CN105507994A - 注水式排气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注水式排气处理系统。一种排气后处理系统可以包括还原剂供应导管和稀释液供应导管、注入器、以及控制模块。该还原剂供应导管包括用于控制穿过该还原剂供应导管的还原剂流量的第一阀。该稀释液供应导管包括用于控制穿过该稀释液供应导管的稀释液流量的第二阀。该注入器是与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管处于流体连通的并且被配置成用于将流体提供至排气流。该控制模块可以控制该第一阀以提供目标量的还原剂穿过该注入器。该控制模块可以控制该第二阀以便基于穿过该还原剂供应导管的流速与该最小流速阈值之间的差异将穿过该注入器的流体流速维持在等于或高于该注入器的最小流速阈值。

Description

注水式排气处理系统

相关申请的交叉引用

本申请是在2014年9月29日提交的美国专利申请号14/389,224的部分继续申请，后一个申请是2013年8月16日提交的国家级国际申请号PCT/CN2013/081643。上述申请的全部披露通过引用结合在此。

技术领域

本披露涉及一种具有水注入的排气处理系统。

背景技术

本部分提供了与本披露相关的背景信息并且不一定是现有技术的。

已经结合降低燃烧发动机的排气中存在的氮氧化物来使用选择性催化还原技术。许多利用燃烧发动机的车辆装备有用于减少氮氧化物排放物的排气后处理装置。这些系统中的一些是通过使用基于尿素的技术来构造的、包含用于储存尿素的容器以及用于将尿素从该容器传输至排气流的递送系统。虽然这些系统可能在过去表现良好，但是可能希望提供一种用于将尿素(或其他还原剂)更效率且更有效力地递送至排气流的空气辅助递送系统。此外，可能希望用水和/或空气来吹扫该递送系统以维持递送系统的效率和效力。

发明内容

本部分提供本披露的总体概述而不是其全部范围或其所有特征的综合性披露。

在一种形式中，本披露提供了一种排气处理系统，该排气处理系统可以包括气体供应导管、还原剂供应导管、稀释液供应导管、喷嘴、以及泵。该气体供应导管可以是与压缩气体源处于流体连通的并且可以包括用于控制穿过该气体供应导管的压缩气体流量的第一阀。该还原剂供应导管可以是与还原剂源处于流体连通的。该稀释液供应导管可以是与稀释液源(例如，水源)处于流体连通的并且可以包括用于控制穿过该稀释液供应导管的稀释液流量的第二阀。该喷嘴可以是与该气体供应导管、该还原剂供应导管、和该稀释液供应导管处于流体连通的。该泵可以被布置在该喷嘴与该第二阀之间并且可以是与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管处于流体连通的。该泵可以是在第一泵送方向上可运行的以便将来自该还原剂源的还原剂泵送至该喷嘴，并且是在第二泵送方向上可运行的以便将还原剂泵送离开该喷嘴并且朝向该还原剂源。

在一些实施例中，该泵可以是在该第一泵送方向上可运行的以便将来自该稀释液源的稀释液泵送至该喷嘴。

在一些实施例中，该泵可以是在该第二泵送方向上可运行的以便将稀释液泵送离开该喷嘴并且朝向该还原剂源和/或该稀释液源。

在一些实施例中，该还原剂供应导管可以包括第三阀，该第三阀是在打开位置与关闭位置之间可移动的以便控制还原剂在该还原剂源与该泵之间的流量。

在一些实施例中，该排气处理系统可以包括被布置在该泵与该第二阀之间的过滤器。该过滤器可以是与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管处于流体连通的。

在一些实施例中，该压缩气体源可以包括压缩空气源。在其他实施例中，该压缩气体源可以包括额外的或替代的气体。

在一些实施例中，该气体供应导管可以是与平行的第一气体流动路径和第二气体流动路径处于流体连通的。

在一些实施例中，该第一气体流动路径可以包括第三阀，该第三阀是在允许气体流经该第一气体流动路径的第一位置与限制气体流经该第一气体流动路径的第二位置之间可移动的。

在一些实施例中，该第一气体流动路径可以将该气体供应导管与在该泵和该喷嘴的第一入口之间延伸的导管流体性地相联接。

在一些实施例中，该第二气体流动路径可以绕过该第三阀并且将该气体供应导管与该喷嘴的、被布置在该第一入口和出口之间的第二入口相联接。

在一些实施例中，该第二气体流动路径可以包括限流器。

在一些实施例中，该还原剂供应导管可以包括第四阀，该第四阀是在打开位置与关闭位置之间可移动的以控制还原剂在该还原剂源与该泵之间的流动。

一种用于运行该排气处理系统的方法可以包括：以第一吹扫模式来运行该排气处理系统，在该第一吹扫模式中该泵在该第二泵送方向上运行，该第四阀打开并且该第一阀、第二阀、和第三阀关闭；以第二吹扫模式来运行该排气处理系统，在该第二吹扫模式中该泵停止运行，该第二阀关闭并且该第一阀、第三阀、和该第四阀打开；以第三吹扫模式来运行该排气处理系统，在该第三吹扫模式中该泵在该第一泵送方向上运行，该第二阀打开并且该第一阀、第三阀、和第四阀关闭；以第四吹扫模式来运行该排气处理系统，在该第四吹扫模式中该泵在该第二泵送方向上运行，该第二阀打开并且该第一阀、第三阀、和第四发关闭；并且以第五吹扫模式来运行该排气处理系统，在该第五吹扫模式中，该第四阀关闭并且该第一阀、第二阀、和第三阀打开。

