CN103209750B - 用于向排气后处理系统传送高度雾化的柴油排气处理液的系统、方法和装置 - Google Patents

用于向排气后处理系统传送高度雾化的柴油排气处理液的系统、方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种系统包括具有两个入口和一个出口的柱形混合室。出口流体连接至输送管线，并且喷嘴设置在输送管线下游。喷嘴流体连接至内燃机的排气流。系统进一步包括流体连接至柴油排气处理液（DEF）流的第一入口和流体连接至空气流的第二入口。DEF流和空气流以离散角相交。

Description

用于向排气后处理系统传送高度雾化的柴油排气处理液的系统、方法和装置
相关申请
本申请涉及并要求2010年9月23日提交的名称为“SYSTEM,METHOD,ANDAPPARATUSFORDELIVERINGHIGHLYATOMIZEDDIESELEXHAUSTFLUIDTOANEXHAUSTAFTERTREATMENTSYSTEM(用于向排气后处理系统传送高度雾化的柴油排气处理液的系统、方法和装置)”系列号为61/385,888的美国临时专利申请的利益，还涉及2011年9月23日提交的名称为“SYSTEM,METHOD,ANDAPPARATUSFORDELIVERINGHIGHLYATOMIZEDDIESELEXHAUSTFLUIDTOANEXHAUSTAFTERTREATMENTSYSTEM(用于向排气后处理系统传送高度雾化的柴油排气处理液的系统、方法和装置)”申请号为13/243,096的美国专利申请，这两个文件通过引用以全文的方式并入本文用于所有目的。
背景技术
世界许多区域的排放标准已引入利用内燃机后处理系统的需求。示例性系统使用柴油排气处理液（DEF）例如喷射到发动机排气流中的尿素-水溶液，在存在适当的选择的催化剂时，DEF与排气流中的NOx反应，以通过还原反应消除部分NOx。DEF的使用对于还原NOx是有效的，但具有几个缺陷。DEF在寒冷的周围环境下会冻结，从而在发动机起动后导致长的延迟时间直到后处理系统完全起作用以还原排放物。DEF流体必须在排气处理液中被雾化成非常小的液滴以支持DEF的蒸发，以及在可实施的情况下进一步支持尿素分解成氨。确保雾化的特定系统包括DEF喷射系统中的空气辅助装置。适当设计的空气辅助装置在确保DEF在排气流中完全被雾化是有效的。但是，空气和DEF之间的接触，特别是在流体温度低的情况下，会导致DEF的成分在喷射器上、流动管内或系统的其他区域中的结晶，这导致次优性能或系统故障。在DEF的成分结晶发生时，在不执行全方位维修事件的情况下检测和处理结晶状况可能是非常困难的。
发明内容
一个实施例是用于向内燃机的后处理系统提供高度雾化的尿素-水混合物的独特装置。进一步的实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处根据下面的描述和附图将变得显而易见。
附图说明
图1是使用车辆空气供给装置的空气辅助配给系统的示意性方块图。
图2是使用独立空气供给装置的空气辅助配给系统的示意性方块图。
图3描述了示例性混合室。
图4描述了另一个示例性混合室的剖面图。
图5描述了顶盖被移除的配给模块的封装示例。
图6描述了底盖示出为分离的配给组件的封装示例的另一个示图。
图7A描述了用于配给组件的外壳。
图7B描述了与安装头接合配给组件的外壳。
图8描述了底盖示出为分离的封装示例的另一个示图，并示出了冷却剂流动路径。
图9描述了用于排气处理液喷射的示例性喷嘴。
图10描述的示例性配给器和现有技术的配给器的对比。
图11描述了凸起安装的配给器和中心线安装的配给器的对比模拟数据。
图12描述了组装后的示例性配给组件的封装件。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解，现在将参考在附图中示出的实施例并且将使用特定的语言来描述本发明的原理。尽管如此，应该理解的是不因此意图限制本发明的范围，任何在示出的实施例中进行的改变和进一步修改以及如与本发明相关的技术领域的技术人员会通常想到的其中所示出的本发明原理的任何进一步应用在本文中都是可以预想的。
