftransformation zu erzielen, wenn sie in kompakteren Systemkonfigurationen eingesetzt werden. Somit werden kleinere Tröpfchengrößen-Dosierer für diese kompakteren Konfigurationen benötigt.
Je geringer die Tröpfchengröße, desto effektiver ist die Transformation in Ammoniak aufgrund des vergrößerten Oberflächenkontaktbereichs. Der durch kleine Tröpfchen-Dosierer erzeugte Spray ist aber für Rezirkulationsströmung sehr empfindlich. Typischerweise hat ein an einer Spitze des Dosierers befindlicher Bereich einen Rezirkulationsströmungswirbel. Dieser Wirbel drückt die Sprühtröpfchen in Richtung der Wände des Mischbereichs an der Injektionsstelle, so dass Ablagerungseinleitungsstellen entlang der Wände entstehen. Die Ablagerungen sammeln sich im Laufe der Zeit an und können den Systembetrieb nachteilig beeinflussen. Zum Beispiel, der Gleichförmigkeitsindex für Ammoniak kann niedriger sein, es kann einen erhöhten Druckabfall über den Mischer oder höhere Ammoniakemissionen während der aktiven DPF-(Dieselpartikelfilter)-Regeneration geben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer beispielhaften Ausgestaltung beinhaltet ein Fahrzeugauspuffsystem eine Injektorbaugruppe mit einem Injektorhalter, der zum Montieren eines Injektors an einer Auspuffkomponente konfiguriert ist. Der Injektorhalter weist eine Sprühöffnung auf, die eine Sprühachse umgibt. Ein Injektorgehäuse erstreckt sich von einem Einlassende, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende. Das Einlassende definiert einen planen Bereich senkrecht zur Sprühachse. Ein Sprühschutz verläuft axial vom Injektorhalter, um den plann Bereich zu schneiden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Obigen ist der Sprühschutz am Injektorhalter festgehalten und erstreckt sich zu einem distalen Ende, das sich axial über den planen Bereich hinaus erstreckt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Obigen umfasst das Injektorgehäuse einen Konus, dessen Einlassende einen kleineren Durchmesser hat als das Auslassende, wobei der Injektorhalter eine Basisplatte umfasst, deren Sprühöffnung zum Aufnehmen von Fluid vom Injektor konfiguriert ist, und wobei die Basisplatte eine dem Konus zugewandte erste Fläche hat, und wobei der Sprühschutz ein rohrförmiges Element umfasst, das die Sprühöffnung umgibt und sich axial von der ersten Fläche weg zu einem distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus erstreckt.
In einer anderen beispielhaften Ausgestaltung umfasst eine Fahrzeugauspuffkomponentenbaugruppe eine Mischerkapsel, die eine Mischermittelachse definiert, wobei die Mischerkapsel eine Mischeröffnung aufweist, die in einer Außenfläche der Mischerkapsel ausgebildet ist. Ein stromaufwärtiges Mischerleitblech ist in der Mischerkapsel positioniert und ein stromabwärtiges Mischerleitblech ist in der Mischerkapsel von dem stromaufwärtigen Mischerleitblech in einer Richtung entlang der Mischermittelachse axial beabstandet positioniert. Ein Injektorhalter ist relativ zur Mischerkapsel festgehalten und weist eine Sprühöffnung auf, die eine Sprühachse umgibt und innerhalb der Mischeröffnung ausgerichtet ist. Ein Injektorgehäuse erstreckt sich von einem Einlassende, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende, wobei das Einlassende einen planen Bereich definiert, der die Sprühachse schneidet. Ein Sprühschutz erstreckt sich axial vom Injektorhalter zu einem distalen Ende, das sich axial über den planen Bereich hinaus in einer Richtung entlang der Sprühachse erstreckt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Obigen umfasst der Injektorhalter eine Basisplatte, die die Sprühöffnung aufweist, die zum Aufnehmen von Fluid von einem Injektor konfiguriert ist. Die Basisplatte hat eine dem Konus zugewandte erste Fläche und der Sprühschutz umfasst ein rohrförmiges Element, das die Sprühöffnung umgibt und sich axial von der ersten Fläche weg zum distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus erstreckt.
