JP6085672B2 - 同軸フローインジェクター - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明の開示は、インジェクターシステム（injector system）に関連し、より具体的には、排気流に尿素水溶液等の反応剤を注入して、ディーゼルエンジンの排気からの窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の排出を減らすインジェクターシステムに関する。
〔背景技術〕
この項では、本開示に関連する背景技術情報について説明するが、それらは必ずしも公知技術であるとは限らない。リーン・バーン・エンジンは、過剰の酸素、つまり利用可能な燃料を完全に燃焼するために必要とする酸素量よりも多い大量の酸素で動作することによって、より一層の燃料効率を提供している。そのようなエンジンは、「希薄」状態で、または「希薄混合気」で動作すると言われる。しかし、非リーン・バーン燃焼とは対照的に、より一層の燃料節約または燃料節約の増進は、望まれていない汚染物質が特に窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の形態で排出されることによって相殺されてしまう。

リーン・バーン内燃機関からのＮＯ_ｘの排出を減らすために用いられる方法の一つとして、選択触媒還元（ＳＣＲ）が知られている。例えば、ディーゼルエンジンからのＮＯ_ｘの排出を減らすために用いられる場合、ＳＣＲは、エンジン燃料流量によって計測される排気ガス温度、エンジン回転数、またはエンジン負荷、あるいはターボ・ブースト圧力またはＮＯ_ｘ排気質量流量等のエンジン動作パラメーターのうち１つまたは複数が選択されたものに関連して、エンジンの排気流への噴霧反応剤の注入を必要とする。反応剤／排気ガス混合物は、触媒を含むリアクター（reactor）を通過する。この触媒としては、活性炭や複数の金属等が挙げられる。これら複数の金属としては、反応剤存在下でＮＯ_ｘ濃度を下げることができるプラチナ、バナジウム、タングステン等が挙げられる。

尿素水溶液は、ディーゼルエンジンにとって、ＳＣＲシステムにおける有効な反応剤であることが知られている。しかしながら、そのような尿素水溶液を使用することによって多くの不利益が生ずる。尿素は腐食性が高く、ＳＣＲシステムの機構部品（尿素混合物を排気ガス流路に注入するために用いるインジェクター等）に悪影響を及ぼすことがある。尿素は、高温（ディーゼル排気システムにおいて直面する熱等）に長時間さらされると凝固することがある。凝固した尿素は、インジェクターに通常見られる狭い通路、および出射用オリフィス（orifice）開口部に蓄積してしまう。凝固した尿素は、インジェクターの可動部に付着物を付着させ、開口部または尿素の流動通路を塞いでしまうことがあり、その結果、インジェクターが使用できなくなる。

反応剤注入システムには、凝固を最小限にするために尿素水溶液が連続的にポンプで注入されると共に、離れた場所に貯蔵された尿素水溶液にインジェクターからの熱を移動させるように、ポンプと、供給配管と、戻り配管とを含む構成を有しているものがある。概して、インジェクターは、上記の供給配管に連結されたインレットと、上記の戻り配管に連結されたアウトレットであって上記注入口から離間したアウトレットとを備えている。このように構成されたインジェクターは過去において十分機能してきたが、２つ以上の反応剤の流路を設けること、および該流路を利用することに関し、実装およびコストの面で問題が生じることがある。その他に考慮すべきこととしては、据え付けを容易にすること、反応剤の流量を一様にすること、および熱源から反応剤のインレットをさらに遠ざけること等が挙げられる。したがって、同軸の供給配管と戻り配管とを有する反応剤インジェクターを含むインジェクターシステムを改良したものを提供することが望ましい。
〔概要〕
この項では、本開示の一般的な概要を示すが、その全ての範囲または全ての特徴を包括的に開示するものではない。

反応剤を注入するインジェクターは、ハウジング内に設けられ軸方向に移動可能なバルブ部材を含んでいる。上記ハウジング内に電磁石が設けられ、上記電磁石は、上記バルブ部材に近接して設けられた電線コイルを含んでおり、上記電磁石の通電に応じて、上記バルブ部材は着座位置と非着座位置との間でオリフィスに対して移動する。上記ハウジングに連結されたコネクターは、リターンチューブを取り囲むように設けられていると共に該リターンチューブと同心円に配列されたインレットチューブを含んでいる。上記インレットチューブは反応剤源からの加圧反応剤を受け取るようになっている。上記リターンチューブは、上記反応剤を上記反応剤源へ戻すようになっている。