在一些实施例中，该第二吹扫模式可以在该第一吹扫模式之后执行；该第三吹扫模式可以在该第二吹扫模式之后执行；该第四吹扫模式可以在该第三吹扫模式之后执行；并且该第五吹扫模式可以在该第四吹扫模式之后执行。

在另一种形式中，本披露提供了一种排气处理系统，该排气处理系统可以包括气体供应导管、还原剂供应导管、稀释液供应导管、喷嘴、泵、以及第一气体流动路径和第二气体流动路径。该气体供应导管可以是与压缩气体源处于流体连通的并且可以包括用于控制穿过该气体供应导管的压缩气体流量的第一阀。该还原剂供应导管可以是与还原剂源处于流体连通的。该稀释液供应导管可以是与稀释液源处于流体连通的并且可以包括用于控制穿过该稀释液供应导管的稀释液流量的第二阀。该喷嘴可以是与该气体供应导管、该还原剂供应导管、和该稀释液供应导管处于流体连通的。该泵可以被布置在该喷嘴与该第二阀之间并且可以是与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管处于流体连通的。该第一气体流动路径和第二气体流动路径可以在该气体供应导管与该喷嘴之间延伸并且与它们流体地连通。该还原剂供应导管可以包括被布置在该泵与该还原剂源之间的第三阀。该第三阀可以是在打开位置与关闭位置之间可移动的以控制还原剂在该还原剂源与该泵之间的流量。

在另一形式中，本披露提供了一种用于运行排气处理系统的方法。该方法可以包括在第一方向上运行泵以便将来自还原剂源的还原剂泵送至喷嘴。该泵可以在与该第一方向上相反的第二方向上运行以便将还原剂朝向该还原剂源泵送。该泵可以在该第一方向上运行以便将来自稀释液源的稀释液泵送至该喷嘴。

在一些实施例中，该方法可以包括关掉该泵并且迫使压缩空气在该第二方向上穿过该泵。

在一些实施例中，该方法可以包括将压缩空气提供至该喷嘴、同时在该第一方向上运行该泵从而将来自该还原剂源的还原剂泵送至该喷嘴。

在一些实施例中，可以关闭阀来限制该还原剂源与该泵之间的连通、同时在该第一方向上运行该泵以便将来自该稀释液源的稀释液泵送至该喷嘴。

在一些实施例中，该方法可以包括在该第二方向上运行该泵以便将稀释液朝向该稀释液源泵送。

在另一形式中，本披露提供了一种用于运行排气处理系统的方法。该方法可以包括将还原剂在第一方向上从还原剂源泵送穿过一个导管到达该喷嘴并且同时将压缩空气供应至该喷嘴。可以迫使还原剂、空气、和稀释液中的一者或多者在第二方向上朝向该还原剂源穿过该导管。可以在该第一方向上经该导管提供稀释液流。

在一些实施例中，该方法可以包括将稀释液提供至该喷嘴、同时将压缩气体供应至该喷嘴并且同时将还原剂在该第一方向上从该还原剂源穿过该导管泵送到该喷嘴。

在一些实施例中，迫使还原剂、空气、和稀释液中的一者或多者在第二方向上朝向该还原剂源穿过该导管可以包括：迫使还原剂在该第二方向上朝向该还原剂源穿过该导管。

在一些实施例中，该方法可以包括迫使空气在该第二方向上穿过该导管。

在一些实施例中，该方法可以包括迫使稀释液在该第二方向上穿过该导管。

在一些实施例中，可以将稀释液注入该喷嘴上游的排气流中。

在另一形式中，本披露提供了一种处理来自发动机的排放气体的后处理系统。该后处理系统可以包括还原剂供应导管、稀释液供应导管、注入器、以及控制模块。该还原剂供应导管可以是与还原剂源处于流体连通的并且可以包括用于控制穿过该还原剂供应导管的还原剂流量的第一阀。该稀释液供应导管可以是与稀释液源处于流体连通的并且可以包括用于控制穿过该稀释液供应导管的稀释液流量的第二阀。该注入器可以是与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管处于流体连通的。该注入器可以被配置成用于将流体提供至来自发动机的排气流。该注入器可以具有最小流速阈值。该控制模块可以控制该第一阀以便针对给定的发动机运行参数提供目标量的还原剂来穿过该注入器。该控制模块可以控制该第二阀以便基于穿过该还原剂供应导管的流速与该最小流速阈值之间的差异来将穿过该注入器的流体流速维持在或高于该最小流速阈值。

在一些实施例中，该最小流速阈值是该注入器能够产生希望的喷射型式所处的最小流速。

在一些实施例中，该控制模块控制该第二阀来响应于还原剂沉积物的形成(例如在该注入器上)的风险而增大穿过该注入器的流速。

在一些实施例中，该第一阀和第二阀是脉宽调制的。

在一些实施例中，将该注入器与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管相连接的流体导管包括泵和过滤器。

在一些实施例中，该流体导管包括被布置在该注入器上游的混合腔室。

在一些实施例中，该混合腔室包括第一还原剂品质传感器，该第一还原剂品质传感器测量该混合腔室中还原剂和稀释液的混合物的功效。第二还原剂品质传感器可以被布置在该还原剂供应导管上、在该混合腔室的上游并且测量该还原剂供应导管中还原剂的功效。

