Системы и способы охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей
Владельцы патента RU 2634983:
Камминз Эмишн Солюшн Инк. (US)
Изобретение относится к системам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена система подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей или другого восстановителя в распылитель для впрыскивания в систему для дополнительной очистки выхлопных газов двигателя. Распылитель содержит форсунку в сборе, которая термически защищает жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей от температур выхлопного газа. Также предложены способы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей для охлаждения форсунки перед работой распылителя для снижения выбросов. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 11 ил.
Уровень техники
Системы для дополнительной очистки выхлопов на основе селективного каталитического восстановления («СКВ») играют важную роль в снижении выбросов NOx двигателей внутреннего сгорания, таких как дизельные двигатели. CKB-системы обычно содержат источник хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей (DEF), дозатор, который содержит по меньшей мере одно из следующего:
насосный блок для нагнетания DEF и дозирующий блок для подачи регулируемого количества или на регулируемой скорости DEF, и распылитель, который подает раствор мочевины в зону разложения DEF на пути потока выхлопного газа, расположенную выше по потоку относительно катализатора селективного каталитического восстановления. Во многих CKB-системах также используют сжатый газ, который способствует подаче потока DEF в распылитель. При обеспечении значительных снижений выбросов NOx CKB-системы страдают от ряда недостатков и проблем.
Например, форсунку для впрыска DEF в выхлопную систему обычно устанавливают на или в выхлопной системе. При высоких температурах выхлопов форсунка также нагревается. В нагретой форсунке вода в DEF может испаряться в начале цикла впрыска, прежде чем форсунка достаточно не охладится потоком DEF. Это испарение приводит к большой волне давления, которая увеличивается выше по потоку относительно форсунки посредством системы дозатора, увеличивая возможность повреждений и ремонтов. Таким образом, существует потребность в усовершенствованиях, уменьшающих эти и другие недостатки, связанные с системами впрыска для доставки DEF через форсунку, соединенную с выхлопной системой.
Раскрытие изобретения
Некоторые типичные варианты осуществления изобретения включают системы и способы для регулирования теплового режима форсунки, которая подает жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей, для работы катализатора селективного каталитического восстановления. Одним объектом настоящего изобретения является система, которая содержит форсунку в сборе с тепловой защитой для уменьшения теплообмена между выхлопной системой и форсункой. Другим объектом настоящего изобретения является форсунка в сборе, которая содержит устройство для отвода тепла, проходящего от выхлопной трубы, для отвода тепла, перенесенного от выхлопной трубы к форсунке в сборе, в окружающую атмосферу. Другим объектом настоящего изобретения является способ, который предусматривает импульсную подачу жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку для обеспечения охлаждения форсунки перед началом стандартного события впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей для обработки выбросов. Комбинации форсунки с тепловой защитой, устройств отвода тепла и импульсной подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей также рассматривают.
В одном из аспектов заявленного изобретения предложен способ охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, предусматривающий: определение температуры форсунки в системе подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, причем система подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и дозатор, выполненный с возможностью перекачивания измеренного количества жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара через форсунку в выхлопную систему двигателя внутреннего сгорания; если температура выхлопного газа в выхлопной системе превышает заранее определенное пороговое значение температуры, начало рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара впрыскивается через форсунку в один или несколько импульсов для охлаждения форсунки при помощи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей; завершение рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, когда температура форсунки меньше заранее определенного порогового значения температуры; замедление скорости перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара посредством дозатора на заранее определенный период времени после завершения рабочего цикла для охлаждения форсунки и после прохождения заранее определенного периода времени запуск рабочего цикла дозатора для снижения выбросов, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара перекачивается посредством дозатора через форсунку в определенном количестве для снижения выбросов из выхлопного газа.
В одном из вариантов, рабочий цикл дозатора для охлаждения форсунки предусматривает впрыск жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в виде двух или более последовательных импульсов, причем каждый отделен периодом запаздывания.
В одном из вариантов, определение температуры форсунки предусматривает определение температуры выхлопного газа в выхлопной системе.
В одном из вариантов, один или несколько импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки соответствуют количеству жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которое определено как по существу испаряющееся во время рабочего цикла для охлаждения форсунки.
В одном из вариантов, количество жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, определенное для снижения выбросов, подают посредством непрерывного впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для снижения выбросов.
В одном из вариантов, жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей представляет собой раствор мочевины, и выхлопная система содержит катализатор селективного каталитического восстановления ниже по потоку относительно форсунки.
В одном из вариантов, способ дополнительно предусматривает изолирование форсунки и длины трубопровода для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, выступающего из форсунки в направлении дозатора, посредством воздушного зазора, причем воздушный зазор образован изоляционной рубашкой, которая расположена вокруг длины трубопровода.
В одном из вариантов, рубашка содержит вытянутую боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, расположенное между первым концом и противоположным вторым концом рубашки, и трубопровод проходит через торцевую заглушку на первом конце рубашки, и форсунка расположена в боковой стенке рубашки.
В одном из вариантов, рубашка содержит удлиненную боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, расположенное между первым концом рубашки и противоположным вторым концом рубашки; торцевая заглушка установлена на первом конце рубашки, причем торцевая заглушка содержит фланец, соединенный с рубашкой, вытянутый удлиняющий элемент, выходящий из фланца, и выступ, выходящий из удлиняющего элемента; выступ обеспечивает единственное соединение трубопровода для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей с рубашкой; и форсунка соединена с боковой стенкой рубашки.
В другом аспекте заявленного изобретения предложен способ охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, предусматривающий: охлаждение форсунки, которая непосредственно соединена с выхлопной системой, которая получает выхлопной газ от двигателя, путем выполнения рабочего цикла для охлаждения форсунки системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которая подает жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей в форсунку для впрыска в выхлопную систему, причем выполнение цикла охлаждения форсунки предусматривает впрыск одного или нескольких импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку в первом количестве, которое по существу переводит жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей в другую фазу, для охлаждения форсунки до температуры менее порогового значения перед началом рабочего цикла для снижения выбросов, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей впрыскивается через форсунку во втором количестве, большем, чем первое количество, для снижения выбросов в выхлопном газе.
В одном из вариантов, способ дополнительно предусматривает завершение рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, когда температура форсунки становится ниже пороговой температуры.
В одном из вариантов, способ дополнительно предусматривает запаздывание рабочего цикла для снижения выбросов на заранее определенный период времени после выполнения цикла охлаждения форсунки, в то же время происходит впрыск воздуха через форсунку.
В одном из вариантов, цикл охлаждения форсунки предусматривает генерирование двух или более импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, причем каждый отделен периодом запаздывания.
В одном из вариантов, дозу для снижения выбросов подают путем непрерывного впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для снижения выбросов.
