CN106062330B - 用于尿素配给系统的泵清除 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例，一种柴油机尾气流体清除系统包括具有供给口和输送口的计量阀。该清除系统还包括泵组件，该泵组件流体连接到计量阀的供给口。该泵组件包括泵和单条供给管线，该单条供给管线能够流体连接到柴油机尾气流体源。该清除系统还包括注射组件，该注射组件流体连接到计量阀的输送口。注射组件包括空气供给管线，该空气供给管线能够与空气供给源流体连通。此外，该清除系统还包括控制器，该控制器与计量阀、泵组件以及注射组件电通信。该控制器配置成使用来自空气供给管线的空气对残留的柴油机尾气流体的泵组件进行清除。

Description

用于尿素配给系统的泵清除
相关申请交叉引用
本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请第61/788,435号的权益，该申请以引用方式纳入本文。
技术领域
本公开涉及柴油机尾气流体注入系统，更具体地涉及一种用于灌注柴油机尾气流体注射泵的装置、系统和方法。
背景技术
近年来，内燃机的尾气排放法规已经变得更加严格。因此，在发动机上使用尾气后处理系统来降低有害尾气排放正在增加。典型尾气后处理系统包括构造来降低存在于尾气中的有害尾气排放物的各种组件。排放要求根据发动机类型而有所不同。例如，用于压缩点火发动机(例如柴油动力发动机)的排放测试通常监控一氧化碳、氮氧化物(NOx)、以及从尾管释放的未燃碳氢化合物(UHC)的浓度，以确保这些化合物在离开尾管时浓度处于一定的排放标准。关于减少NOx(氮氧化物)排放量，NOx还原催化剂(包括选择性催化还原(SCR)组件)已被用来将NOx(一定比例的NO和NO2)转换成N2和其他化合物。
常规的SCR组件利用柴油机尾气流体(DEF)(例如尿素溶液、氨等)作为试剂来降低NOx。当适量氨存在于SCR催化剂的尾气流中时，氨在反应中被消耗(氧化)而NOx被还原。然而，精确控制尾气流中氨的量和氨的分散可能是困难的。尽管可以使用无水氨，但是无水氨有毒并难于安全存储。氨水或尿素通常被用作还原剂，因为这类混合物在储存时比无水氨更安全。由羰基连接的两个伯胺基团组成的尿素在存储时是最安全的。然而，在SCR催化剂中作为试剂被氧化之前，尿素必须被热分解为氨并汽化。
此外，由于催化反应(例如SCR)的选择性和总的反应性在很大程度上依赖于催化剂表面的反应物和试剂的分散程度(例如化学计量比)，所以将DEF充分地混合和扩散到尾气流中对于SCR的成功是至关重要的。因此，使用氨促SCR组件的尾气后处理系统通常包括DEF泵送系统，该DEF泵送系统将DEF注入到尾气流中。然而，这样的泵送系统经常要忍受较差的启动性能。例如，如果发动机(因此以及后处理系统)在一段时间一直没有运行，在泵送系统的整个DEF段将形成分段的空气柱，这有可能引起泵在致动时(例如发动机点火和泵初始化)到达死头(dead-head)(即不产生净流)。试图通过灌注泵吸系统来解决这类问题的各种常规系统已经被实施。然而，这些灌注系统通常包括多个延伸到DEF源和从DEF源延伸的管线，这增加了后处理系统的成本和复杂性。
发明内容
针对本领域的目前状态，具体地针对通过目前可获得的清除系统尚未充分解决的DEF泵送系统的问题和需求，开发了本申请的主题内容。因此，开发了本申请的主题内容来提供一种用于控制清除和灌注过程的装置、系统和方法，以克服现有技术方法的至少一些缺陷。
