KR102176794B1

KR102176794B1 - 환원제 전달 장치를 위한 열 차폐부 및 개스킷

Info

Publication number: KR102176794B1
Application number: KR1020190033018A
Authority: KR
Inventors: 로버트 웨인 맥팔랜드; 키스 아론 쇼; 크리스토퍼 마이클 컬킨스
Original assignee: 콘티넨탈 파워트레인 유에스에이 엘엘씨
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-11-10
Also published as: JP7388821B2; CN110295977A; EP3543494A1; EP3543494B1; US20190292971A1; US10677138B2; JP2019167961A; KR20190111831A; CN110295977B

Abstract

환원제 전달 장치(RDU)를 위한 열 차폐부로서, RDU는 유체 유입부 및 유체 유출부를 가진 유체 분사기, 및 차량 배기 파이프의 장착 보스에 대한 부착을 위한 클램프 플랜지를 포함한다. 열 차폐부는 유체 분사기의 유체 유출부를 적어도 부분적으로 덮도록 유체 분사기에 부착되는 제1 부분을 포함한다. 제1 부분은 RDU가 차량 배기 파이프에 부착될 때 차량 배기 파이프 내 입자가 유체 분사기와 접촉하는 것을 방지하기 위한 기계적 장벽 및 유체 분사기를 위한 열 장벽으로서 기능한다. 열 차폐부는 RDU가 차량 배기 파이프에 부착될 때 클램프 플랜지와 차량 배기 파이프의 장착 보스 사이의 부착을 밀봉하기 위한 제1 부분으로부터 방사상 외향으로 연장되는 제2 부분을 더 포함한다.

Description

환원제 전달 장치를 위한 열 차폐부 및 개스킷{HEAT SHIELD AND GASKET FOR REDUCTANT DELIVERY UNIT}

본 출원은 일반적으로 배기 시스템, 더 구체적으로, 배기 후처리 시스템에 관한 것이다.

유럽과 남미의 엄격한 배기가스 기준은 자동차 제조업자가 차량에 의해 생성된 배기가스를 감소시키길 요구한다. 다양한 기술이 이 배기가스를 감소시키도록 개발되어 왔다.

예를 들어, 일부 디젤 엔진은 산화질소(NO_x) 배기가스의 높은 수준을 나타낸다. 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction: SCR) 방식은 산화질소를 질소(N₂)와 물(H₂O)로 변환시키도록 사용되어 왔다.

SCR 방식에서, 환원제 전달 장치(reduction delivery unit: RDU)는 디젤 배기 유체(Diesel Exhaust Fluid: DEF) 환원제를 엔진의 배기 스트림으로 분사하도록 사용된다. 예를 들어, 요소가 RDU에 의해 배기가스 스트림에 부가되고 그리고 다양한 부산물, 예컨대, 이산화탄소와 물이 형성된다. 암모니아는 목적하는 부산물이고 그리고 촉매와 함께 산화질소(NO_x)를 무해한 물과 질소로 변환시킨다.

RDU는 일부 경우에서 액체 재킷에 의해 액체 냉각되는 유체 분사기를 갖는다. 종래의 RDU 유체 분사기는 배기 파이프 내 엔진의 배기를 위한 흐름 경로로 연장되거나 또는 그렇지 않으면 흐름 경로에 노출되는 유체 유출부를 갖는다. 종래의 액체-냉각식 RDU의 액체 재킷은 또한 엔진의 배기의 흐름 경로에 노출된다. 비교적 고온의 엔진 배기가스는 RDU 유체 분사기와 이의 작동에 부정적으로 영향을 주는 것으로 보인다. 배기가스, 장착 플랜지와 RDU 사이의 온도 구배는 분무 품질에 영향을 주는 침전물의 형성을 가속화시키는 것으로 알려져 있고, 따라서 산화질소를 N₂와 H₂O로 변환시키는 능력에 영향을 준다.