В одном из вариантов, жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей представляет собой раствор мочевины, и выхлопная система содержит катализатор селективного каталитического восстановления ниже по потоку относительно форсунки.В одном из вариантов, система подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, и дозатор выполнен с возможностью получения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара и перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку.
В третьем аспекте заявленного изобретения предложена система охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, содержащая: двигатель внутреннего сгорания, имеющий выхлопную систему для получения выхлопного газа, получаемого при работе двигателя внутреннего сгорания; систему подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которая содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей для обработки выхлопного газа, получаемого при работе двигателя внутреннего сгорания, причем система подачи дополнительно содержит дозатор, выполненный с возможностью перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара через трубопровод, выходящий из дозатора, в распылитель, находящийся в жидкостной связи с выхлопной системой, причем распылитель содержит: форсунку, соединенную и находящуюся в жидкостной связи с трубопроводом и выхлопной системой; удлиненную рубашку, содержащую боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, расположенное между первым концом и противоположным вторым концом рубашки; и по меньшей мере, участок трубопровода, проходящий через первый конец к форсунке, установленной на боковой стенке, причем полое внутреннее пространство образует воздушный изоляционный зазор вокруг трубопровода от форсунки до первого конца рубашки.
В одном из вариантов, трубопровод содержит первый участок, проходящий через первый конец, второй участок, проходящий через форсунку в полое внутреннее пространство, и изгиб, расположенный между и соединяющий первый участок и второй участок друг с другом по существу прямолинейным контактом.
В одном из вариантов, распылитель дополнительно содержит торцевую заглушку на первом конце рубашки, и единственное непосредственное соединение трубопровода с распылителем находится на торцевой заглушке вне выхлопного газа, переносимого выхлопной системой.
В одном из вариантов, торцевая заглушка содержит фланцевую часть, соединенную с боковой стенкой, и выступающий участок, расположенный напротив фланцевой части, который имеет сквозное отверстие для прохода через него трубопровода.
В одном из вариантов, форсунка содержит тело с внутренним участком, выступающим в рубашку, который определяет цилиндрический внутренний держатель, выполненный с возможностью прохода через него конца трубопровода, и по меньшей мере два пути потоков через тело, которые находятся в жидкостной связи с внутренним пространством трубопровода.
В одном из вариантов, тело форсунки дополнительно содержит наружный участок, который выступает наружу и определяет кромку вокруг внутреннего участка, причем внутренний участок выступает наружу относительно боковой стенки рубашки так, что внутренний участок и наружный участок форсунки соединены с выхлопным трубопроводом выхлопной системы.
В одном из вариантов, распылитель содержит торцевую заглушку на первом конце рубашки, причем торцевая заглушка содержит удлиняющий элемент, выступающий из рубашки, которая определяет протяженность воздушного зазора, и единственное непосредственное соединение трубопровода с распылителем находится на конце удлиняющего элемента, который находится напротив первого конца рубашки.
В одном из вариантов, торцевая заглушка содержит фланцевую часть, соединенную с боковой стенкой рубашки, удлиняющий элемент, тянущийся от фланцевой части до конца удлиняющего элемента, причем торцевая заглушка дополнительно содержит выступающий участок, выступающий наружу относительно конца удлиняющего элемента, который имеет сквозное отверстие для прохода через него трубопровода.
В одном из вариантов, распылитель установлен на выхлопном трубопроводе выхлопной системы так, что удлиняющий элемент тянется по радиусу наружу относительно выхлопного трубопровода до конца удлиняющего элемента.
В одном из вариантов, система дополнительно содержит опорный элемент, соединенный с выхлопным трубопроводом для закрепления торцевой заглушки на выхлопном трубопроводе, причем рубашка выступает из торцевой заглушки в выхлопной трубопровод; и крепежный элемент для крепления распылителя к опорному элементу, причем удлиняющий элемент торцевой заглушки тянется через опорный элемент и крепежный элемент до конца удлиняющего элемента.
Дополнительные аспекты, варианты осуществления, формы, признаки, благоприятные эффекты, цели и преимущества станут очевидными из подробного описания и фигур, предоставленных в настоящем документе.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение примерной системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей.
На Фиг. 2 представлена вертикальная проекция распылителя с тепловой защитой, содержащей часть системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, показанной на Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлено поперечное сечение расположения распылителя, показанного на Фиг. 2, в выхлопном трубопроводе.
На Фиг. 4 представлена вертикальная проекция другого варианта осуществления распылителя с вытянутой торцевой заглушкой.
На Фиг. 5 представлен частичный разрез распылителя, показанного на Фиг. 4, расположенного в выхлопном трубопроводе.
На Фиг. 6 представлено схематическое изображение типичного контроллера системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, показанной на Фиг. 1, выполненной с возможностью осуществления процедуры охлаждения форсунки.
На фиг.7 представлена блок-схема типичной процедуры охлаждения форсунки для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей.
Фиг. 8A-8D представляют собой диаграммы, показывающие типичные операции процедуры охлаждения форсунки для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей относительно периода времени.
Осуществление изобретения
С целью содействия пониманию принципов настоящего изобретения ссылка теперь будет сделана на варианты осуществления, показанные в графических материалах, и характерная терминология будет использована для их описания. Однако, следует понимать, что показанные варианты осуществления не ограничивают объем настоящего изобретения и предусматривают внесение любых изменений и дополнительных модификаций в представленные варианты осуществления, а также любые дополнительные варианты применения представленных идей настоящего изобретения, понятных специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение.
На Фиг. 1 показан пример системы 100, которая содержит систему 110 подачи для подачи любого подходящего восстановителя, также называемого жидкостью для выхлопных систем дизельных двигателей, в выхлопную систему 104, соединенную с двигателем 102. Система 100 может быть установлена на транспортном средстве с приводом от двигателя 102 или на двигателе 102, используемом в других применениях, таких как системы генерирования энергии или насосные системы. Двигатель 102 может представлять собой дизельный двигатель или любой подходящий двигатель внутреннего сгорания, для которого предусмотрена обработка выхлопных газов при помощи восстановителя. Двигатель 102 содержит впускную систему 112, посредством которой входит наддувочный воздух, и выхлопную систему 104, посредством которой выходит выхлопной газ, получающийся при сгорании, при этом понимается, что не все детали этих систем, которые обычно присутствуют, показаны. Двигатель 102 содержит ряд цилиндров (не показаны), образующих камеры сгорания, в которые топливо впрыскивается топливными инжекторами (не показаны) для сгорания в наддувочном воздухе, который вошел через впускную систему 112. Энергия, высвобождаемая при сгорании, приводит в действие двигатель 102 посредством поршней, соединенных с коленчатым валом (не показан). При использовании для приведения в движение транспортного средства двигатель 102 соединяют посредством трансмиссии (не показана) с приводными колесами, которые приводят в движение транспортное средство. Впускные клапаны (не показаны) регулируют поступление наддувочного воздуха в цилиндры, и выхлопные клапаны (не показаны) контролируют выход выхлопного газа через выхлопную систему 104 и в конечном итоге в атмосферу. Перед входом в атмосферу выхлопной газ обрабатывают при помощи одного или нескольких устройств для дополнительной очистки в системе 108 дополнительной очистки.
