JP6661719B2 - 流体容積低減アッセンブリを有する還元剤供給ユニット用のインジェクタ - Google Patents

Description

関連出願に関する相互参照
本出願は、−付けで出願された、「減じられた流体容積を有する還元剤供給ユニット用のインジェクタ」と題する米国特許出願第−号（代理人整理番号２０１７Ｐ０３６５８ＵＳ）、−付けで出願された、「還元剤供給ユニット用のシール部材」と題する米国特許出願第−号（代理人整理番号２０１７Ｐ０３６６０ＵＳ）、および−付けで出願された、「流体容積低減アッセンブリを有する還元剤供給ユニット用のインジェクタ」と題する米国特許出願第−号（代理人整理番号２０１７Ｐ０３６６１ＵＳ）に関連する。上記出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。

技術分野
本発明は、一般に還元剤供給ユニット（ＲＤＵ）の流体インジェクタに関し、特に、非パージ用途のための堅牢なＲＤＵ流体インジェクタに関する。

欧州および北米における排出規制は、特に圧縮点火（ディーゼル）エンジンや、希薄条件および超希薄条件下で作動する（通常は直接噴射が行われる）成層燃焼火花点火式エンジンなどの希薄燃焼技術のための、新たな排気後処理システムの実現を促進している。希薄燃焼エンジンは、高レベルの窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）排出物を発生し、このＮＯ_Ｘ排出物は、希薄燃焼の酸素リッチな排気環境において処理することが困難である。これらの条件下でＮＯ_Ｘを処理する排気後処理技術が現在開発されつつある。

これらの技術のうちの１つは、排気窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）とのアンモニア（ＮＨ_３）の反応を促進して、窒素（Ｎ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）を発生させる触媒を含む。この技術は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）と呼ばれる。アンモニアは、自動車環境においてその純粋な形態で取り扱うことが困難であり、したがって通常は、これらのシステムと共に、ディーゼル排気流体（ＤＥＦ）および／または典型的には３２％の尿素（ＣＯ（ＮＨ_２）_２）濃度の液体尿素水溶液が使用される。溶液は、ＡＵＳ−３２と呼ばれ、ＡｄＢｌｕｅという商品名でも知られている。還元剤溶液は、典型的には、インジェクタを用いて高温の排気流に供給され、触媒に流入する前にアンモニアに変換される。特に、溶液は、高温排気流へ供給され、加熱分解を受けた後に排気においてアンモニアに変換されるか、または熱分解を受けた後に、アンモニアおよびイソシアン酸（ＨＮＣＯ）に変換される。次いで、イソシアン酸は、排気に存在する水分との加水分解を受け、アンモニアと二酸化炭素（ＣＯ_２）とに変換される。加熱分解および加水分解から生じたアンモニアは、前述のように、窒素酸化物との触媒反応を受ける。

ＡＵＳ−３２またはＡｄＢｌｕｅの凍結点は−１１℃であり、寒い気候ではシステムの凍結が生じることが予想される。これらの流体は水性であるので、凍結時には固体状態に移行した後に体積膨張が生じる。膨張している固体は、インジェクタのような閉じられた容積に大きな力を加える恐れがある。このような膨張は、インジェクタユニットに損傷を与える恐れがあるので、還元剤膨張に対処するための異なるＳＣＲストラテジが存在している。

市場には２つの公知のＳＣＲシステム方式が存在している。すなわち、パージシステムと非パージシステムである。パージＳＣＲシステムでは、車両エンジンが停止したときに、還元剤尿素および／またはＤＥＦ溶液がＲＤＵからパージされる。非パージＳＣＲシステムでは、還元剤は、車両の耐用期間にわたってＲＤＵ内に留まる。非パージＳＣＲシステムの通常の作動中、ＲＤＵインジェクタは、還元剤の凍結点を越える温度で作動するので、ＲＤＵ内の還元剤は液状に維持されている。しかしながら、非パージＳＣＲシステムで車両エンジンが停止されると、ＲＤＵインジェクタは還元剤で満たされたままになり、これにより、ＲＤＵインジェクタは凍結状態で膨張した還元剤により損傷を受け易くなる。

例示実施形態は、既存のＲＤＵ流体インジェクタで見受けられる欠点を克服し、還元剤の凍結点以下の温度にあるＲＤＵによる弊害が減じられる非パージＳＣＲシステム用の改善された流体インジェクタを提供する。例示実施形態によれば、ＲＤＵは、流体インジェクタの第１の端部に配置された、還元剤を受容するための流体入口と、流体インジェクタの第２の端部に配置された、還元剤を放出するための流体出口と、を有し、流体入口から流体出口までの還元剤のための流体路を画成している、流体インジェクタを備えている。流体インジェクタはさらに、流体インジェクタの流体入口に配置された端部を有する管部材であって、流体路に沿って還元剤を通すように構成された管部材と、流体インジェクタの流体入口の近位で管部材内に配置されたフィルタと、を有している。流体インジェクタの流体入口から流体出口への還元剤流れ方向で見てフィルタの下流で、管部材内に容積低減部材が配置されており、この容積低減部材は管部材の内面に接触しており、この容積低減部材を貫通するように画成された孔を有している。孔は、流体インジェクタを通る流体路の少なくとも一部を画成し、管部材の内径よりも小さい直径を有しており、これにより、容積低減部材は、管部材内の一定の容積を占有するので、還元剤のための流体路が流体インジェクタ内で占める容積を減らす。さらに、流体インジェクタは、キャップ部材を有しており、このキャップ部材内にフィルタが配置されている。例示実施形態では、このキャップ部材は、フィルタと容積低減部材とキャップとが単一の組立部材を形成するように、容積低減部材に係合している。

