KR20190070889A - 흐름 변동의 감소 및 퍼지 개선 장치를 갖는 환원제 주입 유닛 - Google Patents

Abstract

주입 유닛은 관통 형성된 유체 경로를 구비하고, 입구 튜브를 갖는 유체 분사기; 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브의 적어도 일부를 내부에 수용하는 크기 및 형상을 갖고 유체 입구를 포함하는 입구 컵; 상기 유체 입구를 통해 상기 입구 컵과 유체 연통하며, 유체 소스로부터 유체를 수용하도록 구성된 입력 튜브; 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 부분적으로 배치되고 유체 통로를 적어도 부분적으로 한정하는 삽입물을 포함한다. 상기 유체 통로는 상기 입력 튜브 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브와 유체 연통하며, 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로의 일부를 형성한다. 상기 유체 통로는 상기 유체 분기의 길이방향 축에 직교하는 방향으로 연장되는 부분을 포함한다.

Description

흐름 변동의 감소 및 퍼지 개선 장치를 갖는 환원제 주입 유닛{REDUCTANT DOSING UNIT WITH FLOW VARIABILITY REDUCTION AND PURGE IMPROVEMENT DEVICE}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은, 전체 내용이 본 명세서에 병합된, 2017년 12월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "REDUCTANT DOSING UNIT WITH FLOW VARIABILITY REDUCTION AND PURGE IMPROVEMENT DEVICE"인, 미국 가출원 번호 62/598,434의 이익을 주장한다.

기술 분야

본 발명은 일반적으로 환원제 주입 유닛(reductant dosing unit: RDU)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흐름 변동을 감소시키고 환원제 퍼지 능력을 증가시키는 RDU 삽입물에 관한 것이다.

디젤 엔진에서 디젤 배기 유체(Diesel Exhaust Fluid: DEF)가 NOx 배출을 감소시키기 위해 환원제로 사용된다. DEF는 보관 탱크로부터 유연한 유압 라인을 통해 RDU로 펌핑된다. RDU는 유연한 라인 및 RDU 입구 컵(inlet cup)과 결합할 수 있는 유압 연결부를 갖는다. 일반적으로 RDU가 차량의 배기 파이프에 부착될 때 입구 컵은 RDU 상의 가장 높은 지점이다. RDU 입구 컵은 RDU의 분사기에 DEF를 공급하고 분사기는 DEF를 배기 시스템에 분무한다. 도 1은 종래의 측면 공급 RDU(10)를 도시하고, 도 2는 차량 배기 파이프에 일부 장착을 나타내는 수직선으로부터 30도 기울어진 측면 공급 RDU(10)를 도시한다. RDU(10)는 그 소스로부터 DEF를 수용하기 위한 입력 튜브(input tube)(12), 및 이 입력 튜브(12)에 결합되고 이 입력 튜브와 유체 연통하는 입구 컵(14)을 포함한다. RDU(10)는 분사기(18)가 배치된 하우징(16)을 더 포함한다. 특히 하우징(16)은 분사기(18)에 열적 보호를 제공한다. 분사기(18)는 RDU(10) 및 분사기(18)를 통한 DEF의 흐름에 대해 상류 단부를 갖는 입구 튜브(20)를 포함하고, 이 상류 단부는 입구 컵(14) 내에 배치되고 이로부터 DEF를 수용하기 위해 입력 튜브(12)와 유체 연통한다. 분사기(18)는 또한 그 하류 단부에 배치된 노즐(22)을 포함한다. 장착 플랜지(24)는 RDU(10)를 차량(도시하지 않음)의 배기 파이프에 장착하는 것을 허용한다. RDU(10)는 수동 (공기) 냉각식 RDU 또는 능동 (액체) 냉각식 RDU일 수 있다.

입구 컵에서 분사기로 전이하는 부분의 기하학적 구조로 인해, 공기 기포(air bubble) 또는 포켓(pocket)이 형성되어 RDU(10)의 가장 높은 지점에 남아 있을 가능성이 있다. 도 2는 RDU(10)의 가장 높은 지점에 형성된 공기 기포(AB)를 도시한다. 이 공기 기포(AB)는 압축성이 있어서, 특히 다수의 주입 유닛 시스템에서 시스템 흐름에 변동을 야기할 수 있다. 흐름 변동은 시스템이 DEF의 정확한 양을 주입하는 능력을 감소시켜, NOx 변환 성능에 악영향을 미친다.

적어도 부분적으로 시스템은 엔진 정지 시 DEF의 RDU 분사기를 퍼지하고 이를 공기로 대체하는 것으로 인해 일부 종래의 RDU SCR 시스템에 공기가 도입된다. DEF는 -11℃에서 결빙되고 결빙될 때 팽창하는 것으로 인해 RDU(10)에서 DEF를 퍼지하는 것이 이 시스템에 필요하다. 퍼지하지 않으면, DEF 팽창은 분사기(18)를 손상시킬 수 있다.