反応剤を注入するインジェクターは、ハウジング内に設けられ軸方向に移動可能なバルブ部材を含んでいる。上記ハウジング内に電磁石が設けられ、上記電磁石の通電に応じて、上記バルブ部材は着座位置と非着座位置との間でオリフィスに対して移動する。上記ハウジングに連結されたコネクターは、リターンチューブと同心円に配列されたインレットチューブを含んでいる。上記インレットチューブは反応剤源からの加圧反応剤を受け取るようになっている。上記リターンチューブは、上記反応剤を上記反応剤源へ戻すようになっている。内側本体が上記ハウジング内に設けられ、上記内側本体およびハウジングの間に反応剤を通過させるための流路を少なくとも部分的に画定している。上記内側本体はバイパス経路と、複数の螺旋状のスロットを有している。反応剤は、上記バルブ部材が着座位置にある時、上記インレットチューブから流れて上記流路およびバイパス経路を通って上記リターンチューブに流れる。上記バルブ部材が非着座位置にある時、上記反応剤の一部が、上記インレットチューブから流れて上記流路および上記螺旋状のスロットを通って上記オリフィスから排出される。

適用可能な更なる領域は、本明細書で開示する説明によって明らかになるであろう。この欄に示した説明および特定の実施例は、説明のためのものであり、本開示の範囲を制限することを意図したものではない。
〔図面の簡単な説明〕
本明細書に示される図面は、全ての実施可能例を示すものではなく、選択された実施形態を示すことのみを目的とし、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。

図１は、本開示の教示に係り構成された電磁制御式反応剤インジェクターを含む排気後処理システムの例を模式的に示した図である。

図２は、電磁制御式反応剤インジェクターの斜視図である。

図３は、上記反応剤インジェクターの分解斜視図である。

図４は、図２および図３に示すインジェクターの断面図である。

図５は、図２および図３に示すインジェクターの別の断面図である。

図６は、上記に示したインジェクターの内側下体の斜視図である。

図７は、上記に示したインジェクターの内側下体の別の斜視図である。

図８は、代替のコネクターの斜視図である。

図９は、図８の代替のコネクターの断面図である。

これら各図を通して、同じ符号は同じ部材を示している。
〔詳細な説明〕
実施形態の幾つかの例について、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。

本教示は、ディーゼルエンジンおよびＮＯ_ｘの排出削減に関連して記載されているようにみえるが、本教示は、多くの排気流路のいずれの１つに関連して使用されてもよい。該排気流路の例としては、ディーゼル、ガソリン、タービン、燃料電池、ジェット、または排出流を排出するその他のエネルギー源等からの排気流が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。さらに、本教示は、多数の望ましくない排ガスのうちのいずれか１つの削減に関連して使用されてもよい。例えば、ディーゼル微粒子フィルタ再生のための炭化水素の注入再生も本教示の範囲に含まれる。その他の記述に関しては、参照によって本教示に組み込まれている、「霧化流体を注入する方法および装置」という名称の、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許公開公報2009/0179087A1号（公開日：２００８年、１１月２１日）に注意が向けられるべきである。

複数の図面に関しては、内燃機関２１の排気ガスからＮＯ_ｘの排出を削減するための汚染制御システム８が設けられている。図１では、システムの要素間の実線は反応剤の流体管路を示しており、破線は電気的接続を示している。本教示のシステムは、反応剤を収容するための反応剤タンク１０と、タンク１０から反応剤を供給するための供給モジュール１２とを含んでいてもよい。上記反応剤としては、尿素水溶液、炭化水素、アルキルエステル、アルコール、有機化合物、水、及び、それらの混合物またはそれらを組み合わせたもの等が挙げられる。１つ以上の反応剤をシステムで使用してもよく、この場合、１つ以上の反応剤を単独または組み合わせて用いてもよいということも理解されるべきである。上記のタンク１０と供給モジュール１２は、一体化した反応剤タンク／供給モジュールを形成するものであってもよい。システム８の一部として、電子注入コントローラー１４、反応剤インジェクター１６、および排気システム１８が更に設けられている。排気システム１８は、少なくとも１つの触媒層１７に排気流を供給する排気導管１９を含んでいる。