一例示実施形態では、容積低減部材は、第１の部分と第２の部分とを有しており、第１の部分は、第２の部分の外径よりも小さい外径を有しており、キャップ部材は、容積低減部材の第１の部分に係合する。キャップ部材と、容積低減部材の少なくとも第１の部分とは、金属であり、かつ／または金属組成物を有している。

さらに、容積低減部材の第１の部分の少なくとも一部は、キャップ部材内に配置されており、したがって、キャップ部材の外径は、容積低減部材の第２の部分の外径に等しい。

一例示実施形態では、キャップ部材は、容積低減部材の第１の部分とのプレス嵌め係合部を有している。別の例示実施形態では、キャップ部材は、容積低減部材の第１の部分に溶接されている。

容積低減部材は、第１の部分と第２の部分との間に角度付けられた面を有していてよく、角度付けられた面は、容積低減部材の長手方向軸線に対して直交する角度とは異なる角度である。

いくつかの例示実施形態では、容積低減部材の第１の部分と、第２の部分の第１部とは、金属組成物であり、容積低減部材の第２の部分の第２部は、プラスチック組成物である。一例示実施形態では、容積低減部材の第２の部分の第２部は、容積低減部材の第２の部分の第１部の少なくとも一部の上にオーバーモールドされている。さらに、容積低減部材の第２の部分の第１部はビームを画成しており、ビームの周りに、容積低減部材の第２の部分の第２部がモールドされており、ビームは、容積低減部材の第２の部分の外径の半径方向内側に位置している。

一例示実施形態では、キャップ部材は、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部とを有する円筒状の側壁と、第１の軸方向端部から半径方向内側に延在する環状の部材と、を有しており、キャップ部材の第２の軸方向端部は、容積低減部材の１つの部分の周りに配置されていて、この部分に係合している。

図面とともに例示実施形態を参照して、本発明の態様を以下に詳しく説明する。

一例示実施形態による非パージＳＣＲシステム用のＲＤＵを示す断面図である。 図１のＲＤＵの流体インジェクタを示す断面図である。 一例示実施形態による図１に示したＲＤＵの流体インジェクタの入口部分を示す拡大断面図である。 一例示実施形態による図１に示したＲＤＵの流体インジェクタの構成要素を示す分解斜視図である。 一例示実施形態による図１に示したＲＤＵの流体インジェクタの出口部分を示す拡大断面図である。 別の例示実施形態による図１に示したＲＤＵの流体インジェクタの入口部分を示す拡大断面図である。 図６に示した流体インジェクタの構成要素を示す分解斜視図である。 図６の構成要素を示す断面図である。 さらに別の例示実施形態による図１に示したＲＤＵの流体インジェクタの入口部分を示す拡大断面図である。 図９に示した流体インジェクタの構成要素を示す断面図である。 図９に示した流体インジェクタの構成要素を示す斜視図である。

以下の例示実施形態の説明は、実際は単なる例であり、本発明、その適用または使用を限定するものではない。

例示実施形態は、一般にＲＤＵインジェクタ内で凍結する還元剤、ＤＥＦ、および／または尿素水溶液による損傷作用が減じられる、非パージＳＣＲシステム用のＲＤＵに関する。

図１には、一例示実施形態による非パージＳＣＲシステムのＲＤＵ１０が示されている。ＲＤＵ１０は、全体を符号１２で示したソレノイド流体インジェクタを備えており、ソレノイド流体インジェクタ１２は、流体の調量機能を提供し、計量供給用途において車両の排ガス路内への流体の噴霧準備を提供する。つまり、流体インジェクタ１２は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒コンバータ（図示せず）の上流の排ガス流路に関連するように構成および配置されている。流体インジェクタ１２は、電気的に操作される、ソレノイド燃料インジェクタであってよい。図１および図２に示すように、流体インジェクタ１２は、コイル１４と可動アーマチュア１６とを有するアクチュエータユニットを含む。インジェクタ１２の構成要素は、インジェクタ１２を通る還元剤、ＤＥＦ、および／または尿素溶液のための流体路を画成する。ＲＤＵ１０は、還元剤、ＤＥＦ、および／または尿素溶液を車両エンジンの排ガス路内に噴射するように構成されており、これらの還元剤、ＤＥＦ、および／または尿素溶液は、以下では簡略化のために「還元剤」と呼ばれる。

図１に示したように、流体インジェクタ１２は、ＲＤＵ１０の内部キャリヤ１８内に配置されている。全体的に符号２０で示されるインジェクタシールドは、上部シールド２０Ａと下部シールド２０Ｂとから成っている。上部シールドと下部シールドとは、インジェクタ１２を取り囲んでいて、下部シールド２０Ｂのフランジ２２のタングを、キャリヤ１８および上部シールド２０Ａのシェルフ部材上に被せるように折り曲げることにより、キャリヤ１８に連結されている。結果として、シールド２０とキャリヤ１８とはインジェクタ１２に対して位置固定される。

図１に全体を符号２４で示した、ＲＤＵ１０の入口カップ構造は、カップ２６と、このカップ２６に統合されて形成された流体供給管２８とを有している。流体供給管２８は、還元剤源（図示せず）に連通しており、この還元剤は、インジェクタ１２の流体入口３０内に供給され、インジェクタの流体出口３２から、車両エンジン（図示せず）の排気流内へと排出される。インジェクタ１２の流体入口３０は、流体供給管２８に流体連通している。流体出口３２は、ＲＤＵ１０の下部シールド２０Ｂの端部に直接連結されている排気フランジ３６のフランジ出口３４に流体接続されている。

