(57)【要約】反応剤を注入するためのインジェクターは、ハウジングの中に配置された軸方向に移動可能なバルブ部材を有する。電磁石は、ハウジングの中に配置され、円筒形の電線コイルを有する。バルブ部材は、電磁石への通電に応じて、座位と非座位とを移動する。磁束スリーブは、コイルを通り、また、非磁性部材によってつながれた２つの磁性部材を含む。磁性部材のそれぞれは、円筒形コイルの端によって定められる横断面と一直線上に配置される。非磁性部材は横断面同士の間に軸方向に配置される。
2014529706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応剤を注入するインジェクターであって、
前記インジェクターは、
ハウジングと、
前記ハウジングの中に配置された軸方向に移動可能なバルブ部材と、
前記ハウジングの中に配置され、前記バルブ部材の少なくとも一部を取り囲む電線コイルを含む電磁石と、
前記電線コイルを囲み、お互いに軸方向に離れ半径方向に伸びた第１の部材及び第２の部材を含む磁束フレームと、
非磁性部材によってつながれた２つの磁性部材を含む磁束スリーブとを有し、
前記バルブ部材は、前記電磁石への通電に応じて、座位と非座位との間で移動し、
前記磁束フレームは、前記電線コイルのそれぞれの側方に位置するほぼ平行な面に沿って伸びており、
前記磁性部材のそれぞれは、半径方向に伸びた前記磁束フレームが存在する前記面のいずれか一つの面と交差し、磁束架橋となり、前記非磁性部材は、前記電線コイルによって囲まれ、前記平行な面の間に軸方向に配置され、磁束遮断部となることを特徴とするインジェクター。
【請求項２】
前記磁束スリーブは、お互いに接続し、同軸上に並んだ３つの管を有することを特徴とする請求項１に記載のインジェクター。
【請求項３】
前記インジェクターは、前記電線コイルが周りに巻かれたボビンを有し、前記ボビンは、前記磁束スリーブの前記非磁性部材と近接して配置された円筒部を有することを特徴とする請求項１に記載のインジェクター。
【請求項４】
前記インジェクターは、前記磁束スリーブを通って前記反応剤が流れることを特徴とする請求項３に記載のインジェクター。
【請求項５】
前記バルブ部材は、拡大した支軸頭部と接続した円筒支軸を有し、前記支軸頭部は、磁性材料でできており、前記支軸頭部は、前記バルブ部材が前記座位にあるとき、前記支軸頭部と前記面のうちのいずれか一つの面とが交差するように配置されて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。
【請求項６】
前記磁束スリーブの前記磁性部材のうち少なくとも一つは、前記面と交差する場所において、拡大厚を有することを特徴とする請求項５に記載のインジェクター。
【請求項７】
前記インジェクターは、前記ハウジングの中に配置された管状のポール部材と、前記管状のポール部材の中に配置されたバネとを有し、前記バネは、前記バルブ部材を前記座位へと動かすことを特徴とする請求項６に記載のインジェクター。
【請求項８】
前記ポール部材は、前記電線コイルの中に軸方向に配置され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。
【請求項９】
前記ポール部材は、前記面のうちいずれか一つの面と交差する拡大直径部を有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。
【請求項１０】
前記ポール部材は、前記バルブ部材が前記座位にあるとき、反応剤が流れる帰路を定めることを特徴とする請求項９に記載のインジェクター。
【請求項１１】
前記磁束スリーブは、前記ポール部材と前記支軸頭部と同軸上に配置され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。
【請求項１２】
前記磁束スリーブの前記非磁性部材は、ＳＵＳ３０４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。
【請求項１３】
