[发明专利]具有减小的流动变化性和回流的压力旋流注射器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月9日提交的美国申请No.13/023,870的优先权，该美国申请No.13/023,870要求2010年2月10日提交的美国临时申请No.61/303,146的权益。上述申请的整个公开以引用的方式纳入本文。

技术领域

本公开涉及注射器系统，并且更具体地涉及用于将例如尿素水溶液的试剂注射入排气流以便降低来自的柴油发动机的排气管的氮氧化物（NOx）的排放。

背景技术

本部分提供了涉及本公开的不必是现有技术的背景信息。贫燃发动机通过使用过剩的氧气运行提高了燃料效率，过剩的氧气是大于可获得的燃料的完全燃烧所需的量的氧气的量。这种发动机被称为是“贫”运行或在“贫混合物”的情况下运行。然而，与非贫燃燃烧相比，这样改进或增加的燃料效率由不希望的污染排放特别是氮氧化物（NOx）形式的污染排放来抵消。

已知一种用于降低来自贫燃内燃发动机的NOx的排放的方法为选择性催化还原（SCR）。SCR当用于例如降低来自柴油发动机的NOx的排放时涉及将物化试剂注射入发动机的排气流，将物化试剂注射入发动机的排气流涉及一个或多个旋转的发动机运转参数，例如排出气体的温度、发动的每分钟机转数或通过发动机燃料流测量的发动机载荷、涡轮增压或排气NOx质量流。试剂/排出气体混合物穿过反应器，该反应器盛放能够在试剂存在的情况下降低NOx的浓度的例如活性炭或诸如铂、钒或钨的金属的催化剂。

已知尿素水溶液是用于柴油发动机的SCR系统中的有效试剂。然而，这种尿素水溶液的使用涉及许多缺点。尿素是高腐蚀性的并且可以对诸如用于将尿素混合物注射入排放气体流的注射器的SCR系统的机械部件造成有害的影响。在长时间暴露于高温下，诸如在柴油机排放系统中遇到的温度，尿素还可以固化。固化的尿素将积聚在较窄的通道以及注射器中典型地能够发现的出口的开口中。固化的尿素还导致注射器的移动部分结垢以及阻塞任何开口或者尿素流动通道，由此致使发动机不能使用。

此外，如果尿素混合物未被细微地雾化，尿素沉积将形成在试剂反应器上，抑制试剂的作用并且由此降低SCR系统的效率。高的注射压力是使尿素混合物的不充分雾化问题最小化的一种方法。然而，高的注射压力通常导致注射器喷洒股流过渡穿入排气流，使得股流撞击在注射器对面的排气管的内表面上。过渡穿入还导致尿素混合物的不充分使用并且在降低的NOx的排放的情况下降低车辆能够运转的范围。车辆上只能够携带有限量的尿素，并且应该有效地使用所携带的量以便使车辆的范围最大化并且降低试剂的所需要的补给频率。

此外，尿素水是劣质润滑剂。该特性对注射器内的移动部分造成不利的影响，并且要求在注射器内的相邻或者相对移动的部分之间相对较紧密或小配合、间隙和公差。尿素水还具有高的渗漏倾向。该特性对许多位置处的要求增强密封措施的配对表面造成不利的影响。

提供用于将尿素水溶液注射入贫燃发动机的排气流中从而使得能够更可靠地控制热和运转的一致性的方法和设备是有利的。提供注射器的改进的冷却和/或热控制以便阻止尿素固化并且延长注射器部件的寿命是进一步有利的。使从排气管至注射器的热传递最小化以便最小化或者消除尿素沉积形成在注射器的内部是有利的。使从热的排出气体至注射器出口的热传递最小化以便阻止烟灰和尿素被吸引至相对较冷的注射器出口也是有利的。为了节约和环境目的，提供不渗漏的注射器也是有利的。

本公开的方法和设备提供了前述以及其它优点。

发明内容

本部分提供了本公开的一般概述，并且不是其全部范围和其所有特征的全面公开。

在一些实施方式中，引导试剂穿过注射器的方法可涉及：在试剂注射器的试剂入口处从试剂罐接收试剂；将试剂引导至限定在杆件的外径和电磁绕线筒的内径之间的杆件通道；将试剂从杆件通道引导至限定在内部下体部的套环的外径和电磁绕线筒的内径之间的套环通道；将试剂从套环通道引导至限定在内部下体部的外径和注射器的下部区段的内径之间的下体部通道；以及将试剂引导至由内部下体部限定的分配通道。分配通道可将下体部通道与由内部下体部和孔口板限定的分配腔室流体连通。在一些实施方式中，该方法可包括将第一部分体积的试剂从分配腔室引导至孔口板中的孔口并且将第二部分体积的试剂从分配腔室引导至注射器的试剂出口。