Согласно одному примеру выхлопная система 104 содержит систему 108 дополнительной очистки, имеющую один или несколько катализаторов 106 селективного каталитического восстановления и одно или несколько мест для получения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из системы 110 подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей. Система 108 дополнительной очистки может содержать один или несколько других непоказанных компонентов дополнительной очистки, таких как один или несколько катализаторов окисления, один или несколько сажевых фильтров, катализатор окисления аммиака и различные датчики температуры, давления и датчики компонентов выхлопного газа. Выхлопная система 104 может также содержать различные непоказанные компоненты, такие как система рециркуляции выхлопных газов, система турбонагнетателя, охлаждающие устройства и другие компоненты, соединяющие выхлопную систему 104 с впускной системой 112. Распылитель 118 жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей установлен на участке выхлопной системы 104 выше по потоку относительно катализатора 106 селективного каталитического восстановления, причем его выпускное отверстие или форсунка выполнена с возможностью распыления водной жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в выхлопную систему, где она смешивается с выхлопным газом двигателя, вырабатываемым двигателем 102. Катализатор 106 селективного каталитического восстановления активирует химическую реакцию между восстановителем и NOx в выхлопном газе, которая превращает значительные количества NOx, для снижения выбросов NOx перед тем, как выхлопной газ выходит в атмосферу.
Система 110 подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей дополнительно содержит дозатор 114, который получает жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара 116 и подает жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей в распылитель 118 для впрыска или подачи в камеру разложения или непосредственно в выхлопную систему 104. При использовании в настоящем изобретении распылитель содержит любую форсунку, статическое устройство, управляемое электроникой устройство и/или механический привод, который предусматривает выпускное отверстие для подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей. Один пример подходящей жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей содержит раствор 32,5% мочевины высокой чистоты и 67,5% деионизированной воды. Следует принять во внимание, однако, что другие растворы жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и восстановители можно также использовать.
Дозатор 114 может содержать различные структуры для облегчения получения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара 116 и подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в выхлопную систему 104. Например, дозатор 114 может содержать насос, сетчатый фильтр и обратный клапан выше по потоку относительно насоса для получения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара 116. В одной форме насос представляет собой диафрагменный насос, хотя следует принять во внимание, что другие типы насосов можно использовать. Насос подает жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей под заранее определенным давлением, которая протекает через второй обратный клапан, гаситель пульсации и второй фильтр с доставкой восстановителя под давлением в дозирующий клапан. Дозатор 114 может также содержать обводную линию для насоса, имеющую обводной клапан, открываемый и закрываемый для пропускания или ограничения потока жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей по обводной линии в место выше по потоку относительно первого сетчатого фильтра, где она может быть возвращена в расходный резервуар 116, например, во время операции очистки. Дозатор 114 может также содержать смесительную камеру, в которую подают жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из дозирующего клапана с регулируемой скоростью. В смесительную камеру также входит поток сжатого воздуха из источника воздуха, а объединенный поток сжатого воздуха и жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей выходит через выпускное отверстие 128 дозатора 114. Источник воздуха может быть встроен в транспортное средство, встроен в двигатель или может представлять собой источник воздуха, предназначенный для системы 100. Следует принять во внимание, что в дополнительных вариантах осуществления можно использовать сжатые газы, отличные от воздуха, например, комбинации одного или нескольких инертных газов.
Расходный резервуар 116 содержит источник жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и вентилируется, чтобы позволить восстановителю выходить в отверстие 120. Трубопровод 122 проходит от отверстия 120 к впускному отверстию 124 дозатора 114. Трубопровод 126 проходит от выпускного отверстия 128 дозатора 114 к распылителю 118. Когда дозатор 114 работает, он выпускает восстановитель из расходного резервуара 116 через трубопровод 122 и прокачивает восстановитель через трубопровод 126 в распылитель 118. Трубопровод обратного тока (не показан) может быть предусмотрен для возврата избытка восстановителя в расходный резервуар 116.
Дополнительные детали одного варианта осуществления распылителя 118 показаны на Фиг. 2 и 3. Распылитель 118 содержит удлиненную рубашку 130, определяющую внутреннее пространство 132. Рубашка 130 содержит боковую стенку 134, окружающую внутреннее пространство 132, которое расположено между первым концом 136 и противоположным вторым концом 138. Трубопровод 126 содержит первый участок 126а, который входит в рубашку 130 на первом конце 136 и проходит главным образом по центру рубашки 130 до изгиба 127. Изгиб 127 расположен рядом и на некотором расстоянии в продольном направлении от второго конца 138 рубашки 130. Трубопровод 126 содержит второй участок 126b, продолжающийся от изгиба 127, который ориентирован по существу перпендикулярно первому участку 126а. Второй участок 126b трубопровода 126 тянется до форсунки 140, закрепленной в боковой стенке 134. Форсунка 140 соединена и находится в жидкостной связи с проходным сечением 105а, определенным выхлопным трубопроводом 105 выхлопной системы 104.
В показанном варианте осуществления изобретения форсунка 140 содержит тело 142 с внутренним участком 142с, определяющим цилиндрический внутренний держатель 144, открытый в полое внутреннее пространство 132 для вмещения конца второго участка 126b трубопровода 126. Форсунка 140 также определяет первый и второй пути потоков 146а, 146b, которые ориентированы под наклоном к проходному сечению 105а и второму участку 126b трубопровода 126. Пути потоков 146а, 146b находятся в жидкостной связи с внутренним пространством 126 с трубопровода 126 для обеспечения распыления жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в проходное сечение 105а выхлопного трубопровода 105. Следует понимать, что рассматриваются более двух путей потоков, и другие расположения путей потоков рассматриваются для обеспечения различных схем распыления для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в выхлопной трубопровод 105. В показанном варианте осуществления пути потоков 146а, 146b открыты посредством наружного выступающего участка 142а тела 142, который определяет кромку 142b вокруг внутреннего участка 142 с тела 142. Внутренний участок 142с выступает из внутреннего пространства 132 и выступает наружу из боковой стенки 134 для зацепления в наружном вспомогательном отверстии выхлопного трубопровода 105.
Распылитель 118 содержит заглушку 160, установленную на первом конце 136 рубашки 130. Заглушка 160 содержит тело 162 с фланцем 162а, который определяет внутренний держатель 164 для принятия и соединения с боковой стенкой 134 рубашки 130. Присоединение заглушки 160 может быть образовано резьбой, сваркой, посадкой с натягом и/или другими подходящими соединениями. Тело 162 также содержит выступ 162b, выступающий напротив фланца 162а наружу относительно первого конца 136, который имеет сквозное отверстие для прохода через него трубопровода 126. Заглушка 160 соединена с рубашкой 130 и установлена на выхлопном трубопроводе 105 в месте, которое определяет местоположение соединения заглушки 160 с трубопроводом 160 за пределами потока 105с выхлопного газа, переносимого выхлопным трубопроводом 105, как показано на Фиг. 3. Следует понимать, что рубашка 130 и/или заглушка 160 могут быть установлены на трубопроводе 105 при помощи любого подходящего крепежного устройства, такого как обсуждается дополнительно ниже со ссылками на Фиг. 4 и 5.