供給モジュール１２は、供給配管９を介してタンク１０から反応剤を供給するポンプを備えていてもよい。反応剤タンク１０の材質としては、ポリプロピレン、エポキシ塗装炭素鋼、ＰＶＣ、及びステンレス等が挙げられる。反応剤タンク１０は、用途（たとえば、車両の大きさ、該車両の使用目的等）に応じてサイズを決めればよい。圧力調整弁（不図示）を設けて、システムを所定の圧力設定値（例えば、比較的低圧力の約６０〜８０ｐｓｉ、または、いくつかの実施形態では約６０〜１５０ｐｓｉ）で維持するようにしてもよい。上記圧力調整弁を、反応剤インジェクター１６からの戻り配管３５内に設けてもよい。反応剤インジェクター１６に導く供給配管９内に圧力センサーを設けてもよい。本システムは、凝固した反応剤を融解するため、または反応剤が凝固するのを防ぐための種々の凝固防止の方策が更に組み込まれていてもよい。システムが作動している間、インジェクターが排気ガス中に反応剤を放出しているか否かに関わらず、反応剤を冷却すると共に反応剤の滞留時間を最小にして反応剤を冷たい状態に維持するために、インジェクター内の反応剤をタンク１０と反応剤インジェクター１６との間で連続的に循環させてもよい。エンジン排気システム内で到達するであろう３００℃〜６５０℃の高温にさらされると凝固する傾向にある温度に敏感な反応剤（尿素水溶液など）に対しては、連続的に反応剤を循環させることが必要なこともある。

さらに、反応剤の混合物を１４０℃未満、好ましくはより低い動作範囲である５℃〜９５℃に保ち、反応剤の凝固を確実に防ぐことが望ましい。凝固した反応剤が形成されてしまった場合、インジェクターの可動部および開口部が汚染されてしまうことがある。

求められる反応剤の量は、負荷、排気ガス温度、排気ガス流量、エンジンへの燃料注入のタイミング、所望のＮＯ_ｘ削減量、気圧、相対湿度、ＥＧＲ率、およびエンジンの冷却水温度に応じて変化することがある。ＮＯ_ｘセンサーまたはメーター２５が触媒層１７の下流に設けられる。ＮＯ_ｘセンサー２５は、排気ガスＮＯ_ｘの含有量を示す信号をエンジン制御ユニット２７に出力するように動作可能である。エンジン制御ユニット２７からエンジン／車両データバスを介して、エンジン動作パラメーターの全て、または一部が反応剤電子注入コントローラー１４に供給されてもよい。反応剤電子注入コントローラー１４は、エンジン制御ユニット２７の一部として含まれてもよい。排気ガス温度、排気ガス流量、排気背圧、および他の車両動作パラメーターは、それぞれのセンサーによって計測されるようにしてもよい。

図２〜図７を参照し、反応剤インジェクター１６についてさらに説明する。反応剤インジェクター１６は、外側上体部５２と外側下体部５４とを有する外側本体アセンブリ（assembly）５０を含んでいる。外側下体部５４は、溶接または機械的固定処理によって外側上体部５２に固定されてもよい。取付フランジ５６を外側本体アセンブリ５０に固定することによって、インジェクター１６と管路１９を連結してもよい。取付フランジ５６と外側本体アセンブリ５０との間には、ワッシャ５７が設けられている。

流体用スリーブ（sleeve）アセンブリ５８は、流動ブレーキ６４によって相互に連結される第１流動ブリッジカラー（bridge collar）６０と第２流動ブリッジカラー６２とを有する３つの部品からなるアセンブリとして図中に描かれている。流体スリーブアセンブリ５８は、外側本体アセンブリ５０内に延伸するように大きさおよび位置が決められて設けられる細長い中空の円筒形状部材として形作られている。第１流動ブリッジカラー６０は、流動ブレーキ６４の外径が縮小された階段状部分を収容するような大きさの座ぐり部６６を含む。流動ブレーキ６４は、第２流動ブリッジカラー６２の外径が縮小された部分７０と協働する大きさの座ぐり部６８を含んでいる。第１流動ブリッジカラー６０は、外側上体部５２に形成されたポケット（pocket）７４と協働する外径が縮小された部分７２を含んでいる。