예시적인 실시예는 종래 주입 유닛의 단점을 극복한다. 예시적인 실시예에 따르면, 주입 유닛은 입구 튜브, 노즐 및 상기 입구 튜브로부터 상기 노즐로 분사기 유체 경로를 갖는 유체 분사기로서, 상기 분사기 유체 경로는 상기 주입 유닛의 유체 경로의 일부인, 상기 유체 분사기; 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브의 적어도 일부를 내부에 수용하는 크기 및 형상을 갖고 유체 입구를 포함하는 입구 컵(inlet cup); 상기 유체 입구를 통해 상기 입구 컵과 유체 연통하며, 유체 소스로부터 유체를 수용하도록 구성된 입력 튜브; 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 부분적으로 배치된 삽입물을 포함한다. 상기 삽입물은 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 유체 통로는 상기 입력 튜브 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브와 유체 연통하며, 상기 주입 유닛의 상기 유체 통로의 일부를 형성한다. 상기 삽입물의 유체 통로는 상기 유체 분사기의 길이방향 축과 직교하는 방향으로 연장되는 부분을 포함한다.

상기 삽입물의 상기 유체 통로는 상기 삽입물의 외부 표면을 따라 형성된 적어도 하나의 그루브(groove)를 포함할 수 있다. 상기 삽입물의 상기 유체 통로는 상기 삽입물 내에 형성된 채널을 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 그루브와 상기 채널은 유체 연통한다.

상기 삽입물은 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 적어도 부분적으로 배치된 제1 부분, 및 상기 제1 부분에 부착되고 상기 입구 튜브로부터 연장되는 제2 부분을 포함할 수 있다. 상기 채널은 적어도 상기 제1 부분 내에 형성될 수 있고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제2 부분에 형성될 수 있다.

상기 제2 부분은 상기 삽입물의 상부 표면인 제1 외부 표면을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제1 외부 표면을 따라 형성될 수 있다. 상기 제2 부분은 적어도 하나의 원주 표면을 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제1 외부 표면을 따라 상기 제1 외부 표면의 중심 부분으로부터 상기 원주 표면을 따른 제1 위치까지 형성될 수 있다. 상기 제2 부분은 적어도 하나의 원주 표면을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제1 외부 표면을 따라 제1 외부 표면의 중심 부분으로부터 상기 원주 표면을 따른 적어도 제1 위치 및 제2 위치까지 형성될 수 있다.

상기 주입 유닛은 측면 공급 주입 유닛일 수 있고, 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로는 상기 삽입물 주위를 적어도 부분적으로 원주 방향으로 통과한다.

상기 입구 컵 및 상기 삽입물은 단일 부재로서 일체로 형성될 수 있다.

상기 주입 유닛은 측면 공급 주입 유닛일 수 있고 상기 주입 유닛의 길이방향 축으로부터 0이 아닌 각도로 차량 배기구에 장착되도록 구성될 수 있고, 상기 삽입물은 상기 컵 내에 형성 가능한 공기 기포가 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로로부터 이격되어 위치되도록 상기 입구 컵에 대해 크기 정해진다.

상기 삽입물은, 상기 유체 분사기, 상기 삽입물 및 상기 입력 튜브에 의해 점유되지 않고 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로 내에 있지 않은 상기 입구 컵 내 제1 공간을 형성하도록 상기 입구 컵에 대해 크기 정해질 수 있고, 상기 입구 컵 내 상기 유체 경로의 치수는 상기 제1 공간의 치수보다 더 크다.

다른 예시적인 실시예에서, 주입 유닛은 입구 튜브, 노즐, 및 상기 입구 튜브로부터 상기 노즐로 분사기 유체 경로를 구비하는 유체 분사기로서, 상기 분사기 유체 경로는 상기 주입 유닛의 유체 경로의 일부인, 상기 유체 분사기; 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브의 적어도 일부를 내부에 수용하는 크기 및 형상을 갖고 유체 입구를 포함하는 입구 컵; 상기 유체 입구를 통해 상기 입구 컵과 유체 연통하며, 유체 소스로부터 유체를 수용하도록 구성된 입력 튜브; 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 부분적으로 배치된 삽입물을 포함한다. 상기 삽입물은 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 유체 통로는 상기 입구 튜브 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브와 유체 연통하며, 상기 주입 유닛의 상기 유체 통로의 일부를 형성한다. 상기 삽입물은, 상기 삽입물의 외부 표면을 따라 적어도 부분적으로 형성되고 상기 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성하는 적어도 하나의 그루브를 포함한다.

이 예시적인 실시예에서, 상기 적어도 하나의 그루브는 복수의 그루브를 포함할 수 있고, 상기 각각의 그루브는 상기 삽입물의 상기 외부 표면을 따라 적어도 부분적으로 형성된다. 상기 삽입물은 상기 삽입물 내에 형성된 적어도 하나의 채널을 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 채널 및 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성한다. 상기 유체 통로는 상기 유체 분사기의 길이방향 축과 직교하는 방향으로 연장되는 부분을 포함할 수 있다. 상기 삽입물은 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 적어도 부분적으로 배치된 제1 부분, 및 상기 제1 부분에 부착되고 상기 입구 튜브로부터 연장되는 제2 부분을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 채널은 적어도 상기 제1 부분에 형성될 수 있고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제2 부분에 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제2 부분의 축방향 표면과 반경 방향 표면 중 하나의 표면을 따라 형성될 수 있다. 상기 주입 유닛은 측면 공급 주입 유닛일 수 있고, 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로는 상기 삽입물 주위를 적어도 부분적으로 원주 방향으로 통과한다.

