[发明专利]用于试剂的注射装置

说明书

技术领域

本发明涉及适合于向内燃发动机的排气室或者通道中给予试剂的注射装置，用以例如减少有害物质向大气的排放。

背景技术

催化净化工艺可以用于从内燃发动机的排气中部分地或者完全地去除污染物。具体说，可以使用使排气中的一种或多种污染物(例如，NOx)还原的还原剂来实现排气净化。

为了减少来自内燃发动机的排气排放，可以使用如在例如EP1878887中示出的注射装置，来将还原剂(例如尿素溶液等试剂)喷射到排气通道中。通常，还原剂的活性在与注射点下游的催化剂接触时得到触发。选择性催化还原(SCR)装置使用氨(从尿素得到的)来进行氧化氮(NOx)的选择性催化还原。安装于排气系统的通道的注射装置被用于向排气流中注射尿素。滑移催化剂位于SCR装置的下游，用以清除任何未反应的氨。柴油机微粒过滤器也被设置，用以减少卷入排气流中并且未被SCR装置减少的烟灰和微粒物的水平。

对于用于试剂的注射装置来说已公知的是包括向外开口的提升阀(poppet valve)，来产生良好地雾化的圆锥形喷射物。被投射出的喷射物的圆形截面非常适合于圆形排气管(即具有圆形截面)的圆筒形形状。然而，最近，已发现的是希望使向排气通道中的喷射点移动成更靠近发动机，以便允许SCR催化剂更快地变热。为了以尽可能紧凑的形式结合催化剂和微粒过滤器，位于它们之间的排气通道的流动截面有必要在一个方向比在其它方向更宽。

因此，本发明的一个目的是提供适合于向具有非圆形截面的排气通道中注射试剂的注射装置。

发明内容

一种用于向内燃发动机的排气通道中给予试剂的注射装置沿其长度具有轴线并包括：向外开口的阀构件，所述阀构件具有能够与阀座区域接合的座表面；和座构件，所述座构件设置有限定出所述阀座区域的内部孔。所述座构件的内部孔进一步在阀座区域的下游限定出流动重新定向区域。所述座构件具有端面，所述端面设置有特征部，所述特征部与所述流动重新定向区域的至少一部分相交，以与所述流动重新定向区域一起限定出喷射路径，所述喷射路径是在所述阀构件从所述孔向外移动离开所述阀座区域时供试剂离开注射装置的喷射路径。所述特征部和流动重新定向区域的配置使得所述喷射路径围绕所述阀座区域的周缘相对于装置轴线具有可变的喷射角度。

设置呈非圆锥形并且相对于装置轴线具有可变喷射角度的喷射路径的好处是它兼容于用于以下这种SCR系统的排气通道：即其中排气通道的流动截面在一个方向上比在正交方向上具有更宽的截面(即流动截面为非圆形界面)。这使得向排气通道中的喷射点能够移动成更靠近发动机，因为所产生的流动截面通过喷射路径的可变喷射角度得到良好的匹配。其好处是更靠近发动机的SCR催化剂能够更快地变热。

特别有利的是借助于具有向外开口的阀构件的注射装置来提供呈非圆锥形(即具有非圆形流动截面)的喷射路径。这是因为，在向外开口的阀构件的情况下，设定喷射速度的孔口(即在阀构件打开时位于阀座区域与阀构件的座表面之间的座间隙)只在注射活动期间打开。因此，不太可能被排气或者尿素分解产物(在试剂为尿素溶液的情况下)闭塞。此外，阀构件向着阀座区域的闭合运动将趋于碎裂确已形成的任何沉积物，从而防止它们在注射装置上积累并损害注射装置的功能。

优选地，所述阀座区域和所述阀构件的座表面被配置成使得在使用中当所述阀构件从所述孔向外移动离开所述阀座区域时，由此离开的试剂的喷射物的相对于轴线A的角度和速率围绕所述阀座区域的周缘基本上是均匀的。其好处是不存在由围绕阀座区域的周缘调节喷射角度而引起的喷射动量的显著损失，因此良好的雾化得到维持。

有利地，所述阀座区域和所述阀构件的座表面中的每一者围绕所述轴线A都是旋转对称的。因此，提供了这样一种注射装置，其产生非圆形的喷射形式，它不要机械加工或者制造非旋转对称的阀座区域或者座表面，而这将对装置的制造简易性以及成本和制造时间具有不利影响。

在一个示例中，所述流动重新定向区域是内凹(re-entrant)的，并且额外地或者替代地，可以是球形或者弧形的(radiussed)。

由所述内部孔限定出的阀座区域以及所述阀构件的座表面优选是圆锥形的。替代地，所述阀座区域可以具有球形或者弧形的形式，而所述阀构件的座表面可以具有互补的形状。

在一个实施例中，设置在所述座构件的端面中的特征部呈凹槽或者凹部的形式。例如，所述凹槽可以是弯曲的、三角形的或者矩形的。