예시적인 실시형태에 따르면, 유체 유입부, 유체 유출부 및 유체 유입부와 유체 유출부 간의 유체 연통을 제공하는 유체 흐름 경로를 가진 유체 분사기를 포함하는 RDU가 개시된다. 유체 분사기는 밸브를 더 포함하고, 밸브는 유체 분사기를 통한 유체의 흐름을 제어하고 그리고 밸브 본체를 포함하고, 밸브 본체는 유체 유출부가 배치되는 원위 단부를 갖는다. 유체 분사기가 RDU의 하우징에 배치된다. 클램프 플랜지는 하우징에 연결되고 그리고 차량 배기 파이프의 장착 보스와 맞물리도록 구성된다. RDU는 유체 분사기 내 유체 흐름의 방향에 대하여, 유체 유출부의 다운스트림에 배치되고, 그리고 유체 유출부를 적어도 부분적으로 덮는 제1 부분, 및 클램프 플랜지와 인접하게 배치되고 그리고 클램프 플랜지와 접촉하고 그리고 클램프 플랜지와 차량 배기 파이프의 장착 보스 사이의 맞물림을 환원제 전달 장치가 차량 배기 파이프에 장착될 때 밀봉하는 제2 부분을 갖는 차폐 부재를 더 포함한다.

예시적인 실시형태에서, 차폐 부재의 제1 부분은 대체로 유체 분사기의 길이방향으로 연장되는 측벽, 및 측벽의 제1 축방향 단부에 연결되고 그리고 해당 제1 축방향 단부로부터 유체 분사기의 길이방향축을 향하여 연장되는 단부벽을 갖는다. 단부벽은 유체 유출부에서 나간 유체가 차폐 부재를 통과하는 것을 허용하기 위해 치수 설정되는 방사상 중심 개구를 갖는다.

예시적인 실시형태에서, 제2 부분은 측벽의 제2 축방향 단부로부터 측벽과 미리 결정된 각에 있는 방향으로 연장된다. 제2 부분은 제2 부분이 클램프 플랜지와 차량 배기 파이프의 장착 보스 사이에 배치될 때 밀봉부를 형성하고 그리고 RDU는 차량 배기 파이프에 장착된다. 제2 부분은 제2 부분의 표면으로부터 연장되고 그리고 압축 가능한 돌출부를 포함할 수도 있다.

예시적인 실시형태에서, 제1 부분과 제2 부분 중 적어도 하나는 이들을 통해 획정된 복수의 노치(notch)를 포함하고, 노치는 제1 부분과 제2 부분 중 적어도 하나 둘레에 균등하게 분포된다. 각각의 노치는 유체 분사기의 길이방향으로 연장되도록 제1 부분에 획정되는 세그먼트를 포함할 수도 있다.

단부벽은 방사상 중심 개구에서 플레어 단부 부분(flared end portion)을 포함할 수도 있다. 단부벽의 플레어 단부 부분은 축방향으로 외향으로, 유체 분사기의 유체 유출부로부터 이격되어 또는 내향으로 유체 분사기의 유체 유출부를 향하여 플레어된다. 플레어 단부 부분이 내향으로 플레어되는 경우에, 단부벽의 플레어 단부 부분의 원위 에지는 밸브 본체의 원위 단부와 인접하다.

예시적인 실시형태에서, 제1 부분은 제1 원통형 세그먼트 및 제1 원통형 세그먼트와 제2 부분 사이에 배치된 제2 원통형 세그먼트를 포함한다. 제1 원통형 세그먼트의 외경은 제2 원통형 세그먼트의 외경과 같지 않을 수도 있다.

차폐 부재의 제1 부분과 제2 부분은 단일의 부재로서 일체형으로 형성될 수도 있다.

또 다른 예시적인 실시형태에서, RDU를 위한 열 차폐부가 개시되고, RDU는 유체 유입부 및 유체 유출부를 가진 유체 분사기, 및 차량 배기 파이프의 장착 보스에 대한 부착을 위한 클램프 플랜지를 포함한다. 열 차폐부는 유체 분사기의 유체 유출부를 적어도 부분적으로 덮도록 클램프 플랜지에 대한 부착을 위한 제1 부분으로서, RDU가 차량 배기 파이프에 부착될 때 차량 배기 파이프 내 입자가 유체 분사기와 접촉하는 것을 방지하기 위한 기계적 장벽 및 유체 분사기를 위한 열 장벽으로서 기능하는, 제1 부분을 포함한다. 열 차폐부는 RDU가 차량 배기 파이프에 부착될 때 클램프 플랜지와 차량 배기 파이프의 장착 보스 사이의 부착을 밀봉하기 위한 제1 부분으로부터 방사상 외향으로 연장되는 제2 부분을 더 포함하고, 제1 부분과 제2 부분은 단일의 부재로서 일체형으로 형성된다.

