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1、10申请公布号CN104131868A43申请公布日20141105CN104131868A21申请号201410154415422申请日2014041713/864,30120130417USF01N3/28200601F01N3/26200601F01N3/2020060171申请人大陆汽车系统公司地址美国密执安州72发明人SC巴戈斯WN范伍伦MJ霍恩比P齐默克K肖74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人董均华严志军54发明名称用还原试剂加热的汽车选择性催化还原的还原剂输送单元57摘要一种用于车辆的选择性催化还原（SCR）后处理的还原剂输送单元包括与在SCR催化转换器的上游。
2、的排气流动路径关联的螺线管操作流体注射器。所述流体注射器具有流体入口和流体出口。所述流体入口接收还原试剂的源并且所述流体出口与所述排气流动路径连通使得所述流体注射器控制尿素溶液注入到所述排气流动路径中。所述流体注射器具有用于引导在所述流体入口和所述流体出口之间的还原试剂的入口管。护罩相对于所述流体注射器被固定并包围所述流体注射器的至少部分。线圈加热器与所述流体注射器成一体并且被构造为并被布置为在通电时感应地加热所述入口管以由此加热在所述入口管之内的还原试剂。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书3页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书3页附图4。
3、页10申请公布号CN104131868ACN104131868A1/2页21一种用于车辆的选择性催化还原（SCR）后处理的还原剂输送单元，所述还原剂输送单元包括螺线管操作的流体注射器，其被构造为并被布置为与在SCR催化转换器上游的排气流动路径关联，所述流体注射器具有流体入口和流体出口，所述流体入口被构造为并被布置为接收还原试剂的源，并且所述流体出口被构造为并被布置为与所述排气流动路径连通以使得所述流体注射器控制还原试剂注入到所述排气流动路径中，所述流体注射器具有用于在所述流体入口和所述流体出口之间引导还原试剂的入口管；护罩，其相对于所述流体注射器被固定，并包围所述流体注射器的至少部分；以及线圈。
4、加热器，其与所述流体注射器成一体并且被构造为并被布置为在通电时感应地加热所述入口管以由此加热在所述入口管之内的还原试剂。2如权利要求1所述的输送单元，其中，所述流体注射器包括入口杯和管连接器，所述管连接器限定所述流体入口。3如权利要求2所述的输送单元，还包括可压缩止动件，所述可压缩止动件在所述入口杯的一部分和所述入口管的一部分之间，以防止在所述入口杯的一部分和所述入口管的一部分之间的接触。4如权利要求3所述的输送单元，还包括第二止动件，所述第二止动件相对于靠近所述流体出口的所述注射器的端部被构造并被布置以使得在操作期间，正流体压力作用在所述注射器上以保持其抵靠所述第二止动件。5如权利要求3所述。
5、的输送单元，其中，所述可压缩止动件被构造为并被布置为为还原试剂提供密封屏障。6如权利要求1所述的输送单元，其中，所述护罩包括多个贯穿其中的开口，用于空气冷却所述流体注射器。7如权利要求1所述的输送单元，还包括被构造为并被布置为将输送单元安装到所述排气流动路径的法兰。8如权利要求1所述的输送单元，与供给到所述流体入口的还原试剂的源组合。9如权利要求8所述的输送单元，其中，所述还原试剂是尿素溶液。10如权利要求8所述的输送单元，其中，所述还原试剂是甲酸胍。11一种将还原试剂输送至车辆的排气流动路径以用于选择性催化还原（SCR）后处理的方法，所述方法包括步骤使螺线管操作的流体注射器与在SCR催化转换。
6、器上游的排气流动路径关联，所述流体注射器具有流体入口和流体出口，所述流体入口接收还原试剂的源，所述流体出口与所述排气流动路径连通，所述流体注射器具有用于在所述流体入口和所述流体出口之间引导还原试剂的入口管；在所述入口管之内同时加热还原试剂；以及操作所述流体注射器以将所加热的还原试剂注入到所述排气流动路径中。12如权利要求11所述的方法，其中，所述流体注射器包括入口杯和管连接器，所述管连接器限定接收还原试剂的源的所述流体入口。13如权利要求12所述的方法，还包括步骤设置可压缩止动件，所述可压缩止动件在所述入口杯的一部分和所述入口管的一部分权利要求书CN104131868A2/2页3之间，以防止在。
7、所述入口杯的一部分和所述入口管的一部分之间的接触。14如权利要求13所述的方法，还包括步骤设置第二止动件，所述第二止动件与靠近所述流体出口的所述注射器的端部关联以使得在操作期间，正流体压力作用在所述注射器上以保持其抵靠所述第二止动件。15如权利要求13所述的方法，还包括步骤确保所述可压缩止动件为还原试剂提供密封。16如权利要求11所述的方法，还包括步骤绕所述流体注射器的至少一部分设置护罩。17如权利要求16所述的方法，还包括确保所述护罩允许空气冷却所述注射器。18如权利要求11所述的方法，其中，关联的步骤包括使用法兰来将所述注射器安装到所述排气流动路径上。19如权利要求11所述的方法，其中，所。
