(57)【要約】カートリッジ設計された試薬インジェクタは、試薬入口と、試薬出口と、中実の移動可能なピントルによって開閉される出口オリフィスを有する渦流室とを備えた本体を有する。試薬は、出口オリフィスが閉鎖されている場合及び開放されている場合にインジェクタ内を流れてインジェクタを冷却する。インジェクタ本体と、排気系に接続可能な取り付けフランジとの間に、断熱体を配置することができる。流路が電磁アクチュエータの冷却を確保する。試薬は、ピントルが出口オリフィスを閉塞している場合にオリフィス渦流室を迂回することができる。流体はオリフィス室を通って柱状部材の外径と電磁アクチュエータの内径との間に流れ、かつ、中実のピントルを収容している中央穴部における前記ピントルの周囲を通って戻ってくる。異なる内部インジェクタ本体流路により流体がオリフィス分配室へ導かれ、中実のピントルへ排出される。
2014517219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試薬を噴射するインジェクタであって、
上側インジェクタ本体と、
前記上側インジェクタ本体に連結される下側インジェクタ本体と、
前記上側インジェクタ本体及び前記下側インジェクタ本体のうち少なくとも一方の内部に配置された、第１端部、第２端部、および前記第１端部から前記第２端部にかけて延びる中空内部を有する円筒形の柱状部材と、
前記中空内部の少なくとも一部分内に配置されたばねと、
ボビンの回りに固定されて前記円筒形の柱状部材の外径を包囲する電磁コイルとを備え、
前記円筒形の柱状部材、前記ばね、及び前記電磁コイルは、前記上側インジェクタ本体及び前記下側インジェクタ本体のうち少なくとも一方の内部に配置されているインジェクタ。
【請求項２】
内部下側本体第１端部と、前記内部下側本体第１端部に対向する内部下側本体第２端部と、前記内部下側本体第１端部および前記内部下側本体第２端部の間に延びる長手方向中央穴部とを有する円筒形の内部下側本体を備え、
前記内部下側本体第１端部は、前記長手方向中央穴部の直径よりも大きい直径を有する第１端部穴部を有している請求項１に記載のインジェクタ。
【請求項３】
前記長手方向中央穴部内に配置された中実のピントルと、
前記ピントルの一端部を包囲するピントルヘッドであって、前記第１端部穴部内に配置され、前記ばねが前記ピントルを閉位置に配置されるように前記ばねを付勢するピントルヘッドとを備えている請求項２に記載のインジェクタ。
【請求項４】
前記内部下側本体第２端部に連結されるオリフィスプレートを更に備えている請求項３に記載のインジェクタ。
【請求項５】
前記円筒形の柱状部材、前記ばね、前記円筒形の内部下側本体、前記ピントル、前記ピントルヘッド、及び前記オリフィスプレートは、単一のカートリッジの一部である請求項４に記載のインジェクタ。
【請求項６】
前記上側インジェクタ本体は、前記単一のカートリッジが挿入され、挿入された前記カートリッジを収容する部屋を画定する請求項５に記載のインジェクタ。
【請求項７】
前記ピントルヘッドは、流体を通す少なくとも１つの貫通穴を画定する請求項３に記載のインジェクタ。
【請求項８】
前記ピントルヘッドは、流体を通す少なくとも１つの貫通穴を画定し、
前記少なくとも１つの貫通穴は、前記長手方向中央穴部と同軸に配置されて内部を流体が流通される部屋へ延びている請求項３に記載のインジェクタ。
【請求項９】
前記オリフィスプレートと前記内部下側本体第２端部とは、これら両部材の間に部屋を画定している請求項４に記載のインジェクタ。
【請求項１０】
前記オリフィスプレートは、流体を通す複数の溝を画定している請求項４に記載のインジェクタ。
【請求項１１】
前記円筒形の内部下側本体は、流体を通す複数の溝を画定する請求項２に記載のインジェクタ。
【請求項１２】
前記下側インジェクタ本体の内面と前記内部下側本体の外面とによって流路が画定されている請求項２に記載のインジェクタ。
【請求項１３】
前記内部下側本体は、前記流路に流体を流通可能に接続された分配流路を画定している請求項１２に記載のインジェクタ。
【請求項１４】
前記内部下側本体は、前記長手方向中央穴部と前記部屋とを流体が流通可能に接続する戻り流路を画定している請求項９に記載のインジェクタ。
【請求項１５】
前記中実のピントルは、前記長手方向中央穴部内に配置されており、当該中実のピントルの回りを流体が流れる請求項１４に記載のインジェクタ。
【請求項１６】
前記円筒形の柱状部材と前記電磁コイルの少なくとも一部との間、及び前記ピントルヘッドと前記電磁コイルの少なくとも一部との間に配置された流体スリーブを備えている請求項３に記載のインジェクタ。
【請求項１７】
前記流体スリーブは、磁束遮断部を挟持するように設けられた一対の磁束ブリッジを備えている請求項１６に記載のインジェクタ。
【請求項１８】
前記一対の磁束ブリッジの少なくとも一方と前記磁束遮断部とが流路を画定している請求項１７に記載のインジェクタ。
【請求項１９】
前記一対の磁束ブリッジは磁性材料からなり、前記磁束遮断部は非磁性材料からなる請求項１７に記載のインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１０年２月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／３０３，１４６号の利益を主張する、２０１１年２月９日に出願された米国特許出願第１３／０２３，８７０号の一部継続出願である、２０１１年６月２１日に出願された米国特許出願第１３／１６４，９７６号に対する優先権を主張する。上記各出願の開示内容の全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
［技術分野］
本開示は、インジェクタシステムに関し、より詳細には、ディーゼルエンジン排気ガスからの窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量を低減するために尿素水溶液等の試薬（試薬）を排気ガス流に噴射するインジェクタシステムに関する。
【０００３】
［背景技術］
本項目は、本開示に関連する背景技術情報を提示するが、それらの背景技術情報は必ずしも従来技術ではない。リーンバーンエンジンは、過剰な酸素、すなわち利用可能な燃料の完全燃焼に必要な量よりも多くの酸素を用いて動作することにより燃料効率を向上させる。そのようなエンジンは、「リーン」動作、すなわち「希薄混合気」による動作を行う。しかしながら、それによって得られる、非リーンバーン燃焼とは対照的な燃料節約の向上あるいは増大は、望ましくない汚染排出物質、具体的には窒素酸化物（ＮＯｘ）の形態の汚染排出物質によって相殺される。
【０００４】
リーンバーン内燃機関からのＮＯｘ排出量を低減するための１つの方法として、選択的触媒還元（ＳＣＲ）が知られている。ＳＣＲでは、例えば、ディーゼルエンジンからのＮＯｘ排出量を低減するために使用される場合、排気ガス温度、エンジン回転数、エンジン燃料流量、ターボブースト圧、若しくは排出ＮＯｘ質量流量によって測定されるエンジン負荷等の１又は複数の選択されるエンジン動作パラメータと関連してエンジンの排気ガス流に霧化された試薬を噴射する。試薬／排気ガス混合物は、例えば、試薬の存在下でＮＯｘ濃度を減少させることが可能な活性炭又は金属（例えば白金、バナジウム若しくはタングステン）等の触媒を収容している反応器内を通過させられる。
【０００５】
尿素水溶液が、ディーゼルエンジン用のＳＣＲシステムにおける有効な試薬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の使用には多くの不都合な点が伴う。尿素は非常に腐食性が強く、尿素混合物を排気ガス流に噴射するのに使用されるインジェクタ等のＳＣＲシステムの機械構成部品に悪影響を及ぼす場合がある。尿素はまた、ディーゼル排気系において遭遇する温度等の高温に長時間曝されると固化する場合がある。固化した尿素は、インジェクタ内に通常見られる狭い流路及び出口オリフィス開口部に蓄積することになる。固化した尿素はまた、インジェクタの移動部品を汚染するとともに開口部や尿素流流路を塞ぎ、それによってインジェクタを使用不能にさせる場合がある。
【０００６】
加えて、尿素混合物が微霧化されない場合、尿素堆積物が触媒反応器内に形成され、触媒の作用を阻止し、それによってＳＣＲシステムの有効性を低下させる。尿素混合物が十分に霧化されないという問題を最小限に抑える１つの方法として、噴射圧力を高めることが考えられる。しかしながら、噴射圧力を高めることにより、多くの場合、インジェクタの噴霧柱（噴霧プルーム）が排気ガス流内に過度に侵入することになり、インジェクタの反対側の排気管の内面に噴霧柱が衝突する。上記の過度な侵入は、尿素混合物の使用効率の低下にもつながり、車両が低いＮＯｘ排出量で動作することができる範囲が狭くなる。車両には限られた量の尿素水溶液しか搭載することができず、搭載されている尿素水溶液を効率的に使用して車両の走行距離を最大化するとともに、試薬を頻繁に補充する必要性を減らすべきである。
【０００７】
さらに、尿素水は潤滑性が低い。この特性は、インジェクタ内の可動部品に悪影響を及ぼし、インジェクタ内において、隣接し合う部品又は相対的に移動する部品間に比較的密な又は小さな嵌合、隙間、及び公差を用いることが必要となる。また、尿素水は漏れやすいという傾向がある。この特性は嵌合面に悪影響を及ぼし、多くの位置に強化されたシール手段を設けることが必要となる。
【０００８】
リーンバーンエンジンの排気ガス流に、熱及び動作安定性をより確実に管理することができるように尿素水溶液を噴射できる方法及び装置を提供することが有利であろう。また、インジェクタの冷却及び／又は熱管理を改善して尿素が固化することを防止し、インジェクタの構成部品の耐用年数を延ばすことが更に有利であろう。また、排気管からインジェクタへの伝熱を最小限に抑えてインジェクタの内部に尿素堆積物が形成することを最小限に抑えるか又は排除することが有利であろう。また、高温の排気ガスからインジェクタ出口オリフィスへの伝熱を最小限に抑えて、比較的低温のインジェクタ出口オリフィスに煤及び尿素が引き寄せられることを防止することも有利であろう。また、経済性及び環境性の観点から、漏れないインジェクタを提供することも有利であろう。
【０００９】
本開示の方法及び装置は上記利点及び他の利点を提供する。
【００１０】
［発明の概要］
本項目は本開示の概要を提示するものであり、全ての範囲や全ての特徴を包括的に開示するものではない。
【００１１】
幾つかの実施の形態では、インジェクタを通して試薬を導く方法は、試薬インジェクタの試薬入口において試薬タンクから試薬を受け取る工程と、柱状部材の外径と電磁ボビンの内径との間に画定されている柱状部材流路へ前記試薬を導く工程と、柱状部材流路流路から、内部下側本体の環状部分の外径とボビンの内径との間に画定されている環状部分流路へ前記試薬を導く工程と、環状部分流路から、内部下側本体の外径とインジェクタの下側部分の内径との間に画定されている下側本体流路へ前記試薬を導く工程と、内部下側本体によって画定されている分配流路へ前記試薬を導く工程とを含む。上記分配流路は、内部下側本体とオリフィスプレートとによって画定されている分配室に下側本体流路を流体が流通可能に接続することができる。幾つかの実施の形態では、上記方法は、前記分配室から、オリフィスプレート内のオリフィスへ試薬の第１の部分量を導く工程と、インジェクタの試薬出口へ試薬の第２の部分量を導く工程とを含む。
【００１２】
幾つかの実施の形態では、オリフィスプレート内のオリフィスへ試薬の第１の部分量を導く工程は、オリフィスプレート内の複数の溝を通して試薬の第１の部分量を導く工程と、ピントルを移動させてオリフィスプレート内のオリフィスを開放する工程と、オリフィスプレート内の複数の溝、およびオリフィスを通して試薬の第１の部分量を導く工程と、内部下側本体によって画定されている中央穴部へ試薬の第１の部分量を導く工程とを含む。
【００１３】
幾つかの実施の形態では、試薬出口へ試薬の第２の部分量を導く工程は、ガイドプレート内に画定されているピントルが通る貫通穴を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、ピントルの一端部に取り付けられて当該一端部を包囲しているピントルヘッドの貫通穴を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、磁気コイルのボビンの内部を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、柱状部材の中央穴部を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、分配室から内部下側本体によって画定されている少なくとも１つの戻り流路（分配室と内部下側本体によって画定されている中央穴部とを流体が流通可能に接続する戻り流路）へ試薬の第２の部分量を導く工程と、内部下側本体によって画定されている中央穴部内に配置された中実のピントルの外径の周囲に試薬の第２の部分量を導く工程とを含む。
【００１４】
幾つかの実施の形態では、試薬を噴射するインジェクタは、上側インジェクタ本体と、当該上側インジェクタ本体に固定された下側インジェクタ本体と、保持プレートを円形穴を介して下側インジェクタ本体の回りに固定できるように当該円形穴を画定している当該保持プレートと、断熱体を下側インジェクタ本体の回りに固定できるように円形穴を画定している当該断熱体と、取り付けフランジを断熱体の回りに固定できるように円形穴を画定している当該取り付けフランジとを備えている。保持プレートは、下側インジェクタ本体に対して直接固定する。断熱体は、下側インジェクタ本体及び保持プレートに対して直接固定する。取り付けフランジは、断熱体に対して直接固定する。保持プレートは、保持プレート周縁エッジの回りに複数の貫通穴を画定し、取り付けフランジは取り付けフランジ周縁エッジの回りに複数の盲穴を画定する。また、第１のピン端部と第２のピン端部とを有するピンを、第１のピン端部が取り付けフランジの盲穴のうちの１つの盲穴内に配置され、当該ピンが保持プレートの複数の貫通穴のうちの１つ貫通穴に完全に貫通して配置されるように備えている。