차폐 부재의 제1 부분은 측벽, 및 열 차폐부가 클램프 플랜지에 부착될 때 측벽의 제1 축방향 단부에 연결되고 그리고 해당 제1 축방향 단부로부터 유체 분사기의 길이방향축을 향하여 연장되는 단부벽을 갖는다. 단부벽은 열 차폐부가 클램프 플랜지에 부착될 때 유체 유출부를 나가는 유체가 차폐 부재를 통과하게 하기 위해 치수 설정되는 방사상 중심 개구를 갖는다. 제2 부분은 측벽의 제2 축방향 단부로부터 측벽과 미리 결정된 각에 있는 방향으로 연장되고, 제2 부분은 제2 부분이 클램프 플랜지와 차량 배기 파이프의 장착 보스 사이에 배치될 때 밀봉부를 형성하고 그리고 환원제 전달 장치는 차량 배기 파이프에 장착된다. 제2 부분은 제2 부분의 표면으로부터 연장되는 압축 가능한 돌출부를 포함한다. 제1 부분과 제2 부분 중 적어도 하나는 이들을 통해 획정된 복수의 노치를 포함하고, 노치는 제1 부분과 제2 부분 중 적어도 하나 둘레에 균등하게 분포된다. 단부벽은 축방향으로 플레어되는 방사상 단부 부분을 포함한다.

본 개시내용의 더 완전한 이해를 위해, 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조해야 한다.
도 1은 예시적인 실시형태에 따른, 차량 배기 파이프에 장착된 액체 냉각식 SCR RDU의 도면;
도 2는 예시적인 실시형태에 따른, 도 1의 RDU의 다운스트림 부분의 단면도;
도 3은 도 1의 RDU의 차폐 부재의 측면 입면도;
도 3a는 도 3의 차폐 부재의 부분의 확대된 단면도;
도 4는 도 3의 차폐 부재의 사시도;
도 5는 도 3의 차폐 부재의 상단 평면도;
도 6은 또 다른 예시적인 실시형태에 따른, 도 1의 RDU의 다운스트림 부분의 단면도;
도 7은 또 다른 예시적인 실시형태에 따른, 도 1의 RDU의 다운스트림 부분의 단면도; 및
도 8은 도 1의 RDU의 다운스트림 부분으로부터 액적 흐름 패턴을 도시하는, 도 1의 RDU의 다운스트림 부분의 단면도.
당업자는 도면 내 구성요소가 간단함 및 명료성을 위해 예시된다는 것을 이해할 것이다. 특정한 작용 및/또는 단계가 특정한 발생 순서로 설명 또는 도시될 수도 있지만, 당업자는 순서에 대한 이러한 특정성이 사실상 요구되지 않는다는 것을 이해할 것임이 더 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 및 표현은 달리 특정한 의미가 본 명세서에 제시된 경우를 제외하고 이들의 대응하는 각각의 산업 및 연구 영역에 대한 이러한 용어 및 표현과 부합하는 것으로 일상적 의미를 갖는다는 것이 또한 이해될 것이다.

예시적인 실시형태는 일반적으로 차량 배기 파이프 내 배기가스 및/또는 액체가 RDU 부착부에서 차량 배기 시스템을 나가는 것을 밀봉되게 방지하기 위한 개스킷으로서 가능하도록, RDU를 차량 배기 파이프에 장착하기 위한 부착 장치 내 위치설정을 위한 플랜지 또는 립을 포함하는 RDU 유체 분사기를 위한 열 차폐부에 관한 것이다. RDU 유체 분사기의 유체 유출부와 차량 배기 파이프 사이에 위치설정됨으로써, 열 차폐부는 열 장벽으로서 기능한다. 열 차폐부는 또한 RDU 유체 분사기로부터 차량 배기 파이프 내로 분사되는, 환원제 액적이 RDU 유체 분사기에서 재순환되고 그리고 수집되며, 시간에 걸쳐, RDU 유체 분사기의 분무 품질에 부정적으로 영향을 줄 수도 있는 침전물을 건조 및 형성하는 것을 방지함으로써 고온 기계적 장벽으로서 기능한다.

이제 도 1을 참조하면, 차량 배기 파이프(P)에 장착된 SCR RDU(10)가 도시된다. 차량의 엔진(미도시)으로부터의 배기가스와 액체는 파이프(P)에 나타낸 화살표로 도시된 바와 같이 엔진으로부터 차량 배기 파이프(P)를 따라 이동된다. RDU(10)는 SCR 과정의 일부로서 산화질소(NO_x) 배기가스의 수준을 감소시키도록 환원제를 배기 파이프(P)로 일정량 분사한다.