본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 RDU의 부분 측단면도;
도 2는 차량 배기 파이프에 장착될 때 RDU의 장착 각도를 나타내는 30도 각도로 배치된 도 1의 RDU의 부분 측단면도;
도 3a 및 도 3b는 각각 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물의 사시도 및 단면도;
도 4a 및 도 4b는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물의 사시도 및 단면도;
도 5a 및 도 5b는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물의 사시도 및 단면도;
도 6a 및 도 6b는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물의 사시도 및 단면도;
도 7은 예시적인 실시예에 따른, 도 4a 내지 도 4b, 도 5a 내지 도 5b 및 도 6a 내지 도 6b의 임의의 RDU 삽입물을 내부에 갖는 RDU의 부분 단면도;
도 8은 도 7의 RDU의 일부 확대 단면도;
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물의 상부 사시도, 단면도 및 하부 사시도;
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물의 상부 투시도, 단면도 및 하부 투시도;
도 11은 다른 예시적인 실시예에 따른, 도 9a 내지 도 9c 및 도 10a 내지 도 10c의 임의의 RDU 삽입물을 내부에 갖는 RDU의 부분 단면도;
도 12는 도 11의 RDU의 일부 확대 단면도; 및
도 13은 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU의 단면도;
도 14는 내부에 공기 기포 및/또는 포켓을 갖는 도 8의 RDU의 단면도.

예시적인 실시예(들)의 이하 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 발명, 그 응용 또는 용도를 결코 제한하는 것으로 의도된 것이 아니다. 달리 명시되지 않는 한, "상류" 및 "하류"이라는 용어는 RDU 분사기를 통한 DEF의 흐름에 대한 것으로 의도된다.

이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물(30)이 도시되어 있다. 삽입물(30)은 다른 종래의 RDU(10)의 컵(14) 내에 끼워지고, 종래의 RDU 분사기(18)의 입구 튜브(20)의 상류 단부에 적어도 부분적으로 끼워지는 크기 및 치수를 갖는다. 삽입물(30)의 일부는 입구 튜브(20)로부터 상류 방향으로 연장된다. 그리하여, 삽입물(30)은 만약 삽입물이 존재하지 않을 경우 DEF 및/또는 하나 이상의 공기 기포로 채워질 수 있는 RDU(10)의 컵(14) 내 공간을 점유한다. DEF 및/또는 공기 기포에 이용 가능한 공간이 적으면, 퍼지 작업 동안 제거될 필요가 있는 DEF가 적어지고, 또 RDU(10) 내에 DEF 주입 작업 및 특히 흐름의 변동에 악영향을 미칠 수 있는 공기가 적어진다. 도면 전체에 걸쳐, 삽입물(30)이 컵(14) 내에 배치될 때 삽입물(30) 내로, 주위로 그리고/또는 이를 통해 적어도 부분적으로 통과하는 유체(F)의 흐름이 도시되어 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 삽입물(30)은 RDU 분사기(18)의 입구 튜브(20) 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 구성된 제1 부분(32)을 포함한다. 입구 튜브(20)는 주로 원통형 형상이기 때문에, 제1 부분(32)도 유사하게 주로 원통형 형상이다. 제1 부분(32)의 하류 단부(32A)는 입구 튜브(20) 내로 제1 부분(32)을 삽입할 수 있도록 나머지 제1 부분(32)의 외부 표면에 대해 반경 방향 내측으로 테이퍼(tapered)질 수 있다. 삽입물(30)의 제2 부분(34)은 제1 부분(32)의 상류 단부에 부착된다. 도시된 바와 같이, 제2 부분(34)은 제1 부분(32)의 반경 방향 연장보다 더 멀리 반경 방향으로 연장된다. 제2 부분(34)이 입구 튜브(20)의 개방된 상류 단부 위에 배치되도록 제2 부분(34)의 반경 방향 범위는 분사기(18)의 입구 튜브(20)의 반경 방향 범위보다 더 크다. 제2 부분(34)의 하류 단부(34A)는 나머지 제2 부분(34)의 외부 표면에 대해 반경 방향 내측으로 테이퍼질 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 제2 부분(34)의 상부 표면은 편평하다. 예시적인 실시예에서, 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)은 단일 부재로서 일체로 형성된다.

삽입물(30)은 이를 따라 형성된 그루브 또는 슬롯(36)을 더 포함한다. 그루브(36)는 RDU(10)의 입력 튜브(12)로부터 수용된 컵(14) 내의 DEF를 분사기(18)의 분사기 입구 튜브(20) 내로 통과시키기 위한 크기 및 치수를 갖는다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 그루브(36)는 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)에 형성되고, 그루브(36)는 제1 부분(32)에 형성된 제1 부분(36A), 및 제2 부분(34)에 형성된 제2 부분(36B)을 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 그루브(36)의 제1 부분(36A) 및 제2 부분(36B)은 일반적으로 서로에 대해 90도 또는 거의 90도로 형성되고, 제1 부분(36A)은 분사기(18)를 통한 DEF의 흐름 방향으로 그리고/또는 그 길이방향 축과 평행한 방향으로 연장되고, 제2 부분(36B)은 분사기(18)를 통한 DEF의 흐름 방향에 직교하고, 유체 분사기(18)의 길이방향 축에 직교하며, 입력 튜브(12)를 빠져 나가는 DEF 흐름의 방향에 직교하는 방향으로 연장된다. 본 실시예에서, 그루브(36)는 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)의 외부 표면을 따라 형성된다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 그루브(36)는 컵(14) 내의 DEF를 유체 분사기(18)로 통과시켜 차량의 배기 파이프에 선택적으로 주입하기 위한 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성한다. 이 통로는 RDU를 통한 DEF의 흐름 경로의 일부를 형성한다.