【００１５】
幾つかの実施の形態では、第１のクリップ端部と第２のクリップ端部とを有するクリップを用いて保持プレート周縁エッジと取り付けフランジ周縁エッジとを固定する。保持プレート周縁エッジは周縁凹部を画定しており、保持プレートの複数の貫通穴は周縁凹部内に配置されている。取り付けフランジ周縁エッジは溝を画定する。第１のクリップ端部は取り付けフランジ周縁エッジの溝内に配置され、第２のクリップ端部は保持プレート周縁エッジの周縁凹部内に配置される。クリップはＣ字状であり、第２のクリップ端部は第２のピン端部上に配置される。断熱体は、内径及び外径を有する筒状部分を画定し、内径及び外径はそれぞれ一連の交互の凹凸を有する。
【００１６】
幾つかの実施の形態では、熱シールドを、取り付けフランジが当該熱シールドの貫通穴を通って突出するように当該熱シールド内の貫通穴を用いて取り付けフランジに設ける。幾つかの実施の形態では、熱シールドは、上側インジェクタ本体と排気管との間に位置決めされる。熱シールドに対して、上側インジェクタ本体、下側インジェクタ本体、取り付けフランジを包囲するようにカバーを取り付けてもよい。
【００１７】
幾つかの実施の形態では、試薬を噴射するインジェクタは、第１端部と第２の端部とを有する円筒形の柱状部材を用いる。この柱状部材は、第１端部から第２の端部にかけて中空内部を有する。ばね予荷重具が、この中空内部内に第１端部の一部に当接するように配置される。また、ばねが、中空内部内にばね予荷重具に当接するように配置される。また、電磁コイルが、ボビンの回りに固定され、円筒形の柱状部材の外径を当該電磁コイルが包囲するように配置される。幾つかの実施の形態では、円筒形の柱状部材、ばね予荷重具、ばね、及び電磁コイルは、上側インジェクタ本体のキャビティ又は空間内にのみ存在する。
【００１８】
円筒形の内部下側本体は、下側インジェクタ本体内に配置され、長手方向中央穴部を画定している。内部下側本体第１端部は、長手方向中央穴部の直径よりも大きい直径を有する、第１端部第１穴部を画定している。また、内部下側本体第１端部は、長手方向中央穴部よりも大きく、かつ第１端部第１穴部よりも大きい直径を有する、第１端部第２穴部を画定している。内部下側本体第２端部は、長手方向中央穴部よりも大きい直径を有する、第２端部穴部を画定している。さらに、インジェクタは、長手方向中央穴部内に配置された中実のピントルを使用する。ガイドプレートは、ピントルの中間部分に取り付けられている。このガイドプレートは、第１端部第１穴部内に配置されてもよい。ピントルヘッドは、ピントルの端部の一部であるピントルの一端部を包囲している。ピントルヘッドは第１端部第２穴部内に配置され、オリフィスプレートは第２端部穴部内に配置されている。円筒形の柱状部材、ばね予荷重具、ばね、電磁コイル、円筒形の内部下側本体、ピントル、ガイドプレート、ピントルヘッド、及びオリフィスプレートは、単一のカートリッジの一部であってもよい。
【００１９】
幾つかの実施の形態では、インジェクタ本体上側部分が、単一のカートリッジ又は当該単一のカートリッジの一部が内部に挿入されて配置される部屋を画定している。ガイドプレートは、流体を通す１又は複数の貫通穴を画定している。あるいは、ガイドプレート及びピントルが、これら両部材の間に流体を通す１又は複数の貫通穴を画定してもよい。ピントルヘッドは、流体を通す少なくとも１つの貫通穴を画定している。オリフィスプレートと内部下側本体第２端部とは、これら両部材の間に分配室を画定している。オリフィスプレートは、インジェクタから排出するための出口オリフィスまで流体を通す複数の溝を画定している。インジェクタ本体下側部分の内面と内部下側本体外面とは、流路を画定している。内部下側本体は、インジェクタ本体下側部分の内面と内部下側本体外面とによって画定された流路に流体を流通可能に接続している分配流路を画定している。内部下側本体は、当該内部下側本体中央穴部と、オリフィスプレートと内部下側本体第２端部とによって画定された分配室とを流体を流通可能に接続する戻り流路を画定している。中実のピントルは長手方向中央穴部内に配置され、当該長手方向中央穴部内における前記中実のピントルの周囲を流体が流れる。
【００２０】
適用可能性のある更なる領域は、本明細書に提示される記載から明らかとなるであろう。本概要における記載及び特定の例は、単に例示のために意図するものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００２１】
本明細書に記載されている図面は、選択された実施形態の例示目的のために過ぎず、可能な実施態様の全てであるわけではなく、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００２２】
［図面］
図１は、本教示によるインジェクタを用いた汚染排出量制御システムを備える例示的なオンロード用ディーゼルエンジンの概略図である。
【００２３】
図２Ａは、本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの分解図である。
【００２４】
図２Ｂは、本教示の幾つかの実施形態による図２Ａの試薬インジェクタの分解断面図である。
【００２５】
図３Ａは、試薬インジェクタの断面図である。
【００２６】
図３Ｂは、試薬インジェクタの別の断面図である。
【００２７】
図４は、排気系に取り付けられている試薬インジェクタの下部斜視図である。
【００２８】
図５は、排気系に取り付けられている試薬インジェクタの上部斜視図である。
【００２９】
図６は、本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【００３０】
図７は、本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【００３１】
図８は、本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【００３２】
図９は、本教示によるインジェクタマウントの断熱体及び取り付けフランジの上部斜視図である。
【００３３】
図１０は、本教示によるインジェクタマウントの断熱体及び取り付けフランジの分解図である。
【００３４】
図１１は、本教示による図９及び図１０の断熱体と取り付けフランジとの断面図である。
【００３５】
図１２は、本教示によるピントルとプランジャとの分解図である。
【００３６】
図１３は、本教示によるピントルとプランジャとの断面図である。
【００３７】
図１４は、本教示による下側インジェクタ本体とピントルとの側面図である。
【００３８】
図１５は、本教示による下側インジェクタ本体とピントルとの分解図である。
【００３９】
図１６は、本教示によるオリフィスプレートの斜視図である。
【００４０】
図１７は、本教示によるガイド部材の斜視図である。
【００４１】
図１８は、本教示による下側インジェクタ本体とピントルとの断面図である。
【００４２】
図１９は、本教示による柱状部材と内部下側本体との上部斜視図である。
【００４３】
図２０は、本教示による柱状部材と内部下側本体との分解図である。
【００４４】
図２１は、本教示による柱状部材と内部下側本体との断面図である。
【００４５】
図２２は、本教示によるインジェクタ本体の下側部分と保持プレートとの上部斜視図である。
【００４６】
図２３は、本教示によるインジェクタ本体の下側部分と保持プレートとの分解図である。
【００４７】
図２４は、本教示によるインジェクタ本体の下側部分と保持プレートとの断面図である。
【００４８】
図２５は、本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体との上部斜視図である。
【００４９】
図２６は、本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体との分解図である。
【００５０】
図２７は、本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体との断面図である。
【００５１】
図２８は、本教示による磁気コイルアセンブリの上部斜視図である。
【００５２】
図２９は、本教示による磁気コイルアセンブリの分解図である。
【００５３】
図３０は、本教示による磁気コイルアセンブリの断面図である。
【００５４】
図３１は、本教示によるボビンアセンブリの上部斜視図である。
【００５５】
図３２は、本教示によるボビンアセンブリの分解図である。
【００５６】
図３３は、本教示によるボビンアセンブリの断面図である。
【００５７】
図３４は、本教示による流体継手アセンブリの上部斜視図である。
【００５８】
図３５は、本教示による流体継手アセンブリの分解図である。
【００５９】
図３６は、本教示による流体継手アセンブリの断面図である。
【００６０】
図３７は、本教示による部分的な試薬インジェクタの上部斜視図である。
【００６１】
図３８は、本教示による部分的な試薬インジェクタの分解図である。
【００６２】
図３９は、本教示による部分的な試薬インジェクタの断面図である。
【００６３】
図４０は、本教示による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【００６４】
図４１は、本教示による試薬インジェクタの分解図である。
【００６５】
図４２は、本教示による試薬インジェクタの断面図である。
【００６６】
図４３は、本教示による排気系に組み込まれている試薬インジェクタの上部斜視図である。
【００６７】
図４４は、本教示による排気系に組み込まれている試薬インジェクタの側面図である。
【００６８】
図４５は、本教示による排気系に組み込まれている試薬インジェクタの上面図である。
【００６９】
図４６は、従来の制御信号を示すグラフである。
【００７０】
図４７は、本教示によるピーク・ホールド制御信号を示すグラフである。
【００７１】
図４８は、本教示によるインジェクタ内を通っている流体流路を示す試薬インジェクタの断面図である。
【００７２】
図４９は、本教示による試薬インジェクタの部分断面図である。
【００７３】
図５０は、本教示による流体継手アセンブリの上部斜視図である。
【００７４】
図５１は、本教示による流体継手アセンブリの側面図である。
【００７５】
図５２は、本教示による流体継手アセンブリの上面図である。
【００７６】
図５３は、インジェクタ及び取り付け構成を示す、本教示による試薬インジェクタの部分断面図である。
【００７７】
図５４は、本教示によるピントル及びピントルヘッドの斜視図である。
【００７８】
図５５は、本教示による柱状部材及び内部下側本体の断面図である。
【００７９】
図５６は、本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体カートリッジとの断面図である。
【００８０】
図５７は、本教示による流体スリーブの断面図である。
【００８１】
対応する参照符号は、複数の図面の全体を通して対応する部品を示す。
【００８２】
［詳細な説明］
ここで、例示的な実施形態を添付の図１〜図４８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とＮＯｘ排出量の低減とに関して記載するが、これに限定されるものではなく、例えば、ディーゼル、ガソリン、タービン、燃料電池、ジェット、あるいは排気流を排出する任意の他の動力源などから排出される排気ガス流に関して用いることができる。さらに、本教示は、複数の望ましくない排出物質のいずれか１つの低減に関して用いることができる。更なる説明については、「霧状流体を噴射する方法及び装置」という名称で２００８年１１月２１日に出願された、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／２７５，５３９号を参照されたい。この米国特許出願は参照により本明細書に援用される。したがって、本発明は、エンジン排気ガスからの排出量を低減するために、尿素水溶液等の試薬を排気ガス流中に噴射する改善された方法及び装置構造を提供する。さらに、本教示は、従来技術の尿素水インジェクタに対する改善、特に、重要な構成部品の放熱の改善と、試薬インジェクタのサイズ及び複雑性の低減と、動作及び機能の改善とを含む、尿素水インジェクタに対する改善を提供する。
【００８３】
図１は、ディーゼルエンジン１０の排気ガスからのＮＯｘ排出量を低減する例示的な汚染制御システムを示す。図１において、本システムの要素間の実線は試薬の流体ラインを示し、点線は電気接続を示す。本教示のシステムは、試薬を保存するための試薬タンク１２と、当該試薬タンク１２から試薬を送出する、ポンプ等の送出モジュール１４とを備えている。試薬としては、尿素溶液、炭化水素、アルキルエステル、アルコール、有機化合物、Ｅ−８５、水等を用いることができ、それらの混合物又は組み合わせを用いることもできる。１又は複数の試薬を本システムにおいて利用可能であり、単独で又は組み合わせて用いることができる。試薬タンク１２及び送出モジュール１４は、一体となった試薬タンク／送出モジュールであってもよい。また、電子噴射制御装置１６と、試薬インジェクタ１００と、少なくとも１つの触媒床２０を有する排気系１８とが、本システムの一部として設けられる。前記試薬インジェクタ１００は低圧の試薬インジェクタであってもよい。
【００８４】