参见如图1，系统100包括柱形混合室102，具有两个入口108，112和一个出口104。如本文中所使用的，柱形描述了具有细长截面形状的腔室。示例性柱形混合室是圆柱形混合室，尽管其他截面形状或各截面形状的组合在本文都是可以预想的。
出口104流体连接于输送管线106。系统100进一步包括输送管线106下游的喷嘴116。喷嘴116流体连接于内燃机的排气流（未示出）。图1中的喷嘴116示意性地示出。参照图9，示例性喷嘴116示出为具有喷射孔902。柴油排气处理液（DEF）和空气（或其他支持气体）的混合流体流从输送管线106接收并通过孔902喷射到排气流中。本文包括DEF的描述是指任何包括尿素的流体，而不管是应用于相关的柴油发动机或应用于使用尿素-水流体混合物的任何其他处理系统。
返回图1，入口中的第一入口108流体连接于DEF流110。在图1的示例中，DEF流110从DEF箱122引入系统100，并通过泵120提供至混合室102，DEF箱122可以包括筛或其他装置。示例性的泵120是隔膜泵，尽管与DEF兼容的任意类型的泵120在本文中都是可以预想的。
第二入口112流体连接于空气流114。DEF流110与空气流114以离散角相交。示例性的离散角是直角（即90度或基本上类似角度）。仍能提供足够雾化的其他陡斜角度在本文中都是可以预想的。参见图3，示出了闭合的示例性混合室102。接收空气流的第二入口112和接收DEF流的第一入口108具有由是离散角的角302分开的中心线。在图3的示例中，离散角是直角。DEF流与混合室102成一直线，而空气流垂直于混合室102。
在一些进一步的实施例中，系统100包括在具有至少5mm长度的孔内终止于柱形混合室102的空气流114。参见图4，孔402设置在第二入口112处。孔402设置为至少5mm长。在一些实施例中，孔402具有的直径尺寸定为提供以设计空气流速的期望空气流速。示例性系统100包括能够向空气流提供足够的空气流量以使孔402内空气流的空气速度至少为47m/sec的空气源。
在一些实施例中，系统100包括在孔上游的位置处设置在空气流中的止回阀。附加地或可选地，空气源可以是车辆空气供给装置118或专用空气泵。参见图2，独立空气供应装置202包括向系统100提供专用空气用于空气流114的空气泵。
示例性的系统100进一步包括热连接于DEF流110的冷却剂腔。冷却剂腔可以构建成接收发动冷却剂。在一些实施例中，冷却剂腔由连接至配给组件的外壳壁形成。参见图8，底盖602（外壳壁）连接至配给组件800以在其中形成用于冷却剂流动路径802的腔室。底盖602的连接机构包括紧固件、振动焊接或超声波焊接。焊接的使用消除了弹性体密封件或垫片的需要，并且提供用于无泄露冷却剂室以抵抗振动和老化。冷却剂沿第一冷却剂入口504和第一冷却剂出口502而行或沿第二冷却剂入口702和第二冷却剂出口704而行。多个冷却剂入口和出口设置用于多种安装选择方案。未处于使用的冷却剂入口和出口可以被密封或不呈现。
在一些实施例中，系统100包括旁通管线130，其可用作多项功能中的任一或所有功能。旁通管线130可以防止泵120超压，提供加热机构（例如在旁通管线130上的加热器在旁通管线130再循环时加热DEF流110），和/或旁通线路130提供用于改善从冷却剂室向DEF流110的热传输的流体移动（参见图8）。
本文预想的系统进一步的实施例在下面进行描述。参见图1，示出了用于向内燃机的排气流传送DEF的系统100的示意图。系统100包括空气源118。在图1的示例中，空气源118是车辆空气供给装置118，例如车载空气压缩机箱或其他供给装置。空气源118包括压力调节器，粒子筛和/或网，以及常闭的闸阀。