이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물(40)이 도시되어 있다. 삽입물(40)은 삽입물(30)과 대체로 유사하고 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)을 갖는다. 또한, 삽입물(30)은 제1 부분(32) 및 제2 부분(34) 내에 그리고/또는 이를 따라 형성된 단일 그루브(36)를 포함하는 반면, 삽입물(40)은 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)의 외부 표면 내에 그리고/또는 이를 따라 형성된 복수의 이러한 그루브(36)를 포함한다. 본 실시예에서, 삽입물(40)은 서로 등간격으로 배치된 3개의 그루브(36)를 포함하고, 삽입물(40)은 서로 동일한 간격으로 이격된 2개 또는 3개를 초과하는 그루브(36)를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 각각의 그루브(36)는 삽입물(40)의 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)에 형성되고, 각각의 그루브(36)는 제1 부분(32)에 형성된 제1 부분(36A), 및 제2 부분(34)에 형성된 제2 부분(36B)을 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 그루브(36)의 제1 부분(36A) 및 제2 부분(36B)은 서로에 대해 90도로 형성되거나 또는 거의 90도로 형성된다. 본 실시예에서, 각각의 그루브(36)는 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)의 외부 표면을 따라 형성된다. 후술하는 바와 같이, 그루브(36)는 컵(14) 내의 DEF를 유체 분사기(18)로 통과시켜 차량의 배기 파이프에 선택적으로 주입하기 위한 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성한다. 이 통로는 RDU를 통한 DEF의 흐름 경로의 일부를 형성한다.

이제 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU 삽입물(50)이 도시되어 있다. 삽입물(50)은 삽입물(30 및 40)과 대체로 유사하고 전술된 바와 같이 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)을 갖는다. 그러나, 삽입물(40)은 제1 부분(32)의 외부 표면을 따라 형성된 제2 그루브(36A)를 포함하는 반면, 삽입물(50)은 제1 부분(32) 내에 형성된 채널(52)을 포함한다. 채널(52)은 제1 부분(32)의 일 축방향 단부로부터 제1 부분(32)의 축방향 중심을 통해 제1 부분의 반대쪽 제2 단부로 형성된다. 채널(52)은 삽입물(50)에 의해 전체적으로 또는 거의 전체적으로 형성된다.

삽입물(50)은 그루브 또는 채널(56)을 더 포함한다. 구체적으로, 그루브(56)는 제2 부분(34)의 바닥 외부 표면을 따라 다수의 위치(도 5a에는 2개가 도시)로부터 제2 부분(34)에서 반경 방향으로 연장된다. 이 경우, 그루브(56)가 연장되는 2개의 위치는 제2 부분(34)의 정반대 반경 방향 단부들을 따라 있다. 이러한 방식으로, 채널(52) 및 그루브(56)는 제2 부분(34)으로부터 삽입물(50)을 통해 제1 부분(32)으로 T 형상 또는 거의 T 형상의 유체 통로를 형성한다. 그러나, 그루브(56)는 제2 부분(34)의 정반대 외부 반경 방향 단부들에 있지 않은 2개의 위치로부터 반경 방향 내측 방향으로 연장될 수 있고/있거나, 제2 부분(34)의 외부 반경 방향 표면(들)을 따라 3개 이상의 위치로부터 반경 방향 내측으로 연장될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 다른 예시적인 실시예에 따른 삽입물(60)을 도시한다. 삽입물(60)은 전술된 삽입물(50)과 대체로 유사하고 제1 부분(32) 및 제2 부분(34)을 갖는다. 또한, 삽입물(60)은 삽입물(50)에 대해 전술한 바와 같이 제1 부분(32)과 제2 부분(34) 사이에서 연장되는 채널(52)을 포함한다. 채널(52)은 제1 부분(32)의 일 축방향 단부로부터 제1 부분(32)의 축방향 중심(및/또는 길이방향 축)을 통해 제1 부분의 반대쪽 제2 축방향 단부로 축방향으로 연장된다. 삽입물(60)은 제2 부분(34)에 형성된 그루브 또는 채널(66)을 더 포함한다. 그루브(56)는 삽입물(50)의 제2 부분(34)의 바닥 외부 표면을 따라 다수의 위치로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 반면에, 그루브(66)는 제2 부분(34)의 외부 반경 방향 표면을 따라 단일 위치로부터 제2 부분(34)의 반경 방향 중심으로 반경 방향 내측으로 연장된다. 이러한 방식으로, 채널(52)과 그루브(66)는, 제2 부분(34) 내에서 반경 방향으로 연장되는 제1 세그먼트, 및 제1 부분(32) 내에서 축방향으로 연장되는 제2 세그먼트를 갖는 역 L자형의 유체 통로를 형성한다.