前記磁束スリーブの前記磁性部材は、ＳＵＳ４３０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。
【請求項１４】
反応剤を注入するインジェクターであって、
前記インジェクターは、
ハウジングと、
前記ハウジング中に配置された軸方向に移動可能なバルブ部材と、
前記ハウジング中に配置され、円筒形の電線コイルを含む電磁石と、
前記電線コイルを通り、非磁性部材によってつながれた２つの磁性部材を含む磁束スリーブとを有し、
前記バルブ部材は、前記電磁石への通電に応じて、座位と非座位との間で移動し、
前記磁性部材のそれぞれは、円筒形の前記電線コイルの端によって定められる横断面上に配置され、前記非磁性部材は、前記横断面同士の間に軸方向に配置されることを特徴とするインジェクター。
【請求項１５】
前記磁束スリーブは、お互いに接続し、同軸上に並んだ３つの管を有することを特徴とする請求項１４に記載のインジェクター。
【請求項１６】
前記インジェクターは、前記電線コイルが周りに巻かれたボビンを有し、前記ボビンは、前記磁束スリーブの前記非磁性部材と近接して配置された円筒部を有することを特徴とする請求項１４記載のインジェクター。
【請求項１７】
前記ボビンは、前記横断面のうちの一つに沿って半径方向に伸びるフランジを有することを特徴とする請求項１６に記載のインジェクター。
【請求項１８】
前記インジェクターは、前記磁束スリーブを通って前記反応剤が流れることを特徴とする請求項１４に記載のインジェクター。
【請求項１９】
前記バルブ部材は、拡大した支軸頭部と接続した円筒支軸を有し、前記支軸頭部は、磁性材料でできており、前記支軸頭部は、前記バルブ部材が前記座位にあるとき、前記支軸頭部と前記横断面のうちのいずれか一つの面とが交差するように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のインジェクター。
【請求項２０】
前記磁束スリーブの前記磁性部材のうち少なくとも一つは、前記面と交差する場所において、拡大厚を有することを特徴とする請求項１９に記載のインジェクター。
【請求項２１】
前記インジェクターは、前記ハウジングの中に配置された管状のポール部材と、前記管状のポール部材の中に配置されたバネとを有し、前記バネは、前記バルブ部材を前記座位へと動かすことを特徴とする請求項２０に記載のインジェクター。
【請求項２２】
前記ポール部材は、前記面のうちいずれか一つの面と交差する拡大直径部を有し、前記拡大直径部は、前記磁束スリーブを通って流れる反応剤と連絡する反応剤流路を備える溝を有することを特徴とする請求項２１に記載のインジェクター。
【請求項２３】
前記ポール部材は、中空であって、前記バルブ部材が前記座位にあるときに反応剤が流れるための帰路を定めていることを特徴とする請求項２２に記載のインジェクター。
【請求項２４】
前記磁束スリーブは、前記ポール部材及び前記支軸頭部と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項２３に記載のインジェクター。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願のクロスリファレンス〕
本願は、米国仮特許出願第６１／３０３１４６号（出願日２０１０年２月１０日）を援用した米国特許出願第１３／０２３８７０号（出願日２０１１年２月９日）の一部継続出願である、米国特許出願第１３／１６４９７６号（出願日２０１１年６月２１日）の一部継続出願である、米国特許出願第１３／２２０９８０号（出願日２０１１年８月３０日）の優先権を主張する。上述の出願による開示は、その全体が本明細書中において参照により援用される。
【０００２】
〔技術分野〕
本開示はインジェクターシステムに関するものであり、より詳しくは、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を減少させるために、尿素水溶液のような反応剤を排気流中へ注入するインジェクターシステムに関する。
【０００３】
〔背景技術〕