进一步在图1中，配给组件设置在外壳内，配给组件具有空气流114和DEF流110。空气流114穿过止回阀（例如单向阀）并以90度角或以基本上90度角与DEF流110相会。在一些实施例中，DEF流和空气流之间的相交角可以变化。配给模块包括柱形混合室102。相对于钟形或以其他方式张开的混合室，柱形混合室102的使用减少了混合流体在混合室102中的停留时间。减少的停留时间减少了DEF的局部部分可能干燥并形成活性DEF成分例如尿素或部分反应的尿素成分的结晶。柱形混合室102还减少或消除了混合室内的任何涡流或回流，这些会导致混合室102内活性DEF成分的结晶也是公知的。
配给组件进一步包括DEF流110。DEF流110接收来自DEF箱122的DEF，DEF箱包括颗粒过滤器。配给组件进一步包括在DEF入口上的附加的筛，以及在配给泵120之前DEF流中设置的止回阀。虽然在示图中的配给泵120是隔膜泵，但是可以是在配给组件中存在的温度下可与DEF流体兼容的任何类型的泵。配给组件可以包括位于泵120下游的止回泵（未示出）。在一些实施例中，配给组件进一步包括与DEF流110成直线的脉动消除器124以及精细过滤器132（例如10微米）。配给组件进一步包括向混合室102提供加压的DEF的配压阀（未示出）。
图1的示例包括在空气流114上的压力传感器140，其可以用于空气压力的反馈控制中和/或其可以用于确定所需的DEF流压力和/或流速以在输送管线106中实现期望的DEF流速。图1中的示例进一步包括DEF流110上的压力传感器138和/或温度传感器136。DEF流110上的压力传感器138和/或温度传感器136可以用于诊断以控制DEF泵120、控制配压阀，或者用于本领域可理解的任何其他用途。配给组件可以进一步包括尿素质量传感器（未示出）。示出和描述的特定传感器是可选的，并且可以再定位或被排除。
混合室102向喷嘴116的下游提供混合的空气和DEF。喷嘴116在DEF应用于排气流中的地方上游的位置处流体连接至内燃机的排气流。示例性系统包括选择性催化还原（SCR）元件，在存在DEF的情况下其还原排气流中大量的NOX。排出喷嘴的混合的空气和DEF包括雾化的DEF流。
在图1中示出了至DEF入口的旁通管线130。旁通管线130包括通过控制器和/或压力阈值可控的常闭旁通阀。旁通管线130允许用于加热旁通流以使整个DEF流110升温。可选地或附加地，旁通管线130允许DEF泵120以高于要求的速率的速率运行，由此保持DEF流110中的压力以用于瞬间操作。旁通线路130的加热通过将旁通线路130热暴露于更热的流，例如设置成与旁通线路130热接触的室内的发动机冷却剂。在一些实施例中，电阻元件定位成与旁通线路130热接触并选择地使旁通线路130升温。
参见图2，示出了与图1中所示系统相似的系统200的示意图。图2的系统200包括独立空气供给装置202，其可以包括专用的空气泵。空气供给装置202包括空气入口、颗粒过滤器和在本领域理解的任意类型的空气泵。空气源进一步包括设置在空气泵各侧上的止回阀。在一个示例中，空气源压力通过使用配给组件上的压力泵的控制器控制，其中控制器操作泵以保持特定的压力和/或确保空气源不超过特定压力。可选地或附加地，空气源压力可以通过连续地将空气输送通过空气流、混合室和喷嘴进行控制。进一步地，空气源可以包括空气压力减压阀，其被使用以控制空气压力或仅将空气压力限定到最大值。在图1和图2中示出了示例性的空气源，但是本文可以预想本领域已知的或在具体车辆上可使用的任何空气源。
图3示出了混合室102的一个示图。混合室是柱形的并向图3的右侧排放。DEF从左侧输入并且空气从上部输入。空气流与DEF流以90度角相交。图2中的混合室102是塑料的混合室102，但是混合室102可以是在配给组件内的温度下不与DEF流发生反应并且进一步与配给组件的温度和振动环境兼容的任何材料。