細長い内側下体８０は、流体スリーブアセンブリ５８内に収容されるように構成されていてもよい。細長い内側下体８０は、細長い貫通穴８２を有している。外周に離間して設けられた複数の上部突出部８４が、円柱形部８６から放射状に外側へ向かって広がっている。外周に離間して設けられた複数の下部突出部８８が、円柱形部８６から放射状に外側へ向かって広がっている。各上部突出部８４の間の隙間と各下部突出部８８の間の隙間とは、互いに一直線に配列され、軸方向に延伸するいくつかの流路（flow channel又はflow path）９０を画定する。外周に離間して配置された複数の開口９４が、流路９０と穴８２とを相互に連結させる細長い内側下体８０を介して放射状に広がっている。細長い内側下体８０の一端において、円柱形部８６からフランジ（flange）９６が外側に向かって放射状に広がっている。複数の螺旋状のスロット１００は、フランジ９６の中を延伸し、内部容積または渦室１０２において終端処理されている。螺旋状のスロット１００は、渦室１０２と接して交差する位置に設けられている。螺旋状のスロット１００は、流路９０と流体的に連通する。

オリフィスプレート（orifice plate）１１０が、流体スリーブアセンブリ５８に固定され、内側下体８０に係合する。オリフィスプレート１１０は、内側下体８０内に形成された窪み１１４に収容される隆起した中心ハブ部１１２を含んでいる。中心ハブ部１１２の表面１１６は渦室１０２の一部分を画定する。オリフィス（orifice）１１８は、オリフィスプレート１１０の中を延伸し、渦室１０２と流体的に連通する。

バルブ部材１２４は、穴８２内に摺動可能に設けられている。バルブ部材１２４は、円錐形状の第１端部１２８と、その反対側に第２端部１２９とを有する細長いピントル（pintle）１２６を含んでいる。第１端部１２８は、オリフィスプレート１１０の弁座１３０と選択的に係合可能であり、バルブ部材１２４が着座した時のバルブ部材１２４の封止および密封位置を規定する。ピントル１２６が弁座１３０から離れている時に、開封された開放位置が現れる。弁座１３０はオリフィス１１８を囲むように設けられている。ピントル１２６の円錐形状の端部１２８とぴったり合うように図中に描かれているように、弁座は、オリフィス１１８を通って流れる反応剤の流量を制限するために、円錐形または円錐状であってもよい。用途と動作環境に応じて、ピントル１２６およびオリフィスプレート１１０は、所望の性能を提供可能であると共により簡単に且つより低コストで製造可能であるカーバイド素材から作られているものであってもよい。さらに、他の素材に関連する制限や不利益（複雑な部分の形状を製造することに関連する制限や不利益など）が回避される可能性がある。カーバイドは、溶解してしまう炭素鋼および工具鋼とは対照的に、８７０℃〜９８０℃の範囲で分布する可能性があるロウ付け温度に対して敏感ではない等のさらなる利点をもたらすことができる。カーバイドは、他の多くの鋼鉄が実現し得る硬度と比較した場合、より高い表面硬度をもたらすこともできる。カーバイドは、全体的な耐摩耗性に関しても有利である。

ピントルヘッド（pintle head）１４２は、ピントル１２６の第２端部１２９に固定されている。ピントルヘッド１４２は、穴８２内に摺動可能に設けられている。ピントルヘッド１４２と穴８２との間の可動滑合によって、バルブ部材１２４が上方へ導かれることになる。ピントル１２６と穴８２の縮小直径部分１４６との間の摺動境界面に下部バルブ部材ガイドが形成される。この構成に基づいて、バルブ部材１２４は、弁座１３０およびオリフィス１１８と正確に一列に配列されている。

外周に離間して設けられ放射状に広がる複数の開口部１５０が、ピントル１２６の中に広がっている。縦に延伸する止まり穴１５２が、第２端部１２９から延伸して開口部１５０と流体的に連通する。ピントル１２６が密封または着座位置にある場合、開口部１５０は、開口部９４と流体的に連通するよう位置し、反応剤のリターン経路の一部を画定する。