도 7 및 도 8은 내부에 삽입물(30, 40, 50 또는 60)(이하, "삽입물(30 내지 60)")을 갖는 RDU(100)를 도시한다. RDU(100)가 차량의 배기 파이프(도시되지 않음)에 장착될 때 RDU(100)는 배향을 나타내기 위해 수직선으로부터 30도 각도로 도시된다. 도시된 바와 같이, 삽입물(30 내지 60)의 제1 부분(32)은 분사기(18)의 입구 튜브(20) 내에 배치되고, 제2 부분(34)은 입구 튜브(20)의 상부 및/또는 상류 단부와 컵(14)의 내부 표면(14A) 사이에 배치된다. 제2 부분(34)의 반경 방향 외부 표면은 컵(14)의 내부 원주 표면(14B)에 인접한다. 이러한 방식으로, 삽입물(30 내지 60), 특히 그 제2 부분(34)은 만약 삽입물이 존재하지 않을 경우 DEF 및/또는 하나 이상의 공기 기포(AB)에 의해 점유될 수 있는 캡(14) 내의 공간을 점유하여, 공기 기포(AB)가 점유할 수 있는 공간을 감소시켜, 유리하게는 RDU(100)가 공기 기포(AB)에 의해 악영향을 받는 것을 감소시켜 준다. 도시된 바와 같이, 공기 기포(AB)는 입력 튜브(12)로부터 그루브(36) 또는 채널(52, 62)을 통해 또는 이를 따라 분사기(18)로 가는 DEF의 유체 경로로부터 이격되어 있어, RDU 주입 성능에 공기 기포(AB)가 영향을 미치는 것을 감소시킨다. 감소된 공간은, 잠재적으로 결빙되거나 환원제 퍼지 작업 동안 퍼지될 필요가 있는, RDU(100) 내에 유지되는 DEF의 양을 또한 감소시킨다. 삽입물(30 내지 60)이 컵(14) 내에 배치되면 DEF는 RDU(100)의 입력 튜브(12)로부터 그루브(들)(36) 또는 채널(52/62)을 통해 흘러 분사기(18)의 입구 튜브(20)로 들어갈 수 있다. 분사기(18) 내에 일단 배치되면 DEF가 분사기로부터 차량 배기 파이프 내로 선택적으로 배출된다.

도 7 및 도 8은 제2 부분(34) 내의 그루브(36, 56, 66)가 입력 튜브(12)를 빠져 나가 컵(14)으로 들어가는 DEF의 흐름 방향에 직교하거나 거의 직교하는 방향으로 연장되도록 컵(14) 내에 배향된 삽입물(30 내지 60)을 도시한다. 그 결과, 입력 튜브(12)로부터 분사기(18)로 DEF 유체 경로는 그루브(36, 56, 66)로 들어가기 전에 제2 부분(34) 주위 원주 방향으로 지나간다. 삽입물(30 내지 60)은 DEF가 그루브(36, 56, 66)로 들어가기 전에 제2 부분(34) 주위로 이동하는 양을 변화시키기 위해 컵(14) 내에 상이하게 배향될 수 있는 것으로 이해된다.

도 9a 내지 도 9c는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 삽입물(70)을 도시한다. 삽입물(30 내지 60)과 유사하게, 삽입물(70)은 분사기(18)의 입구 튜브(20) 내에 삽입되는 크기 및 원통형 형상을 갖는 제1 부분(32); 및 제1 부분(34)으로부터 연장되고, 삽입물(70)이 RDU 내에 배치될 때 유체 분사기(18)의 입구 튜브(20)의 상류 및/또는 상부에 위치되는 크기 및 치수를 갖는 제2 부분(34)을 포함한다. 또한, 삽입물(50 및 60)과 유사하게, 제1 부분(32)은 제1 부분(32)을 통해 길이방향 축 및/또는 축방향 중심을 따라 축방향으로 형성된 채널 또는 관통 보어(throughbore)(72)를 포함한다. 그러나, 삽입물(70)은 제2 부분(34)이 그루브 또는 슬롯(74)을 포함하는 것에 의해 삽입물(50 및 60)과 상이하다. 그루브(74)는 삽입물(70)의 상부 표면(76) 내에 및 이를 따라 형성된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 그루브(74)는 상부(76)를 가로질러 직경 방향으로 연장되고 채널(72)과 유체 연통한다. 이러한 방식으로, 채널(72)과 그루브(74)는 아래에서 더 상세히 도시된 바와 같이 DEF가 RDU의 입력 튜브(12)로부터 RDU 분사기로 통과하기 위한 유체 통로를 적어도 부분적으로 제공한다.

도 10a 내지 도 10c는 다른 예시적인 실시예에 따른 삽입물(80)을 도시한다. 삽입물(80)은 전술된 삽입물(70)과 유사하고 그 많은 특징을 포함하고 제1 부분(32), 제2 부분(34) 및 채널(72)을 갖는다. 그러나, 삽입물(70)은 제2 부분(34)의 상부 표면(76)을 가로질러 직경 방향으로 연장되는 그루브(74)를 포함하는 반면, 삽입물(80)은 제2 부분(34)에 형성되고 그 중심 부분으로부터 제2 부분(34)의 반경 방향 측면 표면으로 배치된 그루브(84)를 포함한다. 채널(72)은 그루브(84)까지 연장되어 채널(72)과 그루브(84)는 서로 유체 연통되고 이들은 함께 DEF가 대응하는 RDU의 입력 튜브(12)로부터 RDU 분사기로 통과하기 위한 유체 통로를 적어도 부분적으로 제공한다.