根据一个实施例，一种柴油机尾气流体清除(purging)系统包括具有供给口和输送口的计量阀。所述清除系统还包括泵组件，所述泵组件流体连接到所述计量阀的所述供给口。所述泵组件包括泵和单条供给管线，所述单条供给管线能够与柴油机尾气流体源流体连接。所述清除系统还包括注射组件，所述注射组件流体连接到所述计量阀的所述输送口。所述注射组件包括空气供给管线，所述空气供给管线能够与空气供给源流体连通。此外，所述清除系统还包括控制器，所述控制器与所述计量阀、所述泵组件以及所述注射组件电通信。所述控制器配置成使用来自所述空气供给管线的空气对残留有的柴油机尾气流体的所述泵组件进行清除。
在所述清除系统的一些实施方式中，所述泵包括入口和出口，所述单条供给管线流体连接到所述泵的所述入口。所述清除系统还包括积聚管线和旁通管线，所述积聚管线将所述泵的所述出口流体连接到所述计量阀的所述供给口，所述旁通管线将所述积聚管线流体连接到所述供给管线。所述旁通管线包括旁通阀。根据某些实施方式，所述注射组件包括输送管线，所述输送管线流体连接到所述计量阀的所述输送口并能够与所述尾气后处理系统流体连通。所述注射组件还可包括空气供给阀，其中，所述空气供给阀位于所述空气供给管线上并流体连接到所述输送管线。所述积聚管线可包括用来容纳加压流体的容器。
根据该清除系统的某些实施方式，所述控制器关闭所述旁通管线，以及当所述旁通管线关闭时，打开所述计量阀从而允许来自空气供给源的空气经由所述空气供给管线进入所述积聚管线。在关闭所述旁通管线和打开所述计量阀之前，所述控制器打开所述旁通管线以降低所述积聚管线的压力。在一些实施方式中，所述DEF源包含尿素和水。
根据另一个实施例，公开了一种用于清除柴油机尾气流体系统的方法。所述柴油机尾气流体系统具有柴油机尾气流体源、该源下游的泵、所述泵下游的计量阀、所述泵下游和所述计量阀上游的旁通阀、以及所述计量阀下游的空气供给阀。所述方法包括打开所述旁通阀和所述空气供给阀。此外，所述方法包括在打开所述旁通阀和所述空气供给阀之后打开所述计量阀。此外，所述方法包括在打开所述计量阀之后关闭所述计量阀。此外，所述方法包括在关闭所述计量阀之后，关闭所述旁通阀和所述空气供给阀；以及在关闭所述旁通阀和所述空气供给阀之后，启动所述泵。
在该方法的一些实施方式中，仅仅只有单条流体供给管线从所述柴油机尾气流体源接收柴油机尾气流体。在一些实施方式中，在所述泵和所述计量阀之间仅仅存在用于柴油机尾气流体源的单条流体供给管线。根据又一些实施方式，在所述泵和所述空气供给阀之间仅仅存在用于柴油机尾气流体源的单条流体供给管线。
根据某些实施例，所述方法还包括预测所述柴油机尾气流体源和所述泵之间的流体管线上的离散空气柱的存在。此外，在预测到所述流体管线上存在离散空气柱后，打开所述旁通阀和所述空气供给阀。
在某些实施例中，在打开所述计量阀之前，所述方法包括利用加压空气对所述计量阀与所述空气供给阀之间的流体管线进行加压。在一些实施方式中，只有单条流体供给管线可从所述柴油机尾气流体源接收柴油机尾气流体。所述方法还还包括在打开所述计量阀之后，对具有离散空气柱的所述单条流体供给管线进行清除。所述加压空气的压力可大于所述单条供给管线上的柴油机尾气流体的压力。
根据另一个实施例，公开了一种用于柴油机尾气流体系统的控制装置。所述系统包括泵组件，所述泵组件通过计量阀流体连接到注射组件。所述控制装置包括初始化模块，所述初始化模块配置来接收系统条件。所述控制装置还包括清除模块，所述清除模块配置来从所述初始化模块接收运行请求，并发送运行指令来对所述系统进行清除。所述清除模块包括空气供给模块，所述空气供给模块配置成控制空气流进入所述注射组件；计量阀模块，所述计量阀模块配置成控制空气流进入所述泵组件，用于清除所述泵组件；以及旁通阀模块，所述旁通阀模块配置成控制柴油机尾气流体流回柴油机尾气流体源。