도 1에 도시된 바와 같이, RDU(10)는 환원제를 RDU(10)에 공급하는 유체 유입부(30)를 포함한다. 유체 유입부(30)는 환원제의 공급부에 연결 가능하다.

RDU(10)는 RDU 하우징(40) 내에 배치되는 유체 분사기(20)를 더 포함한다. 도 1에서 RDU 하우징(40)의 부분적인 절단도로 도시되는, 유체 분사기(20)는 RDU 분사기에서 종래에 발견된 컴포넌트를 포함한다. 구체적으로, 유체 분사기(20)는 유체 유입부, 유체 유출부 및 이들 간의 유체 연통을 제공하는 유체 흐름 경로를 포함할 수도 있다. 유체 분사기(20)는 밸브 및 밸브에 작동되게 연결된 작동기 장치(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 전기 연결기(118)에서 수신되어 작동기 장치에 제공되는 전기 신호에 응답하여, 밸브는 환원제가 유체 분사기(20)를 통해 흘러 배기 파이프(P)로 분사되는 것으로부터 방지되는 폐쇄 상태와 유체 분사기(20) 내 환원제가 해당 분사기로부터 배출되어 배기 파이프(P)로 분사되는 개방 상태 사이에서 전환되게 된다. 종래의 유체 분사기에서 발견되는 컴포넌트가 잘 알려져 있기 때문에, 분사기 컴포넌트의 상세한 설명은 편의성의 이유로 포함되지 않을 것이다.

도 2는 예시적인 실시형태에 따른, RDU(10)를 통한 유체 (환원제) 흐름의 방향에 대한, RDU(10)의 다운스트림 단부를 예시한다. 유체 분사기(20)는 분사기 밸브의 밸브 본체(24)의 원위의, 다운스트림 단부에 배치된 유체 유출부(27)를 포함한다. 예시된 실시형태에서, RDU(10)는 액체-냉각식 RDU이고 그리고 유체 분사기(20)의 밸브(및/또는 다른 부품)의 밸브 본체(24)를 둘러싸서 이들 사이에 폐쇄된 공간을 획정하는 냉각제 재킷(22)을 포함한다. 냉각제는 냉각제 공급원으로부터 냉각제 유입부(25)를 통해 폐쇄된 공간으로 공급되고 그리고 냉각제 유출부(26)를 통해 냉각제 공급원으로 다시 재순환된다(도 1). 적어도 유체 분사기(20)의 다운스트림 단부 둘레를 지나가는 냉각제는 차량 배기 파이프(P)의 상승된 온도가 유체 분사기(20)의 성능에 손상을 주거나 또는 그렇지 않으면 이에 부정적으로 영향을 주는 것을 못하게 돕는다.

RDU(10)는 본 실시형태에서 냉각제 재킷(22) 및/또는 RDU 하우징(40)에 부착되는, 클램프 플랜지(28)를 더 포함한다. 클램프 플랜지(28)는 RDU(10)를 배기 파이프(9)에 안정되게 장착하기 위한 클램프 부재(29)를 사용하여 차량 배기 파이프(P)의 장착 보스(B)와 맞물린다.

도 2에 도시된 바와 같이, RDU(10)는 일반적으로 유체 분사기(20)의 다운스트림 단부와 차량 배기 파이프(P) 사이에 배치되는 차폐 부재(50)를 부가적으로 포함한다. 차폐 부재(50)는 제1 부분(52) 및 제2 부분(55)을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 제1 부분(52)과 제2 부분(55)은 차폐 부재(50)가 RDU(10)의 원피스 컴포넌트이도록 단일의 부재로서 일체형으로 형성된다. 예시적인 실시형태에서, 차폐 부재(50)는 금속 및/또는 금속 합성물로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 부분(52)은 냉각제 재킷(22)의 다운스트림 단부 및 유체 유출부(27)를 적어도 부분적으로 덮는다. 제1 부분(52)은 대체로 컵 형상이며, 측벽(53) 및 단부벽(54)을 갖는다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 측벽(53)은 일반적으로 제1 원통형 세그먼트(53A)와 제2 원통형 세그먼트(53B)를 포함하는, 하나 이상의 적층된 원통형 세그먼트로 성형된다. 제1 원통형 세그먼트(53A)는 제2 원통형 세그먼트(53B)의 내경과 외경, 각각보다 더 큰 내경과 외경을 가질 수도 있다. 그러나, 제1 및 제2 원통형 세그먼트(53A, 53B)는 동일한 또는 상이한 내경과 외경을 가질 수도 있다는 것이 이해된다. 측벽(53)의 적어도 일부, 예컨대, 제1 원통형 세그먼트(53A)는 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 배기 파이프(P)의 장착 보스(B)의 내측 표면과 접촉하는 외측 표면, 및 플랜지(28)의 외향으로 향하는 표면과 접촉하는 내측 표면을 갖는다. 플랜지(28)와의 접촉은 아래에 더 상세히 논의된 바와 같이, 차폐 부재(50)와 플랜지(28) 사이의 압입-끼워맞춤 부착을 발생시킬 수도 있다.