このセクションでは、必ずしも従来技術ではない、本開示に関連する背景情報を提供する。リーンバーンエンジン（希薄燃焼エンジン）は酸素の過剰供給、つまりは、利用可能な燃料の完全燃焼に必要な量よりも酸素量を多くすることにより、燃料効率を向上させる。このようなエンジンは、「希薄」動作あるいは「希薄混合」と言われる。しかしながら、非リーンバーン燃焼に対して、燃料効率や燃料節約が向上することと、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）のような、望まれない汚染物質の排出とが相殺されてしまう。
【０００４】
リーンバーン内燃エンジンからのＮＯｘ排出を減らす方法として、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ＮＯｘの排出量を減少させるためにＳＣＲを使用した場合は、排気ガス温度、エンジンの回転数、エンジン荷重といった運転パラメーターの少なくとも一つと関係して、霧状の反応剤のエンジン排気流中への注入が必要となる。エンジン荷重は、エンジンの燃料流れ、ターボブースト圧力、排気ＮＯｘ流量によって計測される。反応剤／排気ガス混合物は、反応剤中に存在するＮＯｘ濃度を減少させることが可能な、例えば、活性炭素や、プラチナ、バナジウム、タングステンといった金属等の触媒を含んだ反応装置を通過する。
【０００５】
尿素水溶液は、ディーゼルエンジンのＳＣＲシステムにおける効果的な反応剤として知られている。しかしながら、尿素水溶液を使用することでたくさんの不都合が生じる。尿素は高い腐食性を示し、尿素混合物を排気ガス気流中に注入するインジェクターといったＳＣＲの機械部品に対しても不都合な影響を及ぼす恐れがある。尿素は、ディーゼル排気装置の中のような高温に長時間さらされると凝固してしまう。インジェクターにおいて、一般的に、凝固した尿素が細い流路（passageway）に蓄積し、排出口が開いてしまうということが見受けられる。凝固した尿素はまた、インジェクターの動作部分の残渣となったり、開口部や尿素の流路を詰まらせる原因となったりし、その結果インジェクターが使用できなくなってしまう。
【０００６】
さらに、もし尿素混合物が細かい霧状になっていなければ、尿素の堆積物が触媒反応装置の中に形成されることとなり、触媒の働きを阻害し、ＳＣＲシステムの効果を低下させてしまう。高圧注入は、尿素混合物が十分に霧状になっていない問題を最小限度とする一つの方法である。しかしながら、注入圧力を高めることは、しばしばインジェクターの水煙(spray plume)の過浸透(over-penetration)を生じ、インジェクターと対向した排気パイプの内面へ水煙が当たってしまう。過浸透はまた尿素混合物の使用を無効化し、自動車がＮＯｘの排出を低減した状態で動作することができる距離を限定してしまう。尿素水溶液を自動車に積載できる量は限られており、尿素水溶液は、自動車の航続距離を最大化し、反応剤を充填する頻度を少なくするのに効率的であるように積載されている。
【０００７】
既知の反応剤インジェクターのそれぞれは、排気流中への反応剤の供給量を計量するために電磁バルブ（ソレノイドバルブ）を有している。一般的には、電磁石への通電あるいは非通電の選択に応じて、バルブの磁気可動部材が、開位置と閉位置との間で移動する。多数の公知のインジェクターに使われている電磁石は多数の磁束漏洩領域を含み、結果として磁気回路を明確にするには不十分である。反応剤バルブの制御に上述のような型の磁気回路を用いるのは最適ではない。排気システムに実際分配された反応剤の量は、搭載された反応剤のうち結果として無駄に使われてしまう反応剤の目標注入割合によって変化する。閉状態から開状態へ、そして閉状態へと戻るバルブの周期に必要な時間は、磁気回路の配置により望ましいものよりも長くなってしまう。
【０００８】
さらに、尿素水溶液は、潤滑性に乏しい。この性質はインジェクター内部の動作部や、比較的しっかりと、あるいは、狭く密着させる必要ある場合において悪影響を及ぼし、インジェクター内部の隣接部材間あるいは相対的に動く部材間に隙間や公差が設けられる。尿素水溶液はまた漏出しやすい性質がある。この性質のため、多くの場所でかみ合い面に高密封の手段が必要となるという悪影響が生じる。