도 11 및 도 12는 추가적인 예시적인 실시예에 따른 RDU(200)를 도시한다. RDU(200)는 전술한 바와 같이 유체 분사기(18), RDU 하우징(16), 입력 튜브(12) 및 컵(14)을 포함한다. 또한, RDU(200)는 일 실시예에서 삽입물(70)을 포함하고, 다른 실시예에서 삽입물(80)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 삽입물(70, 80)은 부분적으로 분사기(18)의 입구 튜브(20)의 상부(상류) 단부 내로 삽입되고, 제1 부분(32)은 전체적으로 또는 거의 전체적으로 분사기 내에 배치되고 제2 부분(34)은 입구 튜브(20)의 상부로부터 연장된다.

RDU(200)는 RDU(200)가 차량의 배기 파이프(도시되지 않음)에 장착될 때 잠재적인 배향을 나타내기 위해 수직선으로부터 30도 각도로 도 11 및 도 12에 도시된다. 도시된 바와 같이, 삽입물(70, 80)의 제1 부분(32)은 분사기(18)의 입구 튜브(20) 내에 배치되고, 제2 부분(34)은 입구 튜브(20)의 상부 및/또는 상류 단부와 컵(14)의 내부 표면(14A) 사이에 배치된다. 제2 부분(34)의 반경 방향 외부 측면 표면은 컵(14)의 내부 표면(14B)에 인접한다. 이러한 방식으로, 삽입물(70, 80), 특히 그 제2 부분(34)은 만약 삽입물이 존재하지 않을 경우 DEF 및/또는 하나 이상의 공기 기포 또는 공기 포켓(AB)에 의해 점유되는 캡(14) 내의 공간을 점유한다. 도시된 바와 같이, 공기 포켓(AB)은 입력 튜브(12)로부터 그루브(74, 84) 및 채널(72)을 통해 또는 이를 따라 분사기(18)로 가는 DEF의 유체 경로로부터 이격되어 있어, RDU 주입 성능에 공기 포켓(AB)이 영향을 미치는 것을 감소시킨다. DEF 및 공기 포켓을 위한 공간이 감소되면 잠재적으로 결빙되거나 환원제 퍼지 작업 동안 퍼지될 필요가 있는, RDU(200) 내에 유지되는 DEF의 양이 또한 줄어든다. 삽입물(70, 80)이 컵(14) 내에 배치되면 DEF는 RDU(200)의 입력 튜브(12)로부터 그루브(74, 84) 및 채널(72)을 통해 흘러 분사기(18)의 입구 튜브(20)로 들어갈 수 있다. 일단 분사기(18) 내에 배치되면, DEF는 분사기로부터 차량 배기 파이프 내로 선택적으로 배출된다.

도 12에 가장 잘 도시된 삽입물(70, 80)은 그루브(74, 84) 바로 위에 있는 컵(14)의 내부 표면(14A)과 함께 그루브(74, 84)가 삽입물(70, 80)을 통한 유체 통로 및 컵(14)을 통한 DEF 유체 경로의 일부를 형성하도록 컵(14) 내에 위치된다.

도 12를 계속 참조하면, 삽입물(70, 80)은, 그루브(74, 84)가 입력 튜브(12)를 빠져 나와 컵(14)에 들어가는 DEF의 흐름 방향에 대해 대체로 직교하는 방향으로 위치되도록 컵(14) 내에 배향된다. 그 결과, 입력 튜브(12)로부터 유체 분사기(18)의 입구 튜브(20)로의 DEF 흐름 경로는 DEF가 그루브(74, 84)로 들어가기 전에 제2 부분(34) 주위 부분적으로 원주 방향으로 흐르는 것을 포함한다. 삽입물(70, 80)은 그루브(74, 84)가 입력 튜브(12)를 빠져 나가는 DEF의 흐름 방향에 대해 다수의 상이한 각도 중 임의의 각도로 배향되어, DEF가 그루브(74, 84)에 들어가기 전에 삽입물(70, 80)의 제2 부분(34) 주위 원주 방향으로 이동하는 양을 변화시키기 위해 컵(14) 내에 배치될 수 있다.

도 13은 다른 예시적인 실시예에 따른 RDU(300)를 도시한다. RDU(300)는 전술한 RDU(100 및 200)와 유사하고, 유체 분사기(18), 입력 튜브(12), 컵(14), 하우징(16) 및 장착 플랜지(24)를 갖는다. 그러나, RDU(100 및 200)가 유체 분사기(18)의 길이방향 축에 대해 직각과 같은 각도로 배치된 입력 튜브(12)를 갖는 측면 공급 RDU인 반면, RDU(300)는 입력 튜브(12)의 길이방향 축이 유체 분사기(18)의 길이방향 축과 동축이거나 또는 거의 동축인 상부-공급 RDU이다. RDU(300)는 컵(14) 내에 배치된 삽입물(70 또는 80)을 더 포함한다. RDU(300)에서, 입력 튜브(12)로부터 컵(14)으로 들어가는 DEF는 분사기(18)의 입구 튜브(20)에 들어가기 전에 그루브(74, 84)로 흐른다.