Полое внутреннее пространство 132 рубашки 130 определяет воздушный зазор, который тянется целиком вокруг участков 126а, 126b трубопровода, который выступает в роли теплового барьера для уменьшения теплообмена между выхлопной системой 104 и трубопроводом 126. Тепловой барьер снижает температуру внешней поверхности трубопровода 126 и форсунки 140, что снижает температуру внутренней поверхности трубопровода 126 и форсунки 140 и перенос тепла к смеси жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и воздуха в трубопроводе 126. Единственный непосредственный контакт трубопровода 130 с рубашкой 130 и заглушкой 160 происходит снаружи потока выхлопного газа, обеспечивая отвод тепла от заглушки 160 в окружающую атмосферу перед переносом в трубопровод 126. Длина воздушного зазора вдоль трубопровода 126 и объем воздушного зазора, образованного полым внутренним пространством 132 предотвращает или уменьшает фазовое превращение жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в трубопроводе 126 и форсунке 140. Фазовое превращение жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей происходит при условиях низкого дозирования или отсутствия дозирования, когда температура жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей повышается выше пороговой температуры из-за присутствия высоких температур выхлопного газа, находящихся в диапазоне от 200 до 650 или выше градусов Цельсия. При фазовом превращении жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей получаются соединения в распылителе 118, которые потенциально блокируют пути потоков 146а, 146b форсунки 140. Предупреждение образования этих соединений устраняет необходимость во внешнем контуре охлаждения для охлаждения форсунки 140 и увеличивает срок службы распылителя 118.
Дополнительные подробности другого варианта осуществления распылителя 318 показаны на Фиг. 4 и 5. Распылитель 318 содержит элементы, которые являются или могут быть такими же как таковые распылителя 118, что обсуждался выше, и такие подобные элементы обозначены такими же номерами позиций для удобства. Распылитель 318 также содержит торцевую заглушку 360, которая соединена с рубашкой 130 и трубопроводом 126 для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей. Торцевая заглушка 360 содержит фланец 362а на одном ее конце, который установлен на первый конец 136 рубашки 130. Торцевая заглушка 360 также содержит выступ 362b на ее противоположном конце, через который проходит трубопровод 126 для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей. Согласно одному варианту осуществления изобретения выступ 362b обеспечивает единственное соединение распылителя 318 с трубопроводом 126 для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, при этом форсунка 140 соединяет трубопровод 126 для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей с рубашкой 130. Фланец 362а и выступ 362b подобны фланцу 162а и выступу 162b торцевой заглушки 160. Однако, в отличие от торцевой заглушки 160 торцевая заглушка 360 содержит удлиняющий элемент 362с, находящийся между фланцем 362а и выступом 362b.
Удлиняющий элемент 362с определяет длину L между фланцем 362а и выступом 362с. Длина L имеет такой размер, что когда распылитель 318 установлен на выхлопном трубопроводе 105, как показано на Фиг. 5, выступ 362b расположен снаружи и на расстоянии по радиусу снаружи от трубопровода 105. Согласно этому соединение трубопровода 126 для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей с распылителем 318 помещается снаружи потока 105b выхлопного газа из выхлопного трубопровода 105, снижая теплообмен между выхлопом и жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в трубопроводе 126. Кроме того, воздушный зазор, определенный рубашкой 130, проходит по радиусу наружу относительно трубопровода 105 посредством воздушного зазора 363 удлиняющего элемента 362с торцевой заглушки 360, обеспечивая дополнительную изоляцию вокруг трубопровода 126 и путь для отвода тепла в атмосферу перед передачей в трубопровод 126 для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей на выступе 362b. Трубопровод 126 может содержать одну или несколько соединительных деталей 126а, присоединенных к нему снаружи торцевой заглушки 360 для соединения с трубкой для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из дозатора.
Как показано на Фиг. 5, распылитель 318 установлен на выхлопном трубопроводе 105 так, что форсунка 140 расположена приблизительно в центре выхлопного трубопровода 105 и ориентирована в направлении потока 105b выхлопных газов. Выхлопной трубопровод 105 содержит опорный элемент 370, который прикреплен к выхлопному трубопроводу 105, и содержит внутренний канал и опорный элемент для крепления торцевой заглушки 360 к рубашке 130, выступающей из нее в канал 105а выхлопного трубопровода 105. Крепежный элемент 380 закреплен вокруг опорного элемента 370 для поддержания распылителя 318 в сцеплении с опорным элементом 317. Тепло от выхлопного газа в выхлопном трубопроводе 105 проходит через воротниковый участок 384 между опорным элементом 370 и удлиняющим элементом 362а и также через отверстия 382 крепежного элемента 380. Согласно одному варианту осуществления воротниковый участок содержит уплотнение для предотвращения утечки выхлопного газа между опорным элементом 370 и торцевой заглушкой 360.
Ссылаясь снова на Фиг. 1, отмечают, что контролировать и регулировать поток жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в распылитель 118 для впрыска в выхлопную систему 104 можно при помощи контроллера 150, такого как модуль управления двигателя (ЕСМ) или модуль управления дозатора (DCM). Следует принять во внимание, что контроллер или модуль управления может быть представлен в различных формах и конфигурациях, включая одно или несколько вычислительных устройств, содержащих долговременное запоминающее устройство для хранения выполняемых компьютером программ, аппаратуру передачи и обработки данных. Следует также принять во внимание, что контроллер может представлять собой одно устройство или рассредоточенное устройство, и функции контроллера могут выполняться аппаратным или программным обеспечением. Контроллер 150 находится в сообщении с любыми устройствами, датчиками и/или приводами, которые требуются для выполнения функций, показанных в данном варианте осуществления.
Контроллер 150 функционально подключен и выполнен с возможностью хранения инструкций в памяти, считываемых и выполняемых контроллером 150, и находится во взаимодействии с дозатором 114 для подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара 116 в распылитель 118. Контроллер 150 также функционально подключен и может получать сигнал от датчика 152 температуры, связанного с выхлопной системой 104 на или вблизи распылителя 118. Датчик 152 температуры обеспечивает сигнал, показывающий температуру по меньшей мере одной из выхлопных систем 104 и распылителей 118. Датчик 152 температуры не обязательно должен быть в непосредственной связи с выхлопной системой 104 и/или распылителем 118, и может быть расположен в любом месте в системе 110 подачи восстановителя, которое обеспечивает подходящее показание температуры выхлопного газа и/или температуры распылителя.