【０００９】
明確な磁気回路を備えた、改良された電磁気制御インジェクターを提供することは、反応剤の注入制御の向上に都合がよいだろう。
【００１０】
本開示の方法と装置は、上述した点やその他の点において利点を供与する。
【００１１】
〔概要〕
このセクションでは本開示における一般的な概要を示すものであって、すべての目的あるいはすべての特徴を包括的に開示したものでは無い。
【００１２】
反応剤を注入するためのインジェクターは、ハウジングの中に配置された軸方向に移動可能なバルブ部材を備えている。電磁石は、ハウジングの中に配置され、円筒形の電線コイルを有している。前記バルブ部材は、前記電磁石の通電に応じて、座位（seated position）と非座位（unseated position）との間で動く。磁束スリーブは、コイルを通過し、非磁性部材によって連結された２つの磁性部材を備える。磁性部材のそれぞれは、円筒形コイルの端によって規定された横断面に一直線上に並べられる。前記非磁性部材は、横断面の間に軸方向に配置される。
【００１３】
反応剤を注入するためのインジェクターは、ハウジングの中に配置された軸方向に移動可能なバルブ部材を備えている。電磁石は、ハウジングの中に配置され、少なくとも前記バルブ部材の周りを囲んだ電線コイルを備えている。前記バルブ部材は、前記電磁石の通電に応じて座位と非座位との間で動く。磁束フレームはコイルを囲んでいる。前記フレームは、互いが軸方向に少し離れ、半径方向に伸びた第１及び第２の部材を備えており、部材同士は、コイルの反対側に位置する実質的に平行な面に沿って伸びている。磁束スリーブは、非磁性部材によって連結された接続された２つの磁性部材を備えている。磁性部材のそれぞれは、前記面の一つと交差しており、前記面の中で、半径方向に伸びた磁束フレーム部材が、磁束架橋を明確にするために広がっている。前記非磁性部材は、前記コイルによって囲まれており、磁束遮断部を明確にするために平行面の間に軸方向に配置されている。
【００１４】
さらなる適用範囲は、以下に示した記述で明らかになるだろう。本概要中の記述と詳細例は例示する目的に限ったものであって、本開示の範囲を制限するようなものではない。
【００１５】
〔図面〕
ここに示す図は、選ばれた実施形態においての例証目的に限ったものであって、すべての可能な手段ではなく、本開示の範囲を制限するようなものでもない。
【００１６】
図１は、本開示の教示に関する、磁束架橋と磁束遮断部とを有した電磁気制御反応剤インジェクターを備えた、典型的な排気後処理システムの概略図である。
【００１７】
図２は、電磁気制御反応剤インジェクターの透視図である。
【００１８】
図３は、反応剤インジェクターの分解透視図である。
【００１９】
図４は、図２及び図３に用いたインジェクターの断面図である。
【００２０】
対応する参照番号は、図におけるそれぞれの視点で部材と対応していることを表している。
【００２１】
〔詳細な説明〕
実施例を添付した図を参照して以下にさらに詳細に記述する。
【００２２】
ここでは、ディーゼルエンジンとＮＯｘの排出低減とに関するものについて説明するが、本発明の教示は、他のたくさんの排気流のうちの一つに関しても用いることができる。たとえば、例示する方法に制限されるわけではないが、ディーゼル、ガソリン、タービン、燃料電池、ジェットや他の排気流を出す動力源にも用いる事ができる。さらに、本発明の教示は、望まれない排気物質の一つを減らす事に関しても用いる事ができる。例えば、ディーゼル粒子フィルター再生のための炭化水素注入もまた、本開示の範囲内である。追加の説明は、一般に譲渡された、参照により組み込まれる、「霧状流体の注入方法及び装置」と題する、米国特許出願公開第２００９／０１７９０８Ａ１号（出願日２００８年１１月２１日）を参照すればよい。
【００２３】