送出モジュール１４は、試薬タンク１２から供給ライン２４を介してインラインフィルタ２２を通すように試薬を供給するポンプを含む。試薬タンク１２は、例えば、ポリプロピレン、エポキシコーティングした炭素鋼、ＰＶＣ、又はステンレス鋼などからなり、用途（例えば、車両のサイズ、車両の使用目的等）に応じてサイズ決定することができる。フィルタ２２は、取り外し可能なフィルタカートリッジを有する、剛性プラスチック又はステンレス鋼から構成されるハウジングを含む。本システムを所定の圧力設定点（例えば、約６０ｐｓｉ〜８０ｐｓｉの比較的低い圧力、又は幾つかの実施形態では約６０ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉの圧力）に維持するように圧力調整器（図示せず）を設けてもよく、前記圧力調整器は試薬インジェクタ１００からの戻りライン２６内に配置してもよい。試薬インジェクタ１００につながる可撓性の供給ライン２４内に圧力センサを設けてもよい。本システムに、凍結した尿素を解凍するため、又は尿素が凍結することを防止するために、種々の凍結防止対策を組み込んでもよい。例えば、システムの動作中、インジェクタが試薬をエンジン排気管内の排気ガス中等に放出しているかどうかにかかわらず、試薬は、インジェクタを冷却するために試薬タンク１２と試薬インジェクタ１００との間を（すなわち、試薬タンク１２から試薬インジェクタ１００へ、試薬インジェクタ１００から試薬タンク１２へ）連続的に循環させられる。また、試薬を低温のまま維持するためにインジェクタ内での当該試薬の滞留時間は最小限にされる。
【００８５】
試薬の連続的な循環は、エンジン排気系内で経験する可能性のある３００℃〜６５０℃の高温に曝されると固化する傾向がある、尿素水等の感温性の試薬に必要な場合がある。尿素の固化を防止することを確実にする安全限界を提供するには、供給される尿素混合物又は尿素溶液を１４０℃未満、好ましくは５℃〜９５℃のより低い動作温度範囲に保つことが重要であることが分かっている。固化した尿素の形成が可能である場合、その固化した尿素はインジェクタの移動部品、開口部及び流路を詰まらせる可能性があり、場合によってはインジェクタをその意図した目的に利用できなくする。流量はエンジンのサイズとＮＯｘレベルとに応じて決まることが認識されるであろう。
【００８６】
必要とされる試薬の量は、負荷と、エンジン回転数と、エンジン速度と、排気ガス温度と、排気ガス流量と、エンジンの燃料噴射タイミングと、所望のＮＯｘ低減量とによって様々に設定することができる。エンジン動作パラメータの全て又は一部を、エンジン制御ユニット２８からエンジン／車両データバスを介して試薬電子噴射制御装置１６に供給してもよい。エンジン、車両又はトラックの製造業者が試薬電子噴射制御装置１６の機能を設けることに同意するのであれば、試薬電子噴射制御装置１６をエンジン制御ユニット２８の一部として含めてもよい。排気ガス温度、排気ガス流量、及び排気背圧はそれぞれのセンサによって測定することができる。
【００８７】
ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら、試薬インジェクタ１００の例示的な実施形態及び変形形態を更に説明する。図１に示す本システムにおけるその例示的な使用において、試薬インジェクタ１００は、インジェクタ本体上側部分１０２ａとインジェクタ本体下側部分１０２ｂとを有するインジェクタ本体１０２を備えている。インジェクタ本体上側部分１０２ａ及びインジェクタ本体下側部分１０２ｂのうちの少なくとも一方の内部に、細長い内部下側本体１０４を受け入れることができる。細長い内部下側本体１０４は円筒状の中央穴部１０６を画定し、中央穴部１０６はオリフィスプレート１０８との間で流体を伝達し、オリフィスプレート１０８は当該オリフィスプレート１０８を完全に貫通する少なくとも１つの出口オリフィス１１０（図１６）を画定する。内部下側本体１０４は、別個のガイドプレート１０７（図１８）を備えていてもよく、備えていなくてもよい。図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示されているように、内部下側本体１０４は、ピントル１１８のピントルヘッドに隣接している一端部がテーパ状になっていてもよい。より具体的には、内部下側本体１０４は、一定の中央穴部１０６（図３Ｂ）内のピントル１１８の位置合わせをガイド又は維持する別個のガイドプレートの代わりに、テーパ状になっている穴部内、すなわち、中央穴部１０６よりも小さい内径を有する穴部内に逓減部を有することができる。図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示されているように、ピントルヘッドに隣接している内部下側本体１０４の端部の穴部内の前記逓減部は、ピントル１１８及び取り付けられているピントルヘッドのためのガイド部材とすることができる。さらに、図４９、図５５、及び図５６に示されているように、ピントル１１８のピントルヘッドは、プランジャと呼ばれる場合もあるピントルヘッドが中央穴部１０６内で長手方向に前後に移動することを確実にするガイド部材として機能する。
【００８８】
オリフィスプレート１０８内の複数のオリフィスにより、インジェクタ１００がディーゼルエンジンの排気系１８（図１、図４、図５、及び図４３〜図４５）の排気管に取り付けられたときに、流体の流れをオリフィスプレートを通して排気管内の排気ガス流に流入させることできる。用途及び動作環境に応じて、オリフィスプレート１０８はカーバイド材料から作ることができる。カーバイド材料は、所望の性能特性を与えることができるとともに、より容易にかつ費用効果的に製造することができる。さらに、複雑な部品形状を製造することに関連する制限又は不都合点のような、他の材料及び製造プロセスに関連する制限又は不都合点を回避することができる。カーバイドは、炭素鋼及び工具鋼等の支障をきたす可能性がある他の鋼とは対照的に、ろう付け温度（８７０℃〜９８０℃）に対して不感受性であること等、更なる利点を提供することができる。また、カーバイドは、部品の表面の硬度を、大半又は全ての鋼によって達成することが可能な硬度よりもはるかに高くできる。例えば、モース硬度計を用いると、ダイヤモンドは硬度が１０であり、カーバイドは硬度が９〜９．５であり、硬化鋼は４〜６の範囲である。したがって、カーバイドは全体的な耐摩耗性に関して有利である。さらに、カーバイドは広範囲の靭性も有し、特定の用途に合わせて最良の特性を有するように「微調整」することができる。
【００８９】
オリフィスプレート１０８は、オリフィスプレートホルダ１１２を用いて、細長い内部下側本体１０４に連結させて当該内部下側本体１０４によって保持することができる。オリフィスプレートホルダ１１２は、図１４、図１５、及び図１８に示されているように、内部下側本体１０４と一体形成してもよい。幾つかの実施形態では、オリフィスプレートホルダ１１２は、別個に形成される場合、細長い内部下側本体１０４の対応する雌型部分１１６内に受け入れられて保持されるサイズになっている中央の雄型部分１１４（図２Ｂ）を含むことができる。出口オリフィス１１０の周囲には弁座１２０（図１６及び図１８）が配置されている。弁座１２０は、円錐形すなわちコーン形状であっても任意の実用的な形状であってもよいが、例えば図１６に示されているように円錐形が好ましい。細長い調量プラグすなわちピントル１１８（図２Ａ、図２Ｂ、図１２、図１３、図１５、及び図１８）の形態の弁部材が中央穴部１０６内に摺動可能に取り付けられるとともに、着座した際のシール・閉鎖位置と離座した際のシール解除・開放位置とを画定するように弁座１２０と係合可能になっている。幾つかの実施形態では、オリフィスプレート１０８は、プレス嵌め接続により内部下側本体１０４に連結された後、ろう付けされる。
【００９０】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図１９〜図２１を参照すると、試薬インジェクタ１００は、細長い内部下側本体１０４における対応するサイズの環状部分１２６内に受け入れられるサイズの拡径端部分１２４を有する細長い柱状部材１２２を備えている。幾つかの実施形態では、細長い柱状部材１２２は内部下側本体１０４にプレス嵌めされる。設置時に、接続部又はプレス嵌め部に対して、プレス嵌めに加えて、又はプレス嵌めに代えて、電子ビーム溶接を行ってもよい。細長い内部下側本体１０４内での柱状部材１２２の係合の深さを制限するサイズにすることによち、柱状部材１２２のフランジ１２８を柱状部材１２２と細長い内部下側本体１０４との間にスペース１３０（図２１及び図５５）を画定するようにしてもよい。スペース１３０は、ピントル１１８のピントルヘッド１３２（図１２、図１３、図２１及び図５５）を受け入れるとともに、中央穴部１０６内でのピントル１１８の制限されかつ制御された軸方向の移動を可能にするサイズであってもよい。幾つかの実施形態では、Ｏリング等のシール部材をシール凹所１２３（例えば図５５）内に設けてもよい。シール凹所１２３は、Ｏリングをインジェクタ本体上側部分１０２ａと柱状部材１２２との間に配置し、最終組み立て時に耐漏洩性の流体シールを画定及び確保するように、柱状部材１２２内に画定されている。さらに、幾つかの実施形態では、柱状部材１２２と内部下側本体１０４とには、挿入可能なカートリッジサブアセンブリを維持するために、電子ビーム溶接又は他の永久取付方法が施される。
【００９１】
幾つかの実施形態では、ピントルヘッド１３２は、プレス嵌め及び／又は炉内ろう付けによりピントル１１８のシャフトに取り付けられる。ピントルヘッドと呼ばれる場合もあるピントルヘッド１３２は、油圧を低減するとともに流体流路の戻り流路を提供するように内部に形成されている貫通穴３１６（図１３、図１８、及び図５４）を備えている。ガイド部材と呼ばれる場合もあるガイドプレート１０７（図１５、図１７、及び図１８）が、ピントル１１８を支持して中央穴部１０６内でのピントル１１８の誘導式移動を提供する。ガイドプレート１０７は、流体が流れることを可能にする複数の溝又は穴１０９を含んでいる。すなわち、ガイドプレート１０７は、ピントル１１８がガイドプレート１０７に取り付けられた場合であっても、流体が流れることを可能にする貫通溝である１又は複数の溝又は穴１０９を画定する。
【００９２】
図２Ａ、図２Ｂ、図２０、及び図２１に示されているように、細長い柱状部材１２２は、当該細長い柱状部材１２２の中心軸に沿って延伸する中央穴部１３４を更に画定する。中央穴部１３４は、戻しばね１３６及び任意でばね予荷重具１３８を受け入れる。ばね予荷重具１３８は、戻しばね１３６と係合して当該戻しばね１３６に予荷重を付与するサイズ及び／又は形状を有する。より具体的には、ばね予荷重具１３８は、柱状部材１２２の中央穴部１３４内に形成されている構造部と接触して、内部での移動を防止するとともに、戻しばね１３６の伸びに利用可能な空間を制限するように機能する。ばね予荷重具１３８は、ばね予荷重具１３８の通過を妨げるための中央穴部１３４内に形成された障害物又は造形部を用いる方法を含む、複数の従来方法のうちのいずれか１つの方法で保持することができる。あるいは、止めねじ等の調整可能な機構を用いて、ばね予荷重具１３８の位置を制限又は調整してもよい。これにより、戻しばね１３６がピントル１１８のピントルヘッド１３２に一方向の力を加えることが可能となり、それによって、ピントル１１８の端部を付勢して弁座１２０と係合させ、流体の流れを閉鎖するか又は流体の流れがオリフィスプレート１０８を通ることを防止する。戻しばね１３６及びばね予荷重具１３８は、中空であるとともに流体の流れを戻しばね１３６の中央部分とばね予荷重具１３８を通る中央部分とに通すことを可能にする中央穴部を含む。後述するが、幾つかの実施形態では、ばね予荷重具１３８は、省略及び／又は中央穴部１３４内に一体形成される。
【００９３】
図６〜図８、及び図４９〜図５３は、インジェクタ本体の上側部分１０２ａから突出する様々な形状および構成の流体入口及び流体出口を備えたインジェクタ１０１を示している。インジェクタ１０１はインジェクタ１００と異なるかも知れないが、それぞれの部分は本開示から逸脱することなく互いに組み込まれることができることを理解されたい。したがって、用語「インジェクタ１００」は、ある時にはインジェクタ１００及びインジェクタ１０１の両方に関して総称的に使われることを理解されたい。上記図面を参照すると、インジェクタ本体上側部分１０２ａは、単一の材料から、２品ではなく単品として形成又は成形することができ、そのため、流体入口、流体出口、及び電気コネクターハウジングを全てインジェクタ本体上側部分１０２ａの一部分として単品成形することができる。そのような構成により、後述する図２１及び図５５に示すように、カートリッジとしてあらかじめ組み付けられた複数の構成部品からなるカートリッジの挿入が容易になる。図４〜図６及び図５０〜５３は、排気構成部品へのインジェクタ１０１の取り付けを容易にするインジェクタ取付部を示している。図３４〜図３６は、それぞれ、取付部の無いインジェクタ１０１を示す。図３４〜図３６、及び図５０〜図５３は、流体入口１６８、流体出口１７０、及び電気コネクターハウジング１７４のそれぞれの位置の例を示す。図３５は、入口ポートフィルタ１７５及び出口ポートフィルタ１７７がそれぞれ入口１６８及び出口１７０から取り外されている状態のインジェクタ１０１を示す。また、図３５は、全てがインジェクタ本体上側部分１０２ａから取り外された状態の、被包された電磁コイルと関連のボビンとからなる磁束フレーム１７８を示す。図３６及び図４９は、入口１６８内に設置されている入口フィルタ１７５と、出口１７０内に設置されている出口フィルタ１７７と、インジェクタ本体上側部分１０２ａ内に設置されている磁束フレーム１７８によって包囲されている電磁コイル及び関連のボビンとを示す断面図である。さらに、図４９は、出口１７０内に配置された制限オリフィス１３９を示す。制限オリフィス１３９は、幾つかの実施形態では、出口１７０内に螺着又はプレス嵌めされる。また、制限オリフィス１３９は３０３ステンレス鋼から作ることができる。
【００９４】
組み付け時（図９〜図４２、図４９及び図５４〜図５７）、ばね予荷重具１３８及び戻しばね１３６は、柱状部材１２２の中央穴部１３４内に配置される。幾つかの実施形態では、図４９、図５５及び図５６に示すように、戻しばね１３６は、中央穴部１３４の拡張部分の範囲内でサイズ決定され、当該拡張部分内に捕捉される。これにより、ばね予荷重具１３８が不要になる。戻しばね１３６は、中央穴部１３４の肩部１３５と、ピントルヘッド１３２内に配置された対向する穴部１３７との間に捕捉されることにより、予荷重（例：０．８ポンドの予荷重）を付与した位置で保持される（図５５及び図５６を参照のこと）。
【００９５】