インジェクタ１２はインジェクタ本体構造を含み、このインジェクタ本体構造内には、インジェクタ１２の構成要素が配置されている。インジェクタ本体構造は、第１のインジェクタ本体部材３８と、バルブ本体部材４０とを含む。第１のインジェクタ本体部材内にはコイル１４とアーマチュア１６とが配置されており、バルブ本体部材内にはインジェクタ１２のバルブアッセンブリが少なくとも部分的に配置されている。第１のインジェクタ本体部材３８とバルブ本体部材４０とは、互いに直接または間接的に固定接続されている。

図１〜図３を参照すると、流体インジェクタ１２は、第１のインジェクタ本体部材３８内に少なくとも部分的に配置された管部材４２を含む。管部材４２の外面は、第１のインジェクタ本体部材３８の内面に接触している。管部材４２の開放端部は、カップ２６内に配置されていて、流体供給管２８に流体連通している。カップ２６内には、カップの内面と、管部材４２の外面との間に、管部材４２の開放端部の近くでＯリング４４が配置されている。Ｏリング４４は、流体供給管２８を出ていく還元剤が、インジェクタ１２の管部材４２の開放端部内を通過することを確実にするために機能している。

流体インジェクタ１２のアクチュエータユニットはさらに、第１のインジェクタ本体部材３８内に固定的に配置された極片４６を含む。コイル１４は少なくとも部分的に極片４６とアーマチュア１６とを取り囲んでいる。極片４６は、インジェクタ１２内でアーマチュア１６の上流に配置されている。極片４６は、この極片を軸方向で貫通するように画成された中心孔を有している。

アーマチュア１６は、ポケットを画成するＵ字形の区分を含み、このポケット内にはばね５０の少なくとも一部が配置されている。アクチュエータユニットの一部であるばね５０は、可動アーマチュア１６を付勢し、これによりアーマチュア１６は、コイル１４に電流が流されないときは極片４６から間隔を置いて位置している。ばね５０は部分的に、極片４６の中心孔内に延在している。極片４６内に延在しているばね５０の端部は、ばね調節管５２に接触している。ばね調節管５２は、ばね５０の（インジェクタ１２を通る還元剤の流れの方向に関して）上流で、極片４６の中心孔内に少なくとも部分的に配置されている。ばね調節管５２は、このばね調節管を軸方向で貫通するように画成された孔を有している。ばね調節管５２の貫通孔は、流体インジェクタ１２内の還元剤のための流体路を部分的に画成しており、極片４６内の還元剤のための流体路のみを画成している。ばね調節管５２は、ばね５０との係合により、流体インジェクタ１２を通る還元剤の動的な流れを較正するために使用される。

アーマチュア１６はさらに、ポケットの内部から、ピン部材５８の上流端部までアーマチュア１６を貫通するように画成された１つ以上の通路６０（図１および図２）を含む。通路６０は、アーマチュア１６の周囲に等間隔で配置されていてよい。一例示実施形態では、アーマチュア１６は、ポケット壁１６Ａによって形成されたポケットの基部の周り全体に画成された単一の通路を含む。通路６０により還元剤は、アーマチュア１６のポケットから、ピン部材５８の上流端部の周りのスペースまで流れることができる。アーマチュア１６のポケットと通路６０とは一緒に、流体インジェクタ１２の還元剤流体路を部分的に画成し、アーマチュア１６を貫通する、またはアーマチュア１６の周りを通る流体路の部分のみを画成する。

図１および図２および図５を参照すると、インジェクタ１２のバルブアッセンブリは、シール部材５４と座部５６とを備えている。シール部材５４は、シール部材５４とアーマチュア１６の下流端部との間に配置されたピン部材５８を介してアーマチュア１６に接続されている。シール部材５４と、ピン部材５８と、アーマチュア１６とは、１つのアーマチュアアッセンブリを形成するために組み合わせることができる。コイル１４が励磁されると、コイル１４は、アーマチュア１６に作用するばね５０の付勢力を克服する電磁力を発生させ、アーマチュア１６を極片４６に向かって動かす。アーマチュアは対応してピン部材５８を動かすので、シール部材５４が座部５６から持ち上げられて座部５６から離れ、アーマチュアアッセンブリを開放位置へと動かし、したがって、還元剤が流体出口３２を通過してフランジ出口３４へと到り、車両エンジンの排ガス路内へ到る。コイル１４への通電が遮断されると、電磁力は消え、ばね５０はアーマチュア１６を付勢するので、アーマチュア１６は極片４６から離れ、結果としてシール部材５４は座部５６に係合してシールし、アーマチュアアッセンブリを閉鎖位置へ戻すように変更する。閉鎖位置にあるアーマチュアアッセンブリにより、還元剤は、座部５６とフランジ出口３４を通って流れることができず、車両エンジンの排ガス路内へ入ることはできない。

上述したように、ＲＤＵ１０は、非パージＳＣＲ排気後処理システムの部分を成す。結果として、車両エンジンがオフにされた後、還元剤が流体インジェクタ１２内に残る。例示実施形態では、流体インジェクタ１２は、流体インジェクタ１２内の還元剤の量を減らすように構成されている。言い換えると、流体インジェクタ１２を通る還元剤のための流体路の総容積が減じられている。インジェクタ１２内の還元剤のためのスペースが小さくなることにより、潜在的に凍結するかもしれないＲＤＵ１０内の還元剤の量が減り、これにより、凍結した還元剤からの膨張力によって損傷を受けるインジェクタ１２の損傷率が減少する。