Один вариант осуществления контроллера 150 показан на Фиг. 6. Согласно некоторым вариантам осуществления контроллер 150 содержит один или несколько модулей, структурированных по функциональному осуществлению операций контроллера 150. Согласно некоторым вариантам осуществления контроллер 150 содержит модуль 170 охлаждения форсунки и модуль 180 управления дозатором. Описание в настоящем документе, включающее модули, подчеркивает структурную независимость аспектов контроллера 150 и показывает одну группу операций и функций контроллера 150. Другие группы, которые осуществляют подобные в целом операции, подразумеваются в объеме настоящей заявки. Модули могут быть внедрены в аппаратное и/или программное обеспечение на читаемом компьютером носителе, и модули могут быть распределены в различных компонентах аппаратного или программного обеспечения. Более конкретные описания некоторых вариантов осуществления операций контроллера включены в раздел, содержащий описание Фиг. 6.
Некоторые операции, описанные в настоящем документе, предусматривают операции интерпретации одного или нескольких параметров. Интерпретация, описываемая в настоящем документе, предусматривает получение значений любым известным в данном уровне техники способом, включая, по меньшей мере, получение значений по линии передачи данных или сети передачи данных, получение электронного сигнала (например, напряжения, частоты, силы тока или ШИМ-сигнала), описывающего значение, получение параметра программного обеспечения, описывающего значение, считывание значения с ячейки памяти на читаемом компьютером носителе, получение значения в качестве параметра периода выполнения известными в данном уровне техники средствами, и/или получением значения, с помощью которого можно рассчитать интерпретируемый параметр, и/или используя значение по умолчанию, интерпретируемое в качестве значения параметра.
Контроллер 150, как обсуждается дополнительно ниже, выполнен с возможностью определения и передачи одной или нескольких команд 186 дозирования для охлаждения форсунки для получения импульсного, конечного потока жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через распылитель 118 для снижения температуры форсунки 140 до допустимого уровня, такого как ниже пороговой температуры 174 форсунки, перед выполнением команды 188 дозирования для снижения выбросов посредством распылителя 118 для обработки выбросов в потоке выхлопного газа. Импульсный, конечный поток жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей обеспечивает достаточное охлаждение форсунки 140 для минимизации влияния фазового превращения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время последующего события дозирования для снижения выбросов. Процедуру охлаждения форсунки можно использовать с распылителем 118, раскрытым на Фиг. 2-3, или с любым другим подходящим распылителем для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей.
Пороговая температура 174 форсунки представляет собой согласно одному варианту осуществления заранее определенную максимальную температуру форсунки 140, выше которой происходит фазовое превращение жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которое продуцирует соединения, вызывающие или увеличивающие вероятность закупоривания форсунки, препятствуя подаче надлежащего количества жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в выхлопную систему 104 для дополнительного снижения выбросов. Подача воздуха через форсунку 140 обеспечивает минимальный охлаждающий эффект для форсунки 140 вследствие вынужденной конвекции воздуха. Подача жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку 140 действительно обеспечивает охлаждающий эффект, который снижает температуру форсунки 140. Однако, когда жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей подают в ответ на команду дозатору 114, который подает жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в количестве и в течение периода времени, необходимого для эффективной работы системы 108 дополнительной очистки для обработки выбросов выхлопных газов, фазовое превращение начального объема жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей при контакте с горячей форсункой 140 создает фронт расходящейся волны, который проталкивает смесь жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и воздуха выше по потоку через трубопровод 126 в дозатор 114.
Модуль 170 охлаждения форсунки сконфигурирован для получения входных данных 172 о температуре форсунки и сравнения их с пороговым значением 174 температуры форсунки. В результате сравнения модуль охлаждения форсунки выводит решение 176 о состоянии параметров охлаждения форсунки. Если охлаждение форсунки не требуется, модуль 186 управления дозатора сконфигурирован для получения рабочих входных данных 182 от работы двигателя 102, выхлопной системы 104 и системы 108 дополнительной очистки и для определения команды 188 дозирования для снижения выбросов в ответ на них, что соответствуют системе дополнительной очистки и параметрам 184 выбросов.
Если решение 176 о состоянии параметров охлаждения форсунки устанавливает, что охлаждение форсунки 140 требуется, тогда модуль 180 управления дозированием сконфигурирован для определения команды 186 дозирования для охлаждения форсунки, которая выполняется перед командой 188 дозирования для снижения выбросов. Команда 186 дозирования для охлаждения форсунки предусматривает одну или несколько импульсных доз заранее определенного количества жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку 140 для охлаждения форсунки 140, в то же время минимизируя образование волны давления в трубопроводе 126. Как только форсунка 140 приобретала температуру 172 форсунки, меньшую, чем пороговое значение 174 температуры форсунки, модуль 180 управления дозированием продолжал операцию путем определения команды 188 дозирования для снижения выбросов исходя из рабочих входных данных 182, которые соответствуют системе дополнительной очистки и параметрам 184 снижения выбросов.
Со ссылкой на Фиг. 7 показана блок-схема способа 200 охлаждения форсунки для системы 110 подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которую вводят в операцию путем программирования в контроллере 150 для использования, например, в системе 100. Способ 200 начинается с операции 202, на которой начинается выполнение программы управления для охлаждения форсунки 140 системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей 110. Операция 202 может начинаться с интерпретирования события включения и/или путем интерпретирования входных данных температуры выхлопа, которые составляют более заранее определенной пороговой температуры. Операция 202 может альтернативно или дополнительно содержать интерпретирование связи или другого параметра, указывающего, что операции системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей 110 будут намерены продолжаться после выключения или после периода бездействия определенной длины, который может не содержать полное выключение. Если событие включения системы двигателя или другое условие инициализации интерпретируют как истинное, процедура 200 переходит на операцию 204. Если событие включения системы двигателя интерпретируют как ложное, операция 202 повторяется.
Операция 204 определяет или интерпретирует входные данные 172 температуры форсунки. На условном операторе 206 процедура 200 определяет, необходимо ли охлаждение форсунки, на основе сравнения входных данных 172 температуры форсунки и порогового значения 174 температуры форсунки. Например, если входные данные 172 температуры форсунки составляют больше, чем пороговое значение 174 температуры форсунки, охлаждение форсунки может потребоваться и рабочий цикл охлаждения форсунки из дозатора 114 начинается с операции 208. Операция 208 обеспечивает конечное количество жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из дозатора 114 в один или несколько импульсов для удовлетворения команды 186 дозирования для охлаждения форсунки и использует жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в качестве поглотителя тепла для поглощения тепловой энергии от форсунки 140, пока температура форсунки 104 не станет меньше, чем пороговое значение 174 температуры форсунки, как определено в условном операторе 210. Команда 186 дозирования для охлаждения форсунки может содержать одно или, если больше одного, множество последовательных событий дозирования в течение заранее определенного промежутка времени, который ограничивает объем жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку 140 до конечного значения, которое приводит к испарению или другому фазовому превращению по существу всей жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, таким образом ограничивая увеличение давления системы вследствие фазового превращения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, вызываемого горячей форсункой 140. В то время как испарение импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей все еще возникает, степень увеличения давления и распространение волны давления выше по потоку через трубопровод 126 к дозатору 114 снижается, по мере охлаждения форсунки 140 каждым импульсным событием. Продолжающееся снижение температуры форсунки можно достичь множеством доз жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку 140.