ポールピース（pole piece）１６４は、穴８２内に収容される大きさの拡大された直径を有する第１端部１６６を含んでいる。ポールピース１６４の第１端部１６６は、電子ビーム溶接またはレーザー溶接等の方法を用いて内側下体８０に固定されている。ポールピース１６４の反対側の縮小された直径を有する第２端部１６８は、カップリング１７４内に形成された穴１７２に封孔嵌合するように構成されている。シール１７６は、カップリング１７４の溝１７８内に設けられている。細長いポールピース１６４は、それを貫通して延伸する中心穴１８４を有している。中心穴１８４は穴１５２及び穴１７２と同軸に一列に配列されている。オリフィス１８６は、ポールピース１６４の第２端部１６８において中心穴１８４内に設けられている。座ぐり部１８８は、ポールピース１６４の第２端部１６８から内部に向かって延伸するように設けられている。バルブ部材１２４が弁座１３０に係合するように、圧縮バネ１９４は、ピントルヘッド１４２と付勢された状態で係合して座ぐり部１８８内に設けられている。

チューブ２００は、第１流動ブリッジカラー６０内に設けられると共に、該第１流動ブリッジカラー６０に固定される第１端部２０２を有している。第１端部２０２は、内側下体８０から軸方向に延伸する外周に離間して設けられた止め具２０４と接している。チューブ２００は、放射状に外側に向かっている張出し部（flared portion）２０６と、第２端部２０８とを更に有している。

同軸コネクター２１０は、その一端部に拡大カラー２１４が設けられ、他端部に一体的に形成されたインレットチューブ２１６が設けられた収容部２１２を含んでいる。リターンチューブ２１８は、インレットチューブ２１６中を貫通して延伸し、収容部２１２内で９０度曲がるように構成されている。リターンチューブ２１８の第１端部２２０は、インレットチューブ２１６の終端部を超えて延伸している。リターンチューブ２１８の反対側の第２端部２２２は、カップリング１７４のかかりの付いた外面２２４に係合している。

リテイナ−（retainer）２３０およびクリップ２３２は、カラー２１４と協働して、収容部２１２をチューブ２００に着脱可能に固定する。より具体的には、リテイナ−２３０の円筒形状のパイロット２３４が、収容部２１２の階段状の穴２３６に収容される。チューブ２００の張出し部２０６はリテイナ−２３０のランド（land）２３８に係合する。クリップ２３２は、ランド２３８に対して張出し部２０６を保持する。中子２４２は、リテイナ−２３０から放射状に外側に向かって突出していると共に、開口部２４４を介して突出することによって表面２４６に係合し、これによって、カラー２１４に係合する（スナップ・フィット嵌合）。クリップ２３２は、カラー２１４中を貫通して延伸する開口部２５０を介して横方向に挿入される。脚部２５２は、リテイナ−２３０中を貫通して延伸する開口部２５４中を貫通して延伸して、収容部２１２、リテイナー２３０、およびクリップ２３２の間の相対的な動きを制限している。スペーサー２６０は、収容部２１２内に設けられ、反応剤がインレットチューブ２１６中を貫流するための経路を提供する。ケージ（cage）２６２は、チューブ２００内に位置するように設けられ、その内部にインレットフィルター（不図示）を保持する。

電磁石アセンブリ３００が、図に示されているように、外側本体アセンブリ５０内に設けられている。電磁石アセンブリ３００は、ボビン３０４の周囲に巻かれた電線コイル３０２を含んでいる。ピントルヘッド１４２は、電線コイル３０２を通電することによってポールピース１６４に向かってピントルヘッド１４２を動かす磁界が生成するように、４３０ステンレス鋼等の磁気材料から構成されている。電線コイル３０２を通電すると、ピントル１２６の第１端部１２８が弁座１３０からの係合から解放され、それによって反応剤がオリフィス１１８から流出する。例えば、電子注入コンロトーラー１４からの信号に応じて、レセプタクル３１１への経路を介して電線コイル３０２に電力が供給されるように構成してもよい。

第１・第２流動ブリッジカラー６０・６２は、フェライト系４３０ステンレス鋼から構成される。ポールピース１６４は、フェライト系４３０ステンレス鋼または同様の磁気材料から作られている。ピントルヘッド１４２はフェライト系４３０ステンレス鋼から作られていてもよい。流動ブレーキ６４は、内側下体８０と同様に、非フェライト系かつ非磁気系３０４ステンレス鋼から作られている。磁気材料および非磁気材料から上述した構成要素を作ると共に、磁気材料を互いに隣接させて近くに位置するように設けることによって、電磁石アセンブリ３００に関連する磁気回路の性能を大きく向上させることができる。利点としては、より小さな電線コイルを使用すること、電線の巻数が少なくなること、および消費電流量が減ること等が挙げられ、これにより、低コストで、寸法および容積が小さい改善された磁気アクチュエーターを提供することが可能となる。バルブ部材１２４の位置に関する制御の向上も実現される。