流体インジェクタ１２内の還元剤流体路の容積を減らすために、バルブ本体部材４０の厚さを増大させる。さらに、ピン部材５８を中実のエレメントとして構造化し、還元剤がピン部材を貫通するのではなく、ピン部材５８の外面の周りを流れるようにする。インジェクタ１２を通る還元剤のための流体路を部分的に画成する、ピン５８の外面とバルブ本体部材４０の内面との間のスペースが、狭められる。この狭められた流体路の部分は、流体インジェクタ１２内のアーマチュア１６と座部５６との間の還元剤のための流体路だけである。ピン５８とバルブ本体部材４０との間の狭められた流体路は、ＲＤＵ１０の通常作動中、還元剤の噴射を実施するために流体インジェクタ１２を通る十分な還元剤流量を提供すると同時に、インジェクタ１２内における還元剤の比較的小さい体積を維持し、インジェクタ内での還元剤の凍結によりインジェクタ１２が損傷を受ける危険を減らす。

さらに、ばね５０が少なくとも部分的に配置されている、アーマチュア１６のポケットの直径が減らされ、これにより、アーマチュア１６のポケット壁１６Ａの厚さを増やすことができる。一例示実施形態では、ポケット壁１６Ａの厚さは、ポケットの直径の４５％〜７５％であり、例えば約６０％である。ポケット壁１６Ａの厚さの増加、ならびにバルブ本体部材４０の増大した厚さ、および中実なピンであるピン部材５８により、結果的にインジェクタ１２の構成要素は強固になり、したがって、還元剤の凍結力に対する抵抗力が上がる。

さらに、ばね調節管５２の孔は、インジェクタ１２内の還元剤流体路の容積を減らすように寸法設定されている。一例示実施形態では、ばね調節管５２の孔の直径は、極片４６の外径の１２％〜２２％であり、特に１６％〜１９％である。

図３には、インジェクタ１２の上流部分が示されている。管部材４２が少なくとも部分的にインジェクタ１２内に延在している。インジェクタ１２を通る還元剤流体路は、管部材４２を通過する。インジェクタ１２は、管部材４２の開放端部近くで、管部材４２内に配置されたフィルタ２０４を含む。フィルタ２０４は、還元剤の凍結による膨張力に良好に耐えられるように、ステンレス鋼材料などの、構造的に堅牢な焼結された金属フィルタである。フィルタ２０４は、付加された強度のための支持外部構造を有していてよい。図３により最もよくわかるように、フィルタ２０４はキャップ部材２０６内に配置されている。キャップ部材２０６は、実質的に円筒形状であって、周方向に延在する側壁２０６Ａを有しており、この側壁は、キャップ部材内にフィルタ２０４を収容するためにサイズを規定された内部容積を画成している。キャップ部材２０６は、管部材４２内に嵌め込まれるように寸法設定されていて、特にこれにより、キャップ部材２０６の側壁２０６Ａの外面が管部材４２の内面に接触している。キャップ部材２０６はさらに、キャップ部材２０６の軸方向端部に沿って配置され、かつ側壁２０６Ａから半径方向内側に向かって延在する環状部材２０６Ｂを含む。環状部材２０６Ｂは、キャップ部材２０６内にフィルタ２０４を固定位置に維持するために機能する。キャップ部材２０６は、金属等の組成物から構成されている。

インジェクタ１２はさらに、図１〜図３に示したように、キャップ部材２０６の上流にありキャップ部材２０６に接触している、管部材４２内に配置された保持リング２０７を有している。保持リング２０７は、管部材の内面に沿って管部材４２に対して位置固定されている。管部材４２に沿った位置で位置固定されている保持リング２０７は、インジェクタ１２の下流の構成要素を、第１のインジェクタ本体部材３８内の固定位置に維持するために機能する。一例示実施形態では、保持リング２０７は、管部材４２の内面に沿って溶接されている。このような溶接接続は、保持リング２０７の上縁部の全周に沿って形成されている。しかしながら、別の接続機構を、管部材４２への保持リング２０７の固定のために利用してもよいことがわかる。

図１〜図４を参照すると、インジェクタ１２はさらに、インジェクタ１２内の還元剤流体路の容積をさらに減じるために機能する容積低減部材２０８を有している。低減部材２０８は、図４に示したように、実質的に円筒状の形状であり、上側（上流）端部と、底面側（下流）端部とを有している。一実施形態では、容積低減部材２０８は、ステンレス鋼などの金属から構成されている。しかしながら、容積低減部材２０８が別の金属または金属組成物から形成されていてもよいことを理解されたい。容積低減部材２０８の外面は、管部材４２の内面に接触するサイズとなっている。

容積低減部材２０８はさらに、一方の軸方向（上側）端部から他方の軸方向（底面側）端部へと、容積低減部材２０８を軸方向で貫通するように画成された孔２０８Ａ（図２および図３）を有している。孔２０８Ａは、容積低減部材２０８の長手方向軸線に沿って位置しており、孔自体が、インジェクタ１２を通過する還元剤のための流体路の一部を形成している。孔２０８Ａは、容積低減部材２０８内を通る、または容積低減部材２０８の周りを通る還元剤のための流体路のみを形成する。一例示実施形態では、孔２０８Ａの直径は、容積低減部材２０８の外径の１２％〜２０％であり、例えば約１６％である。容積低減部材２０８は半径方向で管部材４２の内面に向かって延在しているので、また孔２０８Ａの直径は容積低減部材２０８の外径に比べて小さいので、容積低減部材２０８は、インジェクタ１２内に還元剤が留まることができるスペースまたは容積を減らし、これにより内部の還元剤の流体路の容積を減らす。容積低減部材２０８はさらに、ばね調節管５２をインジェクタ１２内で位置保持するのを支援するので、ばね調節管５２は、ばね５０に対する所望の力を維持し、これにより較正の損失を阻止する。特に、保持リング２０７は、フィルタ２０４の位置を維持し、したがってキャップ部材２０６の位置を維持する。キャップ部材２０６は、容積低減部材２０８の位置を維持し、容積低減部材は、ばね調節部材５２の位置を維持する。