In einer anderen beispielhaften Ausgestaltung beinhaltet ein Verfahren zum Injizieren eines Fluids in eine Auspuffkomponente die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Injektorhalters, der zum Montieren eines Injektors an einer Auspuffkomponente konfiguriert ist, wobei der Injektorhalter eine Sprühöffnung aufweist, die eine Sprühachse umgibt; Positionieren eines Injektorgehäuses neben dem Injektorhalter, wobei sich das Injektorgehäuse von einem Einlassende, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende erstreckt, und wobei das Einlassende einen planen Bereich definiert, der die Sprühachse schneidet; und Bereitstellen eines Sprühschutzes, der ausgehend vom Injektorhalter zu einem distalen Ende axial verläuft, das sich axial über den planen Bereich hinaus in einer Richtung entlang der Sprühachse erstreckt, so dass aus dem distalen Ende des Sprühschutzes austretender Spray sich mit in das Einlassende des Injektorgehäuses eintretenden Auspuffgasen vermischt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Obigen ist der Sprühschutz integral mit der Basisplatte als einteilige Komponente ausgebildet.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden anhand der nachfolgenden Spezifikation und der Zeichnungen besser verständlich, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
Figurenliste

1 illustriert schematisch ein Beispiel für ein Auspuffsystem mit einem Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine auseinander gezogene Ansicht eines stromaufwärtigen Endes eines Mischers mit einer Injektionsbaugruppe, die die vorliegende Erfindung beinhaltet.
3 ist eine auseinander gezogene Ansicht eines stromabwärtigen Endes des Mischers von 2.
4 ist eine auseinander gezogene Ansicht von einer Seite des Mischers von 2.
5 ist eine Seitenansicht des Mischers wie zusammengefügt.
6 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Injektionsbaugruppe von 2.
7 ist eine Perspektivansicht der Injektionsbaugruppe wie zusammengefügt.
8 ist eine stromabwärtige Endansicht des Mischers von 5.
9 ist eine stromaufwärtige Perspektivansicht des Mischers von 5.
10 ist eine Schnittansicht der Injektionsbaugruppe mit einem Außengehäuse.
11 ist eine Schnittansicht der Injektionsbaugruppe ohne das Außengehäuse.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Fahrzeugauspuffsystem 10, das von einem Motor 12 erzeugte heiße Auspuffgase durch verschiedene stromaufwärtige Auspuffkomponenten 14 leitet, um Emissionen zu reduzieren und Geräusche zu dämpfen, wie bekannt. Die verschiedenen stromaufwärtigen Auspuffkomponenten 14 können eines oder mehrere der Folgenden beinhalten: Auspuffrohre, Filter, Ventile, Katalysatoren, Schalldämpfer usw.
In einer beispielhaften Konfiguration beinhalten die Auspuffkomponenten ein Auspuffrohr 14, das Motorauspuffgase in einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 16 mit einem Einlass 18 und einem Auslass 20 leitet. Stromabwärts des DOC 16 kann sich ein Dieselpartikelfilter (DPF) 21 befinden, das zum Beseitigen von Schmutzstoffen aus dem Auspuffgas wie bekannt benutzt wird. Stromabwärts des DOC 16 und des optionalen DPF 21 befindet sich ein selektiver katalytischer Reduktionskatalysator (SCR) 22 mit einem Einlass 24 und einem Auslass 26. Der Auslass 26 leitet Auspuffgase zu stromabwärtigen Auspuffkomponenten 28. Die Komponente 22 kann optional einen Katalysator umfassen, der zum Ausführen einer selektiven katalytischen Reduktionsfunktion und einer Partikelfilterfunktion konfiguriert ist. Die verschiedenen stromabwärtigen Auspuffkomponenten 28 können eines oder mehrere der Folgenden beinhalten: Auspuffrohre, Filter, Ventile, Katalysatoren, Schalldämpfer usw. Diese stromaufwärtigen 14 und stromabwärtigen 28 Komponenten können in verschiedenen Konfigurationen und Kombinationen je nach Fahrzeuganwendung und verfügbarem Packraum montiert werden.