Как только условный оператор 210 становится положительным, или если условный оператор 206 был определен как отрицательный, способ 200 продолжается в операции 212 для обеспечения рабочего цикла снижения выбросов дозатора 114. Рабочий цикл для снижения выбросов подает жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в выхлопную систему 104 в количестве, которое удовлетворяет команде 188 дозирования для снижения выбросов. Команда для снижения выбросов обеспечивает дозирование жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в количестве, требуемом для работы системы 108 дополнительной очистки для непрерывного снижения выбросов и других технических требований системы 108 дополнительной очистки. Способ 200 может заканчиваться в конце 214, как только команда 188 дозирования для снижения выбросов удовлетворяется или при событии выключения.
На Фиг. 8A-8D показаны графические примеры работы дозатора 114 согласно способу 200. Работа дозатора 114 изображена относительно периода времени в секундах по горизонтальной оси и нормы дозирования, которая представлена в миллилитрах в секунду по вертикальной оси каждой из Фиг. 8A-8D. Примеры представлены только с целями иллюстрации, а не с целью ограничения. На Фиг. 8А способ 200 включает работу дозатора 114 в цикле 300 охлаждения форсунки, который обеспечивает одну дозу, например, 2 мл/с в течение 2 секунд. Следует понимать, что рассматривается диапазон норм дозирования и длительностей. После периода 302 запаздывания в приблизительно, например, 4 секунды дозатор 114 работает в цикле 304 снижения выбросов для обеспечения нормы дозирования в течение периода времени, который удовлетворяет команду 188 дозирования для снижения выбросов. Следует понимать, однако, что рассматривается диапазон периодов запаздывания. В течение периода 302 запаздывания дозирование жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из резервуара 116 для хранения останавливают. Однако, воздух можно все еще подавать из дозатора 114 через форсунку 140 для продолжения проталкивания остаточного жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в трубопроводе 126 в форсунку 140 для дополнительного эффекта охлаждения.
На Фиг. 8В дозатор 114 работает в цикле 300 охлаждения форсунки, который предусматривает два импульса по 2 мл/с в течение приблизительно 1 секунды каждый и с приблизительно 2 секундами между импульсами. После периода 302 запаздывания в приблизительно 2 секунды дозатор 114 работает в цикле 304 снижения выбросов для обеспечения нормы дозирования в течение периода времени, который соответствует команде 188 дозирования для снижения выбросов.
На Фиг. 8С дозатор 114 работает в цикле 300 охлаждения форсунки, который подает одну дозу в 2 мл/с в течение приблизительно 1 секунды. После периода 302 запаздывания в приблизительно 3 секунды, дозатор 114 работает в цикле 304 снижения выбросов. На Фиг. 8D дозатор 114 работает в цикле 300 охлаждения форсунки, который содержит два импульса по 2 мл/с в течение приблизительно 1 секунды каждый с приблизительно 3 секундами между импульсами. После периода запаздывания 302 в приблизительно 3 секунды дозатор 114 работает в цикле 304 снижения выбросов с обеспечением нормы дозирования в течение периода времени, который соответствует команде 188 дозирования для снижения выбросов. Другие варианты осуществления рассматривают больше двух импульсов и другие длительности и нормы для импульсов, и другую длительность между импульсами и/или для периода 302 запаздывания. Кроме того, как обсуждалось выше, следует понимать, что рассматриваются диапазон периодов дозирования, нормы дозирования, импульсы дозирования и периоды запаздывания.
Некоторые типичные варианты осуществления будут теперь дополнительно описаны. Некоторые типичные варианты осуществления включают системы для обеспечения охлаждения или уменьшения нагревания форсунки системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которая соединена с системой для дополнительной очистки выхлопных газов. Система содержит двигатель внутреннего сгорания, имеющий выхлопную систему для подачи выхлопного газа, получаемого от работы двигателя внутреннего сгорания. Система подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей для обработки выхлопного газа, получаемого от работы двигателя внутреннего сгорания. Система подачи дополнительно содержит дозатор, пригодный для перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара через трубопровод, тянущийся из дозатора, в распылитель, находящийся в жидкостной связи с выхлопной системой. Распылитель содержит форсунку, соединенную с и находящуюся в жидкостной связи с трубопроводом и выхлопной системой, и удлиненную рубашку, содержащую боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, находящееся между первым концом и противоположным вторым концом рубашки. По меньшей мере, участок трубопровода проходит через первый конец рубашки в форсунку, установленную на боковой стенке рубашки. Полое внутреннее пространство образует воздушный изоляционный зазор вокруг форсунки и трубопровода.
Согласно одному варианту осуществления трубопровод содержит первый участок, проходящий через первый конец рубашки, второй участок, проходящий через форсунку в полое внутреннее пространство, и изгиб, находящийся между и соединяющий первый участок и второй участок друг с другом по существу прямолинейным контактом. Согласно другому варианту осуществления первый конец рубашки содержит торцевую заглушку, имеющую фланцевую часть, соединенную с боковой стенкой, и выступающий участок, находящийся напротив фланцевой части, который определяет сквозное отверстие для прохождения через него трубопровода. Согласно еще одному варианту осуществления форсунка содержит тело с внутренним участком, проходящим в рубашку, которая определяет цилиндрический внутренний держатель, сконфигурированный для вмещения в нем конца трубопровода, и по меньшей мере два пути потоков через тело, которые находятся в жидкостной связи с внутренним пространством трубопровода. Согласно деталям данного варианта осуществления тело форсунки содержит наружный участок, который выступает и определяет кромку вокруг внутреннего участка, и внутренний участок проходит через и выступает наружу относительно боковой стенки рубашки.
Согласно другому варианту осуществления распылитель содержит торцевую заглушку на первом конце рубашки. Торцевая заглушка содержит удлиняющий элемент, выступающий из рубашки, которая определяет протяженность воздушного зазора, и единственное непосредственное соединение трубопровода с распылителем находится на конце удлиняющего элемента, который находится напротив первого конца рубашки. Согласно одному уточнению торцевая заглушка содержит фланцевую часть, присоединенную к боковой стенке рубашки, и удлиняющий элемент тянется от фланцевой части до конца удлиняющего элемента. Торцевая заглушка также содержит выступающий участок, проходящий наружу из конца удлиняющего элемента, который определяет сквозное отверстие для прохода через него трубопровода. Согласно другому уточнению распылитель установлен на выхлопном трубопроводе выхлопной системы так, что удлиняющий элемент тянется по радиусу наружу от выхлопного трубопровода к концу удлиняющего элемента.
