具有褶皺針?biāo)ǖ脑噭﹪娮斓闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴嘴系統(tǒng)，并且特別地涉及一種用于將諸如液體尿素溶液的試劑噴射到排氣流中以從柴油機(jī)排氣中減少氮氧化物(NOx)排放的噴嘴系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]本節(jié)提供與本發(fā)明有關(guān)的背景信息，該背景信息不一定為現(xiàn)有技術(shù)。稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)操作過(guò)量的氧氣提供改良的燃油效率，即是，氧氣的量比所供燃料的完全燃燒所需的量更大。所述發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為“稀薄”運(yùn)行或以“稀薄混合物”運(yùn)行。然而，與非稀薄燃燒相反，這種改良的或增強(qiáng)的燃料經(jīng)濟(jì)效果被不期望的污染排放抵消，特別地以氮氧化物(NOx)的形式。
[0003]用于減少N0j_放的來(lái)自稀薄燃燒內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)已知的方法是選擇性催化還原(SCR)。例如，當(dāng)使用SCR從柴油機(jī)減少呢排放時(shí)，SCR包括，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)所選的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，將霧化試劑噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)例如為排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、渦輪增壓或排出的NOJ^量流。試劑/排放氣體混合物穿過(guò)反應(yīng)器，該反應(yīng)器包含還原劑，例如活性碳或諸如鉬金、釩或鎢的金屬，還原劑能夠減少存在于試劑中的^\的濃度。
[0004]液態(tài)尿素溶液在柴油機(jī)的SCR系統(tǒng)中被認(rèn)為是有效的試劑。然而,該液態(tài)尿素溶液的使用可能包含缺點(diǎn)。尿素是高腐蝕性的，并且可能不利地影響SCR系統(tǒng)的機(jī)械構(gòu)件，例如將尿素混合物噴射到排放氣流中的噴嘴。長(zhǎng)期被暴露于高溫中，例如柴油排放系統(tǒng)中遇到的高溫，尿素還可能固化。固化的尿素可能會(huì)累積在狹窄的通道中以及噴嘴內(nèi)的典型地出口中。固化的尿素還可引起噴嘴的可動(dòng)部分的纏結(jié)，并且阻塞任何開(kāi)口或尿素流通道，從而致使噴嘴不可用。
[0005]一些試劑噴射系統(tǒng)被配置為包括泵、供給線路和回流線路，以便液態(tài)尿素不斷地被泵出以盡量減少固化，并且還將熱量從噴嘴傳遞到儲(chǔ)存在遠(yuǎn)處的液態(tài)尿素。一些噴嘴配備有可動(dòng)組件，該可動(dòng)組件包括中空的管以給未被噴射的試劑提供返回流路。中空的管可被焊接于閥體，閥體具有與閥座結(jié)合的錐形端。閥體是由高合金金屬構(gòu)成的典型復(fù)合構(gòu)件。需要相對(duì)昂貴的電子束或激光焊接以將管固定到閥體。雖然過(guò)去相對(duì)復(fù)雜的噴嘴閥能正常運(yùn)行，但這些構(gòu)件相對(duì)的昂貴、復(fù)雜且龐大。因此，理想的是提供改良的噴嘴系統(tǒng)，其包括具有改良的針?biāo)ńM件的試劑噴嘴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本節(jié)提供本發(fā)明的總體概述，并且并非是其全部范圍或其全部特征的全面公開(kāi)。
[0007]—種用于噴射試劑的噴嘴包括電磁體和位于殼體內(nèi)的可軸向移動(dòng)的閥組件。響應(yīng)電磁體的通電，閥組件可從坐入位置移動(dòng)到非坐入位置。閥組件包括中空的管，中空的管包括彎曲端，彎曲端具有減小的直徑，該直徑的大小被設(shè)置為允許球部分地延伸出管端但不穿過(guò)管。管包括限制球在管內(nèi)移動(dòng)的向內(nèi)延伸的止動(dòng)裝置。針?biāo)^部被固定到管并且定位于電磁體附近。
[0008]一種構(gòu)造試劑噴嘴的方法包括提供具有第一端部和相對(duì)的第二端部的大致柱形的管。在第一端部管的內(nèi)直徑減小。球在第二端部被放進(jìn)管內(nèi)。球在減小直徑的第一端部抵接管的內(nèi)表面，以便球的一部分超出第一端部延伸到管的外側(cè)。管被壓褶以形成徑向向內(nèi)突出的止動(dòng)裝置以限制球朝向第二端部移動(dòng)。針?biāo)^部連接到管的第二端部。
[0009]更多的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)倪@里所提供的描述變得顯而易見(jiàn)。本概述中的描述和具體實(shí)例的目的僅在于說(shuō)明，不在于限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0010]在此處描述的附圖僅用于所選實(shí)施方式而非所有可行的實(shí)施方式的說(shuō)明的目的，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0011]圖1是描述排氣后處理系統(tǒng)示例的示意圖，該排氣后處理系統(tǒng)包括電磁控制的試劑噴嘴，該試劑噴嘴根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成。
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成的試劑噴嘴的透視圖。
[0013]圖3是透過(guò)噴嘴所得的剖視圖。
[0014]圖4是噴嘴的分解剖視圖。
[0015]圖5是噴嘴的非完整的部分分解透視圖。
[0016]圖6是噴嘴的閥部件的剖視圖；并且
[0017]圖7是噴嘴的放大的非完整剖視圖。