In einer beispielhaften Konfiguration ist ein Mischer 30 stromabwärts des Auslasses 20 des DOC 16 oder DPF 21 und stromaufwärts des Einlasses 24 des SCR-Katalysators 22 positioniert. Der stromaufwärtige Katalysator und der stromabwärtige Katalysator können in Reihe oder parallel sein. Der Mischer 30 wird zum Erzeugen einer Wirbel- oder Drehbewegung des Auspuffgases benutzt.
Ein Injektionssystem 32 wird zum Injizieren eines Fluidreduktionsmittels wie beispielsweise einer Harnstoff-Wasser-Lösung in den Auspuffgasstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators 22 benutzt, so dass der Mischer 30 den Harnstoff und das Auspuffgas gründlich miteinander vermischen kann. Das Injektionssystem 32 beinhaltet einen Fluidvorrat 34, einen Dosierer oder Injektor 36 und eine Steuerung 38, die die Injektion des Harnstoffs wie bekannt steuert.
Der Mischer 30 umfasst einen Mischerkörper mit einem stromaufwärtigen oder Einlassende 42, konfiguriert zum Aufnehmen der Motorauspuffgase, und einem stromabwärtigen oder Auslassende 44 zum Leiten eines Gemischs aus wirbelndem Motorauspuffgas und Harnstofftransformationsprodukten in den SCR-Katalysator 22. Beispiele für einen Mischer 30, der in dem Auspuffsystem 10 benutzt werden kann, befinden sich in der US 2012/0216513 und den mitanhängigen US-Anmeldungsnummern 12/57693, 12/57886 und 12/57768 , die ebenfalls an die Zessionarin der vorliegenden Anmeldung übertragen und hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Wie in den 2-4 gezeigt, beinhaltet der Mischer 30 eine Außenkapsel 46, ein stromaufwärtiges oder Einlassleitblech 48 und ein stromabwärtiges oder Auslassleitblech 50. Die Außenkapsel 46 definiert eine Mischermittelachse A, die in einer Richtung vom stromaufwärtigen 42 zum stromabwärtigen 44 Ende verläuft. Das stromaufwärtige Leitblech 48 ist in einem internen Hohlraum 52 der Außenkapsel 46 montiert und weist mehrere Öffnungen 54 auf, durch die heiße Motorauspuffgase in den Mischer 30 eintreten. Das stromabwärtige Leitblech 50 ist in dem internen Hohlraum 52 montiert und weist mehrere Öffnungen 56 auf, durch die ein Gemisch aus den Motorauspuffgasen und dem Reduktionsmittel den Mischer 30 verlässt.
Das Injektionssystem 32 ist an einer Öffnung 58 montiert, die in einer äußeren Umfangsfläche 60 der Außenkapsel 46 ausgebildet ist. In einer beispielhaften Konfiguration beinhaltet das Injektionssystem 32 (6-7) einen Injektorhalter 62, der zum Montieren des Injektors 36 am Mischer 30 konfiguriert ist, ein Injektorgehäuse 64 und ein Außengehäuse 66, das das Injektorgehäuse 64 wenigstens teilweise umgibt. Der Injektorhalter 62 weist eine Sprühöffnung 68 (10) auf, die eine Sprühachse S umgibt. In einem Beispiel definiert die Öffnung 58 in der Außenkapsel 56 eine Mittelachse, die mit der Sprühachse S konzentrisch ist. Das Injektorgehäuse 64 erstreckt sich ausgehend von einem Einlassende 70, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende 72. Das Einlassende 70 definiert einen planen Bereich P (3 und 10), der senkrecht zur Sprühachse S verläuft. In einem Beispiel ist die Sprühachse S lotrecht zum planen Bereich P. Ein Sprühschutz 74 erstreckt sich axial vom Injektorhalter 62, um den planen Bereich P zu durchbrechen oder zu schneiden.