図１〜図４を参照すると、流体インジェクタ１２はさらに、容積低減部材２０８の底面側（下流）端部と、極片４６の上側との間に配置された容積補償部材２１０を有している。容積補償部材２１０は弾性材料から構成されており、容積低減部材２０８と極片４６との間のスペースを埋めるために用いられ、これにより、インジェクタ１２内の還元剤流体路の容積をさらに減らすことができる。容積補償部材２１０は、組み付けられる際に圧縮状態でインジェクタ１２内に位置することができ、容積低減部材２０８と、極片４６と、管部材４２の内面と、ばね調節部材５２の外面とに接触している。

図５には、流体インジェクタ１２の下流端部部分が示されている。図面からわかるように、座部５６は、座部５６を軸方向で貫通するように画成された孔を有する。一例示実施形態では、座部５６の貫通孔の長さは、座部５６を通る還元剤流体路の容積、特に、シール部材５４と係合する座部５６のシール帯の下方の袋状容積をさらに減らすように、短くされている。

一例示実施形態によれば、流体インジェクタ１２は、積層配置されている複数のオリフィスディスク２１２を有している。オリフィスディスク積層体は、座部５６の下流端部に向かって配置されている。図５に示した例示実施形態では、ディスク積層体は第１のディスク２１２Ａを含み、この第１のディスクは、インジェクタ１２から出ていく還元剤の所望の噴霧パターンを提供するように構成された１つ以上のオリフィスを有している。第１のディスク２１２Ａのオリフィスの寸法および位置は、変化させることができ、特に車両エンジンの還元剤調量要求に依存していてよいことがわかる。ディスク積層体はさらに、第２のディスク２１２Ｂを含み、この第２のディスクは、第１のディスク２１２Ａの下流に配置されていて、還元剤噴霧が通過するオリフィスを有している。第２のディスク２１２Ｂは、第１のディスク２１２Ａの厚さよりも大きな厚さを有し、第１のディスク２１２Ａに対して配置され、第１のディスク２１２Ａを支持しているので、第１のディスク２１２Ａの上流の凍結した還元剤からの膨張力に起因する、より薄い第１のディスク２１２Ａの変形を阻止する。

上述したように、流体インジェクタ１２、特に流体インジェクタの構成要素は、インジェクタ１２内の還元剤流体路の容積を減らすように構成されている。例示実施形態では、流体インジェクタ１２内の流体路の容積の、（コイル１４、アーマチュア１６、極片４６、ばね調節管５２、容積低減部材２０８、容積補償部材２１０、フィルタ２０４、保持リング２０７、ばね５０、ピン部材５８、シール部材５４、座部５６、第１のインジェクタ本体部材２０Ａ、バルブ本体部材４０を含むが、これらに限定されるものではない）インジェクタ１２の構成要素の体積に対する比は、０．０８〜０．３０であり、特に０．１２〜０．２０であり、例えば約０．１５である。これらの容積量は、管部材４２の開放端部に沿った第１の平面の、流体インジェクタ１２の長手方向軸線に対して直交する平面（すなわち、流体入口３０）と、第２のディスク２１２Ｂの最も下方の（下流の）面に沿った第２の平面（すなわち、流体出口３２）との間で計算される。流体インジェクタ１２内のインジェクタ構成要素体積に対する還元剤路の容積の特別な比は、コスト数と、関連するファクタの性能に応じて変化してよく、約０．０８〜約０．３０の間の任意の値であってよいことが理解される。上述した範囲内に入るインジェクタ構成要素体積に対する還元剤流体路容積の減じられた比を有する流体インジェクタを提供することで、有利には、インジェクタ１２内の還元剤が減少し、インジェクタ１２内で還元剤が凍結した場合にＲＤＵ１０が損傷する確率を減少させる。

図６〜図８に示す別の例示実施形態では、流体インジェクタ１２が容積低減部材３０８を備えており、この容積低減部材は、図１〜図５について上述した容積低減部材２０８の特徴の多くを有している。容積低減部材２０８と同様に、容積低減部材３０８は、ステンレス鋼、または類似の組成物から構成されており、流体インジェクタ１２の管部材４２内に、容積補償部材２１０とフィルタ２０４との間に配置されている。しかしながら、容積低減部材３０８は、第１の部分３０８Ａと第２の部分３０８Ｂとを有している。図７に示すように、第１の部分３０８Ａと第２の部分３０８Ｂのそれぞれは円筒形状を有しており、第１の部分３０８Ａの外径は、第２の部分３０８Ｂの外径よりも小さい。より詳しく後述するように、第１の部分３０８Ａの外径は、第２の部分３０８Ｂの直径よりも、キャップ部材３０６の側壁３０６Ａの厚さ分だけ小さい。容積低減部材３０８は、上側（上流）の端部と底面側（下流）の端部とを有しており、これらの端部はそれぞれ、第１の部分３０８Ａと第２の部分３０８Ｂの軸方向端部を形成している。第２の部分３０８Ｂの外面は、管部材４２の内面に接触するサイズとなっている。