图3中的DEF流入口包括间隔，用于双重冗余密封。密封包括径向O形环和面密封O形环，并进一步包括第二组O形环。在配给组件内的任何DEF泄露都会导致尿素或配给组件内的其他DEF成分结晶，从而包括在DEF流和/或空气流内。在配给组件内的任何结晶都会导致次优性能或失效。在混合室外面的空气流和DEF流的混合可能导致尿素或其他DEF成分的冷却和干燥，也会导致结晶。在一些实施例中，配给组件内的各内部管道连接都包括径向O形环和面密封O形环。附加地，一些实施例在一些管道连接上、在用于DEF流110的内部管道连接上和/或对于所有内部管道连接包括双重冗余密封。
参见图4，示出了示例性混合室。混合室包括位于上部的空气输入孔402。空气输入孔的直径为1.5mm并且长度为5.5mm。在一些实施例中，已示出有利的是对于空气流出口和DEF的混合点间隔开约6mm以防止来自进入的空气流的DEF液滴并防止形成结晶。6mm可以由孔的长度形成，如图所示，并且可以由空气流中的止回阀的几何形状形成，以向从空气流出口和DEF的混合点的流动路径提供一些附加的长度。进一步地，空气输入孔和空气流速协作以在空气流出口和DEF的混合点之间提供最小的空气线速度。在一些实施例中，最小线速度是约每秒47米。在图4的示图中，DEF从图3的右侧进入，与空气混合，并在左侧排出至输送管线（未示出）前穿过柱形混合室。在DEF侧的腔室在DEF流的连接处容纳密封件，并且在配给组件的操作期间不暴露于流体。
参见图5，示出了配给组件的封装示例500。大型部件例如泵120、混合室102和脉动消除器124的定位是举例性的并是非限制性的。设置了冷却剂入口504和冷却剂出口502。DEF流110的入口在左侧，并且输送管线106连接位于中心。在图5的示例中空气入口设置在配给组件的上部处。在一些实施例中，配给组件的所有内部管线连接都包括径向和面密封O形环，并且一些连接是双重冗余的以防止液体泄露。参见图6，提供了示例性封装示例的另一个示图600。顶盖606包括垫片密封件并且可移除以维修或维护。底盖602示出为与配给组件分离。在一些实施例中，底盖602是永久固定的，并且限定腔室用于发动机冷却剂或其他加热机构热暴露于DEF流110。底盖602可以超声波或振动焊接至配给组件，尽管用于附接盖的其他方法在本领域是已知的。底盖602可以完全密封配给组件的底部或者可以可连接于用于安装或其他连接目的的适配器604。
参见图7A，示例性配给组件700示出为用于在应用时直接安装的祼配置。配给组件包括具有在底部的接收孔以接收安装螺栓的适配器720。在右侧配给组件与安装头接合。参见图7B，配给组件701附接至安装头708，其允许用于冷却剂入口702和冷却剂出口704的可选连接。配给组件700，701使用可选位置726用于输送管线连接，尽管在本文中可预想配给组件上的任何位置。图7B的实施例示出了用于提供电力和/或至配给组件701的连通的连接器706。
参见图9，示出了示例性喷嘴116。喷嘴116设置到发动机的排气流内，并从配给组件接收DEF-空气混合物。喷射孔902位于喷嘴116的端部，并后在一些实施例中，其设置在喷嘴116的侧面上。喷射孔902的侧面定位允许DEF沿轴向喷入排气流内，而不是如侧面安装的喷嘴通常沿径向喷射。在喷嘴116选择性地定尺寸和定位的情况下，DEF进一步在排气流的中心线处或附近喷射。
参见图10，仅使用DEF流体的喷射器包括在“无空气”图表1006中示出的结果。使用DEF-空气混合物的喷射器包括在“空气辅助”图表1008中示出的结果。通过观察拍摄的喷射图片1002，1004，空气辅助提供了更高质量的喷射。参见数量资料，看到空气辅助的喷射对喷射速率更敏感，例如曲线1006在约4.0kg/hr的流速之上快速升起。尽管如此，空气辅助喷射在测试的流速范围内提供更小得多的液滴尺寸。更小的液滴尺寸改善向液滴内的热传输、液滴的蒸发率、减少结晶的形成或副反应以及减少还原剂（例如尿素）的喷射与SCR催化剂内的还原剂或其他目标成分的可用性之间的还原时间延迟。由于SCR系统提供还原剂的实时传送，即还原剂被喷射以满足当前NOX还原需求，所以喷射和可用性之间的时间延迟对于避免浪费DEF、满足NOX排放目标以及避免从SCR组件的例如氨泄露的不希望的环境事件。