図２１、図５５、及び図５６に示されているように、柱状部材１２２の端部分１２４は、内部下側本体１０４の環状部分１２６内に受け入れられ、それによって、ピントル１１８が内部下側本体１０４の中央穴部１０６に沿って当該中央穴部内に延びるように、ピントル１１８のピントルヘッド１３２を当該端部分１２４と環状部分１２６との間に捕捉する。ピントル１１８の長手方向中心軸は、中央穴部１０６の長手方向中心軸と一致していてもよい。オリフィスプレートホルダ１１２の雄型部分１１４は、内部下側本体１０４の雌型部分１１６に接合又は当該雌型部分１１６内に挿入される。雌型部分１１６はキャビティ又は穴部として示すことができる。これとは逆に、図４９，図５５、及び図５６に示されているように、オリフィスプレートホルダ１１２の部分１１４を、オリフィスプレートホルダ１１２の部分１１４が内部下側本体１０４の部分１１６を概ね囲むように、内部下側本体１０４の部分１１６よりも大きくサイズ決定してもよい。この構成においては、部分１１６を雄型部分と呼ぶことができ、部分１１４を雌型部分と呼ぶことができる。幾つかの実施形態では、内部下側本体１０４は、オリフィスプレートホルダ１１２に電子ビーム溶接されるか又は他の永久取付方法によって取り付けられる。
【００９６】
各図面、特に図４９に示されているように、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体上側部分１０２ａは、オリフィスプレートホルダ１１２、内部下側本体１０４、ピントル１１８、柱状部材１２２、戻しばね１３６、及び任意でばね予荷重具１３８が、インジェクタ本体上側部分１０２ａの部屋１４８内に捕捉されるように、また、幾つかの実施形態ではインジェクタ本体下側部分１０２ｂの室１５０内に捕捉されるように、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂと接合される。
【００９７】
図２Ａ、図２Ｂ、図２８〜図３３、及び図４９を参照すると、円盤状ボビン１４４は、非限定的な例として、デルリン又はポリオキシメチレン（一般にＰＯＭと呼ばれ、ポリアセタール又はポリホルムアルデヒドとしても知られている）から作ることができる。ＰＯＭは、高い剛性と優れた寸法保全性とを必要とする精密部品を製造する際に用いることができる熱可塑性樹脂である。続いて、ボビン１４４は、中央穴部１４６を有していてもよく、内部下側本体１０４及び柱状部材１２２が当該ボビン１４４の中央穴部１４６内に受け入れられるようにインジェクタ本体上側部分１０２ａとインジェクタ本体下側部分１０２ｂとの間に位置決めして捕捉される。具体的には、ボビン１４４は、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体上側部分１０２ａ及びインジェクタ本体下側部分１０２ｂにそれぞれ形成されている対応するサイズの凹所１４８、１５０（図２Ａ、図２Ｂ、図２２〜図２４及び図４９）内に受け入れられる。幾つかの実施形態では、インジェクタ本体下側部分１０２ｂは、当該インジェクタ本体下側部分１０２ｂをインジェクタ本体上側部分１０２ａとともに保持するように、インジェクタ本体上側部分１０２ａの肩部１５４を覆うようにロール成形又は形成することができる唇部１５２を備えている（図２Ａ〜図５、図４９及び図５６）。幾つかの実施形態では、耐漏洩性の流体シールを画定及び確保するように、Ｏリング等のシール部材を、当該Ｏリングがインジェクタ本体上側部分１０２ａとインジェクタ本体下側部分１０２ｂとの間に配置されるようにインジェクタ本体上側部分１０２ａ内に画定されているシール凹所１５６（図２Ｂ）内に設ける。
【００９８】
出口オリフィス１１０の開閉を行うために、例えば、インジェクタ本体１０２内に取り付けられている、あるいは幾つかの実施形態ではボビン１４４に取り付けられている、及び／又は、ボビン１４４とともに形成されている磁気コイル１８０（図２８〜図３０及び図４９）の形態のアクチュエータを設けてもよい。本開示の本教示の磁気コイル１８０は、試薬インジェクタにおいて用いられる従来のコイルに比べて実質的に小さい。この、より小さいサイズは、作動中に発生する熱が少ないこと（さもなければ、試薬インジェクタの外部空気冷却等の能動的冷却により管理する必要がある）を含む、従来のコイルに勝る幾つかの利点を提供する。したがって、本開示では、より小さい電磁コイルを使用することにより、コイル動作中に発生する熱が少なく、その結果、試薬インジェクタをさほど積極的に冷却する必要がない。非限定的な例として、試薬インジェクタ１００、１０１を確実に作動させるには、１０ｍｍの内径、１７ｍｍの外径、及び３．８ｍｍの軸方向長さの１００回巻の線番２９のマグネットワイヤを有する磁気コイルで十分であることが分かっている。加えて、非限定的な例として、図４９〜図５７の試薬インジェクタ１０１を確実に作動させるには、３７８回巻きの３０ゲージワイヤを有する磁気コイルで十分であることも分かっている。
【００９９】
磁気コイル１８０が電気リード１８２（図２８及び図２９）を介して励磁されると、調量ピントル１１８が閉位置から開位置へ上方に引き出される。上方とは、インジェクタ１００、１０１を取り付けることができる排気管から離れる方向である。細長い柱状部材１２２の拡径端部分１２４及び／又はピントルヘッド１３２等の、アセンブリの幾つかの部材を、磁界の確立を促すのに役立つように、例えば４３０ステンレス鋼などの磁性材料から作ることができる。同様に、アセンブリの幾つかの部材、例えば細長い内部下側本体１０４の環状部分１２６を、調量ピントル１１８への影響を制限するように、非磁性材料から作ることができる。磁気コイル１８０は、インジェクタ１００、１０１が取り付けられている排気管内の排気ガス流中のＮＯｘ排出量の効果的な選択的触媒還元に試薬が必要とされる場合に、例えば図１の電子噴射制御装置１６からの、センサ入力信号とあらかじめプログラムされたアルゴリズムとに基づいて決定される信号に応じて励磁される。
【０１００】
ピントル１１８を移動し易くするために、ピントルヘッド１３２を電磁コイル１８０の磁束フレームと位置合わせする。例えば、少なくとも図４２に示されているように、ボビン１４４と電磁コイル１８０とを包囲する磁束フレームをピントルヘッド１３２と位置合わせする。したがって、図４２の断面図において、磁束フレームを接続するように当該磁束フレームの断面半分間に直線を引くと、ピントルヘッド１３２を通る直線が引かれる。そのような配置により、ピントルヘッド１３２への電磁コイル１８０の電磁効果が高まる。
【０１０１】
幾つかの実施形態では、電気リード１８２が、例えば試薬電子噴射制御装置１６（図１）からの制御信号を試薬インジェクタ１００、１０１に供給する。電磁コイル１８０を、パルス幅変調デジタル信号を用いて１２〜２４ＶＤＣ電流によって励磁してもよい。幾つかの実施形態では、制御信号は単純な矩形波とされる。しかしながら、幾つかの実施形態では、図４７に示されている制御信号とほぼ同様の制御信号を用いることにより、試薬の性能及び調量の大幅な改善を達成することができることが分かっている。比較のため、図４６を参照すると、従来の矩形波が示され、従来の矩形波は、一定出力（ｂ）になる、ｔ＝０における起動インパルス（ａ）を有し、またｔ＝１において終了し（ｃ）、ゼロになる。この従来の矩形波はコイルを励磁し、インジェクタにおける応答遅延をもたらす、すなわち、インジェクタは最初に応答曲線（ｄ）に応じて完全な開放位置まで開き、最終的に応答遅延（ｅ）に応じて閉じる。
【０１０２】
本開示の教示によれば、従来の信号の一定出力（ｂ）よりも大きいインパルスを規定する起動パルス（ｆ）をｔ＝０において有する制御信号が図４７に提示されている。起動インパルス（ｆ）は時間ｔ＜１の場合に増加して、試薬インジェクタ１００、１０１のより速い開放応答（ｇ）を促すことができる。本教示の改良された制御信号の開放応答（ｇ）が従来の制御信号の開放応答（ｄ）よりも迅速である（したがって、傾きがより急である）ことを理解すべきである。次いで、本教示の制御信号はｔ＜１においてより低い出力（ｈ）に下がり、ｔ＝１において終了し（ｉ）、ゼロになるまでそのまま保つことができる。本教示の制御信号を用いることによって、試薬インジェクタ１００、１０１は、閉位置から開位置への、また開位置から元の閉位置への移動に関連する遅延を最小限に抑えることが可能であり、したがって、応答性能と調量性能との改善を達成することが可能であることが分かっている。
【０１０３】
ピーク・ホールド応答制御を提供するパルス幅変調と、機械的な霧化技法との組み合わせが、霧化された炭化水素を少量かつ正確なタイミングで供給するのに適している。本教示によって提供される冷却態様は、インジェクタ１００、１０１が高温の排気ガス付近で耐えることを可能にするとともに、炭化水素の過早点火を防止することを可能にする。
【０１０４】
幾つかの実施形態では、図２Ｂに示されているように、試薬インジェクタ１００、１０１は、部屋１６４を画定しているボディ１６２を有する流体継手１６０を用いる。図４３及び図４４は、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体上側部分１０２ａに解除可能に連結して流体接続に作用することができる流体継手１６０の斜視図を示している。ボディ１６２の部屋１６４は、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体上側部分１０２ａの突出部分すなわち雄型部分１６６に係合して連結するように雌型部分として窪んでいる（すなわち凹状である）。そのような構造により、流体継手１６０と試薬インジェクタ１００、１０１の残りの部分との間に確実で解除可能な接続が形成される。流体継手１６０は、試薬インジェクタ１００、１０１内の流体路に水性試薬又は尿素を供給するために、試薬入口１６８及び試薬出口１７０を含む。幾つかの実施形態では、流体継手１６０は、図６〜図８に示されているような共通ハブに接続可能な複数の別個のラインを含むことができることを理解されたい。
【０１０５】
本開示の教示によれば、試薬インジェクタ１００、１０１内を流体が循環し易いように、ピントル１１８が閉位置にあるときにインジェクタ１００、１０１内に流体路が画定される。より具体的には、図１８、図４２、及び図４９を参照すると、流体路は、試薬入口１６８から分配室１７１へ、続いて試薬出口１７０まで延びる。更に詳細には、流体すなわち試薬は、比較的低温である第１の温度で、試薬入口１６８において試薬インジェクタ１００、１０１、１０１に入る。次いで、流体は、柱状部材１２２の外側に沿うとともに当該外側に対する経路３００に沿って流れることによって進む。経路３００は、柱状部材１２２の外面と、インジェクタ本体上側部分１０２ａの部屋１４８の内径とによって画定される。次いで、流体はその流れ方向に流れ続け、柱状部材１２２の外面とボビン１４４の内側との間を通る。より具体的には、流体はその流れ方向に流れ続け、ボビン１４４及び／又は流体スリーブ３０１の内径に沿って形成されている少なくとも１又は複数の溝３０２（図３１〜図３３及び図５７を参照のこと）を通る。この段階中、低温流体がボビン１４４の外面領域に曝されてボビン１４４を冷却するように、すなわち、ボビン１４４と当該ボビン１４４に伝熱するように関連するコイル１８０とから熱エネルギの一部を吸収するように動作する。
【０１０６】
あるいは、電磁コイル１８０を流体路から分離するために、流体スリーブ３０１（図４９及び図５７を参照のこと）等の別個の部品を、ボビン１４４の内径内に又はより一般的には電磁コイル１８０の内径内に組み込むことができる。流体スリーブ３０１を用いる際、例えば、流体を通すことを可能にするのに溝３０２は必要でない場合がある。又は、幾つかの実施形態では、溝３０２を流体スリーブ３０１内に配置することができる（図５７を参照のこと）。図３１及び図３３を参照すると、特に示されてはいないが、流体スリーブは、中央穴部１４６に隣接する全体的に滑らかな外側と、全体的に滑らかな内側とを有していてもよい。そのような流体スリーブの高さは、図３３に示されているボビン１４４の高さと同じ、あるいはほぼ同じであってもよく、流体スリーブは、ソレノイドコイルボビン１４４の中央穴部１４６内に配置されてもよく、ソレノイドコイルボビン１４４の中央穴部１４６よりも大きくてもよい（図４９を参照のこと）。図５７を参照すると、幾つかの実施形態では、流体スリーブ３０１は、磁束遮断部３０７を挟持するように設けられた一対の磁束ブリッジ３０５を含む。より詳細には、幾つかの実施形態では、磁束ブリッジ３０５はミラー配置とされ、雄型の第１の端部３０９を含む。第１の端部３０９は、これに相補的な雌型の、磁束遮断部３０７の端部３１１内に受け入れられるサイズになっている。前述の通り、溝３０２は、磁束ブリッジ３０５を通って延びることによって流体の伝達を可能にする。磁束ブリッジ３０５は、内部下側本体１０４の外面１２６及び柱状部材１２２のフランジ１２８のためのガイドとして機能し得る内側面３１３を規定する（図４９を参照のこと）。幾つかの実施形態では、磁束ブリッジ３０５は磁性材料から作ることができ、磁束遮断部３０７は非磁性材料から作ることができる。シール３０１とインジェクタ本体上側部分１０２ａとの間、又は流体スリーブ３０１とインジェクタ本体下側部分１０２ｂとの間等の構成部品間に、Ｏリング３０３を用いてもよい。
【０１０７】