反応剤インジェクター１６のピントル１２６が閉鎖位置にある時に、閉ループ反応剤流路がもたらされる。反応剤は、反応剤タンク１０から供給モジュール１２を介して、供給モジュール１２とインジェクター１６を互いに連結する複式経路コネクター２１０のインレット経路３２０を介して、インレットチューブ２１６に供給される。インレット経路３２０はインレットチューブ２１６内をリターンチューブ２１８の外面に沿って同軸に延伸すると考えられる。リターン経路３２２はリターンチューブ２１８内に設けられる。反応剤インジェクター１６に供給された反応剤は、インレットチューブ２１６とリターンチューブ２１８の間に形成されたインレット経路３２０を流動する。反応剤は、続いてスペーサー２６０を通過する。チューブ２００とカップリング１７４との間に通路が形成されることで、反応剤が該通路を通過できる。反応剤は、各図に見られるように、続いてフィルターケージ２６２を経由してオリフィス１１８に向かって下方に流れる。加圧された反応剤は、続いて、流体スリーブアセンブリ５８の内面に沿って内側下体８０の周りの流路９０を貫流する。供給された反応剤は、その後、流体スリーブアセンブリ５８の底部へ流れ、螺旋状のスロット１００を通過して、渦室１０２に入る。ピントル１２６が着座する時には、反応剤はオリフィス１１８を貫流しない。反応剤は内側下体８０の開口部９４およびピントル１２６の開口部１５０を貫流して、長軸方向の穴１５２に入る。ピントルヘッド１４２は、リターン流体通路の中心穴１８４と流体的に連通する上記の穴１５２を収納する開口部３３０を有している。リターン経路に沿って流動する反応剤は、カップリング１７４のオリフィス１８６と穴１７２を通過する。上述したように、リターンチューブ２１８は、カップリング１７４に固定されている。反応剤が排気システムに注入されていない時には、反応剤は、電線コイル３０２を通過してピントル１２６に流れ、オリフィスプレート１１０およびピントル１２６から発生した熱を流動する反応剤に移動させるように連続的にポンプで送り出されている。

電磁石３００を通電した時、ピントル１２６は弁座１３０から移動する。螺旋状のスロット１００と連通する位置にある加圧反応剤は、各螺旋状のスロットを貫流して渦室１０２に入る。オリフィス１１８と螺旋状のスロット１００との間の圧力の差、および、螺旋状のスロット１００の渦室１０２に対する正接の関係（tangential relation）に基づき、反応剤の渦巻く動きが誘発される。加圧反応材の螺旋状または環状の動きと、オリフィス１１８の低圧力とが組み合わさって、オリフィス１１８から出射する微細な霧状のスプレーが生成される。オリフィス１１８から出射しない反応剤は、引き続き上述したように再循環する。

図８および９は、参照番号４００で示される代替の同軸コネクターを示している。同軸コネクター４００は、モノリシックな、１つの部材からなるハウジング４０２を含んでいる。ハウジング４０２は、インレットチューブ部分４０４およびリターンチューブ部分４０６とを有している。放射状に延伸する複数のウェブ（web）４０８は、インレットチューブ部分４０４内のリターンチューブ部分４０６を支持している。インレット経路４１０は、インレットチューブ部分４０４の内面と、リターンチューブ部分４０６の外面との間を延伸するように設けられている。リターン経路４１２は、リターンチューブ部分４０６の突起部４１４から延伸している。シール溝４１６がリターンチューブ部分４０６の外面に形成されている。同様に、シール溝４１８がインレットチューブ部分４０４の外面に設けられている。インレットチューブ部分４０４とリターンチューブ部分４０６の双方には、それぞれかかりが設けられ、これによってホースとの連結が安定する。