上述したように、容積低減部材３０８の第１の部分３０８Ａの外径は、第２の部分３０８Ｂの外径よりも小さい。図６〜図８に示したように、容積低減部材３０８は、角度付けられた環状面またはスカート３０８Ｄを有し、この環状面またはスカートは、軸方向で、第１の部分３０８Ａの外面と、第２の部分３０８Ｂの外面との間に延在しており、これら両外面の間の物理的なインターフェースとして機能する。容積低減部材３０８および／またはインジェクタ１２の長手方向軸線に対する、角度付けられた面３０８Ｄの角度は、鋭角である。選択的に、角度付けられた面３０８Ｄの角度は、容積低減部材３０８および／またはインジェクタ１２の長手方向軸線に対して直角である。

容積低減部材３０８はさらに、一方の軸方向（上側）端部から他方の軸方向（底面側）端部へと、容積低減部材３０８を軸方向で貫通するように画成された孔３０８Ｃを有している。孔３０８Ｃは、容積低減部材３０８の長手方向軸線に沿って位置しており、孔自体が、インジェクタ１２を通過する還元剤のための還元剤流体路のみを形成しており、容積低減部材３０８を貫通する、または容積低減部材３０８の周りの還元剤流体路の一部を形成している。一例示実施形態では、孔３０８Ｃの直径は、容積低減部材３０８の外径の１２％〜２０％であり、例えば約１６％である。容積低減部材３０８は管部材４２の内面に向かって延在しているので、また孔３０８Ｃの直径は、容積低減部材３０８の外径に比べて比較的小さいので、容積低減部材３０８は、インジェクタ１２内の所定の容積を占めており、インジェクタ１２を通る還元剤流体路のスペースまたは容積を減らし、これにより、凍結してインジェクタ１２を潜在的に損傷する恐れのあるインジェクタ１２内の還元剤の量を減らす。

キャップ部材３０６は、図１〜図５について上述したキャップ部材２０６と同じいくつかの特徴を有している。図７に示したように、キャップ部材３０６は、実質的に円筒形状であって周方向に延在する側壁３０６Ａを有しており、この側壁は、キャップ部材内にフィルタ２０４を収容するためにサイズを規定された内部容積を画成している。キャップ部材３０６は、管部材４２内に嵌め込まれるように寸法設定されており、特にこれにより、キャップ部材３０６の側壁３０６Ａの外面が、管部材４２の内面に接触している。キャップ部材３０６はさらに、キャップ部材３０６の軸方向（上流）端部に沿って配置され、かつ側壁３０６Ａから半径方向内側に向かって延在する環状部材３０６Ｂを有する。環状部材３０６Ｂは、キャップ部材３０６内でフィルタ２０４を固定位置に維持するために機能する。キャップ部材２０６と同様に、キャップ部材３０６は、金属または類似の組成物から構成され、フィルタ２０４に構造的支持を提供する。

例示実施形態では、キャップ部材３０６は、容積低減部材３０８に係合して、容積低減部材３０８に固定されている。このようにして、フィルタ２０４と、キャップ部材３０６と、容積低減部材３０８とは、図８に示したように、単一の、一体的な、統合された構成要素を形成する。 フィルタ２０４と、キャップ部材３０６と、容積低減部材３０８とから形成された単一の一体的な構成要素を有することにより、好適には、インジェクタを製造する間にインジェクタ１２を組み立てるためのシンプルで複雑でないプロセスが可能である。

例示実施形態では、キャップ部材３０６は、図６および図８に示したように、容積低減部材３０８の第１の部分３０８Ａの少なくとも一部の上に嵌め込まれ、これに係合し、またはその他の形式で取り付けられる。一例示実施形態では、キャップ部材３０６は、第１の部分３０８Ａと共にプレス嵌め係合部を形成している。別の例示実施形態では、キャップ部材３０６の底面３０６Ｃと第１の部分３０８Ａの半径方向外面との間の隅肉溶接のように、キャップ部材３０６は、第１の部分３０８Ａに溶接されている。このような実施形態のそれぞれにおいて、角度付けられた面３０８Ｄは、キャップ部材３０６を第１の部分３０８Ａに固定するための十分なスペースを提供する。キャップ部材３０６は、別の機構を介して、容積低減部材３０８の第１の部分３０８Ａに固定されてもよい。

容積低減部材３０８の第１の部分３０８Ａの上に嵌め込まれるキャップ部材３０６により、側壁３０６Ａの外径は、第２の部分３０８Ｂの外径と同じ、またはほぼ同じである。図６および図８参照。

上述したように、容積低減部材３０８は、一例示実施形態によれば、ステンレス鋼などの金属から構成されている。別の例示実施形態では、第２の部分３０８Ｂの一部は、プラスチック、または類似の組成物から構成されている。特に図９〜図１１に示すように、第１の部分３０８Ａと、第２の部分３０８Ｂの第１部３０８Ｂ−１とは、単一の金属部材として形成されており、第２の部分３０８Ｂの第２部３０８Ｂ−２は、第２の部分の第１部の周りにオーバーモールドされたプラスチックである。図１１には、金属の第１の部分３０８Ａと、第２の部分３０８Ｂの第１部３０８Ｂ−１とが示されている。第２の部分３０８Ｂの第１部３０８Ｂ−１は、図１０に示したように、第１の部分３０８Ａから（下流）軸方向に延在する中間区分３０８Ｂ−３と、この中間区分３０８Ｂ−３に取り付けられ、ここから（下流）軸方向に延在する遠位区分３０８Ｂ−４とを含む。遠位区分３０８Ｂ−４は、容積低減部材３０８（および／またはインジェクタ１２）の長手方向軸線から、中間区分３０８Ｂ−３の半径方向の延びよりもさらに半径方向に延在しており、これによりビームを形成している。オーバーモールドされたプラスチックまたはその他類似の組成物から成る第２の部分３０８Ｂの第２部３０８Ｂ−２は、中間区分３０８Ｂ−３と遠位区分３０８Ｂ−４とにより形成されたビームの周りに形成されており、したがって、単一の、一体的な統合された構成要素として容積低減部材３０８を形成している。上述したように、容積低減部材３０８は、キャップ部材３０６に接続されているので、結果として、容積低減部材３０８、フィルタ２０４、キャップ部材３０６は、組み立てられたインジェクタ１２における使用のための単一の組み立てられた構成部材を形成する。