在一些实施例中，该泵是在该第一泵送方向上可运行的以便将来自该稀释液源的稀释液泵送至该注入器。该泵可以是在与该第一泵送方向相反的第二泵送方向上可运行的以便将流体泵送离开该喷嘴并且朝向该还原剂源和/或该稀释液源。该系统可以首先将该流体吹扫返回至该还原剂源并且接着将流体吹扫返回至该稀释液源。

在一些实施例中，排气后处理系统包括与空气源和该注入器处于流体连通的空气供应导管。

在另一形式中，本披露提供了一种用于运行排气后处理系统的方法。该方法可以包括：确认注入器的最小流速阈值；控制还原剂到该注入器的第一流速以便将目标量的还原剂提供至该注入器来处理来自发动机的排放气体；并且控制稀释液到该注入器的第二流速，使得该第一流速与第二流速之和是大于或等于该注入器的最小流速阈值。

在一些实施例中，该最小流速阈值是该注入器能够产生希望的喷射型式所处的最小流速。

在一些实施例中，控制该第一流速包括将该第一流速减小至低于该注入器的最小流速阈值。

在一些实施例中，控制该第一流速包括将该第一流速增大至高于该注入器的最小流速阈值。

在一些实施例中，控制该第二流速包括将该第二流速减小为零。

在一些实施例中，该方法包括确认还原剂沉积物(例如在该注入器上)形成的风险。

在一些实施例中，该风险是基于发动机运行条件来确认的。

在一些实施例中，控制该第二流速包括响应于还原剂沉积物形成的风险来增大穿过该注入器的总流速。

在一些实施例中，响应于还原剂沉积物形成的风险来增大穿过该注入器的总流速包括：维持被供应至该注入器的还原剂的量、同时降低被供应至该注入器的还原剂的浓度。

在一些实施例中，控制该第一流速和第二流速包括分别控制第一阀和第二阀。

在一些实施例中，该第一阀和第二阀是脉宽调制的阀，并且控制该第一阀和第二阀包括控制该第一阀和第二阀的占空比。

在另一形式中，本披露提供了一种用于运行排气后处理系统的方法。该方法可以包括：确认注入器上尿素沉积物形成的风险等级；控制还原剂到该注入器的第一流速以便将目标量的还原剂提供至该注入器来处理来自发动机的排放气体；并且控制稀释液到该注入器的第二流速以便将穿过该注入器的总流体流速增大至超过该第一流速、同时将该目标量的还原剂提供至该注入器。

在一些实施例中，该方法可以包括：确认注入器的最小流速阈值；并且控制稀释液到该注入器的第二流速，使得第一流速与和第二流速之和是大于或等于该注入器的最小流速阈值。

在一些实施例中，该最小流速阈值是该注入器能够产生希望的喷射型式所处的最小流速。

在一些实施例中，控制该第一流速包括将该第一流速减小至低于该注入器的最小流速阈值。

在一些实施例中，控制该第一流速包括将该第一流速增大至高于该注入器的最小流速阈值。

在一些实施例中，控制该第二流速包括将该第二流速减小为零。

在一些实施例中，该风险等级是基于发动机运行条件来确认的。

在一些实施例中，响应于还原剂沉积物形成的风险来增大穿过该注入器的总流速包括：维持被供应至该注入器的还原剂的量、同时降低被供应至该注入器的还原剂的浓度。

在一些实施例中，控制该第一流速和第二流速包括分别控制第一阀和第二阀。

在一些实施例中，该第一阀和第二阀是脉宽调制的阀，并且控制该第一阀和第二阀包括控制该第一阀和第二阀的占空比。

根据本文所提供的描述将明白其他适用范围。本概述中的描述和特定的实例仅旨在展示的目的，而并不旨在限制本披露的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于所选择实施例的而不是对所有可能实施方式的说明性目的，并且不旨在限制本披露的范围。

图1是根据本发明披露原理的发动机和排气处理系统的示意性表示；

图2是流程图，展示了根据本披露原理的排气处理系统的运行；

图3是流程图，展示了根据本披露原理的排气处理系统在吹扫模式中的运行；

图4是表格，提供了针对示例性发动机和排气处理系统的不同运行条件的示例性流速值；并且

图5是流程图，展示了控制该排气处理系统的方法。

在附图中的这几个视图中，相应的附图标记始终指代相应部分。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述多个示例性实施例。

提供了多个示例性实施方式从而使得本公开是详尽的，并将其范围充分地告知本领域的技术人员。阐述了许多特定的细节，例如特定的部件、装置和方法的示例，以提供对本披露的实施方式的详尽理解。对本领域的技术人员来说显然地不必采用特定的细节，而可以用多种不同的形式实施示例性实施方式、并且这些特定的细节都不应解释为是对本披露的范围的限制。在一些示例性实施例中，没有详细描述熟知的过程、熟知的装置结构以及熟知的技术。

本文所使用的术语仅是出于描述特定示例性实施例的目的而并不旨在限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”可以旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。术语“包括”、“含有”、“包含”和“具有”都是包括性的并且因此指定所陈述特征、整合物、步骤，操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或加入一种或多种其他特征、整合物、步骤、操作、元件、部件和/或它们的集合。本文所描述的这些方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们按所讨论或展示的特定顺序执行，除非特别指出执行顺序。还应理解的是，可以采用额外的或替代性的步骤。