図を参照すると、ディーゼルエンジン２１の排気からのＮＯｘの排出を低減させる排出汚染物質制御システム８が備えられている。図１では、システムの要素間の実線は反応剤の流体ラインを示しており、破線は、電気的接続を示している。本発明の教示のシステムは、反応剤を保持する反応剤タンク１０と、前記タンク１０から反応剤を分配するための分配モジュール１２とを含む。反応剤は、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、水等であってもよいし、それらの混合物あるいは化合物でもよい。また、本システムにおいて反応剤は、１種類やそれ以上であってもよく、また、独立して使用してもよいし、組み合わせて使用してもよいことを理解されたい。タンク１０と分配モジュール１２は、反応剤タンク／分配統合モジュールとして形成されていてもよい。システム８の一部として、電気的注入制御装置１４と反応剤インジェクター１６と排気システム１８とが備えられる。排気システム１８は、排気流を少なくとも一つの触媒層１７に供給する排気導管１９を含んでいる。
【００２４】
分配モジュール１２は供給ライン９を介してタンク１０から反応剤を供給するポンプを有していてもよい。反応剤タンク１０は、ポリプロピレンや、エポキシ被覆炭素鋼や、ＰＶＣや、ステンレス鋼であってもよく、適用例に応じた大きさで作られる（例えば、自動車に使用するための自動車サイズ等）。圧力調整装置（図示せず）は、あらかじめ設定した圧力設定値（例えば、比較的低圧力である、およそ６０−８０ｐｓｉあるいは、いくつかの具体例では、およそ６０−１５０ｐｓｉ）にシステムを維持するために備えられていてもよいし、反応剤インジェクター１６からの回帰ライン３５中に配置されていてもよい。圧力センサーは、反応剤インジェクター１６を案内する供給ライン９の中に備えられていてもよい。本システムは、凍結した反応剤を溶かすあるいは、反応剤を凍結から守るための種々の凍結防止手段を組み込んでいてもよい。反応剤を冷却された状態で保つため、インジェクターを冷却し、かつ、インジェクター内に反応剤が無い時間が少なくなるように、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どうかにかかわらず、システム稼働中には、反応剤は、タンク１０と反応剤インジェクター１６との間を連続して循環する。反応剤の連続循環は、たとえば尿素水溶液のような、温度変化に敏感な反応剤において必要である。尿素水溶液は、エンジン排気システム中で経験するであろう３００℃から６５０℃という高い温度にさらされると凝固する性質がある。
【００２５】
さらにいえば、反応剤混合物を１４０℃より下に保つことが好ましく、反応剤の凝固防止を確実にするには、５℃から９５℃の間の低い稼働領域が望ましい。凝固した反応剤は、形成がされてしまうと、作動部品やインジェクターの開口部を阻害する。
【００２６】
反応剤の必要量は、荷重、排気ガス温度、排気ガス流量、エンジンの燃料注入タイミング、ＮＯｘの削減要求、大気圧、相対湿度、排気ガス再循環（ＥＧＲ）割合、エンジン冷却液温度によって変える必要があるだろう。ＮＯｘセンサーあるいはＮＯｘメーター２５は、触媒層１７の下流に配置される。ＮＯｘセンサー２５は、エンジン制御ユニット２７に排気ＮＯｘ濃度を示す信号を出力することができる。全部あるいは一部のエンジン稼働パラメーターは、エンジン制御ユニット２７から、エンジン／自動車データバス（databus）を通して電気的注入制御装置１４へと供給される。電気的注入制御装置１４はまた、エンジン制御ユニット２７の一部であってもよい。排気ガス温度、排気ガス流量、排気背圧及びその他の自動車稼働パラメーターはそれぞれのセンサーで計測されていてもよい。
【００２７】
ここで、図２から４を参照して、反応剤インジェクター１００についてさらに述べる。反応剤インジェクター１００は、外側ボディ上部１０２ａと外側ボディ下部１０２ｂとを有する外側のインジェクターボディ１０２を含んでいる。外側ボディ下部１０２ｂは、外側ボディ上部１０２ａの方に向けて折り曲げられた可変部１０３を含んでいる。細長い内側ボディ下部１０４は、外側ボディ上部１０２ａと外側ボディ下部１０２ｂとの少なくとも一方の中に収容される。細長い内側ボディ下部１０４は、円柱状の中央穴部１０６を定めており、円柱状の中央穴部１０６は、開口プレート１０８を貫通する少なくとも一つの排出口１１０を定めるために開口プレート１０８と流体連通（fluid communication）している。