Распылитель может быть установлен на выхлопном трубопроводе при помощи опорного элемента, присоединенного к выхлопному трубопроводу, который поддерживает торцевую заглушку на выхлопном трубопроводе, причем рубашка выступает из торцевой заглушки в выхлопной трубопровод. Крепежный элемент предоставлен для прикрепления распылителя к опорному элементу. Удлиняющий элемент торцевой заглушки проходит через опорный элемент и через крепежный элемент к концу удлиняющего элемента, расположенного снаружи и находящегося на расстоянии от выхлопного трубопровода.
Некоторые типичные варианты осуществления представляют собой способы, связанные с охлаждением форсунки системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которая содержит расходный резервуар для хранения источника жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и дозатор, пригодный для получения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара и перекачивания измеренного количества жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку в выхлопную систему двигателя внутреннего сгорания. Некоторые типичные способы предусматривают определение температуры форсунки в системе подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей; когда температура выхлопного газа превышает заранее определенную пороговую температуру, включение рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара впрыскивается через форсунку в один или несколько импульсов для охлаждения форсунки при помощи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей; завершение рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, когда температура форсунки становится меньше заранее определенной пороговой температуры; замедление скорости перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара при помощи дозатора в течение заранее определенного периода времени после окончания рабочего цикла охлаждения форсунки; и после истечения заранее определенного периода времени, включение рабочего цикла дозатора для снижения выбросов, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара закачивается дозатором через форсунку в количестве, определенном для снижения выбросов из выхлопного газа.
Согласно некоторым вариантам осуществления рабочий цикл дозатора для охлаждения форсунки содержит впрыск жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в два или больше последовательных импульса, каждый отделен периодом запаздывания. Согласно другим вариантам осуществления определение температуры форсунки предусматривает определение температуры выхлопного газа в выхлопной системе. Согласно еще одним вариантам осуществления один или несколько импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки соответствуют количеству жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которое главным образом испаряется во время рабочего цикла охлаждения форсунки. Согласно еще одним вариантам осуществления количество жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей для снижения выбросов подается непрерывным впрыском жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для снижения выбросов. Согласно некоторым вариантам осуществления жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей представляет собой раствор мочевины, и выхлопная система содержит катализатор селективного каталитического восстановления ниже по потоку относительно форсунки.
Согласно другим вариантам осуществления способ предусматривает изолирование форсунки и длины трубопровода, выступающего из форсунки по направлению к дозатору, при помощи воздушного зазора, образованного изоляционной рубашкой вокруг форсунки и длины трубопровода. Согласно некоторым уточнениям рубашка содержит вытянутую боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, проходящее между первым концом и противоположным вторым концом рубашки. Трубопровод проходит через торцевую стенку на первом конце рубашки, и форсунка расположена в боковой стенке рубашки.
Некоторые типичные способы предусматривают охлаждение форсунки, которая непосредственно соединена с выхлопной системой, которая получает выхлопной газ от двигателя, путем завершения рабочего цикла охлаждения форсунки системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которая подает жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей в форсунку для впрыска в выхлопную систему. Завершение цикла охлаждения форсунки предусматривает впрыск одного или нескольких импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку в первом количестве, которое по существу переводит жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей в другую фазу для охлаждения форсунки до температуры ниже пороговой, перед включением рабочего цикла снижения выбросов, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей впрыскивают через форсунку во втором количестве, которое больше чем первое количество, для снижения выбросов в выхлопном газе.
Согласно некоторым вариантам осуществления способ предусматривает завершение рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, когда температура форсунки становится меньше, чем заранее определенное пороговое значение. Согласно одному уточнению способ дополнительно предусматривает откладывание рабочего цикла снижения выбросов на заранее определенный период времени, в то время как впрыскивают воздух через форсунку.
Согласно другому варианту осуществления цикл охлаждения форсунки содержит образование двух или более импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, причем каждый отделен периодом запаздывания. Согласно еще одному варианту осуществления дозу для снижения выбросов подают непрерывным впрыском жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для снижения выбросов. Согласно еще одним вариантам осуществления способа система подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и дозатор, пригодный для получения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара и перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку. Согласно некоторым вариантам осуществления жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей представляет собой раствор мочевины, и выхлопная система содержит катализатор селективного каталитического восстановления ниже по потоку относительно форсунки.
Настоящее изобретение было подробно показано и описано на фигурах и в приведенном выше описании исключительно в качестве примера без ограничительного характера, также следует понимать, что были описаны и показаны только некоторые приведенные в качестве примера варианты осуществления, и что все изменения и модификации также подпадают под объем правовой охраны настоящего изобретения. Следует понимать, что использование в приведенном выше описании таких выражений, как предпочитаемый, предпочтительно, предпочтительный или более предпочтительный, указывает на то, что признак, описанный такими выражениями, может являться более желательным, однако, может не являться необходимым, а варианты осуществления, не описанные с применением таких выражений, подпадают под объем настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Использование в формуле изобретения форм единственного числа, а также выражений «по меньшей мере один» или «по меньшей мере один участок» не ограничивает объем формулы изобретения только одним объектом, если другое явно не указано формуле изобретения. Использование выражения «по меньшей мере участок» и/или «участок» означает, что элемент может содержать часть и/или весь элемент, если явно не указано другое.
1. Способ охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, предусматривающий:
определение температуры форсунки в системе подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, причем система подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и дозатор, выполненный с возможностью перекачивания измеренного количества жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара через форсунку в выхлопную систему двигателя внутреннего сгорания;
если температура выхлопного газа в выхлопной системе превышает заранее определенное пороговое значение температуры, начало рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара впрыскивается через форсунку в один или несколько импульсов для охлаждения форсунки при помощи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей;
завершение рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, когда температура форсунки меньше заранее определенного порогового значения температуры;
замедление скорости перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара посредством дозатора на заранее определенный период времени после завершения рабочего цикла для охлаждения форсунки и
после прохождения заранее определенного периода времени запуск рабочего цикла дозатора для снижения выбросов, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара перекачивается посредством дозатора через форсунку в определенном количестве для снижения выбросов из выхлопного газа.
2. Способ по п. 1, в котором рабочий цикл дозатора для охлаждения форсунки предусматривает впрыск жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей в виде двух или более последовательных импульсов, причем каждый отделен периодом запаздывания.
3. Способ по п. 1, в котором определение температуры форсунки предусматривает определение температуры выхлопного газа в выхлопной системе.
4. Способ по п. 1, в котором один или несколько импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки соответствуют количеству жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которое определено как по существу испаряющееся во время рабочего цикла для охлаждения форсунки.