参见图11，示出了侧面安装（即凸出安装、径向传送）喷射器和中心线喷射器的流动结果1100。第1次运行是在第一流速（例如如通过第1次运行和第2次运行之间的ΔP差值所表示的）下并且第2次运行在第二流速下。比较数据1106，1108中两个构造之间的第1次运行，显然中间线喷射在径向方向提供了改善的蒸发和均匀性（UI是均匀性指数）。比较在低流速下的第2次运行，再次观察到中心线喷射的更大程度的蒸发和均匀性。图1102，1108提供了DEF喷射器下游（在喷射器下游36英寸上）DEF分布的直观图像。从直观图像1102，1104在质量上显然的是中心线喷射提供了改善的分布均匀性。
参见图12，示出了顶盖1202就位的封装示例。在图12中示出了可选的输送管线连接106A,106B。在特定的实施例中，可能只存输送管线连接106A，106B中的一个。在示例性实施例中顶盖1202是可移除的，以允许操作配给组件的内部部件以进行维修或维护。
描述了周期性地清洗混合室的示例性程序。示出的操作应理解为仅是示例性的，并且操作可以组合或分开和添加或去除以及在整体或部分上重新排序，除非本文明确地相反地说明。示出的一些操作可以通过计算机在计算机可读介质上执行计算机程序产品来实现，其中计算机程序产品包括使得计算机执行一项或多项操作或向其他装置发出命令以执行一项或多项操作的指令。
示例性程序包括确定清洗循环指数，并且响应于清洗循环指数超过清洗阈值，提供清洗程序命令。清洗循环指数可以是自从上一次清洗循环操作的时间、柱形混合室的Δ压力值、清洗循环触发事件的发生率和/或自从上一次清洗循环操作累计参数值。
清洗循环触发事件包括从空气源的空气损失（例如空气泵故障或中断一段时间）、柱形混合室内温度阈值之下的温度偏移和/或维修输入请求。在进一步的实施例中，示例性程序包括在进行清洗操作之前确定发动机的排气流的温度在阈值之上。在发动机的排气流的温度过低的情况下，可以控制清洗程序并且一旦排气温度达到阈值（检查或不检查清洗循环指数）就执行清洗程序。示例性的排气温度阈值是300℃。
示例性累计参数包括车辆行驶里程、发动机运行时间、发动机产生的NOX、发动机消耗的燃料和DEF流体喷射量。与DEF成分结晶可能形成在混合室内和/或空气输入至混合室的孔内的长期可能性相关的任何参数可以理解为在本文是可预想的。混合室内的压降可以与结晶形成相关。
示例性程序包括通过停止DEF流、然后停止空气流、然后使一定量的DEF流动通过柱形混合室、然后再停止DEF流、然后再继续空气流并且然后再继续DEF流来执行清洗程序。示例性程序可以进一步包括，在停止DEF流之后等待第一时间段，并且然后停止空气流。示例性程序可以进一步包括等待流动没有空气流的DEF流的第二时间段直到流过清洗量的DEF。示例性程序可以进一步包括等待第三时间段并再继续空气流的流动。示例性程序可以进一步包括等待第四时间段并然后再继续正常的DEF流和空气流的流动。在一些实施例中，第一时间段是5秒，第二时间段是5秒，DEF流的清洗量在10秒钟期间0.1毫升和每秒0.1毫升持续10秒之间，第三时间段是5秒并且第四时间段是10秒。本文可以预想本领域中已知的任何时间值和流量，包括通过安排具有本文公开的益处的测试而确定为有效的那些值。
描述了用于向喷射喷嘴提供DEF的另外的示例性程序。程序包括向混合室提供DEF的操作，以相对于DEF的离散角向混合室提供空气流的操作，以及将混合室的排出物提供至与内燃机的排气流流体连接的喷嘴的操作。示例性的离散角包括直角。在一些实施例中，提供空气流的操作包括接入车辆空气系统。示例性程序进一步包括提供能具有入口速度至少为47m/sec的空气流至混合室的操作。
示例性程序进一步包括将热量从发动机冷却剂流传输至DEF的操作。在一些实施例中，方法包括执行发动机冷起动并且在发动机冷起动之后在40分钟内将DEF加热至运行温度。
如根据上面提供的图和文字明显的，可以预想根据本发明的多个实施例。