ボビン１４４に隣接して流れる低温流体が存在することは、流体の吸熱機能のため、磁気コイル１８０の動作及び寿命にとって有益である。次いで、流体は溝３０２から内部下側本体１０４の外側すなわち外面に沿った下側本体流路３０４への流れる（図１８及び図４９を参照のこと）。より具体的には、下側本体流路３０４は、内部下側本体１０４の外側すなわち外面と、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂの内側すなわち内面、例えば、インジェクタ本体下側部分１０２ｂの部屋１５０との間に画定される。幾つかの実施形態では、下側本体流路３０４は、内部下側本体１０４を冷却するために、当該内部下側本体１０４の完全に囲まれた部分すなわち全長３０６とされる。さらに、下側本体流路３０４内の流体は、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂの少なくとも一部を更に冷却する。図１８及び図４９に示されているように、下側本体流路３０４内の流体は、１又は複数の分配流路３０８を介して分配室１７１に導かれる。分配室１７１内の流体は、ピントル１１８が開位置又は閉位置にあるときに渦流室３２０に方向付けられると同時にオリフィスプレート１０８を冷却する。１又は複数の戻り流路３１２が、分配室１７１から内部下側本体１０４の中央穴部１０６へ延び、分配室１７１から内部下側本体１０４の中央穴部１０６への流体の流体路を提供する。中央穴部１０６内の流体は、ピントル１１８と内部下側本体１０４とに冷却を行う。流体は、中央穴部１０６に流れ込むと、中実（非中空構造）のピントル１１８の外径を囲むように中央穴部１０６の全長に沿って流れる。流体は、オリフィスプレート１０８と排気管の排気ガス流とから離れる方向に、中央穴部１０６内のピントル１１８の長さに沿った流れを進む。幾つかの実施形態では、中央穴部１０６の、戻り流路３１２とは反対側の端部において、流体が、ガイドプレート１０７内の出口貫通溝又は出口貫通穴１０９とすることができる溝又は穴を通って流れる。ガイド溝１０９は、ガイドプレート１０７とピントル１１８の外面とだけによって画定される。流体は、ガイドプレート１０７内の１又は複数のガイド溝又は穴１０９を通って、又は中央穴部１０６から直接流れると、ピントルヘッド１３２内の流路３１６を通って、次いで柱状部材１２２の中央穴部１３４へ、続いて試薬出口１７０へ流れて、試薬タンク１２に戻る。流路３１６は、ピントルヘッド１３２内の貫通穴であってもよい。さらに、幾つかの実施形態では、図４９、図５５及び図５６に示されているように、流路３１６は、試薬がばね１３６の中央部分及び中央穴部１３４に流れるように導く。より詳細には，幾つかの実施形態では、効率的な冷却及び流体の流れの改善のため、ピントルヘッド１３２は、ばね１３６の中央へ試薬を送出するように、中央穴部１３４と同軸である部屋１４１を含む形状を有する。
【０１０８】
上記の説明から、インジェクタ１００、１０１が流体を排気ガス流中へ噴射していない場合であっても、インジェクタ１００、１０１に対して出入りする流体の流れが試薬インジェクタ１００、１０１に冷却効果を与えることを理解されたい。さらに、試薬入口１６８から、経路３００、溝３０２及び下側本体流路３０４（包括的にまとめて冷却経路と呼ぶ）を通る流速は、中央穴部１０６、流路３１４、流路３１６、中央穴部１３４及び試薬出口１７０（包括的に被加熱経路と呼ぶ）を通って試薬インジェクタ１００、１０１を出る流速よりも低い。この理由は、冷却経路の容量が増加するのに対して被加熱経路の容量が減少するためであることを理解されたい。したがって、冷却経路のこの流速の低下により、液量に関して流体がより多く存在し、流体の滞留時間がより長くなり、かつ、流体が最も低温である場合に熱吸収が増す。同様に、被加熱経路の流速の増加により、試薬インジェクタ１００、１０１からの被加熱流体の除去量がより多くなる。全体的な効果として、試薬インジェクタ１００、１０１の冷却と熱管理とが改善される。
【０１０９】
試薬インジェクタは、ピントル１１８がオリフィスプレート１０８から上昇すると、すなわち離れるて開位置に配置されると、流体が排気管１９内の排気ガス流に向かって当該排気ガス流中へ流れることが可能となる。試薬インジェクタ１００、１０１が閉位置にある場合にインジェクタ１００、１０１を通る流体の流れの上記説明と同様に、試薬インジェクタ１００、１０１が開位置にある場合、流れが自由であり閉塞のない流体経路が、オリフィスプレート１０８内の１又は複数の溝３２２を介して、分配室１７１から渦流室３２０（図１８）へ延び、オリフィス１１０から出て、例えば、排気管１９内の排気ガス流中へ入る。
【０１１０】
溝３２２は、図１６に示されているように、オリフィスプレート１０８内に形成される。あるいは、中間プレートの内部に溝３２２を形成してもよい。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示されているオリフィスプレートホルダ１１２の内部に溝３２２を形成してもよい。さらにまた、溝３２２は、内部下側本体１０４の底面に形成してもよい。このように、出口オリフィスに近接した試薬の流れを制御するための溝を形成する種々の任意選択肢が存在する。
【０１１１】
流体は概して、ピントル１１８が上昇した開位置にあり弁座１２０から離座している場合にのみ、渦流室３２０内に流れることを理解されたい。この構成により、試薬インジェクタ１００、１０１からの試薬の投与量調整が大幅に改善される。すなわち、従来のインジェクタでの投与量は多くの場合、流速、噴霧角度、液滴サイズ等に基づいて変動する可能性がある。流体の流れが渦流室内を自由に流れることが可能となり、その流れを、戻りラインの背圧、速度等のような、システムのパラメータ設定によって変えると、吐出される試薬の投与量が大幅に変動する可能性がある。したがって、本教示の原理によれば、これらの不都合点は、流体が渦流室３２０を通る必要なく流体を試薬出口１７０に戻す戻り流路３１２を部分的に用いることによって回避することができる。代わりに、試薬は、渦流室の周縁と、溝３２２の周縁と、溝３２２を画定している隆起位置との回りを通ることができる。
【０１１２】
換言すれば、幾つかの実施形態では、試薬は試薬入口１６８を介して出口オリフィス１１０に送出される。試薬入口１６８は、出口オリフィス１１０と流体を流通可能に接続され、供給ライン９を介して試薬タンク１２に外部接続される。試薬は、所定の圧力設定点で試薬インジェクタ１００、１０１に圧送されて試薬入口１６８に入り、続いて出口オリフィス１１０に至る。所定の圧力設定点は、動作範囲の増加、及び出口オリフィス１１０からの噴霧パターンの変化のうちの少なくとも一方を与えるように動作条件に応じて変わり得る。加圧された試薬は、オリフィスプレート１０８の構成及び形状に基づいて比較的大きい速度に加速させることができる。これにより、出口オリフィス１１０内に高速流が生じる。ピントル１１８の端部が弁座１２０から外れると、試薬の流れの一部が出口オリフィス１１０を通過し、ここで、試薬が排気ガス流にジェット噴射される際に、遠心力と空気による試薬の剪断との組み合わせにより噴霧化が起こる。
【０１１３】
例として、１分あたり約６００ミリリットル（ミリリットル／分）（換算すると１時間あたり３６リットル（リットル／時））の試薬を試薬インジェクタ１００、１０１内に循環させることができ、これは、出口オリフィス１１０から実際に吐出される試薬の量よりも多い可能性がある。流量は特定の排気処理用途に応じて変わり得るが、出口オリフィス１１０を介して排気ガス流中に吐出されていない試薬は、試薬出口１７０を介して試薬インジェクタ１００、１０１を出て、循環されて試薬タンク１２に戻る。調量ピントル１１８の端部が弁座１２０から外れると、排気処理用途及び／又は用いる制御アルゴリズムに応じて、約１ミリリットル／分（０．０６リットル／時）〜６００ミリリットル／分（３６リットル／時）の流量で霧状試薬を排出することができる。出口オリフィス１１０から排出される試薬の噴霧特性は、試薬インジェクタ１００、１０１から試薬タンク１２への戻りライン３５と送出モジュール１４から試薬インジェクタへの供給ライン２４とにおいて維持される圧力の圧力比に応じて変わり得る。例えば、液滴のサイズは、供給ライン２４内の圧力を変えることによって制御することができる。加えて、噴霧特性は、様々な噴霧プレートすなわちオリフィスプレートを交換することによって変えることができる。送出モジュール１４によって出力圧を変更すること等によって、試薬循環速度を変えることにより、試薬が与える冷却のレベルを変更することができるが、液滴サイズ又は噴霧円錐角にもはや影響は及ぼさない。
【０１１４】
図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、調量ピントル１１８は、例えばピントル１１８のピントルヘッド１３２に係合する戻しばね１３６などの付勢部材によって付勢されて閉位置に配置される。戻しばね１３６は、ピントル１１８のピントルヘッド１３２の頂面に係合する。ピントルヘッド１３２の頂面は、ピントル１１８とは反対側のプランジャの表面とすることができる。頂面は凹状であっても凸状であってもよく、又は穴部１３７を有していてもよい（図５５）。
【０１１５】
図４、図５及び図４３〜図４５は、試薬インジェクタ１００、１０１の排気チューブ１９への接続状態を示す外側斜視図である。幾つかの実施形態では、試薬インジェクタ１００、１０１と排気チューブ１９との接続は、試薬インジェクタ１００、１０１に加わる可能性のあるトルク等の不都合な力を最小限に抑える方法により達成される。すなわち、図２Ａ、図２Ｂ、及び図９〜図１１に示されているような幾つかの実施形態では、取り付けフランジ２００を溶接、ねじ締め、又は他の従来の手段を介して排気チューブ１９に連結する。取り付けフランジ２００は、出口オリフィス１１０を排気チューブ１９内の所定の位置に位置決めして排気チューブ１９の内部に所望の向きで試薬を導入できるように、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂを受け取るためのサイズに形成された中央穴部２０２を有している。幾つかの実施形態では、図２Ａ、図２Ｂ、及び図９〜図１１に示されているように、排気系１８から、より具体的には排気ガス及び排気チューブ１９から、試薬インジェクタ１００、１０１への熱エネルギの伝達を最小限に抑えるために、取り付けフランジ２００とインジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂとの間に断熱体２０４を配置する。排気ガスの通過を更に阻止するために、断熱体２０４と図４２に示されているような取り付けフランジ２００’との間の肘部又は肩部の位置に、適切な耐熱性のあるＯリング２０３を設置してもよい。
【０１１６】
断熱体２０４は、メイカー（Makor）又はプレスムライト（Pressed Mullite）等の、伝熱を最小限に抑える熱特性を有する材料から作ることができる。断熱体２０４は、当該断熱体２０４を取り付けフランジ２００内に受け入れることができるように、取り付けフランジ２００の中央穴部２０２の内径及び／又は形状に相補的な外径及び／又は形状を有する筒状部分２０６を含んでいてもよい。さらに、筒状部分２０６の外径が取り付けフランジ２００の中央穴部２０２の内径と接触するようにしてもよい。同様に、筒状部分２０６は、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂを断熱体２０４内に受け入れることができるように、インジェクタ本体下側部分１０２ｂの外径及び／又は形状に相補的な内径及び／又は形状を有していてもよい。さらに、インジェクタ本体下側部分１０２ｂの外径及び／又は形状は、断熱体２０４の内径と接触するように設定されていてもよい。断熱体２０４は、交互に配置された一連の凹部と凸部とを外径部に有し、筒状部分２０６の外径部の接触が凹部ではなく凸部に制限される構成であってもよい。この構造により、筒状部分２０６の外径は取り付けフランジ２００の内径との接触がより少なく、したがって、筒状部分２０６と取り付けフランジ２００との間で生じる伝熱は、交互の凹凸が滑面であるか又は螺接面の一部である場合よりも少ない。
【０１１７】
同様に、筒状部分２０６は、交互に配置された一連の凹部と凸部とを内径部に有し、筒状部分２０６の内径部とインジェクタ本体下側部分１０２ｂの外径部との接触が凹部ではなく凸部に制限される構成であってもよい。この構造により、筒状部分２０６の内径部とインジェクタ本体下側部分１０２ｂの外径部との接触をより少なくでき、それによって筒状部分２０６とインジェクタ本体下側部分１０２ｂとの間で生じる伝熱を、交互に形成された凹部および凸部が滑面あるいは螺接面の一部である場合よりも少なくできる。
【０１１８】
断熱体２０４は、排気系１８から試薬インジェクタ１００、１０１への熱伝導を実質的に最小限に抑える助けとなる断熱特性を呈することが分かっている。具体的には、非限定的な例として、断熱体２０４の外面温度は５００℃に及ぶことが分かっている。しかしながら、断熱体２０４の穴部２０２の内壁温度は通常は７０℃〜１００℃を超えない。幾つかの実施形態では、断熱体２０４は金属化され、外部の金属ハウジング又は取り付けフランジ２００、２００’にニッケルろう付けされる。ろう付けは、ガスケット又は他のシール機構のいずれの形態にも頼ることなく気密シールを与える働きをするとともにフランジ２００内で断熱体を保持する働きをする。ろう付け接合部は、インジェクタ１００、１０１、取り付けフランジ２００、及び断熱体２０４が排気系の一部として設置された場合に、それらとともに用いる際に生じることが予期される温度よりも高い熱的能力を有し、したがって、確実なシール及び取り付けに対する許容可能な安全限界が確保される。
【０１１９】
引き続き図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂは、押さえねじ等の複数の締結具２０８を介して取り付けフランジ２００に締結されている。締結具２０８は、インジェクタ本体下側部分１０２ｂのフランジリング２１２内に形成されているそれぞれの孔２１０を貫通して延び、取り付けフランジ２００のフランジリング２１６内に形成されている対応する孔２１４と螺合されている。幾つかの実施形態では、断熱体２０４の唇部２０５（例えば円形）は、断熱体２０４を確実に保持するため、あるいは接触して挟み込むために、インジェクタ本体下側部分１０２ｂと取り付けフランジ２００との間に位置決めされる。断熱体２０４を、取り付けフランジ２００を排気管にプロジェクション溶接するためのパイロットとして用いてもよい。
【０１２０】