インジェクタ１２の組立中、単一の組立構成要素（フィルタ２０４、キャップ部材３０６、容積低減部材３０８）が、容積補償部材２１０と接触しながら圧力下で管部材４２内に挿入される。挿入に次いで、依然として圧力下で、キャップ部材３０６が、管部材４２の上側部分に沿った全ての交差部に沿って管部材４２に溶接される。一実施形態では、溶接接続部は隅肉溶接である。

本明細書において例示実施形態について例示的な形式で説明してきた。使用されている用語は限定の性質ではなく説明の文言の性質で有ることが意図されていると理解される。上記の教示に照らして、本発明の多数の改良および変更が可能であることは明らかである。上記説明は実際は単なる例であり、したがって、添付の請求の範囲内で規定される本発明の思想および範囲を逸脱することなく変更をなすことができる。

Claims (20)

1. 還元剤供給ユニットであって、
   流体インジェクタを備え、該流体インジェクタは、該流体インジェクタの第１の端部に配置された、還元剤を受容するための流体入口と、該流体インジェクタの第２の端部に配置された、前記還元剤を放出するための流体出口とを有しており、前記流体入口から前記流体出口までの還元剤のための流体路を画成しており、
   前記流体インジェクタは、
   前記流体インジェクタの前記流体入口に配置された端部を有する管部材であって、前記流体路に沿って還元剤を通すように構成された管部材と、
   前記流体インジェクタの前記流体入口の近位で前記管部材内に配置されたフィルタと、
   前記流体インジェクタの前記流体入口から前記流体出口までの前記流体路に沿った還元剤流の方向に関して、前記フィルタの下流で、前記管部材内に配置された容積低減部材であって、前記容積低減部材は、前記管部材の内面に接触しており、該容積低減部材を貫通するように画成された孔を有しており、前記孔は、前記流体インジェクタを通る前記流体路の少なくとも一部を画成しており、前記孔は、前記容積低減部材の外径よりも小さい直径を有しており、前記容積低減部材は、前記流体インジェクタ内で占有する前記還元剤のための前記流体路の容積を該容積低減部材が減らすように、前記管部材内の容積を占有する、容積低減部材と、
   内部に前記フィルタが配置されているキャップ部材であって、前記キャップ部材は、前記フィルタと前記容積低減部材と前記キャップとが単一の部材を形成するように、前記容積低減部材に係合され固定されている、キャップ部材と、
   前記流体インジェクタ内に配置されている可動アーマチュアと、
   前記流体インジェクタ内に配置されているばねであって、前記ばねは、前記可動アーマチュアに接触する第１の長手方向端部と、第２の長手方向端部とを有している、ばねと、
   前記流体路に沿った還元剤流の方向に関して、前記可動アーマチュア及び前記ばねの上流に配置されたばね調節管であって、前記ばね調節管は、前記ばねの前記第２の長手方向端部と接触する第１の長手方向端部と、前記容積低減部材内に配置されずに、前記容積低減部材と隣接し、かつ、接触する、第２の長手方向端部とを有する、ばね調節管と、
   前記流体インジェクタ内に配置されている固定された極片であって、前記固定された極片は、前記可動アーマチュアに係合するか、または、該可動アーマチュアから離れる第１の長手方向端部と、第２の長手方向端部とを有しており、前記固定された極片は、前記ばね調節管が部分的に配置される貫通孔を有する、固定された極片と、
   圧縮可能な材料から構成された容積補償部材であって、前記容積補償部材は、前記固定された極片の前記第２の長手方向端部と、前記容積低減部材の、前記流体路に沿った還元剤流の方向に関して下流端部との間に、かつ、前記極片の前記第２の長手方向端部及び前記容積低減部材の下流端部に接触している圧縮状態で配置されている、容積補償部材と、
   を有している、還元剤供給ユニット。
2. 前記容積低減部材は、第１の部分と第２の部分とを有しており、前記第１の部分は、前記第２の部分の外径よりも小さい外径を有しており、前記キャップ部材は、前記容積低減部材の前記第１の部分に係合する、請求項１記載の還元剤供給ユニット。
3. 前記キャップ部材と、前記容積低減部材の前記第１の部分とは、金属である、請求項２記載の還元剤供給ユニット。
4. 前記容積低減部材の前記第１の部分の少なくとも一部は、前記キャップ部材内に配置されており、前記キャップ部材の外径は、前記容積低減部材の前記第２の部分の外径に等しい、請求項２記載の還元剤供給ユニット。
5. 前記キャップ部材は、前記容積低減部材の前記第１の部分とのプレス嵌め係合部を有している、請求項４記載の還元剤供給ユニット。
6. 前記キャップ部材は、前記容積低減部材の前記第１の部分に溶接されている、請求項４記載の還元剤供給ユニット。
7. 前記容積低減部材は、前記第１の部分と前記第２の部分との間に角度付けられた面を有しており、前記角度付けられた面は、前記容積低減部材の長手方向軸線に対して直交する角度とは異なる角度である、請求項２記載の還元剤供給ユニット。
8. 前記容積低減部材の前記第１の部分と、前記第２の部分の第１部とは、金属組成物であり、前記容積低減部材の前記第２の部分の第２部は、プラスチック組成物である、請求項２記載の還元剤供給ユニット。
9. 前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第２部は、前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第１部の少なくとも一部の上にオーバーモールドされている、請求項８記載の還元剤供給ユニット。
10. 前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第１部はビームを画成しており、前記ビームの周りに、前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第２部がモールドされており、前記ビームは、前記容積低減部材の前記第２の部分の前記外径の半径方向内側に位置している、請求項８記載の還元剤供給ユニット。