【００２８】
開口プレート１０８は、開口プレートホルダー１１２を用いて、外側ボディ下部１０２ｂとつながり、外側ボディ下部１０２ｂの中に保持されていてもよい。もし必要であれば、開口プレートホルダー１１２は、内側ボディ下部１０４と一体となって成形されていてもよい。そのかわりに、開口プレートホルダー１１２は、図に示すように、外側ボディ下部１０２ｂの内壁１１６から間隔が設けられた小径部１１４を含むために、分離して成形される。流体供給路１１８は、それらの間に形成される。小径部１１４は、中空で、内側ボディ下部１０４の小径端部１２０を収容する。プレートホルダー１１２は、内側ボディ下部１０４及び外側ボディ下部１０２ｂに電子ビーム溶接などの方法で接続されていてもよい。また、開口プレートホルダー１１２は、中央穴部１０６と同軸上に並んだ中央穴部１２４を含んでおり、中央穴部１２４は、中央穴部１０６よりも小さい内径を有している。複数の流路１２５は、プレートホルダー１１２を通って、小径端部１２０と中央穴部１２４との間に形成された空洞１２６とともに、流体連通路１１８へと伸びている。
【００２９】
バルブ部材１３０は、スライド可能なように中央穴部１０６に取り付けられる。バルブ部材１３０は、細長い支軸１３２を含んでおり、細長い支軸１３２は、円錐形の形状をした第１の端部１３４と反対側の第２の端部１３６とを有している。円錐形である端部１３４は、バルブ部材１３０が座位であるとき、弁座１４０と選択的に係合し、バルブ部材１３０が密封され、閉位置となる。支軸１３２が弁座１４０から離れているときは、密封されておらず、開位置である。前記弁座１４０は、排出口１１０を取り囲んでいる。弁座は、排出口１１０を通じて流れる反応剤の量を制限するために、円錐形あるいは、支軸１３２の円錐形である端部１３４の形を補うような錐形であってもよい。適用状況や稼働状況に応じて、支軸１３２と開口プレート１０８は、炭化物材料を用いてもよい。炭化物材料は、要求される特性を備え、容易であり、費用効果に優れた製造ができる。さらに、他の材料を用いたときの制限や不利益を防止することができる。当該制限や不利益とは、複雑な部品形状の製造に関連するようなものである。炭化物は、炭素鋼や工具鋼がおかしくなってしまうのとは異なり、８７０℃から９８０℃の範囲のろう接温度で反応しないというさらなる利点も与えてくれる。炭化物は、さらに、他大半の鋼で成しえる硬度と比較して、高い表面硬度を与えてくれる。炭化物はまた、総合的な耐摩耗性に関しても有利である。
【００３０】
支軸頭部１４２は、支軸１３２の端部１３６に固定される。支軸頭部１４２は、内側ボディ下部１０４の拡大穴部１４４内部にスライド可能に配置される。支軸頭部１４２と穴部１４４との間の直線的な（running-class）すべり合い（slip fit）は、バルブ部材１３０のための上方ガイドを備える。バルブ部材の下方ガイドは、中央穴部１２４と支軸１３２とのすべり界面に形成される。この配置により、バルブ部材１３０は、弁座１４０及び排出口１１０と直線上に並ぶ。
【００３１】
支軸頭部１４２の底面１５０は、内側ボディ下部１０４の表面１５２から離れており、支軸１３２によりふさがれてはいない中央穴部１０６の一部として定められている流路１５８を通して、空洞１２６と流体連通した空洞１５４を定めている。流路１６０は、反応剤の帰路を定めるために支軸頭部１４２へと伸びている。
【００３２】
ポール部材１６４は、穴部１４４の中に収容されるような大きさの第１端部１６６を有している。ポール部材１６４の第１端部１６６は、内側ボディ下部１０４の中に電子ビーム溶接などの方法で固定される。ポール部材１６４の反対側の第２端部１６８は、外側ボディ上部１０２ａの中に形成された穴部１７２の中に密封するようぴったりとはめ込まれる。シール部１７６は、外側ボディ上部１０２ａの中で注入路１７８を排出路１８０から分離している。細長いポール部材１６４は、その中を通って伸びる中央穴部１８４を含んでいる。中央穴部１８４は、中央穴部１０６と同軸上に並んでいる。カウンターボア（counterbore）１８８はポール部材１６４の第２端部１６８から内側へ伸びており、支軸頭部１４２の中に伸びているカウンターボア１９０と同軸上に並んでいる。圧縮バネ１９４は、カウンターボア１８８，１９０の中に配置され、弁座１４０とバルブ部材１３０とが係合するように促す。