전술된 삽입물은 대응하는 RDU 내 공기 포켓을 다수의 방식으로 처리한다. 첫째, 공기 포켓이 형성될 수 있는 공간은 RDU 내에 전술한 삽입물 중 하나의 삽입물이 존재하는 것으로 인해 감소된다. 이 삽입물이 컵(14) 내에 형성되면 공기 포켓이 형성되는 크기가 감소하게 된다. 또한, RDU 내 개방 공간이 더 크면 DEF가 퍼지 동작 동안 분사기로부터 제거되는 것이 아니라 유체 분사기(18)로 다시 떨어지는 것을 야기하는 것으로 보인다. 컵(14) 내에 개방 공간을 작게 유지함으로써, 퍼지 작업 동안 더 많은 DEF가 제거되어서, 결빙될 때 팽창해서 잠재적으로 분사기(18)를 손상시킬 수 있는 DEF가 더 적게 남아 있게 된다.

둘째, 컵(14) 내 개방 체적은 RDU(100, 200, 300)의 유체 경로의 크기보다 더 작고, 특히 삽입물에 의해 적어도 부분적으로 형성된 유체 통로(들)의 크기보다 더 작다. 공기 포켓이 일반적으로 구형 공기 기포로 형성된다면, 컵(14) 내 RDU 유체 경로에 있지 않은 컵(14) 내 공기 기포는 삽입물 및/또는 RDU 유체 경로의 유체 통로에 있는 공기 기포보다 더 작다. 도 14는 RDU(100) 내에 배치된 삽입물(30 내지 60), 및 삽입물(30 내지 60)의 유체 통로에 위치된 공기 기포(AB-P), 및 삽입물(30 내지 60)의 유체 통로 또는 컵(14)을 통한 DEF의 유체 경로에 있지 않은 더 작은 공기 기포(AB-NP)를 도시한다. 컵(14)에 대해 삽입물(30 내지 60)의 크기를 조절하여, 컵(14)을 통한 DEF 유체 경로가 DEF 유체 경로에 있지 않은 컵(14) 내의 공간보다 더 큰 크기를 갖게 하면, DEF 유체 경로에 있지 않은 공기 기포(NP)는 유체 경로의 치수보다 더 작아져서, 바람직하게는 프라이밍 동안 모든 공기 기포(P 및 NP)가 분사기(18)를 통과하는 것을 보장하게 도와준다.

분사기(18)는 유체 분사기 및 특히 RDU 분사기에서 통상 발견되는 부품 및 구성 요소들을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 코일, 이동 전기자 및 극편(pole piece)을 갖는 액추에이터 유닛(도시되지 않음); 밸브 니들 및 밸브 안착부를 갖는 밸브 조립체(도시되지 않음); 및 액추에이터 유닛을 통해 밸브 조립체를 제어하기 위한 하나 이상의 전기 신호를 수신하도록 구성된 전기 커넥터를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 분사기(18)는 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 특허 공개 번호 2015/0115051A에 제시된 부품, 구성 요소 및 특징을 포함할 수 있다.

삽입물(30, 40, 50, 60, 70 및 80)은 정상 RDU 동작 범위를 초과하는 온도를 견딜 수 있고 DEF에 노출을 견딜 수 있는 다수의 물질 중 임의의 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 삽입물(30 내지 80)은 플라스틱 조성물로 구성될 수 있다. 대안적으로, 삽입물(30 내지 80)은 금속으로 구성될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 삽입물(30, 40, 50, 60, 70, 80)은 단일 부재로서 컵(14)과 일체로 형성된다. 특히, 삽입물 및 컵(14)은 금속으로 구성될 수 있으며, 금속 사출 성형 공정으로 형성될 수 있다.

삽입물(30, 40, 50, 60, 70 및 80)은 RDU의 일부인 것으로 앞서 설명되었다. 이러한 삽입물은 디젤 주입 유닛과 같은 다른 분사기-기반 장치에도 사용될 수 있는 것으로 이해된다.

본 발명의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이어서, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 변형은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형은 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나는 것으로 고려되어서는 안 된다.

Claims (20)