当一个元件或层涉及“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“联接到”另一元件或层时，它可以是直接在该另一元件或层上、接合、连接或联接到该另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相比之下，当一个元件涉及“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，就可能不存在中间元件或层。用于描述这些元件之间关系的其他词语应该以类似的方式进行解释(例如，“之间”与“直接之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目的一项或多项的任意和所有组合。

虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用来描述不同的元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语可以仅用于从一个区域、层或部分区分出另一个元件、部件、区域、层或部分。术语如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文使用时并不暗示序列或顺序，除非上下文明确指出。因此，后面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不脱离这些示例性实施例的教导。

参见图1，提供了还原剂递送系统10，该系统可以包括注入器12，该注入器是与还原剂供应导管14、供水导管16、空气供应导管18、以及流体递送导管20处于流体连通的。注入器12可以包括喷嘴22，该喷嘴被配置成用于将空气、还原剂(例如，尿素)、和/或水喷入流经排气管道24的排放气体流中，该排气管道连接至燃烧发动机26上。如在下文中将更详细的描述，可以使用空气和/或水来吹扫和/或清洁该还原剂递送系统10。还原剂递送系统10和发动机26可以结合在运输工具(例如，陆地机动车辆、海上运输工具、飞机、或机车)或任何其他系统或机械中。

还原剂供应导管14可以是与还原剂源28(例如，还原剂储箱)处于流体连通的并且可以包括第一阀30。供水导管16可以是与水源32(或某种其他稀释液的源)处于流体连通的并且可以包括第二阀34。在海洋应用中(即，在燃烧发动机26和还原剂递送系统10安装在船、舰或其他船舶的实施例中)，该水源可以是压载舱、舱底和/或舱底泵、或例如使该船只漂浮在其中的水体。在一些实施例中，水源32可以是专用于还原剂递送系统10的水储箱。供水导管16可以与还原剂供应导管14和流体递送导管20形成三路交叉口36。

空气供应导管18可以包括空气源38(例如，周围环境或空气储箱)、空气压缩机或泵40、第三阀42、降压阀44、以及止回阀46。空气压缩机40可以被布置在空气源38与第三阀42之间。降压阀44可以被布置在第三阀42与止回阀46之间并且可以将流经其中的空气的压力减小到适合用在还原剂递送系统10中的水平。止回阀46可以是与第一和第二平行的气流路径48、50处于流体连通的。止回阀46可以允许气流在第一方向上(即，从第三阀42到第一和第二气流路径48、50)流经其中并且限制或阻止气流在第二方向上(即，从第一和第二气流路径48、50到第三阀42)流经其中。第一气流路径48可以包括第四阀52并且可以将空气供应导管18与流体递送导管20流体地相联接。第二气流路径50可以包括限流器54并且可以将空气供应导管18与注入器12流体地相联接。

流体递送导管20可以包括过滤器56和泵58。在一些实施例中，代替单个泵58或除了该单个泵之外，还原剂泵(未示出)可以沿着还原剂供应导管14来布置并且稀释液泵(未示出)可以沿着稀释液供应导管16来布置。过滤器56可以被布置在三路交叉口36与泵58之间。第一气流路径48可以在注入器12的入口60与泵58之间的位置处连接至流体递送导管20上。

控制模块37可以控制泵58、第一阀30、第二阀34、第三阀42、和第四阀52和/或空气压缩机40的运行。例如第一阀30、第二阀34、第三阀42、和第四阀52可以是螺线管阀或任何其他适合的机电阀。泵58可以是以第一模式可运行的以便在第一方向(例如，从供应导管14、16朝向注入器12的入口60)上泵送流体并且是以第二模式可运行的以便在相反方向(例如，从注入器12的入口60朝向供应导管14、16)上泵送流体。在一些实施例中，空气压缩机40可以与还原剂递送系统10分开地且独立地来控制。在一些实施例中，空气压缩机40和空气源38可以用于安装有还原剂递送系统10的运输工具所携带的不同其他系统。

继续参见图1至图3，将详细描述还原剂递送系统10的运行。如以上所描述的，还原剂递送系统10可以是以还原剂注入模式和吹扫模式可运行的。在该还原剂注入模式中，注入器12可以将空气、还原剂、和/或水注入该排气管道24的排放气体流中。在该吹扫模式中，来自空气源38的空气和/或来自水源32的水可以用来吹扫和/或清洁还原剂递送系统10。在一些实施例中，在该还原剂注入模式期间并且在该吹扫模式期间，空气压缩机40可以在第三阀42的上游提供压缩空气的恒定供应。

一种运行还原剂递送系统10的方法100(图2)可以在发动机26的运行开始时以步骤110开始。在点燃发动机26之后，控制模块37可以在步骤120处确定是否要求将还原剂注入该排气流中。这一确定可以是基于例如发动机允许参数来进行。如果控制模块37确定了要求喷射还原剂，则在步骤130处控制模块37可以致使还原剂递送系统10以该还原剂注入模式来运行。

在该还原剂注入模式中，可以使来自空气源38的空气和来自还原剂源28的还原剂穿过喷嘴22而被注入到排气流之中。即，第一阀30和第三阀42可以处于打开位置中并且泵40、58可以泵送来自该还原剂源28和空气源38的还原剂和空气穿过注入器12。在一些实施例中，在该还原剂注入模式期间可以关闭第二阀34以限制或阻止水被泵送穿过注入器12。在一些实施例中，在该还原剂注入模式期间可以关闭第四阀52，由此迫使来自空气供应导管18的空气穿过第二气流路径50进入注入器12中(或进入注入器12上游的混合腔室中)并且限制或阻止气流穿过第一气流路径48。注入器12可以雾化该还原剂并且将空气和还原剂的混合物注入到排放气体流之中。