Wie in 10 gezeigt, ist eine Spitze 76 des Injektors 36 zum Sprühen des Fluidreduktionsmittels in die Sprühöffnung 68 des Injektorhalters 62 konfiguriert. Der Sprühschutz 74 hat ein erstes Ende, das am Injektorhalter 62 festgehalten wird, und ein zweites Ende oder distales Ende 78, das sich axial über den planen Bereich P hinaus in einer Richtung entlang der Sprühachse S erstreckt. In einem Beispiel erstreckt sich das distale Ende 78 wenigstens 1-2 mm axial über den planen Bereich P hinaus.
In dem gezeigten Beispiel ist der Sprühschutz 74 integral als einteilige Komponente mit dem Injektorhalter 62 ausgebildet. Der Sprühschutz 74 kann optional eine separate Komponente umfassen, die am Injektorhalter 62 angebracht ist.
Das Injektorgehäuse 64 ist in dem internen Hohlraum 52 an einer Stelle zwischen dem stromaufwärtigen 48 und dem stromabwärtigen 50 Leitblech positioniert. In einem Beispiel umfasst das Injektorgehäuse 64 einen Konus 80, wo das Basis- oder Einlassende 70 einen kleineren Durchmesser hat als das Auslassende 72. Der Injektorhalter 62 umfasst eine Basisplatte 82, die die Sprühöffnung 68 aufweist und die eine dem Konus 80 zugewandte erste Fläche 84 hat. Der Sprühschutz 74 umfasst ein rohrförmiges Element, das die Sprühöffnung 68 umgibt und sich axial von der ersten Fläche 84 weg zum distalen Ende 78 erstreckt, das sich axial über den planen Bereich P hinaus erstreckt.
Das Einlassende 70 des Konus 80 ist neben der Sprühöffnung 68 positioniert, so dass ein ringförmiger Spalt 86 zwischen einer Innenfläche 88 des Konus 80 und einer Außenfläche 90 des distalen Endes 76 des Sprühschutzes 74 entsteht. Auspuffgas wird durch den ringförmigen Spalt 86 in das Einlassende 70 des Konus 80 geleitet. Die erste Fläche 84 der Basisplatte 82 weist einen gekrümmten Abschnitt 92 auf, der radial auswärts vom Einlassende 70 des Konus 80 verläuft, um das Leiten von Auspuffgasen in den ringförmigen Spalt 86 zu erleichtern. Spray tritt aus dem distalen Ende 76 des Sprühschutzes 74 aus und vermischt sich mit den Auspuffgasen im Konus 80. Das Gemisch aus Fluidspray und Auspuffgas verlässt den Konus 80 dann über das Auslassende 72.
In einem Beispiel ist der Sprühschutz 74 integral mit der Basisplatte 82 als einteilige Komponente ausgebildet. In diesem Beispiel weist die Basisplatte 82 eine gekrümmte Übergangsfläche 94 auf, die sich von der ersten Fläche 84 zur Außenfläche 90 des Sprühschutzes 74 erstreckt. Diese gekrümmte Übergangsfläche 94 erleichtert die Strömung von Auspuffgas in den ringförmigen Spalt 86 noch weiter.