同軸コネクター４００のカラー部分４２０は、インジェクター１６のチューブ２００の端部または同様の部分を収容できるように、その大きさおよび形状が決められている。リターンチューブ部分４０６は、９０度曲がって、開口端４２２で終端処理されている。カップリング１７４の第２端部２２２とリターンチューブ２１８の間の上述したような流体接続が同軸コネクター４００でも同様にもたらされる。出口ポート４２４は、インレット経路４１０の端部に設けられ、上述したようにオリフィス１１８に加圧反応剤を供給している。インジェクター１６の他の構成要素は、本開示の範囲から逸脱することなく代替の同軸コネクター４００と一緒に用いられてもよいことが理解されるべきである。

さらに、上記の記述は、本開示の例示的な実施形態を単に開示および記載しているにすぎない。当業者であれば、そのような記載、および添付の図面および請求項から下記の請求項において規定される本開示の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変形、修正、変更を加えてもよいことを容易に理解するだろう。

本開示の教示に係り構成された電磁制御式反応剤インジェクターを含む排気後処理システムの例を模式的に示した図である。 電磁制御式反応剤インジェクターの斜視図である。 上記反応剤インジェクターの分解斜視図である。 図２および図３に示すインジェクターの断面図である。 図２および図３に示すインジェクターの別の断面図である。 上記に示したインジェクターの内側下体の斜視図である。 上記に示したインジェクターの内側下体の別の斜視図である。 代替のコネクターの斜視図である。 図８の代替のコネクターの断面図である。

Claims (24)