1. 주입 유닛으로서,
   입구 튜브, 노즐 및 상기 입구 튜브로부터 상기 노즐로 분사기 유체 경로를 갖는 유체 분사기로서, 상기 분사기 유체 경로는 상기 주입 유닛의 유체 경로의 일부인, 상기 유체 분사기;
   상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브의 적어도 일부를 내부에 수용하는 크기 및 형상을 갖고 유체 입구를 포함하는 입구 컵(inlet cup);
   상기 유체 입구를 통해 상기 입구 컵과 유체 연통하며, 유체 소스로부터 유체를 수용하도록 구성된 입력 튜브; 및
   상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 부분적으로 배치된 삽입물을 포함하되, 상기 삽입물은 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 유체 통로는 상기 입력 튜브 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브와 유체 연통하며, 상기 주입 유닛의 상기 유체 통로의 일부를 형성하고, 상기 유체 통로는 상기 유체 분사기의 길이방향 축과 직교하는 방향으로 연장되는 부분을 포함하는, 주입 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 삽입물의 상기 유체 통로는 상기 삽입물의 외부 표면을 따라 형성된 적어도 하나의 그루브(groove)를 포함하는, 주입 유닛.
3. 제2항에 있어서, 상기 삽입물의 상기 유체 통로는 상기 삽입물 내에 형성된 채널을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 그루브와 상기 채널은 유체 연통하는, 주입 유닛.
4. 제3항에 있어서, 상기 삽입물은 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 적어도 부분적으로 배치된 제1 부분, 및 상기 제1 부분에 부착되고 상기 입구 튜브로부터 연장되는 제2 부분을 포함하는, 주입 유닛.
5. 제4항에 있어서, 상기 채널은 적어도 상기 제1 부분 내에 형성되고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제2 부분에 형성되는, 주입 유닛.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 삽입물의 상부 표면인 제1 외부 표면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제1 외부 표면을 따라 형성되는, 주입 유닛.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2 부분은 적어도 하나의 원주 표면을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제1 외부 표면을 따라 상기 제1 외부 표면의 중심 부분으로부터 상기 원주 표면을 따른 제1 위치까지 형성되는, 주입 유닛.
8. 제6항에 있어서, 상기 제2 부분은 적어도 하나의 원주 표면을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제1 외부 표면을 따라 제1 외부 표면의 중심 부분으로부터 상기 원주 표면을 따른 적어도 제1 위치 및 제2 위치까지 형성되는, 주입 유닛.
9. 제1항에 있어서, 상기 주입 유닛은 측면 공급 주입 유닛이고, 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로는 상기 삽입물 주위를 적어도 부분적으로 원주 방향으로 통과하는, 주입 유닛.
10. 제1항에 있어서, 상기 입구 컵 및 상기 삽입물은 단일 부재로서 일체로 형성되는, 주입 유닛.
11. 제1항에 있어서, 상기 주입 유닛은 상기 주입 유닛의 길이방향 축으로부터 0이 아닌 각도로 위치되도록 구성된 측면 공급 주입 유닛이고, 상기 삽입물은 상기 컵 내에 형성 가능한 공기 기포가 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로로부터 이격되어 위치되도록 상기 입구 컵에 대해 크기 정해지는, 주입 유닛.
12. 제1항에 있어서, 상기 삽입물은 상기 유체 분사기, 상기 삽입물 및 상기 입력 튜브에 의해 점유되지 않고 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로 내에 있지 않은 상기 입구 컵 내 제1 공간을 형성하도록 상기 입구 컵에 대해 크기 정해지고, 상기 입구 컵 내 상기 유체 경로의 치수는 상기 제1 공간의 치수보다 더 큰, 주입 유닛.
13. 주입 유닛으로서,
    입구 튜브, 노즐, 및 상기 입구 튜브로부터 상기 노즐로 분사기 유체 경로를 구비하는 유체 분사기로서, 상기 분사기 유체 경로는 상기 주입 유닛의 유체 경로의 일부인, 상기 유체 분사기;
    상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브의 적어도 일부를 내부에 수용하는 크기 및 형상을 갖고 유체 입구를 포함하는 입구 컵;
    상기 유체 입구를 통해 상기 입구 컵과 유체 연통하며, 유체 소스로부터 유체를 수용하도록 구성된 입력 튜브; 및
    상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 부분적으로 배치된 삽입물을 포함하되, 상기 삽입물은 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 유체 통로는 상기 입구 튜브 및 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브와 유체 연통하며, 상기 주입 유닛의 상기 유체 통로의 일부를 형성하고,
    상기 삽입물은, 상기 삽입물의 외부 표면을 따라 적어도 부분적으로 형성되고 상기 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성하는 적어도 하나의 그루브를 포함하는, 주입 유닛.
14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 그루브는 복수의 그루브를 포함하고, 상기 각각의 그루브는 상기 삽입물의 상기 외부 표면을 따라 적어도 부분적으로 형성되는, 주입 유닛.
15. 제13항에 있어서, 상기 삽입물은 상기 삽입물 내에 형성된 적어도 하나의 채널을 포함하고, 상기 적어도 하나의 채널 및 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 유체 통로를 적어도 부분적으로 형성하는, 주입 유닛.
16. 제15항에 있어서, 상기 유체 통로는 상기 유체 분사기의 길이방향 축과 직교하는 방향으로 연장되는 부분을 포함하는, 주입 유닛.
17. 제15항에 있어서, 상기 삽입물은 상기 유체 분사기의 상기 입구 튜브 내에 적어도 부분적으로 배치된 제1 부분, 및 상기 제1 부분에 부착되고 상기 입구 튜브로부터 연장되는 제2 부분을 포함하는, 주입 유닛.
18. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널은 적어도 상기 제1 부분에 형성되고, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제2 부분에 형성되는, 주입 유닛.
19. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 제2 부분의 축방향 표면과 반경 방향 표면 중 하나의 표면을 따라 형성되는, 주입 유닛.
20. 제13항에 있어서, 상기 주입 유닛은 측면 공급 주입 유닛이고, 상기 주입 유닛의 상기 유체 경로는 상기 삽입물 주위를 적어도 부분적으로 원주 방향으로 통과하는, 주입 유닛.

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