在一些实施例中，在步骤130(其中系统10以该还原剂注入模式进行运行)之前和/或之后，控制模块37可以以注水模式来运行系统10，在该注水模式中第二阀34可以打开，第一阀30、第三阀42、和第四阀52可以关闭并且泵58可以在该第一方向上运行以便将水泵送穿过供水导管16、穿过流体递送导管20、并且穿过注入器12和喷嘴22。喷嘴22可以将水喷入到排气流之中。以该注水模式来运行系统10可以有助于还原剂沉积物的分解，这些沉积物可以遍布系统10在排气管道24中和/或在排气后处理装置上(例如，柴油颗粒过滤器(DPF)和/或柴油氧化催化器(DOC))形成。

在一些实施例中，在系统10以该还原剂注入模式的运行之前、期间、和/或之后，可以将来自水源32的水通过被布置在喷嘴22上游的注水管线17和注水喷嘴23(这两者在图1中以虚线示出)而注入到排气流之中。将水注入喷嘴22上游的排气流中增大了排气流中的水蒸汽浓度，这可以减少或阻止尿素沉积物(例如，缩二脲和三缩脲)在喷嘴22处和/或下游形成。在一些实施例中，被布置在喷嘴22下游的一个或多个部件(例如混合器和/或悬挂板)可以包括可以进一步有助于减少尿素沉积物形成的水解催化剂涂层。

在步骤140处，控制模块37可以确定发动机26是否还在运行。如果发动机26还在运行，则控制模块37可以继续以还原剂递送模式来运行该还原剂递送系统10。在关掉发动机26之后，该控制模块37可以在步骤150处以该吹扫模式来运行该还原剂递送系统10。在该吹扫模式中，可以吹扫和/或清洁该注入器12和导管14、20(包含沿着导管导管14、20布置的第一阀30、过滤器56和/或泵58在内)以防止沉积物在不同系统部件上积聚并且防止还原剂和/或水在注入器12、导管14、20、第一阀30、过滤器56和/或泵58内冻结。在一些实施例中，控制模块37可以在发动机26在运行时周期性地以该吹扫模式来运行系统10。

参见图3，将详细描述用于以吹扫模式来运行该还原剂递送系统10的方法步骤。该吹扫模式可以在步骤160处开始，此时系统10可以以泵反转模式来运行。在该泵反转模式中，第一阀30可以打开，第二阀34、第三阀42和第四阀52可以关闭，并且泵58可以在第二(反向)泵送方向上运行以便将流体在从注入器12朝向还原剂源28的方向上泵送。以此方式，可以将注入器12、流体递送导管20、和还原剂供应导管14中的还原剂泵送返回该还原剂源28。

接下来，在步骤170处，该控制模块37可以致使系统10以第一空气吹扫模式来运行。在该第一空气吹扫模式中，第二阀34可以保持在该关闭位置中，第一阀30可以保持在该打开位置中，该第三阀42和第四阀52可以打开，并且泵58可以关掉。由于第一阀30、第三阀42、和第四阀52打开并且第二阀34关闭，来自空气供应导管18的压缩空气可以穿过第一气流路径48流到流体递送导管20。该空气可以继续流经流体递送导管20、穿过泵58和过滤器56、并且穿过还原剂供应导管14。以此方式，该空气可以吹扫来自流体递送导管20、泵58、过滤器56、和还原剂供应导管14的液体。

接着，在步骤180处，该控制模块37可以致使系统10以水向前的吹扫模式来运行。在该水向前的吹扫模式中，第二阀34可以打开，第一阀30、第三阀42、和第四阀52可以关闭，并且泵58可以在该第一泵送方向上运行以便将来自水源32的水泵送穿过过滤器56、泵58、注入器12、和喷嘴22。将水泵送穿过过滤器56、泵58、注入器12、和喷嘴22可以溶解过滤器56、泵58、注入器12、和喷嘴22中的可能由于还原剂流经其中而形成的沉积物。

接下来，在步骤190处，该控制模块37可以致使系统10以水反向的吹扫模式来运行。在该水反向的吹扫模式中，第二阀34仍然打开并且第一阀30、第三阀42、和第四阀52可以保持关闭，并且泵58可以在该第二泵送方向上运行以便将来自注入器12、流体递送导管20、泵58、和过滤器56的水泵送返回至水源32(或返回至第二阀34与水源32之间的位置处)。

最后，在步骤200处，该控制模块37可以致使系统10以第二空气吹扫模式来运行。在该第二空气吹扫模式中，第一阀30可以保持关闭，第二阀34、第三阀42、和第四阀52可以打开，并且泵58可以关掉。在这种模式中，来自空气供应导管18的压缩空气可以流经第一气流路径48到达流体递送导管20。该空气可以继续流经流体递送导管20、穿过泵58、过滤器56、并且穿过供水导管16。以此方式，空气可以吹扫来自流体递送导管20、泵58、过滤器56、和供水导管16的液体。