[0018]遍及附圖若干視圖，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述實(shí)施例。
[0020]可以理解的是，盡管本發(fā)明可在與柴油機(jī)和NOx排放的減少相關(guān)的情況下被描述，但本發(fā)明可在與若干排氣流中的任何一種相關(guān)的情況下被使用，例如通過(guò)非限制性例子，排氣流來(lái)自柴油機(jī)、汽油機(jī)、渦輪、燃料電池、噴氣式飛機(jī)或任何其他動(dòng)力源輸出的排氣流。而且，本發(fā)明可在與若干不需要的排氣中的任何一項(xiàng)的減少相關(guān)的情況下被使用。例如噴射用于柴油微粒過(guò)濾器的再生的碳?xì)浠衔镆苍诒景l(fā)明的范圍內(nèi)。為了附加說(shuō)明，應(yīng)該注意的是發(fā)布于2011年11月I日的、標(biāo)題為“用于噴射霧化液體的方法和裝置”的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利第8047452號(hào)，其通過(guò)參考被引入此處。
[0021]參考附圖，提供污染控制系統(tǒng)8，其用于減少來(lái)自柴油機(jī)21的排氣中的NOx排放。圖1中，在系統(tǒng)構(gòu)件之間的實(shí)線表示用于試劑的液體線路，虛線表示電路連接。本發(fā)明的系統(tǒng)可包含用于容納試劑的試劑箱10和用于從箱10傳輸試劑的輸送模塊12。試劑可為尿素溶液、碳?xì)浠衔铩⑼榛?、酒精、有機(jī)化合物、水等，并且能為它們的混合物或它們的組合。還應(yīng)該贊許的是，在系統(tǒng)中一種或多種試劑可用，并且能單獨(dú)地被使用或以組合方式被使用。箱10和輸送模塊12可形成一體的試劑箱/輸送模塊。電子噴射控制器14、試劑噴嘴16和排放系統(tǒng)18也被設(shè)置為系統(tǒng)8的一部分。排放系統(tǒng)18包括將排氣流供給到至少一個(gè)催化劑床17的排氣管道19。
[0022]輸送模塊12可包含通過(guò)供給線路9從箱10供應(yīng)試劑的泵。試劑箱10可為聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂鍍膜碳鋼，PVC或不銹鋼，并且根據(jù)應(yīng)用設(shè)定尺寸(例如，用于車(chē)輛的車(chē)輛尺寸等)。壓力調(diào)節(jié)器(未示出)可被設(shè)置為將系統(tǒng)保持在預(yù)定的壓力設(shè)定值(例如，大約60-80psi的相對(duì)較低的壓力，或在某些實(shí)施方式中大約60-150psi的壓力)，并且可位于起始于試劑噴嘴16的返回線路35。壓力傳感器可設(shè)置在通往試劑噴嘴16的供給線路9中。系統(tǒng)還可引入多種防凍措施以解凍凍結(jié)的試劑或防止試劑凍結(jié)。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，無(wú)論噴嘴是否釋放試劑到排放氣體中，試劑均可繼續(xù)在箱10和試劑噴嘴106之間循環(huán)，以冷卻噴嘴且盡量縮短試劑在噴嘴中停留的時(shí)間，以便試劑保持冷卻。持續(xù)的試劑循環(huán)對(duì)于溫度敏感試劑是有必要的，例如液態(tài)尿素，其在暴露于如可能在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中經(jīng)歷的300°C到650°C的高溫時(shí)開(kāi)始固化。
[0023]更進(jìn)一步，可能期望保持試劑混合物低于140°C并且優(yōu)選地在更低的5°C到95°C之間的運(yùn)行范圍內(nèi)，以保證防止試劑的固化。固化的試劑，如果被允許形成，可能纏結(jié)可動(dòng)部分并且阻塞噴嘴的開(kāi)口。
[0024]所需的試劑的量可隨負(fù)載、排氣溫度、排氣流量、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射時(shí)間、所需NOJA減小量、氣壓、相對(duì)濕度、排氣再循環(huán)率和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度的不同而不同。NOx傳感器或表25位于催化劑床17的下游。NOJ.感器是可操作的以將NOx濃度指示信號(hào)輸出給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27。所有或某些發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)/車(chē)輛數(shù)據(jù)總線從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27供給到試劑電子噴射控制器14。試劑電子噴射控制器14還可被包括為發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27的一部分。排氣溫度、排氣流量和排氣背壓以及其他車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)可通過(guò)各自的傳感器被測(cè)量。
[0025]現(xiàn)在參考圖2至7，將進(jìn)一步描述試劑噴嘴100。試劑噴嘴100包括具有上部102a和下部102b的噴嘴體部102。磁通框架104相互連接上部102a和下部102b。密封件106被設(shè)置在上部和下部之間的接口處。下部102b可包括在保持槽109處被壓接到磁通框架104的變形部108。
[0026]如圖所示，電磁體組件110位于上部102a中。電磁體組件110包括纏繞線軸114的線圈112。磁通框架104包括鄰接線軸114的端壁116和圍繞磁鐵組件110的柱壁118。
[0027]極芯122被接收于上部102a的孔124中。極芯122延伸穿過(guò)線軸114。如將被非常詳細(xì)地描述的，孔128延伸穿過(guò)極芯122以給被噴射的試劑提供返回流路。密封件130被置于上部102a和極芯122之間。節(jié)流孔132被置于孔128中以限制流過(guò)其中的試劑的流率。
[0028]閥組件138可滑動(dòng)地位