1. 反応剤を注入するインジェクターであって、
   ハウジングと、
   上記ハウジング内に設けられ、軸方向に移動可能なバルブ部材と、
   上記ハウジング内に設けられ、上記バルブ部材に近接して設けられた電線コイルを含む電磁石とを含み、
   上記電磁石の通電に応じて、上記バルブ部材は着座位置と非着座位置との間でオリフィスに対して移動し、
   上記インジェクターは、上記ハウジング内に設けられ、１つの部材からなるモノリシックな内側本体を更に含み、
   上記内側本体および上記ハウジングは、該内側本体およびハウジングの間に反応剤を通過させるための軸方向に延伸する流路を少なくとも部分的に画定し、
   上記内側本体は、バイパス経路と複数の螺旋状のスロットとを有しており、反応剤は、上記バルブ部材が上記非着座位置にある時、上記流路を通り、上記螺旋状のスロットを通り、上記オリフィスから流れ、
   上記内側本体は、上記バイパス経路と流体的に連通する貫通穴を有しており、上記反応剤は、上記バルブ部材が上記着座位置にある時、上記バイパス経路と上記貫通穴とを通って流れ、
   上記インジェクターは、上記ハウジングに連結されたコネクターを更に含み、
   上記コネクターは、リターンチューブを取り囲むように設けられていると共に該リターンチューブと同心円に配列されたインレットチューブを含み、該インレットチューブは反応剤源からの加圧反応剤を受け取るようになっており、上記流路と流体的に連通されており、上記リターンチューブは、上記反応剤を上記反応剤源へ戻すようになっており、上記貫通穴と流体的に連通されていることを特徴とするインジェクター。
2. 上記コネクターが、上記インレットチューブと上記リターンチューブとを互いに連結させる複数のウェブを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のインジェクター。
3. 上記複数のウェブが、上記インレットチューブ内に設けられ、上記インレットチューブとリターンチューブとの間を放射状に延伸することを特徴とする請求項２に記載のインジェクター。
4. 上記インレットチューブとリターンチューブとの一部が、上記バルブ部材が移動する軸に対して直角に延伸することを特徴とする請求項３に記載のインジェクター。
5. 上記バルブ部材が着座位置にある時、反応剤が、上記インレットチューブを通る第１方向と、上記リターンチューブを通る第１方向とは反対の第２方向とへ同時に流れることを特徴とする請求項１に記載のインジェクター。
6. 上記リターンチューブと連通する内部経路を有するポールピースをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインジェクター。
7. 上記内側本体は、上記流路を少なくとも部分的に画定する外周に離間して設置された複数の突出部を含むことを特徴とする請求項１に記載のインジェクター。
8. 上記内側本体が、半径方向に延伸する経路を含み、該経路は上記流路の１つと上記リターンチューブとを流体的に結合させることを特徴とする請求項７に記載のインジェクター。
9. 上記リターンチューブと連通する内部経路を有するポールピースをさらに含み、
   上記バルブ部材は、該バルブ部材の中を延伸する経路を含み、該経路が上記半径方向に延伸する経路と上記ポールピース経路とを連結することを特徴とする請求項８に記載のインジェクター。
10. 上記半径方向に延伸する経路が、上記ポールピース経路と上記バルブ部材経路とを介して上記リターンチューブと流体的に連通することを特徴とする請求項９に記載のインジェクター。
11. 上記内側本体が、上記オリフィスに近接して設けられた渦室に反応剤を導くように複数の傾斜した上記螺旋状のスロットを含むことを特徴とする請求項７に記載のインジェクター。
12. 上記螺旋状のスロットは上記流路と連通することを特徴とする請求項１１に記載のインジェクター。
13. 上記内側本体が、上記バルブ部材を受け入れる穴を有していることを特徴とする請求項７に記載のインジェクター。
14. 上記バルブ部材が、ピントルに固定された磁気ピントルヘッドを含み、上記穴が、上記ピントルヘッドを導いて上記ピントルを上記オリフィスと一列に配列する大きさの拡大された直径部分を含むことを特徴とする請求項１３に記載のインジェクター。
15. 上記反応剤が、上記インレットチューブから上記内側本体の周囲を通るように流れ、その後上記内側本体を通過して上記リターンチューブに入ることを特徴とする請求項７に記載のインジェクター。
16. 上記ハウジング内に設けられたカップリングを更に含み、
    上記カップリングが、上記ポールピース経路と、上記リターンチューブとを流体的に結合させ、
    上記反応剤は、上記インレットチューブから上記カップリングの周囲を通るように流れ、その後上記カップリングを通過して上記リターンチューブに入ることを特徴とする請求項６に記載のインジェクター。
17. 反応剤を注入するインジェクターであって、
    ハウジングと、
    上記ハウジング内に設けられ、軸方向に移動可能なバルブ部材と、
    上記ハウジング内に設けられた電磁石とを含み、上記電磁石の通電に応じて、上記バルブ部材は着座位置と非着座位置との間でオリフィスに対して移動し、
    上記インジェクターは、上記ハウジングに連結されたコネクターを更に含み、
    上記コネクターは、リターンチューブと同心円に配列されたインレットチューブを含み、該インレットチューブは反応剤源からの加圧反応剤を受け取るようになっており、上記リターンチューブは、上記反応剤を上記反応剤源へ戻すようになっており、
    上記インジェクターは、上記ハウジング内に設けられた１つの部材からなるモノリシックな内側本体を更に含み、
    上記内側本体およびハウジングは、該内側本体およびハウジングの間に反応剤を通過させるための軸方向に延伸する流路を少なくとも部分的に画定し、上記内側本体はバイパス経路と、複数の螺旋状のスロットを有しており、反応剤は、上記バルブ部材が着座位置にある時、上記インレットチューブから流れて上記流路およびバイパス経路を通って上記リターンチューブに流れ、上記バルブ部材が非着座位置にある時、上記反応剤の一部が、上記インレットチューブから流れて上記流路および上記螺旋状のスロットを通って上記オリフィスから排出されることを特徴とするインジェクター。
18. 上記コネクターが、上記インレットチューブと上記リターンチューブとを互いに連結させる複数のウェブを含んでいることを特徴とする請求項１７に記載のインジェクター。
19. 上記複数のウェブが、上記インレットチューブ内に設けられ、上記インレットチューブとリターンチューブとの間を放射状に延伸することを特徴とする請求項１８に記載のインジェクター。
20. 上記インレットチューブ、リターンチューブ、および複数のウェブがモノリシックコネクターの一部を含むことを特徴とする請求項１８に記載のインジェクター。
21. 上記リターンチューブと連通する内部経路を有するポールピースをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のインジェクター。
22. 上記バルブ部材が、上記バイパス経路と上記ポールピースの上記内部経路とを相互に連結する経路を含むことを特徴とする請求項２１に記載のインジェクター。
23. 上記ハウジング内に設けられたカップリングを更に含み、
    上記カップリングが、上記ポールピースの上記内部経路と、上記リターンチューブとを流体的に結合させ、
    上記反応剤は、上記インレットチューブから上記カップリングの周囲を通るように流れ、その後上記カップリングを通過して上記リターンチューブに入ることを特徴とする請求項２２に記載のインジェクター。
24. 上記リターンチューブが上記インレットチューブから突出することを特徴とする請求項１７に記載のインジェクター。

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