参见图1、图4和图5，将描述另一种以该还原剂注入模式来运行该还原剂递送系统10的方法。该方法可适用于空气辅助的还原剂注入模式或无空气的还原剂注入模式。如以上所描述的，第一阀30和第二阀34可以是可运行的以便控制被提供给该注入器12的尿素和水的量。在一些实施例中，第一阀30和第二阀34可以是脉宽调制的(PWM)。该控制模块37可以控制第一阀30和第二阀34的PWM占空比和/或泵58的占空比或速度从而控制被注入到排气流之中的流体的浓度和流速。该控制模块37可以控制这些阀30、34以至少维持穿过注入器12的最小流速从而允许注入器12具有恰当性能(例如，适当的雾化、喷射品质或喷射锥角)并且减少或消除尿素在注入器12上的顶部尿素沉积物、同时提供目标量的尿素和流速以便在不同发动机条件下适当地处理排放气体。以此方式控制尿素与水的比率可以减小或消除对空气注入的需要(即，减小或消除对空气注入所提供的雾化的需要)。

在一些实施例中，流体递送导管20可以包括一个混合腔室33，在该混合腔室中来自还原剂供应导管14的尿素和来自供水导管16的水可以在被注入到排气流中之前混合。例如，混合腔室33可以布置在过滤器56的上游(即，过滤器56与交叉口36之间)。在一些实施例中，可以将第一尿素品质传感器39布置在混合腔室33中以用于测量其中的流体的功效并且将这个数据传递至该控制模块37。在一些构型中，可以将第二尿素品质传感器41沿着还原剂供应导管14布置在混合腔室33的上游以用于测量其中的还原剂的功效并且将这个数据传递至该控制模块37。在一些实施例中，可以将空气注入混合腔室33之中。在一些实施例中，可以使用蓄积器来代替混合腔室33。在具有串联过滤器的构型中，和/或在流体供应导管20足够长而允许尿素和水在被注入排气流中之前进行充分混合时，可以不需要混合腔室33也不需要该蓄积器。在一些实施例中，一个压力传感器和/或NOx传感器可以沿着流体递送导管20来布置并且可以是与控制模块37通信的。

如以上所描述的，该控制模块37可以至少维持最小流体流速穿过注入器12。例如，在产生低排放物的发动机运行条件下，可能仅需要相对少量的尿素来处理排放气体。因此，在此类条件下，该控制模块37可以调整阀30、34的占空比从而减小来自还原剂供应导管14和储箱28(可以包含40％NH3和60％水的尿素浓度)的尿素的流速并且增大来自供水导管16的水的流速，以便将穿过注入器12的总流速维持在等于或高于最小阈值(例如，约十克每秒)。以此方式，该控制模块37可以减少或消除定量给送误差(dosingerror)并且维持离开喷嘴22的流体的希望喷射品质和喷射锥角。

以此方式控制该系统10消除了对单独的低定量给送注入器和高定量给送注入器的需要。即，单一注入器12可以在低定量给送条件(例如，当希望小于约10克每秒的40％浓度尿素时)和高定量给送条件(例如，当希望10克每秒或多于40％浓度的尿素时)两种条件下使用。

此外，以预定的发动机运行时间间隔(或当其他发动机运行条件指示出尿素沉积物形成的较高风险时)和/或响应于检测到形成在注入器12上的尿素沉积，该控制模块37可以通过增大来自供水导管16的水的流速、同时仍提供所希望的量的尿素来与排放气体起化学反应来增大穿过注入器12的流速。穿过注入器12的增大的流速可以减少或消除这些沉积物同时仍可以将希望定量给送的尿素注入排气流中以适应给定的发动机运行条件(例如，发动机速度、负载、发动机温度、排放气体温度、发动机运行时间等中的任一项或多项)。

图4提供了该控制模块37可以控制阀30、34和泵58来实现的尿素和水流速的若干个实例。图4中所提供的这些实例是基于系统10的以下实施例，在该系统中10克每秒是针对注入器12的恰当性能的最小流速阈值(即，穿过注入器12、产生恰当喷射品质的最小流速)。

在图4的实例1中，这些发动机运行条件可以是使得10克每秒的尿素是将适当量(即目标量)的尿素提供至排气中从而充分处理排放气体的适当流速。由于在此类条件下尿素的流速至少等于该最小流速阈值以获得注入器12的恰当性能，所以该控制模块37可以将第二阀34的占空比减小为零(即，阻止任何流动穿过第二阀34)。

在图4的实例2和实例3中，发动机运行条件可以是使得10克每秒的尿素流速提供适当量的尿素到排气流中，然而一个或多个发动机运行条件(即，高的发动机速度、发动机负载、发动机温度、排气温度、发动机运行时间等等)也可能指示在注入器12上的尿素沉积物形成的增大的风险(或者在一些实施例中，可以检测到实际的尿素沉积物形成)。因此，该控制模块37可以相应地增大第二阀34的占空比以便增大穿过注入器12的总流速从而清除注入器12上的尿素沉积物、而仍维持目标量的尿素(例如，10克每秒的尿素)到达排气流。

在实例4至实例6中，发动机运行条件可以是使得20克每秒的尿素流速提供适当量的尿素进入排气流中。如图4所示，该控制模块37可以根据尿素沉积物形成的风险等级(或根据实际检测到的沉积物的严重程度)来调节水的流速。如果沉积物形成的风险低或不存在，该控制模块可以将第二阀34的占空比减小为零(如在实例4中)以防止穿过第二阀34的流动，因为实例4中的尿素流速高于为获得注入器12的恰当性能的最小流速阈值。