5. Способ по п. 1, в котором количество жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, определенное для снижения выбросов, подают посредством непрерывного впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для снижения выбросов.
6. Способ по п. 1, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей представляет собой раствор мочевины и выхлопная система содержит катализатор селективного каталитического восстановления ниже по потоку относительно форсунки.
7. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий изолирование форсунки и длины трубопровода для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, выступающего из форсунки в направлении дозатора, посредством воздушного зазора, причем воздушный зазор образован изоляционной рубашкой, которая расположена вокруг длины трубопровода.
8. Способ по п. 7, в котором рубашка содержит вытянутую боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, расположенное между первым концом и противоположным вторым концом рубашки, и трубопровод проходит через торцевую заглушку на первом конце рубашки, и форсунка расположена в боковой стенке рубашки.
9. Способ по п. 7, в котором:
рубашка содержит удлиненную боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, расположенное между первым концом рубашки и противоположным вторым концом рубашки;
торцевая заглушка установлена на первом конце рубашки, причем торцевая заглушка содержит фланец, соединенный с рубашкой, вытянутый удлиняющий элемент, выходящий из фланца, и выступ, выходящий из удлиняющего элемента;
выступ обеспечивает единственное соединение трубопровода для жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей с рубашкой; и
форсунка соединена с боковой стенкой рубашки.
10. Способ охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, предусматривающий:
охлаждение форсунки, которая непосредственно соединена с выхлопной системой, которая получает выхлопной газ от двигателя, путем выполнения рабочего цикла для охлаждения форсунки системы подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которая подает жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей в форсунку для впрыска в выхлопную систему, причем выполнение цикла охлаждения форсунки предусматривает впрыск одного или нескольких импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку в первом количестве, которое по существу переводит жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей в другую фазу, для охлаждения форсунки до температуры менее порогового значения перед началом рабочего цикла для снижения выбросов, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей впрыскивается через форсунку во втором количестве, большем, чем первое количество, для снижения выбросов в выхлопном газе.
11. Способ по п. 10, дополнительно предусматривающий завершение рабочего цикла дозатора для охлаждения форсунки, когда температура форсунки становится ниже пороговой температуры.
12. Способ по п. 11, дополнительно предусматривающий запаздывание рабочего цикла для снижения выбросов на заранее определенный период времени после выполнения цикла охлаждения форсунки, в то же время происходит впрыск воздуха через форсунку.
13. Способ по п. 10, в котором цикл охлаждения форсунки предусматривает генерирование двух или более импульсов жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, причем каждый отделен периодом запаздывания.
14. Способ по п. 10, в котором дозу для снижения выбросов подают путем непрерывного впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей во время рабочего цикла дозатора для снижения выбросов.
15. Способ по п. 10, в котором жидкость для выхлопных систем дизельных двигателей представляет собой раствор мочевины и выхлопная система содержит катализатор селективного каталитического восстановления ниже по потоку относительно форсунки.
16. Способ по п. 10, в котором система подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей и дозатор выполнен с возможностью получения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара и перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей через форсунку.
17. Система охлаждения форсунки в системах впрыска жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, содержащая:
двигатель внутреннего сгорания, имеющий выхлопную систему для получения выхлопного газа, получаемого при работе двигателя внутреннего сгорания;
систему подачи жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей, которая содержит расходный резервуар для хранения жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей для обработки выхлопного газа, получаемого при работе двигателя внутреннего сгорания, причем система подачи дополнительно содержит дозатор, выполненный с возможностью перекачивания жидкости для выхлопных систем дизельных двигателей из расходного резервуара через трубопровод, выходящий из дозатора, в распылитель, находящийся в жидкостной связи с выхлопной системой, причем распылитель содержит:
форсунку, соединенную и находящуюся в жидкостной связи с трубопроводом и выхлопной системой;
удлиненную рубашку, содержащую боковую стенку, определяющую полое внутреннее пространство, расположенное между первым концом и противоположным вторым концом рубашки; и
по меньшей мере, участок трубопровода, проходящий через первый конец к форсунке, установленной на боковой стенке, причем полое внутреннее пространство образует воздушный изоляционный зазор вокруг трубопровода от форсунки до первого конца рубашки.
18. Система по п. 17, в которой трубопровод содержит первый участок, проходящий через первый конец, второй участок, проходящий через форсунку в полое внутреннее пространство, и изгиб, расположенный между и соединяющий первый участок и второй участок друг с другом по существу прямолинейным контактом.
19. Система по п. 17, в которой распылитель дополнительно содержит торцевую заглушку на первом конце рубашки и единственное непосредственное соединение трубопровода с распылителем находится на торцевой заглушке вне выхлопного газа, переносимого выхлопной системой.
20. Система по п. 19, в которой торцевая заглушка содержит фланцевую часть, соединенную с боковой стенкой, и выступающий участок, расположенный напротив фланцевой части, который имеет сквозное отверстие для прохода через него трубопровода.
21. Система по п. 17, в которой форсунка содержит тело с внутренним участком, выступающим в рубашку, который определяет цилиндрический внутренний держатель, выполненный с возможностью прохода через него конца трубопровода, и по меньшей мере два пути потоков через тело, которые находятся в жидкостной связи с внутренним пространством трубопровода.
22. Система по п. 21, в которой тело форсунки дополнительно содержит наружный участок, который выступает наружу и определяет кромку вокруг внутреннего участка, причем внутренний участок выступает наружу относительно боковой стенки рубашки так, что внутренний участок и наружный участок форсунки соединены с выхлопным трубопроводом выхлопной системы.
23. Система по п. 17, в которой распылитель содержит торцевую заглушку на первом конце рубашки, причем торцевая заглушка содержит удлиняющий элемент, выступающий из рубашки, которая определяет протяженность воздушного зазора, и единственное непосредственное соединение трубопровода с распылителем находится на конце удлиняющего элемента, который находится напротив первого конца рубашки.
24. Система по п. 23, в которой торцевая заглушка содержит фланцевую часть, соединенную с боковой стенкой рубашки, удлиняющий элемент, тянущийся от фланцевой части до конца удлиняющего элемента, причем торцевая заглушка дополнительно содержит выступающий участок, выступающий наружу относительно конца удлиняющего элемента, который имеет сквозное отверстие для прохода через него трубопровода.
25. Система по п. 23, в которой распылитель установлен на выхлопном трубопроводе выхлопной системы так, что удлиняющий элемент тянется по радиусу наружу относительно выхлопного трубопровода до конца удлиняющего элемента.
26. Система по п. 25, дополнительно содержащая:
опорный элемент, соединенный с выхлопным трубопроводом для закрепления торцевой заглушки на выхлопном трубопроводе, причем рубашка выступает из торцевой заглушки в выхлопной трубопровод; и
крепежный элемент для крепления распылителя к опорному элементу, причем удлиняющий элемент торцевой заглушки тянется через опорный элемент и крепежный элемент до конца удлиняющего элемента.