示例性的实施例是一种系统，包括具有两个入口和一个出口的柱形混合室。出口流体连接至输送管线，第一入口流体连接至柴油排气处理液（DEF）流，并且第二入口流体连接到空气流。DEF是包括水的溶解状态下的流体，并进一步包括NOX还原剂例如尿素。DEF流和空气流以90度角相交，并且系统包括位于输送管线下游的喷嘴。喷嘴流体连接到内燃机的排气流。系统进一步包括在具有至少5mm长度的孔内终止于柱形混合室的空气流，或从空气流和DEF流的相交处返回至空气流中的止回阀的距离至少为6mm，并且系统进一步包括向空气流提供足够的空气流量以使孔内的空气流的空气速度至少为47m/sec的空气源。
示例性系统进一步包括设置在空气流中处于孔的上游的一位置处的止回阀，其中空气源包括车辆空气源和/或专用空气泵。示例性系统进一步包括是车辆空气源的空气源，并且系统进一步包括设置在空气源和止回阀之间的空气调节器。
示例性系统进一步包括用于空气流的内部管线连接的多个密封件以及用于DEF流的内部管线连接的多个密封件。每一个密封件包括径向和面密封O形圈。而且，密封件中的一些、一个都没有或所有的是双重冗余的。示例性系统进一步包括热连接至DEF流的冷却剂腔。冷却剂腔接收发动机冷却剂。冷却剂腔由可以被焊接并进一步可以振动焊接和/或超声波焊接的外壳壁形成。在一些进一步的实施例中，系统包括柔性的电阻元件，其选择性地加热DEF流。
在一些实施例中，对于DEF流的加热能够将DEF流在40分钟内从冷起动加热至运行温度。冷起动条件包括现有技术中已知的任何冷起动条件。示例性的冷起动条件包括冷浸湿发动机起动、其中环境温度低于DEF冻结温度的发动机起动、其中环境温度低于DEF的结晶温度的发动机起动、其中DEF流的温度低于DEF的冻结温度的发动机起动以及其中DEF流的温度低于DEF的结晶温度的发动机起动。
在一些实施例中，提供了空气辅助的、中心线或中心线附近的喷射器。喷射器向发动机的排气流提供喷射的尿素，喷射的尿素具有的液滴特征包括小于80微米的沙得平均直径（SMD）、15微米-30微米的SMD、低于260微米的DV90液滴尺寸和/或小于或等于80微米的DV90液滴尺寸。
在一些实施例中，系统包括在功能上执行一些操作以清洗混合室的控制器。控制器确定清洗循环指数，并且响应于清洗循环指数超过清洗阈值提供清洗程序命令。在一些实施例中，控制器进一步确定排气流的温度足够高以执行清洗程序。示例性的排气流的足够温度为大于300℃。
示例性的清洗循环指数包括自从上一次清洗循环操作的时间、柱形混合室的Δ压力值、清洗循环触发事件的发生率和自从上一次清洗循环操作的累计参数值。示例性的清洗循环触发事件包括从空气源的空气损失、柱形混合室内温度阈值之下的温度偏移和维修输入请求。示例性累计参数值包括车辆行驶里程、发动机运行时间、发动机产生的NOX、发动机消耗的燃料和喷射的DEF流体。
示例性的方法包括使用具有控制器的系统，并且响应于清洗程序命令，按顺序执行：停止DEF流，在第一时间段之后停止空气流，在第二时间段之后使没有空气流的DEF流流动直到流过了清洗量的DEF，在第三时间段之后再继续空气流的流动，并且在第一时间段之后再继续DEF流和空气流的正常流动。另一个示例性方法包括：响应于清洗程序命令，按顺序执行：停止DEF流，停止空气流，使一定量的DEF流动通过柱形混合室，停止DEF流，再继续空气流并且再继续DEF流。
另一个示例性实施例是向内燃机的排气流提供DEF的方法。方法包括：确定DEF目标配给量，确定响应于目标配给量在离散时间窗期间的DEF配给量，并响应于离散时间窗期间的配给量提供二进制配压阀命令。二进制配压阀命令包括接通时间命令和断开时间命令、占空比或者二进制配压阀响应于命令的其他接通-断开类型的命令。二进制配压阀命令可选地或附加地响应于DEF源的压力和混合室的压力而提供。混合室从DEF供给装置通过配压阀接收DEF并且进一步从空气源接收空气。
示例性方法进一步包括减小高目标配给量的离散时间窗的尺寸并增大低目标配给量的离散时间窗的尺寸。高目标配给量和低目标配给量之间的示例性边界包括0.1毫升/秒。示例性增加的离散时间窗尺寸为1秒并且示例性减小的离散时间窗尺寸为1/3秒.