11. 前記キャップ部材は、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部とを有する円筒状の側壁と、前記第１の軸方向端部から半径方向内側に延在する環状の部材と、を有しており、前記キャップ部材の前記第２の軸方向端部は、前記容積低減部材の１つの部分の周りに配置され、該部分に係合している、請求項１記載の還元剤供給ユニット。
12. 流体インジェクタであって、
    前記流体インジェクタの第１の端部に配置された、流体を受容するための流体入口と、前記流体インジェクタの第２の端部に配置された、前記流体を放出するための流体出口と、を備え、前記流体インジェクタは、前記流体入口から前記流体出口までの流体路を画成しており、
    前記流体インジェクタの前記流体入口に配置された端部を有する管であって、前記管を前記流体路が通っている管と、
    前記流体インジェクタの前記流体入口の近位で前記管内に配置されたフィルタと、
    前記流体インジェクタの前記流体入口から前記流体出口までの流体流の方向に関して、前記フィルタの下流で、前記管内に配置された容積低減部材であって、前記容積低減部材は、前記管の内面に接触しており、該容積低減部材を貫通するように画成された孔を有しており、前記孔は、前記流体インジェクタを通る前記流体路の少なくとも一部を画成しており、前記孔は、前記管の内径よりも小さい直径を有しており、前記容積低減部材は、前記流体インジェクタ内の前記流体路の容積を該容積低減部材が減らすように、前記管内の容積を占有する、容積低減部材と、
    内部に前記フィルタが配置されているキャップ部材であって、前記キャップ部材は、前記フィルタと前記容積低減部材と前記キャップとが単一の組立部材を形成するように、前記容積低減部材に取り付けられている、キャップ部材と、
    前記流体インジェクタ内に配置されている可動アーマチュアと、
    前記流体インジェクタ内に配置されているばねであって、前記ばねは、前記可動アーマチュアに接触する第１の長手方向端部と、第２の長手方向端部とを有している、ばねと、
    前記流体路に沿った還元剤流の方向に関して、前記可動アーマチュア及び前記ばねの上流に配置されたばね調節管であって、前記ばね調節管は、前記ばねの前記第２の長手方向端部と接触する第１の長手方向端部と、前記容積低減部材内に配置されずに、前記容積低減部材と隣接し、かつ、接触する、第２の長手方向端部とを有する、ばね調節管と、
    前記流体インジェクタ内に配置されている固定された極片であって、前記固定された極片は、前記可動アーマチュアに係合するか、または、該可動アーマチュアから離れる第１の長手方向端部と、第２の長手方向端部とを有しており、前記固定された極片は、前記ばね調節管が部分的に配置される貫通孔を有する、固定された極片と、
    圧縮可能な材料から構成された容積補償部材であって、前記容積補償部材は、前記固定された極片の前記第２の長手方向端部と、前記容積低減部材の、前記流体路に沿った還元剤流の方向に関して下流端部との間に、かつ、前記極片の前記第２の長手方向端部及び前記容積低減部材の下流端部に接触している圧縮状態で配置されている、容積補償部材と、
    を備える流体インジェクタ。
13. 前記容積低減部材は、第１の部分と第２の部分とを有しており、前記第１の部分は、前記第２の部分の外径よりも小さい外径を有しており、前記キャップ部材は、前記容積低減部材の前記第１の部分に取り付けられる、請求項１２記載の流体インジェクタ。
14. 前記容積低減部材の前記第１の部分は、前記キャップ部材内に配置されており、前記キャップ部材の外径は、前記容積低減部材の前記第２の部分の外径に等しい、請求項１３記載の流体インジェクタ。
15. 前記キャップ部材は、前記容積低減部材の前記第１の部分とのプレス嵌め取付け部を有している、請求項１３記載の流体インジェクタ。
16. 前記キャップ部材は、前記容積低減部材の前記第１の部分に溶接されている、請求項１３記載の流体インジェクタ。
17. 前記容積低減部材は、前記第１の部分と前記第２の部分との間に角度付けられた面を有しており、前記角度付けられた面は、前記容積低減部材の長手方向軸線に対して直交する角度とは異なる角度である、請求項１３記載の流体インジェクタ。
18. 前記容積低減部材の前記第１の部分と、前記第２の部分の第１部とは、金属組成物であって、前記容積低減部材の前記第２の部分の第２部は、プラスチック組成物である、請求項１３記載の流体インジェクタ。
19. 前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第２部は、前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第１部の一部の上にオーバーモールドされており、前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第１部はビームを画成しており、前記ビームの周りに、前記容積低減部材の前記第２の部分の前記第２部がモールドされており、前記ビームは、前記容積低減部材の前記第２の部分の前記外径の半径方向内側に位置している、請求項１８記載の流体インジェクタ。
20. 前記流体インジェクタは、還元剤供給ユニットの一部を形成しており、前記キャップ部材は、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部とを有する円筒状の側壁と、前記第１の軸方向端部から半径方向内側に延在した環状の部材と、を有しており、前記キャップ部材の前記第２の軸方向端部は、前記容積低減部材の１つの部分の周りに配置され、該部分に係合している、請求項１２記載の流体インジェクタ。

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