단부벽(54)은 측벽(53)의 다운스트림, 축방향 및/또는 원위 단부로부터 유체 분사기(20)의 길이방향축(L)을 향하여 연장된다. 도 2 내지 도 5에 예시된 실시형태에서, 단부벽(54)은 일반적으로 측벽(53)에 대해 직교하도록 측벽(53)의 원위 단부로부터 방사상 내향 방향으로 연장된다. 그러나, 단부벽(54)이 길이방향축(L)을 향하여 상이하게 연장될 수도 있어서 단부벽(54)이 예를 들어, 측벽(53)과 예각 또는 둔각을 형성한다는 것이 이해된다.

예시적인 실시형태에서, 단부벽(54)은 단부벽(54)의 방사상 중심 부분에 획정된 개구 또는 구멍을 포함한다. 개구는 유체 분사기(20)로부터 배출된 환원제의 일정량이 개구를 통과할 수 있고 그리고 배기 파이프(P)로 분사될 수 있도록 크기 설정 및 치수 설정된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 단부벽(54)은 외향으로 그리고 밸브 본체(24)의 원위 단부로부터 이격되어 그리고 배기 파이프(P)로 플레어되는(flare) 플레어 부분(54A)을 포함한다. 플레어 부분(54A)은 단부벽(54)의 나머지로부터 플레어 부분(54A)의 원위 단부 구역이 이에 직교하는 정도로 굽혀지는 것으로 예시된다. 그러나, 플레어 부분(54A)의 플레어의 정도는 도 2 및 도 3에 도시된 플레어의 양보다 더 크거나 또는 더 작을 수도 있다는 것이 이해된다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 차폐 부재(50)의 제2 부분(55)은 RDU(10)를 차량 배기 파이프(P)에 장착하기 위한 장착 조립체 내 맞물림을 위한 제1 부분(52)으로부터 연장된다. 구체적으로, 제2 부분(55)은 립 또는 플랜지를 형성하도록 제1 부분(52)의 업스트림, 축방향 단부로부터 대체로 방사상 외향 방향으로 연장된다. 도 2 및 도 3a의 확대도에 도시된 바와 같이, 제2 부분(55)은 이에 연결된 제1 부분(52)과 예각을 형성한다. 그러나, 제2 부분(55)과 제1 부분(52)은 RDU(10)를 위한 특정한 장착 조립체에 따라, 상이한 각, 예컨대, 직각 또는 둔각을 형성할 수도 있다는 것이 이해된다. 제2 부분(55)이 제1 부분(52)으로부터 방사상으로 연장되는 정도는 유사하게 RDU(10)를 위한 특정한 장착 조립체에 의존적일 수도 있다.

차폐 부재(50), 그리고 특히 차폐 부재의 제2 부분(52)은 도 2에 도시된 바와 같이, RDU(10)의 플랜지(28)와 배기 장착 보스(B) 사이에 배치되기 위해 크기 설정 및 치수 설정된다. 이것은 차폐 부재(50)가 유체 분사기(20) 및 배기 파이프(P)에 대하여 제자리에 클램핑 그리고 그렇지 않으면 고정되는 것을 RDU(10)가 이에 장착될 때 발생시킨다.

도 2 내지 도 5를 다시 참조하면, 제2 부분(55)은 제2 부분(55)을 따라 환상의 특징부 및/또는 루프를 형성하는 돌출부(55A)를 포함한다. 예시된 예시적인 실시형태에서, 돌출부(55A)는 배기 장착 보스(B)로부터 이격되고 그리고 플랜지(28)를 향하는 방향으로 RDU(10)가 배기 파이프(P)에 장착될 때 돌출되지만, 돌출부(55A)는 장착 보스(B)를 향하고 그리고 플랜지(28)로부터 이격되는 방향으로 돌출될 수도 있다는 것이 이해된다. 예시적인 실시형태에서, 돌출부(55A)는 압축 가능하고, 그리고 특히 탄력 있게 압축 가능하다. 돌출부(55A)가 압축 가능한 것은 제2 부분(55)이 개스킷 또는 밀봉부로서 기능하여 차량 배기 파이프(P) 내 배기 유체가 파이프(P)로부터 RDU(10)를 위한 장착 조립체를 통해 나가는 것을 방지한다.