また、幾つかの実施形態では、図４〜図８、及び図４１〜図４２に示したように、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂは、複数のクリップ２２０を介して取り付けフランジ２００’に締結される。上記クリップ２２０は、断面がＣ字型あるいは楕円形であってもよい。あるいは、クリップ２２０を他の形状に形成してもよい。例えば、クリップ２２０は、断面が円形、正方形、又は矩形であってもよい。クリップ２２０を用いて、取り付けフランジ２００’の周縁リング部分２２２及び保持プレート２２６の周縁リング部分２２４の一部を覆うこと、すなわちカバーする（図４１及び図４２）。図２２〜図２４に示したように、保持プレート２２６は、上向き周縁リング部分２２４とインジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂを受け入れる中央孔２２７とを有する円盤状部材であってもよい。保持プレート２２６は、プレス嵌め、及びろう付け又は溶接を用いてインジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂと接合され、当該保持プレート２２６とインジェクタ本体下側部分１０２ｂとの間にインジェクタ本体１０２を保持する。クリップ２２０のそれぞれは、インジェクタ本体１０２を取り付けフランジ２００’に連結するために、概して互いに対面、すなわち対向するとともに取り付けフランジ２００’と保持プレート２２６とに締付力を加える末端部２２８（図４１）を備えている。より具体的には、引き続き図４１及び図４２を参照すると、クリップ２２０の第１の末端部２２８は、取り付けフランジ２００’のリング部分２２２と接触し、クリップ２２０の第２の末端部２２８はインジェクタ本体１０２のインジェクタ本体下側部分１０２ｂの保持プレート２２６の周縁リング部分２２４と接触する。また、クリップ２２０の第２の末端部２２８は、保持プレート２２６の周縁リング部分２２４の周縁凹部２２５内に位置するとともに当該周縁凹部２２５と接触する。凹部２２５は、クリップが試薬インジェクタ１００、１０１の中心縦軸に対して接離する動きを防止する。試薬インジェクタ１００、１０１の中心縦軸は、ピントル１１８の長手方向軸と一致していてもよい。クリップ２２０は、試薬インジェクタ１００、１０１の中心縦軸に対して接離する動きを防止され、その設置位置に留まる。
【０１２１】
インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体上側部分１０２ａに対するインジェクタ本体下側部分１０２ｂの回転を防止するか又は最小限に抑えるとともに、設置されたクリップ２２０の保持プレート２２６および取り付けフランジ２００’に対する移動を防止するために、取り付けフランジ２００’の保持穴２２３又は溝から上方に延び、保持プレート２２６内に形成された複数の位置決め穴２３１（図２２及び図２３）のうちのいずれか１つに挿入される、位置決めピン２２９（図９〜図１１並びに図４１及び図４２）を設けてもよい。上記各位置決め穴２３１は貫通穴であってもよい。位置決めピン２２９及び位置決め穴２３１は互いに係合し、それらの間に、クリップ２２０、保持プレート２２６、及び取り付けフランジ２００’の相対回転を防止する接続部を形成する。このように、本開示は、所望のインジェクタ設置のための回転の向きの選択を可能にすることによって、用途に特化した取付部及び構成部品の必要性を回避する、インジェクタと取付部との相互接続を提供する。
【０１２２】
図４１及び図４２も参照すると、クリップ２２０は、対向する末端部２２８のうち一方に切欠部２３５を有していてもよい。例えば、切欠部２３５は、試薬インジェクタ１００、１０１の上側と呼ばれる側に形成される。試薬インジェクタ１００、１０１の上側とは、保持プレート２２６の、試薬インジェクタ１００、１０１が排気チューブ１９に設置されている場合に排気チューブ１９とは面しない側である。切欠部２３５は、図４２に示されているように、クリップ２２０の切欠部２３５が位置決めピン２２０の一端部の上に配置されるように、位置決めピン２２９の直径よりも広くてもよい。クリップ２２０の設置時に、保持プレート２２６と取り付けフランジ２００’の周縁リング部分２２２とを一緒にしっかりと固定するとともに、保持プレート２２６と周縁リング部分２２２との相対移動を防止するために、最初に、クリップ２２０の切欠部２３５を有する第２の末端部２２８を、周縁リング部分２２２の盲穴に設置されている位置決めピン２２９の一端部の上に位置決めする。クリップ２２０の切欠部２３５の片側の一部が、周縁リング部分２２４の表面と接触し、クリップ２２０は位置決めピン２２９と接触する。続いて、クリップ２２０の第１の末端部２２８が溝２３９（図１１）で止まるまで取り付けフランジ２００’の接触リング部分２２２の傾斜部分２３７と接触するように、第１の末端部２２８を接触リング部分２２２の周縁に押圧する。これにより、クリップ２２０の第２の末端部２２８は位置決めピン２２９が切欠部２３５内に嵌まって周縁リング部分２２４の凹部２２５内に固定され、クリップ２２０の第１の末端部２２８は周縁リング部分２２２の溝２３９内に固定される。したがって、クリップ２２０が設置されると、位置決めピン２２９の長手方向軸がクリップ２２０の各末端部２２８を通る。
【０１２３】
幾つかの実施形態では、断熱体２０４は、インジェクタ本体下側部分１０２ｂ／保持プレート２２６と取り付けフランジ２００’との間に確実に保持されるようにそれらの間に位置決めされる。クリップ２２０は、試薬インジェクタ１００、１０１にいかなるねじり力も回転力（すなわちトルク）も加えないという点で、従来のトルクベースのねじり式締結具に勝る利点を提供することを理解されたい。そのようなねじり力又は回転力は、幾つかの用途において、又は技術者が不適切に設置した（例えばオーバートルクした）場合に、試薬インジェクタ及び／又は断熱体２０４に損傷を与えることが分かっている。さらに、クリップ２２０は、取り付けフランジ２００’からインジェクタ本体１０２へ熱を伝導する最小の熱経路を提供し、それによって、試薬インジェクタ１００、１０１の散逸させなければならない熱負荷を低減および制限する。
【０１２４】
幾つかの実施形態では、ピントル１１８、オリフィスプレートホルダ１１２、内部下側本体１０４、柱状部材１２２、ばね予荷重具１３８、インジェクタ本体１０２のインジェクタ本体上側部分１０２ａ、取り付けフランジ２００、２００’及び／又は流体継手１６０は、４３０Ｃステンレス鋼、４４０Ｆステンレス鋼、あるいは同様のステンレス鋼から作ることができ、試薬インジェクタ１００、１０１の耐用年数にわたって起こる金属疲労を低減しつつ尿素の耐腐食性及び磁気特性を保持するコーティングで被覆してもよい。カラー部分１２６及び戻しばね１３６は、３１６ステンレス鋼、又は同様のステンレス鋼から作ることができ、試薬インジェクタ１００、１０１の耐用年数にわたって起こる金属疲労を低減しつつ尿素の耐腐食性を保持するコーティングで被覆してもよい。
【０１２５】
図４３〜図４５は、排気チューブ１９からの輻射熱から当該インジェクタ１００、１０１を保護する熱シールド３４０を備えた試薬インジェクタ１００、１０１を示している。より具体的には、熱シールド３４０は、排気チューブ１９に対して平行な熱シールド表面３４２を貫通する単一の開口部を用いて試薬インジェクタ１００、１０１に取り付けられる。図４４は、試薬インジェクタ１００、１０１を水、雪、路上の小石等のような環境的要素から保護するために当該インジェクタ１００、１０１の上及びその回りに配置することができるカバー３４４を示している。さらに、カバー３４４は、断熱カバーとすることもでき、当該カバー３４４の内側にある試薬インジェクタ１００、１０１を当該カバー３４４の外側に位置する環境から断熱することができる。例えば、カバー３４４は、当該カバー３４４の外側すなわち当該カバー３４４の外部を囲む温度が、カバー３４４における試薬インジェクタ１００、１０１が位置する領域内の温度よりも低い場合に、試薬インジェクタ１００、１０１によって生じる熱を境界、内部、あるいはカバー３４４の内側の領域に保持することができる。同様に、カバー３４４により、当該カバー３４４の外側に位置する被加熱空気によって試薬インジェクタ１００、１０１が当該試薬インジェクタ１００、１０１内の例えば尿素等の試薬の固化又は結晶化を早める温度に上昇させられることを防止できる。カバー３４４は、試薬インジェクタ１００、１０１を作製する材料と同様のプラスチック材料又は金属材料から作ることができる。カバー３４４は、入口チューブ３４８及び出口チューブ３５０が通される貫通穴３４６を有していてもよい。電線３５２、３５４についても貫通穴３４６を通るようにしてもよい。カバー３４４は、試薬インジェクタ１００、１０１が熱シールド３４０とともに、車両で使用される排気系で使用されている場合に、当該カバー３４４が熱シールド３４０にしっかりと取り付けられたままであることを確実にするために、プレス嵌め、スナップ嵌め又は他の様式で熱シールド３４０上に固定することができる。
【０１２６】
試薬をガス流中に射出する方法も本教示に従って提供される。図４８は、試薬インジェクタ１０１内を通る試薬流路１６９の一例の断面図を示す。この図に示されているように、尿素等の液体試薬が入口ポート１６７において試薬インジェクタ１０１に入り、入口１６８を通過し、柱状部材１２２の外径とソレノイドコイルボビン１４４の中央穴部１４６との間に流れる。柱状部材１２２及びソレノイドコイルボビン１４４は試薬インジェクタ１０１内で比較的大きな表面積を占めているため、液体試薬は、試薬インジェクタ１０１内を流れる際にこれらの構成部品からの熱を吸収することができる。したがって、試薬流路１６９に従って流れる試薬は、試薬インジェクタ１０１内を流れるにつれて次第に温まる可能性がある。続いて、試薬は環状部分１２６の外径とソレノイドコイルボビン１４４の内径すなわち中央穴部１４６との間を流れ始める。試薬は次いで、内部下側本体１０４の外径とインジェクタ本体下側部分１０２ｂの内径との間に画定されている下側本体流路３０４内を流れ始める。試薬は次いで、試薬インジェクタ１０１の内部下側本体１０４が試薬インジェクタ１０１のインジェクタ本体下側部分１０２ｂに溶接されている位置１７２に達する。この位置において、試薬は、下側本体流路３０４から内部下側本体１０４の分配流路３０８へ流れ込み、この分配流路３０８により、内部下側本体１０４とオリフィスプレート１０８との間に形成されている分配室１７１へ試薬が流れ込む。ソレノイドが給電あるいは励磁されておらず、ピントル１１８の先端が、オリフィスプレート１０８の円錐表面の弁座１２０に着座して当該弁座１２０とシールを形成している場合等、試薬インジェクタ１０１が閉じている場合、流体が出口オリフィス１１０から排気チューブ１９に噴霧されることが防止される。
【０１２７】
磁気コイル１８０が励磁されておらず、ピントル１１８がオリフィスプレート１０８に着座している状態では、試薬は少なくとも一部が分配室１７１の回りに途中まで進み、分配室１７１と内部下側本体１０４の中央穴部である中央穴部１０６とを接続している穿孔又は穴へ流れ込む。この中央穴部１０６又は穴部は、試薬インジェクタ１０１内の移動部品と接触部品との間で生じた熱を取り除く再循環試薬のための戻り流路を形成する。試薬インジェクタ１０１は、当該試薬インジェクタ１０１が排気チューブ１９の排気ガス流中に流体を能動的に射出していない場合であっても、試薬を循環させることによって連続的に冷却することができる。ソレノイドの磁気コイル１８０が電気的に励磁され、ピントル１１８がオリフィスプレート１０８から上昇して当該オリフィスプレート１０８から離れると、試薬の一部が、溝３２２（接線方向の溝あるいは湾曲した溝であってもよい）内を流れ、続いて、図１６に示めされているように溝３２２と出口オリフィス１１０との間に位置する渦流室３２０へ流れ込む。噴霧３１３として排気チューブ１９に噴射される試薬の量だけが溝３２２内を流れる。幾つかの実施形態では、溝３２２は、内部下側本体１０８の内側の一部（図１８）又はオリフィスプレートホルダ１１２の一部（図４９及び図５５）であってもよい。幾つかの構成では、オリフィスプレート１０８は、渦流室３２０及び出口オリフィス１１０を含む。渦流室３２０及び出口オリフィス１１０は、本教示から逸脱することなく、互いに組み込まれていてもよいことを理解されたい。
【０１２８】
続いて図４８を参照すると、ピントル１１８の回りの中央穴部１０６内へ導かれた試薬は、溝３２２の周縁の回りの経路３２２から、中央穴部１０６に直接つながる流路３１２へ流れ込む。試薬は、中央穴部１０６の長手方向に沿って流れると、次いで、ガイドプレート１０７内の１又は複数の貫通溝又は貫通穴１０９を通って流れる。ピントル１１８は、図１７及び図１８から明らかなように、ガイドプレート１０７の中央貫通穴に挿入されると、溝又は穴１０９のそれぞれの境界の一部を形成する。試薬は、ガイドプレート１０７を通過した後、ピントルヘッド１３２内の１又は複数の貫通穴３１６を進んで通り、ばね１３６及びばね予荷重具１３８がある中央穴部１３４に入り込んで当該中央穴部１３４内を進む。次に、試薬は試薬ポート１７３から試薬出口１７０に流れ込む。
【０１２９】
噴射される試薬量のみが溝３２２を通って流れるため、試薬出口１７０を通る戻り流の量が＋／−３０％変動する場合であっても、同量又は同様の量の試薬を出口オリフィス１１０から吐出することができる。戻り流量に対する吐出流量の感度の低下により、単純に穿孔された絞りオリフィスを戻り流量の制御に用いることが可能となり、インジェクタのオリフィスと戻り流量との厳密なマッチングが必要とされないため、インジェクタ自体に絞りオリフィスを組み込む必要がない。尿素水等の水系媒体に関して、寒冷気象条件下で媒体の凍結が起こる可能性がある場合、タンクへ入る戻り流の入口に絞りオリフィスが位置決めされることが最良である。この理由は、これにより、エンジン停止後にラインから流体を排出したときに空気のみがオリフィスを通って引き出されることになるためである。これにより、より迅速な排出サイクルが可能となり、これは、ライン中のより多くの割合の流体の除去を達成することもでき、結果として、起動時により迅速な解凍サイクルが得られる。
【０１３０】