在一些实施例中，方法包括控制在配压阀上游侧观测的DEF源的压力。示例性方法包括确定混合室的压力作为DEF源的压力、空气源的压力、混合室下游输送管线内的压降、输送管线下游喷嘴内的压降以及配给量的函数。可选地，示例性方法包括将混合室的压力估计为空气源的压力。
示例性方法进一步包括提供混合室下游的输送管线、输送管线下游的喷嘴，并且通过内燃机排气流的中心线处的喷嘴喷射配给量的DEF。另一个示例性方法包括通过喷嘴将配给量的DEF轴向地喷射到内燃机排气流内。
另外一组实施例是包括具有两个入口和一个出口的柱形混合室的系统。出口流体连接至输送管线，入口中的第一个入口流体连接至柴油排气处理液（DEF）流，并且第二入口流体连接至空气流。DEF流与空气流以离散角相交。示例性的离散角为直角（即90度或基本类似的角度）。仍能提供足够雾化的其他陡斜角度在本文是可以预想的。系统包括输送管线下游的喷嘴，其中喷嘴流体连接至内燃机的排气流。
在进一步的一些实施例中，系统包括在具有至少5mm长度的孔内终止于柱形混合室的空气流。示例性系统进一步包括能够向空气流提供足够的空气流量以使孔内的空气流的空气速度至少为47m/sec的空气源。在一些实施例中，系统包括设置在空气流中处于孔的上游的一位置处的止回阀。附加地或可选地，空气源可以是车辆空气源或专用空气泵。
示例性系统进一步包括热连接至DEF流的冷却剂腔。冷却剂腔可以构造成接收发动机冷却剂。在一些实施例中，冷却剂腔由连接至配给组件的外壳壁形成。外壳壁的连接机构包括紧固件、振动焊接或超声波焊接。在一些实施例中，连接机构不包括设置在外壳壁和配给组件之间的弹性体元件。
在一些实施例中，系统包括用于将DEF流在40分钟内从冷起动加热至运行温度的装置。用于加热DEF流的方式非限定地包括循环发动机冷却剂通过与至少一部分DEF流热接触的腔室，提供与至少一部分DEF流热接触的电阻加热元件，以及与配给组件外壳的壁接触地循环发动机冷却剂由此加热配给组件。在一些实施例中，冷起动表示的条件包括：冷浸湿发动机起动、其中环境温度低于DEF冻结温度的发动机起动、其中环境温度低于DEF的结晶温度的发动机起动、其中DEF流的温度低于DEF的冻结温度的发动机起动和/或其中DEF流的温度低于DEF的结晶温度的发动机起动。
在一些实施例中，系统包括向排气流提供具有选择的液滴特征的喷射的尿素的装置。选择的液滴特征包括小于80微米的沙得平均直径（SMD）、15微米-30微米的SMD、低于260微米的DV90液滴尺寸和/或小于或等于80微米的DV90液滴尺寸。用于提供选择的液滴特征的方式非限制地包括：以分散的角度接触空气和DEF并且向喷射喷嘴提供混合流；将以流速至少为47米/秒行进的空气和DEF以离散角接触并向喷射喷嘴提供混合流；将空气和DEF以直角接触并向向喷射喷嘴提供混合流；将在长度至少为5mm的孔内流动的空气和DEF以离散角接触并向喷射喷嘴提供混合流；将混合的DEF-空气流在与排气流的径向边缘偏离的位置喷射至内燃机的排气流内;将混合的DEF-空气流在排气流的径向中心附近的位置处或在排气流的径向中心处喷射至内燃机的排气流内;将混合的DEF-空气流通过面向排气流下游方向的一个或多个喷嘴孔喷射至内燃机的排气流内;以及用于提供选择的液滴特征的所述方式的任意组合。
另一组实施例是一种方法，包括：向混合室提供柴油排气处理液（DEF），以相对于DEF的离散角向混合室提供空气流，并向与内燃机的排气流流体连接的喷嘴提供混合室的排出物。示例性的离散角包括直角。在一些实施例中，提供空气流包括接入车辆空气系统。示例性方法进一步包括提供空气流能够具有至少47米/秒的至混合室的入口速度。
示例性方法进一步包括从发动机冷却剂流向DEF传输热量。在一些实施例中，方法包括执行发动机冷起动并在发动机冷起动之后在40分钟内将DEF加热至运行温度。
另一组示例性实施例包括一种装置，包括具有两个入口和一个出口的柱形混合室，其中出口适于连接到输送管线，其中第一入口适于流体连接至柴油排气处理液（DEF）流，并且其中第二入口适于流体连接至空气流。装置进一步包括DEF流入口，其包括具有长度至少为6（5）mm的孔。装置进一步包括以离散角进入混合室的空气流输入孔。
在一些实施例中，装置进一步包括形成混合室、两个入口和一个出口的外壳，其中装置进一步包括连接至外壳并且在其间形成冷却剂室的板。冷却剂室构造用于在冷却剂室内的冷却剂和DEF之间提供热接触。在一些实施例中，装置包括通过超声波焊接和振动焊接之一连接至外壳的板。