계속해서 도 3 내지 도 5를 참조하면, 차폐 부재(50)의 제1 부분(52)과 제2 부분(55)은 이들을 통해 획정된 복수의 노치(60)를 포함한다. 노치(60)는 제1 부분(52)과 제2 부분(55) 둘레에 원주형으로 균등하게 또는 거의 균등하게 분포될 수도 있다. 제1 부분(52)을 통해 획정된 각각의 노치(60)의 세그먼트는 유체 분사기(20)의 길이방향축(L)과 대체로 평행하다. 그러나, 각각의 이러한 노치(60)의 세그먼트는 상이한 방향에 획정될 수도 있다는 것이 이해된다. 각각의 노치(60)의 또 다른 세그먼트는 제2 부분(55)을 통해 획정되고 그리고 대체로 방사 방향으로 연장된다. RDU(10)의 조립 동안 및/또는 차량 배기 보스(B)에 대한 RDU(10)의 장착 동안, 노치(60)는 제1 부분(52)과 제2 부분(55)의 확장을 이들과의 압입-끼워맞춤 맞물림으로 플랜지(28) 위에 제1 부분(52)을 끼워맞출 때 허용한다.

도 2 및 도 3은 외향의(그리고/또는 유체 분사기(20)를 통해 환원제의 흐름에 대하여 하향의) 플레어 부분을 갖는 차폐 부재(50)의 단부벽(54)을 예시한다. 도 6은 단부벽(54)이 중심 개구를 획정하는 플레어 단부를 갖지 않는 또 다른 실시형태에 따른 차폐 부재(50)를 예시한다. 이 실시형태에서, 단부벽(54)은 평면 또는 거의 평면일 수도 있고 그리고 대체로 환형 형상을 가질 수도 있다. 도 7은 단부벽(54)이 내향으로, 밸브 본체(24)의 원위 단부를 향하여 그리고 배기 파이프(P)로부터 이격되어 플레어되는 플레어 부분(54C)을 포함하는 또 다른 실시형태를 예시한다. 플레어 부분(54C)은 단부벽(54)의 나머지로부터 플레어 부분(54A)의 원위 단부 구역이 이에 직교하는 정도로 굽혀지는 것으로 예시된다. 그러나, 플레어 부분(54C)의 플레어의 정도는 도 7에 도시된 플레어의 양보다 크거나 또는 작을 수도 있다는 것이 이해된다. 플레어 부분(54C)의 원위 단부는 냉각제 재킷(22)의 단부 및/또는 밸브 본체(24)의 원위 단부와 접촉할 수도 있지만, 플레어 부분(54C)은 대안적으로 이들로부터 이격될 수도 있다는 것이 이해된다.

차량 배기 파이프(P)에 설치되고/되거나 이에 장착되는 RDU(10)에 대해, 차폐 부재(50)의 제2 부분(55)이 클램프 플랜지(28)와 배기 장착 보스(B) 사이에 고정되어 이에 그리고 유체 분사기(20)의 유체 유출부(27)에 대하여 고정된 위치에 클램핑된다. 위에서 언급된 바와 같이, 압축 가능한 돌출부(55A)는 배기 파이프(P) 내 유체가 장착 보스(B)와 RDU(10) 사이에서 흐르는 것을 방지하는, 개스킷 또는 밀봉부로서 기능하는 제2 부분(55)을 발생시킨다. 또한, 배기 파이프(P)를 통과하는 가열된 유체와 유체 분사기(20) 사이의 영역을 차지하는 이것에 기인하여, 차폐 부재(50)의 제1 부분(52)은 냉각제 재킷(22)의 열 장벽으로서 기능한다.