在图4的实例7中，发动机运行条件可以是使得5克每秒的尿素流速提供适当量的尿素进入排气流中。在此类条件下，该控制模块37可以减小第一阀30的占空比以得到5克每秒的尿素流速(即使5克每秒低于为获得注入器12的恰当性能的最小流速阈值)。为了至少实现针对注入器12的最小流速阈值，该控制模块37可以将第二阀34的占空比增大至5克每秒或更大，以将穿过注入器的总流体流速提高到10克每秒或更大。

将认识到，实例1至实例7是仅出于展示的目的而提供的，并且针对给定的应用，流速值和/或最小阈值的许多其他组合都是可应用的。

图5描绘了一种根据上述原理的用于控制该系统10的方法200。在方法200的步骤210中，该控制模块37可以确认为获得注入器12的恰当性能的最小流速阈值。此信息可以被系统10的制造商、或例如安装了系统10的运输工具的制造商存储在与控制模块37相关联的存储器电路中。

在步骤220中，该控制模块可以确认要注入到排气流中的尿素的目标量。如上所述，该目标量可以是穿过还原剂供应导管14的、提供适当量的尿素进入排气流中从而充分处理排气的流速。该目标量可以由该控制模块37基于发动机运行条件(例如，发动机速度、发动机负载、发动机温度、排气温度、发动机运行时间等)来确定。

在步骤230中，该控制模块37可以确认注入器12上尿素沉积物形成的风险等级。如上所述，发动机运行条件例如高发动机速度、高发动机负载、高发动机温度、高排气温度、和/或高发动机运行时间可以例如指示注入器12上尿素沉积物形成的风险等级增大。在一些实施例中，该控制模块可以基于实际检测到注入器12上的尿素沉积物来确认风险等级。

在步骤240中，该控制模块37可以控制第一阀30来将目标量的尿素提供至排气流。即，可以调节第一阀30的占空比以便提供与目标量的尿素相对应的尿素流速来穿过还原剂供应导管14。在步骤250中，该控制模块37可以基于第一阀30的占空比、在步骤210中确定的最小流速阈值、以及在步骤230中确定的风险等级来控制第二阀34。即，该控制模块37可以调节第二阀34的占空比以实现大于或等于该最小流速阈值且大于或等于足以清除注入器12上的尿素沉积物和/或阻止尿素沉积物在注入器12上形成的总流体流速穿过注入器12(即，分别穿过还原剂供应导管14和供水导管16的尿素流速和水流速之和)。

在一些构型中，该控制模块37可以基于在以上方法步骤中任一个的任一点处从第一和第二尿素品质传感器39、41之一或二者接收到的数据来调节阀30、34之一或二者的位置或占空比。

在本申请中，术语“模块”可以由术语“电路”来替换。术语模块可以指：属于或包括专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群)；存储由处理器执行的代码的存储器电路(共用、专用或群)；提供所描述功能的其他适合的硬件部件；或以上部分或全部项的组合，如片上系统。

如以上使用的术语代码可以包括软件、固件、和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类别、数据结构、和/或对象。术语共享处理器电路涵盖了执行来自多个模块的一些或全部代码的单一处理器电路。术语群处理器电路涵盖了与额外的处理器电路相结合来执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。术语共享存储器电路涵盖了存储来自多个模块的一些或全部代码的单一存储器电路。术语群存储器电路涵盖了与额外的存储器相结合来存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如在此使用的术语计算机可读介质不涵盖传播穿过介质的瞬态电或电磁信号(例如载波上的)；术语计算机可读介质因此可以视为有形的且非瞬态的。非瞬态的有形的计算机可读介质的非限制性实例为：非易失性存储器电路(例如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩膜只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)、以及光存储介质(例如CD、DVD、或蓝光光盘)。

本申请中描述的这些设备和方法可以部分地或完全由通过配置通用计算机来执行计算机程序中实现的一个或多个具体功能而创建的专用计算机来实施。以上功能块、流程图要素和说明用作软件说明书，可以通过有经验的技术人员或程序员的例程工作转移到计算机程序中。

这些计算机程序包括处理器可执行指令，这些指令被存储在至少一个非瞬态的、有形的计算机可读介质中。这些计算机程序还可以包括或依赖所存储的数据。这些计算机程序可以涵盖与该专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与该专用计算机的具体器件交互的器件驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、背景服务器、背景应用程序等等。

权利要求中叙述的要素均不旨在是35U.S.C.§112(f)的含义内的装置加功能的要素，除非使用“用于...的装置(meansfor)”来明确叙述一个要素，或是在使用短语“用于...的操作(operationfor)”或“用于...的步骤(stepfor)”的方法权利要求的情况下。

已经出于展示和说明的目的提供了以上对实施例的描述。其并不旨在穷举或是限制本文所披露的内容。具体实施例的单独的元素或特征通常并不受限于该具体实施例，而是在适用时可以互相交换的，而且可以用于甚至并未特别示出或阐述的选定实施例中。也可以用多种方式来对其加以变化。这样的变化并不被视作是脱离了本披露内容，而且所有这样的改动都旨在包括在本披露内容的范围之内。

Claims (34)

1.一种用于处理来自发动机的排放气体的后处理系统，该后处理系统包括：

还原剂供应导管，该还原剂供应导管是与还原剂源处于流体连通的并且包括用于控制穿过该还原剂供应导管的还原剂流量的第一阀；

稀释液供应导管，该稀释液供应导管是与稀释液源处于流体连通的并且包括用于控制穿过该稀释液供应导管的稀释液流量的第二阀；

与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管处于流体连通的注入器，该注入器被配置成用于将流体提供至来自该发动机的排气流，该注入器具有最小流速阈值；以及