【００３３】
電磁石部２００は、図に示したように、外側ボディ上部１０２ａの中に配置される。電磁石部２００は、電磁石部２００のその他の部品をその中に包みこむために外側被覆したプラスチック材料２０１を含んでいてもよい。電磁石部２００は、ボビン２０４の周りにまかれた電線コイル２０２を含んでいる。２部品を有する磁束フレーム２０７は、電線コイル２０２とボビン２０４との周りを囲むように配置された、第２磁束フレーム片２１０に固定された、第１フレーム片２０８を含んでいる。電線コイル２０２への通電が、磁界を作り出し、ポール部材１６４に向かって支軸頭部１４２を動かすように、支軸頭部１４２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）４３０のような磁性材料で構成されている。支軸１３２の端部１３４は、弁座１４０と分離し、排出口１１０を通しての反応剤の供給を可能とする。電線コイル２０２には、コンセント２１１から、例えば、電気的注入制御装置１４の信号に応じて給電されていてもよい。電気的注入制御装置１４は、センサー入力信号を受信し、ＮＯｘの排出における選択触媒還元をもたらすために、排気流中へいつ反応剤の注入を行うかを決定する。
【００３４】
制御装置１４はまた、反応剤の注入継続時間と反応剤の注入割合とを定める。エンジン稼働状況、荷重、大気温度、排気温度及びその他の要因に応じて、比較的広い範囲での反応剤注入割合を供給するようにインジェクター１００を制御するのが望ましい。この目的を達成するために、支軸１３２が座位から開位置へとそして座位へと戻ってくる移動に関して、総時間を最小化するのが望ましい。支軸頭部１４２の位置を精密に制御することは、明確に定められた磁気回路を備えることで達成できる。
【００３５】
磁束フレーム片２１０は、横断線２１６に略沿った形で半径方向に伸びる部材２１４を含んでいる。支軸頭部１４２は、横断線２１６と交差する拡大直径部２１８を含んでいる。磁束フレーム片２１０と支軸頭部１４２とは両方とも磁性材料からできている。磁気回路をさらに明確にするために、内側ボディ下部１０４は、ＳＵＳ３０４のような非磁性材料でできている。横断線２１６と交差している内側ボディ下部１０４の一部は、磁束への影響を最小限とするために、微小な横断面厚を有している。
【００３６】
流体スリーブ部品２２０は、３つの部品として描かれており、磁束遮断部２２８により相互連結された、第１磁束架橋襟部２２４と第２磁束架橋襟部２２６とを有している。流体スリーブ部品２２０は、細長い中空の円筒状の形状を有した部材で、注入路１７８を定めるような大きさで配置されている。第１シール部２３２及び第２シール部２３４は、加圧された反応剤が注入路１７８を通り続け、反応剤が電磁石部２００に入らない事を保障している。磁束架橋襟部２２６及び２２４のそれぞれは、略同一であり、第１の小内径２３８と第二の大内径２４０とを有するカウンダーボアを含んでいる。それぞれの磁束襟部の外面はまた、第２の円筒面２４４よりも大きい外径を有する円筒面２４２を段階的に含んでいる。磁束遮断部２２８は、小径の外面２４４のそれぞれとかみ合って固定されている内面２４８を有している略真円状の円筒である。外面２４２は、壁部２５２及び２５４と係止しているか、あるいはとてもわずかな隙間を有して配置されている。壁部２５２及び２５４は、磁束フレーム片２０８及び磁束フレーム片２１０を通って伸びる円形開口部を定めている。磁束架橋襟部２２４の内側円筒面２３８は、内側ボディ下部１０４とぴったりと接し、横断線２１６と交差するすべての空隙を最小とするような大きさである。
【００３７】