차폐 부재(50)는 고온 기계적 장벽으로서 더 작용한다. 구체적으로, 차폐 부재(50)의 제1 부분(52)의 표면 온도가 차량 배기 파이프(P) 내 배기 환경의 온도와 대략적으로 매칭되기 때문에, 제1 부분(52)과 접촉하는 임의의 재순환된 환원제 액적은 유체 분사기(20)로부터 파이프(P)로의 분사 후, 빠르게 증발한다. 도 8은 분무로부터의 일부 액적(R)이 차량 배기 파이프(P) 내 와상 전류 및/또는 난류 요인에 의해 영향을 받고 그리고 RDU(10)를 향하여 다시 지향되는, RDU(10)로부터의 환원제의 분무량을 도시한다. 차폐 부재(50)의 단부벽(54) 없이, 분사된 환원제 액적(R)은 냉각제 재킷(22)과 밸브 본체(24)를 포함하는, 상대적 냉각식 RDU(10)와 접촉할 것이다. 유체 분사기(20)(대략 90℃)가 정상 작동 동안 차폐 부재(50)(최대 600℃)보다 훨씬 더 차갑기 때문에, 환원제 액적은 차폐 부재(50)의 부재 시 유체 분사기(20)에 남아 있을 것이고, 분사기(20)에 침전물을 수집 및 형성할 것이다. 시간이 흘러, 수집된 침전물은 유체 분사기(20)에 축적될 것이고 그리고 이의 분무 품질에 잠재적으로 영향을 줄 수도 있다.

RDU(10)의 장착 조립체 내 개스킷 또는 밀봉부의 기능과 열 장벽 및 고온 기계적 장벽의 기능(들)을 결합한, 원피스 차폐 부재(50)는 배기 파이프(P)에 대한 RDU(10)의 설치 및/또는 장착 동안 단단히 부착되는 제작-간소화된 차폐 부재를 제공한다.

위에서 설명된 예시적인 실시형태는 액체-냉각식 RDU인 RDU(10)를 도시한다. RDU(10)는 RDU 하우징(40)을 통한 공기 흐름 경로가 유체 분사기(20)의 온도 제어를 용이하게 하는 공기-냉각식 RDU일 수도 있다는 것이 이해된다.

본 발명의 예시적인 실시형태는 본 명세서에 설명되고, 본 발명을 수행하기 위한 발명자에게 알려진 최상의 모드를 포함한다. 예시된 실시형태가 오직 예시적이고 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