In einem Beispiel ist das Außengehäuse 66 im internen Hohlraum 52 positioniert, um den Konus 80 wenigstens teilweise zu umgeben. Das Außengehäuse 66 leitet Auspuffgas in Richtung des Einlassendes 70 des Konus 80. In einem Beispiel beinhaltet das Außengehäuse 66 ein erstes Ende 96 und ein zweites Ende 98. Das erste Ende 96 ist an einer Stelle radial auswärts vom gekrümmten Abschnitt 92 am Injektorhalter 62 angebracht ( 10). Das erste Ende 96 umfasst einen rohrförmigen Abschnitt 100, der das Einlassende 70 des Konus 80 vollständig umgibt. Das zweite Ende 98 weist einen Ringabschnitt 102 auf, der an einer Halterung 104 angebracht ist (2 und 8), um das Montieren des Konus 80 und des Gehäuses 66 an der Außenkapsel 46 zu erleichtern. Ein großer offener Bereich 106 entsteht im Außengehäuse 66 zwischen dem Ringabschnitt 102 und dem rohrförmigen Abschnitt 100. In einem Beispiel verläuft der offene Bereich 106 etwa um wenigstens die Hälfte des Umfangs des Außengehäuses 66.
Wie in 10 gezeigt, treten Auspuffgase durch diesen offenen Bereich 106 ein und werden zum Einlassende 70 des Konus 80 geleitet. 11 zeigt ein Beispiel ohne das Außengehäuse 66. In einer Konfiguration ohne das Außengehäuse 66 kann der Injektorhalter 62 zum Montieren an der Außenkapsel 46 konfiguriert sein, um Auspuffgase in den ringförmigen Spalt 86 zu leiten.
Wie in 11 gezeigt, hat das Einlassende 70 des Konus 80 eine rohrförmige Sektion 108 mit einem allgemein konstanten Durchmesser D1, und das Auslassende 72 hat eine rohrförmige Sektion 110, die durch einen allgemein konstanten Durchmesser D2 definiert wird, der größer ist als D1. Der Konus 80 verjüngt sich kontinuierlich nach außen von der rohrförmigen Sektion 108 zur rohrförmigen Sektion 110. In einem Beispiel ist der Konus 80 mit der Sprühachse S konzentrisch.
Die Kapsel 46 des Mischers 30 und die Leitbleche 48, 50 können aus einem beliebigen Material gefertigt sein, das für den Einsatz in einem Fahrzeugauspuffsystem geeignet ist, und können gegossen, gestanzt, bearbeitet usw. sein. Auch der Injektorhalter 62 und der Konus 80 können aus einem beliebigen Material gefertigt sein, das für den Einsatz in einem Fahrzeugauspuffsystem geeignet ist, und können gegossen, gestanzt, bearbeitet usw. sein. Ferner ist der Sprühschutz 74 zwar rohrförmig dargestellt, aber der Schutz könnte auch andere Geometrien haben und könnte aufgeweitete Endabschnitte oder anders geformte Merkmale am distalen Ende aufweisen, um das Mischen des Sprays in das Auspuffgas noch mehr zu erleichtern. Zusätzlich ist das Injektorgehäuse 64 zwar mit einer Konusform dargestellt, aber es könnte auch andere Formen und Geometrien wie ein gerader Zylinder, ein Vierkantrohr usw. benutzt werden. Form und Oberflächen des Injektorhalters 62 könnten auch nach Bedarf modifiziert werden, um das Leiten von Auspuffgas in das Injektorgehäuse 64 weiter zu erleichtern.
Das Auspuffgas wird so geleitet, dass es auf gleichmäßig verteilte Weise um den Sprühschutz 74 in das Einlassende 70 des Konus 80 eintritt. Der gekrümmte Flächenabschnitt 92 des Injektorhalters 62 leitet die Auspuffgase in einer Richtung senkrecht zur Sprühachse S. Die gekrümmte Übergangsfläche 94 und der Sprühschutz 74 leiten die Auspuffgase dann in den ringförmigen Spalt 86, so dass sie in einer Richtung strömen, die allgemein mit der Sprühachse S zusammenfällt. Der Sprühschutz 74 schützt den Spray vor Kollisionen mit senkrecht strömenden Auspuffgasen nach dem Austritt aus dem Injektorhalter 62, wodurch verhindert wird, dass Harnstoffablagerungen an den Wänden neben dem Einlassende 70 des Konus 80 entstehen. Der Spray tritt aus dem Sprühschutz 74 in einer Richtung aus, die mit der Strömung der Auspuffgase allgemein zusammenfällt, so dass Spray und Auspuffgas gründlich miteinander vermischt werden können.