磁束架橋襟部２２６の内側円筒面２３８は、ポール部材１６４の拡大直径部２６０と対応する大きさである。磁束フレーム片２０８は、横断線２６６に沿って半径方向内側に伸びる部材２６４を含む。拡大直径部２６０は及び磁束架橋襟部２２６は、横断線２６６に沿って一直線に並ぶように軸方向に配置され、インジェクター１００と交差する磁気回路の経路を備える。磁束フレーム片２０８及び磁束フレーム片２１０は、１０１８低炭素鋼のような磁性材料でできている。磁束架橋襟部２２４及び磁束架橋襟部２２６はフェライト系のＳＵＳ４３０でできている。ポール部材１６４は、フェライト系のＳＵＳ４３０か同様の磁性材料でできている。磁束遮断部２２８は、フェライト系でなく、内側ボディ下部１０４のように非磁性のＳＵＳ３０４が使用される。前述の部品は、磁性及び非磁性材料から構成されているだけではなく、磁性材料が、互いに近接して横断線２１６及び横断線２６６に沿って配置され、そのため電磁石部２００に関する磁気回路の性能を大いに向上させる。低価格で、大きさや量を減らした改良された電磁石作動装置を備えるため、小さい電線コイルを使用できる、線の巻数を減らすことができる、磁気回路の量を減らす事ができるといったような利点があるだろう。バルブ部材１３０の位置制御の向上もまた実現する。円筒状の電線コイル２０２の端によって定められる横断面が、横断線２１６を含む面及び横断線２６６を含む面と同じように、磁気回路の一部としてみなされるということもまた明らかである。これら横断面のうちの少なくとも一つは、支軸頭部１４２と磁束架橋襟部２２４及び磁束架橋襟部２２６と拡大直径ポール部材の拡大直径部２６０とを横切っている。
【００３８】
反応剤の流路は、支軸１３２が閉位置にあるときに、インジェクター１００の中で定められている。流路は、インジェクター１００を通る流体の循環をもたらす。さらに、反応剤の流路は、外側ボディ上部１０２ａの注入口２７０から注入口フィルター２６８を通って伸びており、注入路１７８は、ポール部材１６４の外面と外側ボディ上部１０２ａとの間の隙間を含んでおり、流体スリーブ部品２２０、流体連通路１１８、プレートホルダー１１２の中に形成され空洞１２６を通る路、流路１５８、流路１６０、中央穴部１８４、排出路１８０、制限開口部２７２、排出口フィルター２７４及び排出口２７８を通る。一般的には、排気が、排出口１１０ときわめて接近した排気システム１８を通過するのに対して、反応剤注入口２７０は、最初は比較的低温である。インジェクター１００を通った反応剤の再循環は、開口プレート１０８と開口プレートホルダー１１２とから熱を移動する。ボビン２０４は反応剤が流れる流体スリーブ部品２２０ととても近くで接触しているため、反応剤の再循環はまた、電線コイル２０２からも熱を移動する。
【００３９】
電線コイル２０２が通電されると、磁界が生成され、支軸頭部１４２はバネ１９４によるバイアス力（biasing force）に逆らって動き、支軸端部１３４が非座位になる。空洞１２６の中に位置する加圧された反応剤は、支軸１３２と弁座１４０との間を通過し、排気システム１８が排出する排気流の中に反応剤を注入するために、排出口１１０を通る。電磁石部２００は、あらかじめ定められた周波数で排出口１１０を開閉するためのパルス幅変調を含む様々な手段により制御されていてもよい。
【００４０】
さらに、前述の記載は、本明細書中における実施例を開示し、記載したにすぎない。技術的な進歩は、前述の記載並びに添付の図面及び請求項から容易に明らかになる。以下に示す請求項に定められる本開示の本意及び範囲から逸脱しなければ、さまざまな変化、変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る磁束架橋と磁束遮断部とを有した電磁気制御反応剤インジェクターを備えた、典型的な排気後処理システムの概略図である。
【図２】本発明に係る電磁気制御反応剤インジェクターの透視図である。
【図３】図２に係る反応剤インジェクターの分解透視図である。
【図４】図２及び図３に示すインジェクターの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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