試薬インジェクタ１０１が「交互の戻り流」を受ける場合、試薬の一部のみが噴霧３１３としてオリフィスプレート１０８から出て、排気チューブ１９の排気ガス流中に入る。試薬の残余液は試薬タンク１２に戻り、再循環する。一例では、試薬インジェクタ１０１は、排気チューブ１９へ試薬を噴射するときに、１時間あたり３０リットル（リットル／時）の試薬を、試薬入口１６８を通して受け取る。しかしながら、実際には、５リットル／時しか出口オリフィスから出て排気チューブ１９内の排気ガス流に入らない場合がある。２５リットル／時の残余液が試薬インジェクタ１０１内へ戻り、戻り流として出口ポート１６５にて試薬インジェクタ１０１から排出される。
【０１３１】
主として図１８及び図４８を参照すると、幾つかの実施形態では、インジェクタ１０１内に試薬を導く方法は、試薬インジェクタ１０１の試薬入口１６８において試薬タンク１２からの試薬を受け取る工程と、柱状部材１２２及びインジェクタ本体上側部分１０２ａの外径と電磁ボビン１４４の内径との間に画定されている柱状部材流路３２４へ試薬を導く工程と、柱状部材流路３２４から、内部下側本体１０４のカラー１２６の外径とボビン１４４の内径との間に画定されているカラー流路３２６へ試薬を導く工程と、カラー流路３２６から、内部下側本体１０４の外径とインジェクタ１０１のインジェクタ本体下側部分１０２ｂの内径との間に画定されている下側本体流路３０４へ試薬を導く工程と、内部下側本体１０４によって画定されている分配流路３０８へ試薬を導く工程とを含む。分配流路３０８は、下側本体流路３０４を、内部下側本体１０４とオリフィスプレート１０８とによって画定されている分配室１７１と流体が流通可能に接続する。幾つかの実施形態では、本方法は、分配室１７１から、オリフィスプレート１０８内の出口オリフィス１１０へ試薬の第１の部分量を導く工程と、インジェクタ１０１の試薬出口１７０へ試薬の第２の部分量を導く工程とを含む。
【０１３２】
幾つかの実施形態では、オリフィスプレート１０８内の出口オリフィス１１０へ試薬の第１の部分量を導く工程は、オリフィスプレート１０８内の複数の溝３２２を通して試薬の第１の部分量を導く工程と、ピントル１１８を移動させるとともにオリフィスプレート１０８内のオリフィス１１０を開放する工程と、オリフィスプレート１０８内の複数の溝３２２を通して、かつオリフィス１１０を通して試薬の第１の部分量を導く工程と、中央穴部、すなわち、内部下側本体１０４によって画定されている中央穴部１０６へ試薬の第１の部分量を導く工程とを含む。
【０１３３】
幾つかの実施形態では、試薬出口１７０又は出口ポート１６５へ試薬の第２の部分量を導く工程は、ピントル１１８が通る、ガイドプレート１０７内に画定されている貫通溝又は貫通穴１０９（図１７）を通して、試薬の第２の部分量を導く工程と、ピントル１１８の一端部に取り付けられているとともに当該一端部を包囲しているピントルヘッド１３２の貫通穴３１６を通して、試薬の第２の部分量を導く工程と、磁気コイル１８０のボビン１４４の内部を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、柱状部材１２２の中央穴部１３４を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、分配室１７１から、内部下側本体１０４によって画定されている少なくとも１つの戻り流路３１２へ試薬の第２の部分量を導く工程とを含む。戻り流路３１２は、分配室１７１と、内部下側本体１０４によって画定されている中央穴部１３４とを流体が流通可能に接続する。試薬の第２の部分量は、内部下側本体１０４によって画定されている中央穴部１０６内にある中実のピントル１１８の外径の回りに導かれる。
【０１３４】
あるいは、幾つかの実施形態では、インジェクタ内で試薬を導く方法は、試薬タンク１２からインジェクタの試薬入口１６８へ試薬を圧送する工程と、柱状部材１２２の外径とインジェクタ本体上側部分１０２ａとの間に画定されている柱状部材流路３２４へ試薬を導く工程と、柱状部材流路３２４から、内部下側本体１０４のカラー１２６の外径と電磁コイルボビン１４４の内径との間に位置するカラー流路３２６へ試薬を導く工程と、カラー流路３２６から、内部下側本体１０４の外径とインジェクタ１０１のインジェクタ本体下側部分１０２ｂの内径との間に位置する下側本体流路３０４へ試薬を導く工程と、内部下側本体１０４によって画定されている分配流路３０８であって、下側本体流路３０４と内部下側本体１０４とオリフィスプレート１０８とによって画定されている分配室１７１とを流体が流通可能に接続する、内部下側本体１０４によって画定されている分配流路３０８へ試薬を導く工程と、試薬を第１の部分量と第２の部分量とに分ける工程と、分配室１７１内に試薬の第１の部分量及び試薬の第２の部分量を導く工程と、オリフィスプレート内に画定されている湾曲した溝３２２へ第１の部分量を導く工程と、ピントル１１８をオリフィスプレート１０８から上昇させる工程と、オリフィスプレート１０８内のオリフィス１１０の回りに試薬の第１の部分量を導く工程とを含む。
【０１３５】
幾つかの実施形態にかかる方法では、オリフィスプレート１０８内のオリフィス１１０の回りから排気チューブ１９（図４４）へ試薬の第１の部分量を導く工程と、試薬出口１７０及び出口ポート１６５から試薬タンク１２へ試薬の第２の部分量を導く工程とを更に含む。
【０１３６】
試薬出口１７０へ試薬の第２の部分量を導く工程は、内部下側本体１０４内に画定されている戻り流路３１２であって、分配室１７１から、内部下側本体１０４によって画定されている中央穴部１０６へ第２の部分量を導く戻り流路３１２へ試薬の第２の部分量を導く工程と、中央穴部１０６内にある中実のピントル１１８の外径の回りに第２の部分量を導く工程と、中実のピントル１１８が通る、ガイドプレート１０７の貫通溝又は貫通穴１０９を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、ピントル１１８が取り付けられるピントルヘッド１３２の貫通溝又は貫通穴１０９を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、電磁コイルボビン１４４の内径を通して試薬の第２の部分量を導く工程と、柱状部材１２２の長手方向中央穴部を通して試薬の第２の部分量を導く工程とを更に含む。柱状部材１２２は、電磁コイルボビン１４４の内径を通るように配置されてもよい。試薬の或る部分量を、柱状部材１２２の長手方向中央穴部内にあるばね１３６を通して導くようにしてもよい。
【０１３７】
幾つかの実施形態では、試薬を噴射するインジェクタ１０１は、インジェクタ本体上側部分１０２ａと、当該インジェクタ本体上側部分１０２ａに固定することができるインジェクタ本体下側部分１０２ｂと、保持プレート２２６であって、当該保持プレート２２６を円形穴２２７（図２４）を介してインジェクタ本体下側部分１０２ｂの回りに固定することができるように円形孔２２７を画定している保持プレート２２６と、断熱体２０４であって、当該断熱体２０４をインジェクタ本体下側部分１０２ｂの回りに固定することができるように円形穴又は中央孔を画定している断熱体２０４と、取り付けフランジ２００’であって、当該取り付けフランジ２００’を断熱体２０４の回りに固定することができるように円形穴を画定している取り付けフランジ２００’とを用いる。保持プレート２２６は、インジェクタ本体下側部分１０２ｂに対して直接固定されてもよい。断熱体２０４は、インジェクタ本体下側部分１０２ｂ及び保持プレート２２６に対して直接固定されてもよい。取り付けフランジ２００’は、断熱体２０４に対して直接固定されてもよい。保持プレート２２６は保持プレート周縁部分２２４すなわち周縁リング部分２２４の回りに複数の貫通穴２３１を画定し、取り付けフランジ２００’は取り付けフランジ周縁エッジの回りに複数の盲穴２２３を画定する。第１のピン端部と第２のピン端部とを有するピン２２９を、第１のピン端部が取り付けフランジ２００’の盲穴２２３のうちの１つに収容され、ピン２２９が保持プレート２２６の複数の貫通穴２３１のうちの１つを完全に貫通するように配置してもよい。
【０１３８】
幾つかの実施形態では、第１のクリップ端部２２８と第２のクリップ端部２２８とを有するクリップ２２０を、当該クリップ２２０が保持プレート周縁部分２２４と、取り付けフランジ周縁エッジ、すなわちリング部分２２２との上に固定されるように用いる。保持プレート周縁部分２２４は周縁凹部２２５を画定しており、保持プレート２２６の複数の貫通穴２３１が周縁凹部２２５内に配置されている。取り付けフランジ周縁エッジは溝２３９（図１１）を画定している。第１のクリップ端部２２８は取り付けフランジ周縁リング部分２２２の溝２３９内に配置され、第２のクリップ端部２２８は保持プレート周縁部分２２４の周縁凹部２２５内に配置される。クリップ２２０はＣ字状であってもよく、第２のクリップ端部２２８は第２のピン端部上に配置される（図４２）。断熱体２０４は、内径及び外径を有する筒状部分を画定しており、内径及び外径はそれぞれ、一連の交互の凹凸（図１１）を有する。
【０１３９】
幾つかの実施形態では、熱シールド３４０は、取り付けフランジ２００’が当該熱シールド３４０の貫通穴を通って突出することができるように当該熱シールド内の貫通穴を用いて取り付けフランジ２００’に設置される。幾つかの実施形態では、熱シールド３４０は、インジェクタ本体上側部分１０２ａと排気管１９との間に配置される（図４４）。カバー３４４は、インジェクタ本体上側部分１０２ａと、インジェクタ本体下側部分１０２ｂと、取り付けフランジ２００’とを包囲するように熱シールド３４０に取り付けられる。
【０１４０】
幾つかの実施形態では、試薬を噴射するインジェクタは、第１端部と第２の端部とを画定している円筒状の柱状部材１２２を用いる（図２１）。柱状部材１２２は、当該柱状部材の第１端部から当該柱状部材の第２の端部にかけて中空内部を有する。ばね予荷重具１３８は、中空の中央穴部１３４内に第１端部の一部に当接させて配置される。ばね１３６は、中央穴部１３４内にばね予荷重具１３８と当接するように配置される。電磁コイル１８０は、ボビン１４４の回りに固定され、円筒形の柱状部材１２２の外径を自身で包囲する。幾つかの実施形態では、円筒形の柱状部材１２２、ばね予荷重具１３８、ばね１３６、及び電磁コイル１８０は、インジェクタ本体上側部分１０２ａのキャビティ又は部屋内にのみ位置する。
【０１４１】
円筒形の内部下側本体１０４は、インジェクタ本体下側部分１０２ｂ内に配置され、長手方向中央穴部１０６を画定している。内部下側本体の第１端部は、長手方向中央穴部の直径よりも大きい直径を有する、第１端部第１穴部を画定する。内部下側本体の第１端部はまた、長手方向中央穴部よりも大きく、かつ第１端部第１穴部よりも大きい直径を有する、第１端部第２穴部を画定している。内部下側本体第２端部は、長手方向中央穴部よりも大きい直径を有する第２端部穴部を画定している。インジェクタ１０１は、長手方向中央穴部１０６内に位置する中実のピントル１１８を更に用いる。ガイドプレート１０７は、ピントル１１８の中間部分に取り付けられる。ガイドプレート１０７は、第１端部第１穴部内に配置される。ピントルヘッド１３２は、ピントル１１８の一端部又はピントル１１８の一端部の一部を包囲する。ピントルヘッド１３２は、第１端部第２穴部内に配置され、オリフィスプレート１０８は第２端部穴部内に配置される。円筒形の柱状部材１２２、ばね予荷重具１３８、ばね１３６、電磁コイル１８０、円筒形の内部下側本体１０４、ピントル１１８、ガイドプレート１０７、ピントルヘッド１３２、及びオリフィスプレート１０８は、インジェクタ本体上側部分１０２ａの中央室内等への容易な挿入のために単一のカートリッジの一部であってもよい。
【０１４２】
ガイドプレート１０７は、流体を通す１又は複数の貫通溝又は貫通穴１０９を画定している。あるいは、ガイドプレート１０７及びピントル１１８は、流体を通す１又は複数の貫通溝又は貫通穴１０９を間に画定している。ピントルヘッド１３２は、流体を通す少なくとも１つの貫通穴３１６を画定している。オリフィスプレート１０８と内部下側本体第２端部とは、分配室１７１を間に画定している。オリフィスプレート１０８は、インジェクタ１０１から出るための出口オリフィス１１０へ流体を通す複数の溝３２２を画定している。インジェクタ本体下側部分１０２ｂの内面と内部下側本体外面とは、流体流路３０４を画定している。内部下側本体１０４は、インジェクタ本体下側部分の内面と内部下側本体外面とによって画定されている流路３０４に流体を流通可能に接続する分配流路３０８を画定している（図１８及び図４８）。内部下側本体１０４は、当該内部下側本体中央穴部１０６と、オリフィスプレート１０８と内部下側本体第２端部とによって画定されている分配室１７１とを流体を流通可能に接続する戻り流路３１２を画定している。中実のピントル１１８は、当該中実のピントル１１８の外側の回りに流体を通す長手方向中央穴部１０６内に当該長手方向中央穴部１０６を貫通して配置される。
【０１４３】
本開示は多くの利点を提供する。インジェクタ１００、１０１は、従来のインジェクタに比べて物理的なサイズが低減しており、これにより、材料コストが低減し、包装が改善され、高温の排気系からの吸熱も低減する。インジェクタ１００、１０１は、ねじジョイントを排除し、その代わりに、自己固定式でありその後に溶接されるプレス嵌めを用いている。インジェクタ１００、１０１は、従来のインジェクタと比較して、特に、比較的高温への曝露が生じやすいインジェクタ本体下側部分及び内部下側本体において、Ｏリングを省略することができる。インジェクタ１００、１０１は、当該インジェクタ（ピントル１１８を上昇及び下降させてオリフィスプレート１０８のオリフィス１１０をそれぞれ開放及び閉鎖する動作）の応答時間（開閉時間）を改善し、高いターンダウン比を達成できる。これにより、特定範囲の投与要件をカバーするのに必要とされる別個のインジェクタはより少なくなり、在庫を減少させ、スケール効率を改善できる。インジェクタ１００、１０１により、バッテリー電圧に対する感度、戻り流量、およびインジェクタ本体の温度変動の低減を含め、投与精度や再現性を改善できる。インジェクタ１００、１０１では、インジェクタ本体上側部分１０２ａに対する流体コネクタの位置（例えば、流体入口１６８及び流体出口１７０の位置設定）が変更されており、それによって、例えば、流体入口１６８及び流体出口１７０がプラスチック材料又は感熱性の他の材料から作られている場合において、高温の排気系１８からの輻射熱及び熱対流に対する耐性が改善される。インジェクタ１００、１０１は、最も低温の流体（例えば入口ポート１６７からの流体）を、流体の流れに沿って、最も感熱性の高い構成部品（ソレノイドコイル１８０など）を介して、当該インジェクタ１００，１０１における最も高温になり得る部品（例えばオリフィスプレート１０８など）に循環させて当該部品から熱を抽出させる。これにより排出ガス温度が約８００℃の場合であってもインジェクタの稼働率を維持できる。内部流体への効率的な伝熱により全ての取り囲んだ容積を低温に保つために、インジェクタの表面は露出している外表面積が比較的大きい。