Wie in den 10-11 gezeigt, ist das Injektionssystem 32 zwischen dem Einlassleitblech 48 und einem Auslassleitblech 50 des Mischers 30 positioniert. Das Einlassleitblech 48 ist am stromaufwärtigen Ende 42 des Mischers 30 und so konfiguriert, dass es eine Verwirbelung des primären Auspuffgases durch den Mischer 30 einleitet. In einem Beispiel weist das Einlassleitblech 48 eine oder mehrere große oder primäre Einlassöffnungen (2 und 9) auf, die einen Großteil des Auspuffgases aufnehmen und die Einleitung der Wirbelbewegung der Auspuffgase erleichtern. Das Einlassleitblech 48 weist auch mehrere Perforationen, Schlitze oder zusätzliche Einlassöffnungen einer geringeren Größe auf, die eine optimale Homogenisierung von Auspuffgasen gewährleisten und Gegendruck reduzieren.
Das Auslassleitblech 50 befindet sich am stromabwärtigen Ende 44 des Mischers 30 und weist eine oder mehrere große oder primäre Auslassöffnungen (3 und 8) auf, durch die ein Großteil des Auspuffgases den Mischer 30 verlässt. Das Auslassleitblech 50 weist auch mehrere Perforationen, Schlitze oder zusätzliche Auslassöffnungen einer geringeren Größe auf, die einen gleichmäßigen Austrittsstrom erleichtern.
Traditionelle Injektionssysteme haben Harnstoffablagerungen, die in einem Injektorsprühbereich entstehen und die den Betrieb der Mischerbaugruppe nachteilig beeinflussen können. Die vorliegende Erfindung schützt den Injektorspray vor Auspuffgasquerstrom durch Verwenden des Injektorsprühschutzes 74 als Abschirmung, wenn der Spray von der Injektorspitze 76 durch den rohrförmigen Sprühschutz 74 und in den Expansionskonus 80 übergeht. Die Strömung vom Auspuff muss um etwa 180 Grad gedreht werden, um in das Sprühkonuseinlassende 70 einzutreten und dann das Sprühkonusauslassende 72 zu verlassen. Spray vom Injektor 36 muss von der Spitze 76 durch den Sprühschutz 74 im Injektorhalter 62 und in den Sprühkonus 80 strömen. Der Spray wird beim Durchströmen und Verlassen des Sprühkonus 80 in diesem mit dem Auspuffgas vermischt. Der Injektorsprühschutz 74 schützt den Spray vom Injektor, während er den Spalt 86 zwischen dem Injektorhalter 62 und dem Einlassende 70 des Sprühkonus 80 durchquert. Mit zunehmender Auspuffgasgeschwindigkeit schützt der Injektorsprühschutz 74 den Injektorspray weiter und eliminiert so das Potential für Sprühablenkung innerhalb der Vorrichtung, die die Bildung von Ablagerungen verursachen kann. Durch Verlängern des Injektorsprühschutzes 74 durch die von der Einlassöffnung des Sprühkonus 80 erzeugte Ebene P werden die nachteiligen Auswirkungen von Querströmung eliminiert.