控制模块，该控制模块控制该第一阀来针对给定的发动机运行参数提供目标量的还原剂穿过该注入器，该控制模块控制该第二阀以便基于穿过该还原剂供应导管的流速与该最小流速阈值之间的差异将穿过该注入器的流体流速维持在等于或高于该最小流速阈值。

2.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中，该最小流速阈值是该注入器能够产生所希望喷射型式所处的最小流速。

3.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中，该控制模块控制该第二阀来响应于还原剂沉积物形成的风险而增大穿过该注入器的流速。

4.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中，该第一阀和第二阀的脉宽调制的。

5.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中，将该注入器与该还原剂供应导管和该稀释液供应导管相连接的流体导管包括泵和过滤器。

6.如权利要求5所述的排气后处理系统，其中，该流体导管包括接收还原剂和稀释液的混合腔室，该混合腔室被布置在该注入器的上游。

7.如权利要求6所述的排气后处理系统，其中，该混合腔室包括第一还原剂品质传感器，该第一还原剂品质传感器测量该混合腔室中还原剂和稀释液的混合物的功效，并且其中第二还原剂品质传感器被布置在该还原剂供应导管上、在该混合腔室的上游并且测量该还原剂供应导管中还原剂的功效。

8.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中，该泵是在第一泵送方向上可运行的以便将来自该稀释液源的稀释液泵送至该注入器，并且其中该泵是在与该第一泵送方向相反的第二泵送方向上可运行的以便将流体泵送离开该喷嘴并且朝向该还原剂源和该稀释液源中的至少一者。

9.如权利要求1所述的排气后处理系统，进一步包括与空气源和该注入器处于流体连通的空气供应导管。

10.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中，该稀释液源包括水源。

11.一种用于运行排气后处理系统的方法，该方法包括：

确认注入器的最小流速阈值；

控制还原剂到该注入器的第一流速以便将目标量的还原剂提供至该注入器来处理来自发动机的排放气体；并且

控制稀释液到该注入器的第二流速，使得该第一流速与第二流速之和是大于或等于该注入器的最小流速阈值。

12.如权利要求11所述的方法，其中，该最小流速阈值是该注入器能够产生希望的喷射型式所处的最小流速。

13.如权利要求11所述的方法，其中，控制该第一流速包括将该第一流速减小至低于该注入器的最小流速阈值。

14.如权利要求11所述的方法，其中，控制该第一流速包括将该第一流速增大至高于该注入器的最小流速阈值。

15.如权利要求11所述的方法，其中，控制该第二流速包括将该第二流速减小为零。

16.如权利要求11所述的方法，进一步包括确认还原剂沉积物形成的风险。

17.如权利要求16所述的方法，其中，该风险是基于多个发动机运行条件来确认的。

18.如权利要求17所述的方法，其中，控制该第二流速包括响应于还原剂沉积物形成的风险来增大穿过该注入器的总流速。

19.如权利要求18所述的方法，其中，响应于还原剂沉积物形成的风险来增大穿过该注入器的总流速包括：维持被供应至该注入器的还原剂的量同时降低被供应至该注入器的还原剂的浓度。

20.如权利要求11所述的方法，其中，控制该第一流速和第二流速包括对应地控制第一阀和第二阀。

21.如权利要求20所述的方法，其中，该第一阀和第二阀是脉宽调制的，并且控制该第一阀和第二阀包括控制该第一阀和第二阀的占空比。

22.根据权利要求11所述的方法，其中，该稀释液是水。

23.一种用于运行排气后处理系统的方法，该方法包括：

确认尿素沉积物形成的风险等级；

控制还原剂到该注入器的第一流速以便将目标量的还原剂提供至该注入器来处理来自发动机的排放气体；并且

控制稀释液到该注入器的第二流速以便将穿过该注入器的总流体流速增大至超过该第一流速同时将该目标量的还原剂提供至该注入器。

24.如权利要求23所述的方法，其中，控制该第一流速包括减小该第一流速。

25.如权利要求23所述的方法，进一步包括：

确认注入器的最小流速阈值；并且

控制稀释液到该注入器的第二流速，使得该第一流速与第二流速之和是大于或等于该注入器的最小流速阈值。

26.如权利要求25所述的方法，其中，该最小流速阈值是该注入器能够产生希望的喷射型式所处的最小流速。

27.如权利要求26所述的方法，其中，控制该第一流速包括将该第一流速减小至低于该注入器的最小流速阈值。

28.如权利要求25所述的方法，其中，控制该第一流速包括将该第一流速增大至高于该注入器的最小流速阈值。

29.如权利要求23所述的方法，其中，控制该第二流速包括将该第二流速减小为零。

30.如权利要求23所述的方法，其中，该风险等级是基于多个发动机运行条件来确认的。

31.如权利要求30所述的方法，其中，响应于还原剂沉积物形成的风险来增大穿过该注入器的总流速包括：维持被供应至该注入器的还原剂的量同时降低被供应至该注入器的还原剂的浓度。

32.如权利要求23所述的方法，其中，控制该第一流速和第二流速包括对应地控制第一阀和第二阀。

33.如权利要求32所述的方法，其中，该第一阀和第二阀是脉宽调制的，并且控制该第一阀和第二阀包括控制该第一阀和第二阀的占空比。

34.根据权利要求23所述的方法，其中，该稀释液是水。