[发明专利]吹扫和密封-选择性催化还原系统的还原剂输送单元

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用作喷射器的一部分的密封特征，用于减少流体体积从喷射器排放且提供减少密封负载的密封屏障。

背景技术

欧洲和北美的新排放物规定驱使新排气后处理系统的实施，尤其是对于稀燃技术，例如压缩点火（柴油）发动机和分层充气火花点火发动机（通常与直接喷射一起），其在稀和超稀条件下操作。稀燃发动机展现高水平的氮氧化物排放物（NOx），其在稀燃燃烧的富含氧排气环境特性中难以处理。当前开发在这些条件下处理NOx的排气后处理技术。

这些技术中的一种包括催化剂，其利于氨（NH₃）与排气氮氧化物（NOx）反应以产生氮气（N₂）和水（H₂O）。该技术称为选择性催化还原（SCR）。在机动车环境中，氨难以以其纯的形式处理，因而这些系统通常使用液体含水尿素溶液，通常处于32％的尿素（CO(NH₂)₂）浓度。溶液称为AUS-32，且还在其商业名称AdBlue下已知。尿素通常通过使用喷射器输送给热排气流，且在进入催化剂之前转换为氨。更具体地，尿素输送给热排气流，且在经受热解或热分解为氨和异氰酸（HNCO）之后在排气中转换为氨。异氰酸然后与排气中存在的水经受水解，且转换为氨和二氧化碳（CO₂），热解和水解得到的氨然后经受与氮氧化物的催化反应，如前文所述。

AUS-32或AdBlue具有-11 C的冰点，且在冷气候下预期发生系统冰冻。由于这些流体是含水的，在冰冻后过渡至固体状态之后发生体积膨胀。该膨胀的冰可能在任何封闭容积（例如，喷射器或流体供应管）上施加显著的力。该膨胀可引起喷射单元的损坏，因而喷射系统通常在发动机关闭时吹扫喷射单元以去除其中容纳的流体。

在已知系统配置中，喷射器吹扫通过颠倒系统泵送方向且在系统上抽吸真空来完成。喷射器在该条件期间打开，且排气被抽吸通过喷射器，因而将流体往回移位到流体贮存器。已经发现，该方法的效率不是100％，即，一定量的流体剩留在喷射单元中。虽然剩留流体的量可能不总是足以有在冰冻后损坏喷射器的风险（膨胀容积可用于膨胀冰），但是在发动机热浸期间，仍然有剩留流体可能暴露于高温的风险。该高温暴露可导致AUS-32分解，这还将引起喷射单元的损坏。

在其它类型的设计中，已经发现，剩留流体往往收集在喷射器的上部部分中，在过滤器和入口管之间的容积中。许多类型的喷射器具有O形环，其与喷射器杯结合使用以提供密封功能，且防止剩留流体泄漏。然而，在一些喷射器中，存在AUS-32经过所安装O形环（与喷射器杯协作以提供密封功能）的潜在泄漏路径。虽然由O形环产生的该密封路径对于液体来说通常足够了，但是已经发现AUS-32溶液易于以蔓延尿素晶体的形式打破这种类型的密封。在流体边界层处，如果存在密封接头的微小旁路，流体蒸发且留下以其固体形式的尿素。这提供用于更多液体尿素溶液的芯吸路径，这建立另一边界层，蒸发且留下更多固体尿素。已经在AUS-32系统上观察到该蔓延机制。

因而，需要在喷射器被吹扫之后减少O形环所暴露的流体量的改进密封机构。

发明内容

本发明是用作喷射器的一部分的密封装置。所述喷射器可以用作还原剂输送单元（RDU）的一部分，其中，RDU是选择性催化还原（SCR）系统的一部分，用于将柴油排气流体（DEF）喷射到排气系统中，用于控制排气排放物。

所述RDU将还原剂载体（例如，含水尿素溶液）输送给发动机排气系统。所述溶液转换为氨，氨然后在催化剂环境中与排气氮氧化物反应以产生氮气和H₂O。一种类型的尿素，商业上称为AdBlue，具有-11℃的冰点。为了防止在冰冻条件期间部件损坏，AdBlue喷射系统通过吹扫从喷射器去除流体。除了改进单元的密封性能之外，本发明改进RDU的吹扫效率。

本发明的目的是减少流体体积从喷射器排放。本发明的另一目的是提供附加密封屏障，以减少现有密封元件的密封负载。特征包括附加密封装置，具有被压入到喷射器的上部阀主体中的止挡元件（也称为“柱塞”）和环形密封件。喷射器然后安装到喷射器杯中，从而确保密封装置的环形密封件在形成为喷射器的上部阀主体的一部分的凸缘部分和喷射器杯之间被压缩。

通过止挡元件和环形密封件的组合移位实现容积减少。环形密封件优选由柔顺弹性体材料形成，其抵抗暴露于AUS-32，例如三元乙丙橡胶（EPDM）。