환원제 전달 장치로서,
유체 유입부, 유체 유출부 및 상기 유체 유입부와 상기 유체 유출부 간의 유체 연통을 제공하는 유체 흐름 경로를 가진 유체 분사기로서, 상기 유체 분사기는 밸브를 더 포함하되, 상기 밸브는 상기 유체 분사기를 통한 유체의 흐름을 제어하고 밸브 본체를 포함하고, 상기 밸브 본체는 상기 유체 유출부가 배치되는 원위 단부를 갖는, 상기 유체 분사기;
상기 유체 분사기가 배치되는 하우징;
상기 하우징에 연결되고 차량 배기 파이프의 장착 보스와 맞물리도록 구성된 클램프 플랜지; 및
상기 유체 분사기 내 유체 흐름의 방향에 대하여, 상기 유체 유출부의 다운스트림에 배치되고, 상기 유체 유출부를 적어도 부분적으로 덮는 제1 부분, 및 상기 클램프 플랜지 측에 배치되고 상기 클램프 플랜지와 접촉하고 상기 클램프 플랜지와 상기 차량 배기 파이프의 상기 장착 보스 사이의 맞물림을 상기 환원제 전달 장치가 상기 차량 배기 파이프에 장착될 때 밀봉하는 제2 부분을 갖는 차폐 부재를 포함하는, 환원제 전달 장치.
제1항에 있어서, 상기 차폐 부재의 상기 제1 부분은 상기 유체 분사기의 길이방향으로 연장되는 측벽, 및 상기 측벽의 제1 축방향 단부에 연결되고 상기 제1 축방향 단부로부터 상기 유체 분사기의 길이방향축을 향하여 연장되는 단부벽을 갖되, 상기 단부벽은 상기 유체 유출부에서 나간 유체가 상기 차폐 부재를 통과하는 것을 허용하기 위해 치수 설정되는 방사상 중심 개구를 갖는, 환원제 전달 장치.
제2항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 측벽의 제2 축방향 단부로부터 상기 측벽과 미리 결정된 각에 있는 방향으로 연장되되, 상기 제2 부분은 상기 제2 부분이 상기 클램프 플랜지와 상기 차량 배기 파이프의 상기 장착 보스 사이에 배치될 때 밀봉부를 형성하고 그리고 상기 환원제 전달 장치는 상기 차량 배기 파이프에 장착되는, 환원제 전달 장치.
제3항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 제2 부분의 표면으로부터 연장되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 압축 가능한, 환원제 전달 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 이들을 통해 획정된 복수의 노치(notch)를 포함하되, 상기 노치는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 중 적어도 하나 둘레에 균등하게 분포되는, 환원제 전달 장치.
제5항에 있어서, 각각의 노치는 상기 유체 분사기의 상기 길이방향으로 연장되도록 상기 제1 부분에 획정되는 세그먼트를 포함하는, 환원제 전달 장치.
제2항에 있어서, 상기 단부벽은 상기 방사상 중심 개구에서 플레어 단부 부분(flared end portion)을 포함하는, 환원제 전달 장치.
제7항에 있어서, 상기 단부벽의 상기 플레어 단부 부분은 축방향으로 외향으로, 상기 유체 분사기의 상기 유체 유출부로부터 이격되어 플레어되는, 환원제 전달 장치.
제7항에 있어서, 상기 단부벽의 상기 플레어 단부 부분은 내향으로 상기 유체 분사기의 상기 유체 유출부를 향하여 플레어되는, 환원제 전달 장치.
제9항에 있어서, 상기 단부벽의 상기 플레어 단부 부분의 원위 에지는 상기 밸브 본체의 상기 원위 단부 측에 배치되는, 환원제 전달 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 부분은 제1 원통형 세그먼트 및 상기 제1 원통형 세그먼트와 상기 제2 부분 사이에 배치된 제2 원통형 세그먼트를 포함하되, 상기 제1 원통형 세그먼트의 외경은 상기 제2 원통형 세그먼트의 외경과 같지 않은, 환원제 전달 장치.
제1항에 있어서, 상기 차폐 부재의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 단일의 부재로서 일체형으로 형성되는, 환원제 전달 장치.
환원제 전달 장치(reductant delivery unit: RDU)를 위한 열 차폐부로서, 상기 RDU는 유체 유입부 및 유체 유출부를 가진 유체 분사기, 및 차량 배기 파이프의 장착 보스에 대한 부착을 위한 클램프 플랜지를 포함하되, 상기 열 차폐부는,
상기 유체 분사기의 상기 유체 유출부를 적어도 부분적으로 덮도록 상기 클램프 플랜지에 대한 부착을 위한 제1 부분으로서, 상기 RDU가 상기 차량 배기 파이프에 부착될 때 상기 차량 배기 파이프 내 입자가 상기 유체 분사기와 접촉하는 것을 방지하기 위한 기계적 장벽 및 상기 유체 분사기를 위한 열 장벽으로서 기능하는, 상기 제1 부분; 및
상기 RDU가 상기 차량 배기 파이프에 부착될 때 상기 클램프 플랜지와 상기 차량 배기 파이프의 상기 장착 보스 사이의 상기 부착을 밀봉하기 위한 상기 제1 부분으로부터 방사상 외향으로 연장되는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 단일의 부재로서 일체형으로 형성되는, 열 차폐부.
제13항에 있어서, 차폐 부재의 상기 제1 부분은 측벽, 및 상기 열 차폐부가 상기 클램프 플랜지에 부착될 때 상기 측벽의 제1 축방향 단부에 연결되고 그리고 상기 제1 축방향 단부로부터 상기 유체 분사기의 길이방향축을 향하여 연장되는 단부벽을 갖고, 상기 단부벽은 상기 열 차폐부가 상기 클램프 플랜지에 부착될 때 상기 유체 유출부를 나가는 유체가 상기 차폐 부재를 통과하게 하기 위해 치수 설정되는 방사상 중심 개구를 갖는, 열 차폐부.
제14항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 측벽의 제2 축방향 단부로부터 상기 측벽과 미리 결정된 각에 있는 방향으로 연장되되, 상기 제2 부분은 상기 제2 부분이 상기 클램프 플랜지와 상기 차량 배기 파이프의 상기 장착 보스 사이에 배치될 때 밀봉부를 형성하고 그리고 상기 환원제 전달 장치는 상기 차량 배기 파이프에 장착되는, 열 차폐부.
제15항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 제2 부분의 표면으로부터 연장되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 압축 가능한, 열 차폐부.
제14항에 있어서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 중 적어도 하나는 이들을 통해 획정된 복수의 노치를 포함하되, 상기 노치는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 중 적어도 하나 둘레에 균등하게 분포되는, 열 차폐부.
제14항에 있어서, 상기 단부벽은 축방향으로 플레어되는 방사상 단부 부분을 포함하는, 열 차폐부.