8、述还原试剂是尿素溶液。20如权利要求11所述的方法，其中，所述还原试剂是甲酸胍。权利要求书CN104131868A1/3页4用还原试剂加热的汽车选择性催化还原的还原剂输送单元技术领域0001本发明涉及一种向发动机排气系统提供还原试剂的还原剂输送单元（RDU），并且更具体地涉及一种正好在注射之前直接加热还原试剂的RDU。背景技术0002欧洲和北美出现新一轮的严格的排放法规正促使实现新的排气后处理（AFTERTREATMENT）系统，尤其针对贫乏燃烧技术，比如在贫乏和超贫乏的条件下操作的压缩点火（柴油）发动机和分层进气火花点火发动机（通常利用直接注入）。贫乏燃烧发动机表现出难以在贫乏燃烧的富氧排气。
9、环境特征下处理的高水平的氮氧化物（NOX）排放。在这些条件下处理NOX的排气后处理技术目前正在被开发。这些技术中的一个包括催化剂，其促进氨（NH3）与排出的氮氧化物（NOX）反应以产生氮气（N2）和水（H2O）。该技术被称为选择性催化还原（SCR）。0003氨在汽车环境下难以以其纯净形式处理。因此，这些系统习惯使用液体尿素水溶液，典型地按照尿素溶液（CONH22）的32的浓度。所述溶液被称为AUS32，并且在其商业名称ADBLUE下也是众所周知的。尿素溶液被输送至热排气流并在经历热解或热分解之后被转化为排气中的氨，被转化为氨和异氰酸（HNCO）。异氰酸然后利用存在于排气中的水进行水解并被转化为。
10、氨和二氧化碳（CO2）。由热解和水解产生的氨然后如之前描述的那样经历与氮氧化物的催化反应。0004在今天的生产系统中，RDU典型地被安装在车辆的本体下方，在排气管路上的下游位置。这导致在SCR催化剂处的温度相对较低，点火时间较长，以及NOX的转换效率较低。更低的排气温度（更低的焓）也抑制尿酸热解反应的热分解，或在热解HNCO副产品的情况下，较低的温度也抑制水解反应。结果是存在在SCR催化剂处的过量尿素和/或HNCO并且不足量的氨参与NOX还原反应。这种情况的良好示例在SAE2007011582“LABORATORYANDENGINESTUDYOFUREARELATEDDEPOSITSINDIE。
11、SELUREASCRAFTERTREATMENTSYSTEMS”中被给出。发动机测功器数据显示在300以下的排气温度下，可测量比例的所注入的尿素保持不被转化为或者HNCO或者NH3。0005在检查替代还原试剂的潜力的行业中也存在活动。这些试剂（例如，甲酸胍（GUANIDINIUMFORMATE）中的一些表现出比尿素的分解温度更高的分解温度。为了使这些替代方案是可行的，它们需要预加热，典型地在位于远离主要排气的旁通流动通道中的专用重整器中。一个这样的途径的描述在SAE2012011078“DEVELOPMENTOFA3RDGENERATIONSCRNH3DIRECTDOSINGSYSTEMFOR。
12、HIGHLYEFCIENTDENOX”中被提供。在启动阶段期间，这些重整器的概念典型地依赖于电加热旁通气体流并使用热解反应催化剂来确保载体转化为氨的适当条件。0006因此，需要正好在注入之前直接加热在RDU之内的还原试剂以允许在发动机起动之后更早开始注入，由此进一步减少NOX排放。说明书CN104131868A2/3页5发明内容0007本发明的目的是实现上面提到的需要。根据本发明的原理，该目的通过提供一种用于车辆的选择性催化还原（SCR）后处理的还原剂输送单元来获得。所述还原剂输送单元包括螺线管操作流体注射器，其被构造为并被布置为与在SCR催化转换器的上游的排气流动路径关联。所述流体注射器具有。
13、流体入口和流体出口。所述流体入口被构造为并被布置为接收还原试剂的源并且所述流体出口被构造为并被布置为与所述排气流动路径连通使得所述流体注射器控制还原试剂注入到所述排气流动路径中。所述流体注射器具有用于引导在所述流体入口和所述流体出口之间的还原试剂的入口管。护罩相对于所述流体注射器被固定并包围所述流体注射器的至少部分（PORTIONS）。线圈加热器与所述流体注射器成一体并且被构造为并被布置为在通电时感应地加热所述入口管以由此加热在所述入口管之内的还原试剂。0008根据所公开的实施例的另一个方面，一种将还原试剂输送至车辆的排气流动路径用于选择性催化还原（SCR）后处理的方法使螺线管操作流体注射器与。
14、在SCR催化转换器的上游的排气流动路径关联。所述流体注射器具有流体入口和流体出口。所述流体入口接收还原试剂的源。所述流体出口与所述排气流动路径连通。所述流体注射器具有用于引导在所述流体入口和所述流体出口之间的还原试剂的入口管。还原试剂在所述入口管之内的同时被加热。所述流体注射器然后被操作以将所加热的还原试剂注入到所述排气流动路径中。0009本发明的其他目的、特征和特点以及操作的方法和结构的相关元件的功能、制造的零件和经济学的组合在参照附图考虑下列详细描述和所附权利要求之后将变得更加显而易见，其全部形成该说明书的一部分。附图说明0010本发明将从结合附图的其优选实施例的以下详细描述中最佳地被理解。