尽管在附图和前述描述中已详细示出和描述了本发明，但是附图和前述描述被认为是举例性的并且在特征上是非限定的，应理解仅一些示例性实施例被示出和描述，并且在本发明的实质内出现的所有变化和修改都是要保护的。在阅读权利要求时，意图是当使用“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”时，并不意图将权利要求限制为仅一个物体，除非在权利要求中明确地表示为相反的含义。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，物体可以包括一部分和/或整个物体，除非明确地表示为相反的含义。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
壳体，所述壳体包括泵；
位于所述壳体中具有两个入口和一个出口的柱形混合室，其中出口流体连接至输送管线，其中第一入口流体连接至柴油排气处理液（DEF）流并从所述泵接收DEF流，并且其中第二入口位于所述泵的下游并流体连接至空气流；
其中DEF流和空气流以离散角相交并形成混合的DEF和空气流，其从所述混合室向所述输送管线提供；以及
输送管线下游的喷嘴，其中喷嘴流体连接至内燃机的排气流，并且所述喷嘴将所述混合的DEF和空气流传送至排气流中。
2.如权利要求1所述的系统，其中空气流在具有至少5mm长度的孔内终止于柱形混合室，并且系统进一步包括构造用于向空气流提供足够的空气流量以使孔内空气流的空气速度至少为47米/秒的空气源。
3.如权利要求1所述的系统，其中离散角是直角。
4.如权利要求2所述的系统，进一步包括在孔的上游的位置处设置在空气流中的止回阀。
5.如权利要求3所述的系统，其中空气源包括车辆空气源和专用空气泵之一。
6.如权利要求1所述的系统，与DEF流热连接的冷却剂腔由连接至配给组件的外壳壁形成，所述冷却剂腔中的冷却剂加热所述DEF流。
7.如权利要求6所述的系统，其中冷却剂腔构造用于接收发动机冷却剂。
8.如权利要求7所述的系统，其中冷却剂腔由振动焊接的外壳壁和超声波焊接的外壳壁之一形成。
9.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于将DEF流在40分钟内从冷起动加热至运行温度的装置。
10.如权利要求9所述的系统，其中冷起动包括从由下列条件组成的各起动条件中选择的起动条件：冷浸湿发动机起动、其中环境温度低于DEF冻结温度的发动机起动、其中环境温度低于DEF的结晶温度的发动机起动、其中DEF流的温度低于DEF的冻结温度的发动机起动以及其中DEF流的温度低于DEF的结晶温度的发动机起动。
11.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于向排气流提供混合的DEF和空气流的装置，混合的DEF和空气流具有从由以下特征组成的各液滴特征中选择的液滴特征：小于80微米的沙得平均直径（SMD）、15微米-30微米的SMD、低于260微米的DV90液滴尺寸和小于或等于80微米的DV90液滴尺寸。
12.一种使用根据权利要求1-11中任一项所述的系统的方法，包括：
将柴油排气处理液（DEF）提供至混合室；
将空气流以相对于DEF的离散角提供至混合室；
向流体连接至内燃机的排气流的喷嘴提供混合室的排出物。
13.如权利要求12所述的方法，其中离散角包括直角。
14.如权利要求12所述的方法，其中提供空气流包括接入车辆空气系统。
15.如权利要求12所述的方法，其中提供空气流包括以至少为47米/秒的至混合室的进入速度提供空气流。
16.如权利要求12所述的方法，进一步包括从发动机冷却剂流向DEF传输热量。
17.如权利要求12所述的方法，进一步包括执行发动机冷起动并且在发动机冷起动后将DEF在40分钟内加热至运行温度。
18.一种装置，包括：
具有两个入口和一个出口的柱形混合室，其中出口适于连接至输送管线，其中第一入口适于流体连接至柴油排气处理液（DEF）流，并且其中第二入口适于流体连接至空气流；并且
其中DEF流入口包括具有长度至少为5mm的孔,所述第二入口的空气流出口和DEF的混合点间隔开六（6）mm并且其中孔和空气流入口以离散角进入混合室。
19.如权利要求18所述的装置，进一步包括形成混合室、两个入口和出口的外壳，装置进一步包括连接至外壳并在其间形成冷却剂室的板，冷却剂室构造用于在冷却剂室内的冷却剂和DEF之间提供热接触。
20.如权利要求19所述的装置，其中板通过超声波焊接和振动焊接之一连接至外壳。
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