Es wurde zwar eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung offenbart, aber die durchschnittliche Fachperson würde erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen würden. Aus diesem Grund sind die nachfolgenden Ansprüche zu studieren, um den wahren Umfang und Inhalt der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0216513 [0016]
US 12/57693 [0016]
US 12/57886 [0016]
US 12/57768 [0016]

Claims

Injektorbaugruppe für eine Fahrzeugauspuffkomponente, die Folgendes umfasst: einen Injektorhalter, konfiguriert zum Montieren eines Injektors an einer Auspuffkomponente, wobei der Injektorhalter eine Sprühöffnung aufweist, die eine Sprühachse umgibt; ein Injektorgehäuse, das sich von einem Einlassende, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende erstreckt, wobei das Einlassende einen planen Bereich senkrecht zur Sprühachse definiert; und einen Sprühschutz, der ausgehend vom Injektorhalter axial verläuft, um den planen Bereich zu schneiden.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Sprühschutz am Injektorhalter festgehalten ist und sich zu einem distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus erstreckt.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die Auspuffkomponente einen Mischer umfasst, der einen internen Hohlraum definiert, in dem Motorauspuffgas mit die Sprühöffnung verlassendem Fluidspray vermischt wird, und wobei das Injektorgehäuse einen Konus umfasst, der in dem internen Hohlraum positioniert ist.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der Mischer eine Öffnung in einer äußeren Umfangsfläche aufweist, die eine Mittelachse definiert, und wobei die Mittelachse und die Sprühachse konzentrisch sind.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 3 mit einem stromaufwärtigen Leitblech, das in dem internen Hohlraum positioniert ist, und einem stromabwärtigen Leitblech, das axial von dem stromaufwärtigen Leitblech beabstandet ist, und wobei der Konus zwischen dem stromaufwärtigen Leitblech und dem stromabwärtigen Leitblech positioniert ist.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Injektorgehäuse einen Konus aufweist, dessen Einlassende einen kleineren Durchmesser hat als das Auslassende, und wobei der Injektorhalter eine Basisplatte mit der Sprühöffnung umfasst, konfiguriert zum Aufnehmen von Fluid von dem Injektor, und wobei die Basisplatte eine dem Konus zugewandte erste Fläche hat, und wobei der Sprühschutz ein rohrförmiges Element umfasst, das die Sprühöffnung umgibt und sich axial von der ersten Fläche weg zu einem distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus erstreckt.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei das Einlassende des Konus neben der Sprühöffnung positioniert ist, so dass ein ringförmiger Spalt zwischen einer Innenfläche des Konus und einer Außenfläche des distalen Endes des Sprühschutzes entsteht, und wobei das Auspuffgas durch den ringförmigen Spalt in das Einlassende des Konus geleitet wird.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 7, wobei die erste Fläche der Basisplatte einen gekrümmten Abschnitt aufweist, der radial außerhalb vom Einlassende des Konus verläuft, um das Leiten von Auspuffgasen in den ringförmigen Spalt zu erleichtern.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Sprühschutz integral mit der Basisplatte als einteilige Komponente ausgebildet ist, und wobei die Basisplatte eine gekrümmte Übergangsfläche aufweist, die sich ausgehend von der ersten Fläche zur Außenfläche des Sprühschutzes erstreckt.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 6 mit einem Außengehäuse, das den Konus wenigstens teilweise umgibt, und wobei das Außengehäuse Auspuffgas in Richtung des Einlassendes des Konus leitet.
Injektorbaugruppe nach Anspruch 6 mit einem stromaufwärtigen Leitblech und einem stromabwärtigen Leitblech, wobei das Außengehäuse und der Konus in einem Bereich zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Leitblech positioniert sind.
Fahrzeugauspuffkomponentenbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine Mischerkapsel, die eine Mischermittelachse definiert, wobei die Mischerkapsel eine Mischeröffnung aufweist, die in einer Außenfläche der Mischerkapsel ausgebildet ist; ein stromaufwärtiges Mischerleitblech, das in der Mischerkapsel positioniert ist; ein stromabwärtiges Mischerleitblech, das in der Mischerkapsel positioniert und axial vom stromaufwärtigen Mischerleitblech in einer Richtung entlang der Mischermittelachse beabstandet ist; einen Injektorhalter, der relativ zur Mischerkapsel festgehalten ist, wobei der Injektorhalter eine Sprühöffnung aufweist, die eine Sprühachse umgibt und innerhalb der Mischeröffnung ausgerichtet ist; ein Injektorgehäuse, das sich ausgehend von einem Einlassende, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende erstreckt, wobei das Einlassende einen planen Bereich definiert, der die Sprühachse schneidet; und einen Sprühschutz, der sich axial vom Injektorhalter zu einem distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus in einer Richtung entlang der Sprühachse hinaus erstreckt.