15、，其中，类似附图标记表示类似元件，在附图中图1是根据实施例提供的RDU的透视图。0011图2是图1的RDU的截面视图。0012图3是图2的RDU的入口端部的放大视图。0013图4是图2的RDU的出口端部的放大视图。具体实施方式0014参照图1和图2，根据本发明的实施例，RDU被示出，RDU总体用10指示。RDU10可以被用在美国专利申请公开案NO2008/0236147A1中所公开的类型的系统中，该申请的内容由此通过参考而引入该说明书。0015RDU10包括螺线管流体注射器12，在配料应用中其提供流体的计量功能并提供流体的喷雾制剂到车辆的排气流动路径11中。因此，所述流体注射器12被构造为并被。
16、布置为与在SCR催化转换器13的上游的排气流动路径11关联。所述流体注射器12优选是汽油、电动操作的螺线管燃料注射器，比如在美国专利NO6,685,112中所公开的类型，该专利的内容由此通过参考而引入该说明书中。因此，第一电磁线圈15（图2）当经由电连接说明书CN104131868A3/3页6器17（图1）通电时以常规的方式操作所述流体注射器12。0016所述流体注射器12被布置在内部载架14的内侧。入口杯结构（总体用16指示）包括入口杯18和与所述入口杯18成一体或耦合至所述入口杯18的入口连接器20。所述入口连接器20限定所述注射器12的入口22。所述入口连接器20与还原试剂21（比如经由。
17、入口管23供给至注射器12以从所述注射器12的出口24射出的尿素溶液）的源连通。因此，所述入口管23引导在所述流体入口22和所述流体出口24之间的尿素溶液。0017注射器护罩26耦合至所述注射器载架14以使得所述护罩26相对于所述注射器12被固定。所述护罩26包围所述注射器12的至少一部分并使其与环境因素（比如所喷射的砂砾、高压水射流、泼溅等）隔离。所述护罩26也提供对RDU10的结构支持。开口27通过所述护罩26设置以空气冷却所述流体注射器12。0018尿素溶液通过所述入口22供给并在压力下输送至所述螺线管流体注射器12。所述尿素溶液被计量并在出口24处以常规的方式退出所述注射器12，这是由。
18、于螺线管操作的阀门28相对于座30（图3）移动造成的。RDU10利用法兰32，优选利用螺栓（未被示出）安装到排气系统上。当然，其他安装方法可以被使用，比如夹紧或其他机械接合技术。0019根据实施例，为了在需要时并在注射之前加热尿素溶液，感应线圈加热器34被设置在所述螺线管注射器12中。所述感应线圈加热器34经由被施加至电连接器17的电力而电动操作。因此，当通电时，所述线圈加热器34提供电磁场以感应地加热注射器入口管23并因此加热其中的尿素溶液。正好在注射之前的这种尿素溶液加热允许在发动机起动之后更早开始注射，由此进一步减少NOX排放。0020为了将所述注射器12维持在固定位置，注射器底部止动件。
19、40（图3）和可压缩上部止动件42（图4）被设置。所述底部止动件40相对于所述注射器的靠近所述流体出口24的端部被构造并被布置以使得在操作所述RDU10期间，正流体压力对所述注射器12起作用以保持其抵靠在非金属底部止动件40上。图3的实施例解决了与注射器12的制造有关的问题，其在所述入口管23朝向注射器尖端的一侧上产生焊珠，由此使下部O型环密封压盖44直接坐落抵靠薄壁外壳46变得不切实际。然而要认识到的是，解决允许省去底部止动件的该问题的其他实施例在本发明的范围之内。0021顺从的（COMPLIANT）、优选是弹性体的上部止动件42旨在在组装期间，或在振动诱发足以抬升所述注射器12使其远离所述。
20、底部止动件40的情况下，保护免于在所述注射器入口管23的法兰48和所述入口杯18之间的金属对金属接触。所述上部止动件42的次要功能是为工作流体提供第一密封屏障。0022所述流体加热器34的操作是根据需要的，如通过发动机操作条件所确定的，典型地经由在中央控制单元（未被示出）中编码的算法。所述RDU10在注入点处的直接加热导致更有效的热传递和所期望的还原剂的生产。0023虽然尿素溶液已经被公开为还原试剂21，但是可以了解的是，可使用其他还原试剂，例如甲酸胍，因为试剂21现在在注射时被加热。0024前文的优选实施例已经出于说明本发明的结构和功能原理以及说明采用优选实施例的方法的目的被示出并被描述，并且在不背离这样的原理的情况下进行改变。因此，本发明包括涵盖在下列权利要求的精神之内的所有修改。说明书CN104131868A1/4页7图1说明书附图CN104131868A2/4页8图2说明书附图CN104131868A3/4页9图3说明书附图CN104131868A4/4页10图4说明书附图CN104131868A10。