【０１４４】
流体が分配室１７１を通過した後に通って流れる流体流路等の全てのインジェクタ戻り流流路は、比較すると、分配室１７１まで至る流れ流路よりも内表面積が小さい。これにより、出口ポート１６７へ進むにつれて加温される流体から感熱性の構成部品への伝熱を低減することができる。オリフィスプレート１０８は、ろう付け工程との適合性、高い硬度性能、および材料靭性を有する材料であるカーバイドから作ることができる。カーバイドは成形可能であるという利点を更に有しており、比較的小さい複雑な構成部品を、熱処理可能な鋼から機械加工される構成部品に比べて、事実上全く仕上げ作業を行うことなく低コストで大量生産することができる。インジェクタ１００、１０１は、処理システムの後のディーゼル排気ガスでの使用において予想される温度に耐える材料を用いる排気システム１８に取り付けて用いられる。なお、排気システムはカーボン系ガスケットに依存しない。インジェクタ取付部内の断熱体２０４は、７００℃に近い温度に耐性のある手段（ニッケルろう付け等）によって任意の取付部の接続部品の「高温」側に取り付けてシールすることができる。任意の取付部の接続部品の低温側は、従来のフッ素ゴム製Ｏリングによってシールして確実な低漏洩性を提供することができる。断熱体２０４は、Ｏリングのいずれの側あるいはいずれの面に配置されるかに関係なくＯリングが断熱体２０４を効果的にシールできるように、低気孔率を有する。例えば、Ｏリング２０３を、図４２に示したように断熱体２０４とインジェクタ本体（インジェクタ本体下側部分１０２ｂ等）との間に設置してもよく、取り付けフランジ２００’と断熱体２０４との間に設置してもよく、保持プレート２２６と断熱体２０４との間（保持プレート２２６の下側に対向する位置、）に設置してもよい。インジェクタ１００、１０１はまた、ピントル１１８が上昇してオリフィス１１０を開放している場合、オリフィス１１０を通ってインジェクタ１００、１０１を出る流体のみが溝３２２を通過するものであり、かつ、非噴射期間中、溝３２２を通るのではなくその回りを通るバイパス戻り流が、インジェクタ構成部品を冷却するためにインジェクタ１００、１０１内に戻るように導かれるという利点を提供する。
【０１４５】
実施形態の上記の説明は例示及び説明のために提供されている。上記の説明は、網羅的であること又は本発明を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は概して、その特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合は、特に図示又は記載されていない場合であっても、入れ替え可能であり、選択された実施形態において用いることができる。同じものを多くの方法で変更することもできる。そのような変形は、本発明から逸脱するものとみなされるべきではなく、そのような変更は全て、本発明の範囲内に含まれることを意図するものである。
【０１４６】
ここで、本発明は、ＮＯｘ排出量を低減するために、ディーゼルエンジンの排気ガス流中に尿素水溶液を噴射する有利な方法及び装置を提供することを理解すべきである。例示的な実施形態は、本開示が完全となり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供されている。本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の構成部品、装置及び方法の例等の数多くの特定の詳細を説明している。特定の詳細を必ずしも用いる必要のないこと、例示的な実施形態は多くの異なる形態で具現することができること、及びいずれも本開示の範囲を限定すると解釈すべきでないことが当業者には明らかであろう。幾つかの例示的な実施形態では、既知のプロセス、既知の装置構造及び既知の技術は詳細には説明していない。
【０１４７】
本明細書において用いる用語は、特定の例示的な実施形態を説明するためのみのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書において用いられるとき、数量が指定されていないもの（“ａ”、“ａｎ”、“ａｎｄ”及び“ｔｈｅ”）は、文脈が別途明記しない限り、複数形も含むことを意図するものとすることができる。「備える」("ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ"及び"ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ")、「含む」（"ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”）及び「有する」（“ｈａｖｉｎｇ”）は包含的であり、したがって、述べられている特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明記するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではない。本明細書に記載されている方法ステップ、プロセス及び動作は、実施の順序が具体的に特定されていない限り、論じられ又は示されている特定の順序でのそれらの実施を必ず必要とするものと解釈すべきではない。また、付加的又は代替的なステップを用いることができることを理解すべきである。
【０１４８】
或る要素又は層が、別の要素又は層「の上に」、「に係合して」、「に接続して」又は「に連結して」いるとして言及されている場合、その要素又は層は、直接的に、当該別の要素又は層の上に設けられていてもよく、当該別の要素に係合していてもよく、当該別の要素に接続していてもよく、又は当該別の要素に連結にしていてもよく、或いは、介在する要素又は層が存在していてもよい。対照的に、或る要素が、別の要素又は層「の上に直接設けられて」、「に直接係合して」、「に直接接続して」又は「に直接連結して」いるとして言及されている場合、介在する要素又は層は存在してはならない。要素間の関係を説明するのに用いる他の用語も同様に解釈すべきである（例えば、「間に」と「間に直接」、「隣接して」と「直接隣接して」等）。本明細書において用いられるとき、用語「及び／又は」は、１つ又は複数の関連する列挙された項目のあらゆる組み合わせを含む。
【０１４９】
第１の、第２の、第３の等の用語は、本明細書では種々の要素、構成部品、領域、層及び／又は部分を記述するために用いることができるが、これらの要素、構成部品、領域、層及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、構成部品、領域、層又は部分を、他の領域、層又は部分から区別するためにのみ用いることができる。本明細書において用いられるとき、「第１の」、「第２の」等の用語及び他の数字による用語は、文脈によって明らかに示されない限り、順番又は順序を示唆するものではない。したがって、以下に説明する第１の要素、構成部品、領域、層又は部分は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成部品、領域、層又は部分と呼ぶことができる。
【０１５０】
本明細書において、「内側の」、「外側の」、「下の」、「下方の」、「下側の」、「上方の」、「上側の」等の空間的な関係を表す用語は、説明を容易にするため、図に示す１つの要素、又は他の部材あるいは要素との特徴的な関係を説明するために用いられる。空間的な関係を表す用語は、図に示された向きに加え、使用時又は動作時の装置の様々な向きを含むことを意図する場合がある。例えば、図中の装置が逆さになった場合、別の要素又は特徴の「下方の」又は「下の」と記載されている要素は、その別の要素又は特徴の「上方の」向きとなる。したがって、例示的な用語「下方の」は、上方及び下方の両方の向きを含む場合がある。装置は、別の向き（９０度回転又は他の向き）に向いていてもよく、本明細書において用いる空間的な関係を表す記述詞は相応に解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本教示によるインジェクタを用いた汚染排出量制御システムを備える例示的なオンロード用ディーゼルエンジンの概略図である。
【図２Ａ】本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの分解図である。
【図２Ｂ】本教示の幾つかの実施形態による図２Ａの試薬インジェクタの分解断面図である。
【図３Ａ】試薬インジェクタの断面図である。
【図３Ｂ】試薬インジェクタの別の断面図である。
【図４】排気系に取り付けられている試薬インジェクタの下部斜視図である。
【図５】排気系に取り付けられている試薬インジェクタの上部斜視図である。
【図６】本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【図７】本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【図８】本教示の幾つかの実施形態による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【図９】本教示によるインジェクタマウントの断熱体及び取り付けフランジの上部斜視図である。
【図１０】本教示によるインジェクタマウントの断熱体及び取り付けフランジの分解図である。
【図１１】本教示による図９及び図１０の断熱体と取り付けフランジとの断面図である。
【図１２】本教示によるピントルとプランジャとの分解図である。
【図１３】本教示によるピントルとプランジャとの断面図である。
【図１４】本教示による下側インジェクタ本体とピントルとの側面図である。
【図１５】本教示による下側インジェクタ本体とピントルとの分解図である。
【図１６】本教示によるオリフィスプレートの斜視図である。
【図１７】本教示によるガイド部材の斜視図である。
【図１８】本教示による下側インジェクタ本体とピントルとの断面図である。
【図１９】本教示による柱状部材と内部下側本体との上部斜視図である。
【図２０】本教示による柱状部材と内部下側本体との分解図である。
【図２１】本教示による柱状部材と内部下側本体との断面図である。
【図２２】本教示によるインジェクタ本体の下側部分と保持プレートとの上部斜視図である。
【図２３】本教示によるインジェクタ本体の下側部分と保持プレートとの分解図である。
【図２４】本教示によるインジェクタ本体の下側部分と保持プレートとの断面図である。
【図２５】本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体との上部斜視図である。
【図２６】本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体との分解図である。
【図２７】本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体との断面図である。
【図２８】本教示による磁気コイルアセンブリの上部斜視図である。
【図２９】本教示による磁気コイルアセンブリの分解図である。
【図３０】本教示による磁気コイルアセンブリの断面図である。
【図３１】本教示によるボビンアセンブリの上部斜視図である。
【図３２】本教示によるボビンアセンブリの分解図である。
【図３３】本教示によるボビンアセンブリの断面図である。
【図３４】本教示による流体継手アセンブリの上部斜視図である。
【図３５】本教示による流体継手アセンブリの分解図である。
【図３６】本教示による流体継手アセンブリの断面図である。
【図３７】本教示による部分的な試薬インジェクタの上部斜視図である。
【図３８】本教示による部分的な試薬インジェクタの分解図である。
【図３９】本教示による部分的な試薬インジェクタの断面図である。
【図４０】本教示による試薬インジェクタの上部斜視図である。
【図４１】本教示による試薬インジェクタの分解図である。
【図４２】本教示による試薬インジェクタの断面図である。
【図４３】本教示による排気系に組み込まれている試薬インジェクタの上部斜視図である。
【図４４】本教示による排気系に組み込まれている試薬インジェクタの側面図である。
【図４５】本教示による排気系に組み込まれている試薬インジェクタの上面図である。
【図４６】従来の制御信号を示すグラフである。
【図４７】本教示によるピーク・ホールド制御信号を示すグラフである。
【図４８】本教示によるインジェクタ内を通っている流体流路を示す試薬インジェクタの断面図である。
【図４９】本教示による試薬インジェクタの部分断面図である。
【図５０】本教示による流体継手アセンブリの上部斜視図である。
【図５１】本教示による流体継手アセンブリの側面図である。
【図５２】本教示による流体継手アセンブリの上面図である。
【図５３】インジェクタ及び取り付け構成を示す、本教示による試薬インジェクタの部分断面図である。
【図５４】本教示によるピントル及びピントルヘッドの斜視図である。
【図５５】本教示による柱状部材及び内部下側本体の断面図である。
【図５６】本教示によるインジェクタ本体の下側部分と内部下側本体カートリッジとの断面図である。
【図５７】本教示による流体スリーブの断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【国際調査報告】
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