Fahrzeugauspuffkomponentenbaugruppe nach Anspruch 12, wobei das Injektorgehäuse einen Konus umfasst, dessen Einlassende einen kleineren Durchmesser hat als das Auslassende, und wobei der Injektorhalter eine Basisplatte umfasst, deren Sprühöffnung zum Aufnehmen von Fluid von einem Injektor konfiguriert ist, und wobei die Basisplatte eine dem Konus zugewandte erste Fläche hat, und wobei der Sprühschutz ein rohrförmiges Element umfasst, das die Sprühöffnung umgibt und sich axial von der ersten Fläche weg zum distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus erstreckt.
Fahrzeugauspuffkomponentenbaugruppe nach Anspruch 13, wobei das Einlassende des Konus neben der Sprühöffnung positioniert ist, so dass ein ringförmiger Spalt zwischen einer Innenfläche des Konus und einer Außenfläche des distalen Endes des Sprühschutzes entsteht, wobei Auspuffgas durch den ringförmigen Spalt in das Einlassende des Konus geleitet wird.
Fahrzeugauspuffkomponentenbaugruppe nach Anspruch 13, wobei der Sprühschutz integral mit der Basisplatte als einteilige Komponente ausgebildet ist.
Verfahren zum Injizieren eines Fluids in eine Auspuffkomponente, das die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen eines Injektorhalters, der zum Montieren eines Injektors an einer Auspuffkomponente konfiguriert ist, wobei der Injektorhalter eine Sprühöffnung aufweist, die eine Sprühachse umgibt; Positionieren eines Injektorgehäuses neben dem Injektorhalter, wobei das Injektorgehäuse von einem Einlassende, das Auspuffgase aufnimmt, zu einem Auslassende verläuft, und wobei das Einlassende einen planen Bereich definiert, der die Sprühachse schneidet; und Bereitstellen eines Sprühschutzes, der sich axial vom Injektorhalter zu einem distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus in einer Richtung entlang der Sprühachse erstreckt, so dass aus dem distalen Ende des Sprühschutzes austretender Spray sich mit in das Einlassende des Injektorgehäuses eintretenden Auspuffgasen vermischt.
Verfahren nach Anspruch 16, das das Bereitstellen des Injektorgehäuses als einen Konus beinhaltet, wobei das Einlassende einen Durchmesser hat, der kleiner ist als ein Durchmesser des Auslassendes.
Verfahren nach Anspruch 17, das das Ausbilden des Injektorhalters beinhaltet, so dass er eine Basisplatte mit der Sprühöffnung umfasst, die zum Aufnehmen von Fluid von einem Injektor konfiguriert ist, und wobei die Basisplatte eine dem Konus zugewandte erste Fläche hat, und das das Ausbilden des Sprühschutzes beinhaltet, so dass er ein rohrförmiges Element umfasst, das die Sprühöffnung umgibt und sich axial von der ersten Fläche weg zum distalen Ende erstreckt, das sich axial über den planen Bereich hinaus erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 18, das das Positionieren des Einlassendes des Konus neben der Sprühöffnung beinhaltet, so dass ein ringförmiger Spalt zwischen einer Innenfläche des Konus und einer Außenfläche des distalen Endes des Sprühschutzes entsteht, und Leiten von Auspuffgas durch den ringförmigen Spalt in das Einlassende des Konus.
Verfahren nach Anspruch 18, das das integrale Ausbilden des Sprühschutzes mit der Basisplatte als einteilige Komponente beinhaltet.