在一些实施方式中，所述装置还包括灌注模块，所述灌注模块配置成从所述初始化模块或所述清除模块接收运行请求，并发送运行指令来灌注(prime)所述系统。
根据某些实施方式，所述清除模块还包括柴油机尾气流体源模块，所述柴油机尾气流体源模块配置成控制柴油机尾气流体源。
在该装置的一些实施方式中，响应清除系统的运行指令，所述旁通模块打开所述旁通阀以允许柴油机尾气流体流回所述柴油机尾气流体源，所述空气供给模块控制所述空气流来增加所述计量阀下游的空气压力，以及所述计量阀模块打开所述计量阀从而允许所述计量阀下游的加压空气流入所述注射组件。
本说明书中，特征、优点或类似语言的引用不暗示所通过本公开的主题实现的所有特征和优点应在任何单个实施例中。而是，涉及特征和优点的语言理解为，与实施例结合描述的具体特征、优点或特性包含在本公开的至少一个实施例中。由此，本说明书全文中，特征和优点以及类似语言的讨论可以但不必须指相同的实施例。
本公开的主题的所述特征、结构、优点和/或特性可以在一个或多个实施例和/或实施方式中以任何合适的方式组合。下面的描述中，提供多个具体细节来完全理解本公开的主题的各实施例。本领域的相关技术人员将认识到，可以在没有特定实施例或实施方式的具体特征、细节、部件、材料和/或方法中的一个或多个下实施本公开的主题。其它情形中，在可能不存在于所有实施例或实施方式中的某些实施例和/或实施方式中识别到其它特征和优点。另外，一些情形中，不详细示出或描述众所周知的结构、材料或运行，以避免使本公开的主题的各方面不清楚。从下面的描述和所附的权利要求书，本公开的主题的特征和优点将变得更明显，或者可通过实践下文阐述的主题来认识到。
附图简要说明
为了更容易地理解本主题的优点，将参考附图中示出的具体实施例，给出上面简要描述的主题的更具体描述。应理解，这些附图仅示出本主题的典型实施例且因此不应被认为限制本主题的范围，将通过使用附图，用其它特征和细节来描述和解释本主题，附图中：
图1是根据一个实施例的柴油机尾气流体清除系统的示意性框图，其具有来自柴油机尾气流体源的单条供给管线；
图2是根据一个实施例的用来灌注柴油机尾气流体清除系统的方法的示意性流程图；
图3是根据一个实施例的曲线图，其示出作为时间函数的积聚管线中的压力以及输送管线中的压力；以及
图4是根据一个实施例的柴油机尾气流体清除系统的控制装置的示意性框图。
具体实施方式
如上文背景技术部分所简要描述，内燃机(诸如压缩点火发动机(例如柴油机))排出作为燃烧反应的产物的尾气。尾气中含有可能对环境有害的化合物。相应地，通常采用尾气后处理系统来将污染物转化为危害更小的化合物，从而降低尾气的总体环境负面影响。虽然常规的尾气后处理系统可能包括各种组件，但是SCR组件是一种用来降低尾气流中的NOx含量的具体排放单元。
SCR组件利用柴油机尾气流体(DEF)(例如氨)作为试剂来减少尾气流中的NOx。DEF可包括尿素和去离子水的混合物。例如，DEF源可以包括32.5％的尿素和67.5％的去离子水。当适量氨存在于SCR催化剂的尾气流中时，在反应中氨被消耗(氧化)而NOx被还原。在一个实施例中，多个SCR组件可以被用在后处理系统的不同上游/下游位置。在另一个实施例中，单个SCR组件可包括多个催化剂床。该SCR组件还可包括SCR催化剂床，例如该SCR催化剂床可以是钒基催化剂。以及在其他实施例中，SCR组件可以具有沸石基催化剂，诸如铜沸石或铁沸石催化剂。SCR组件通常还包括SCR催化剂上游的还原剂输送系统。在气体进入SCR催化剂床之前，该还原剂输送系统可操作地往尾气中注入或配给还原剂。
在整个本公开中，还原剂指柴油机尾气流体(DEF)，以及根据一个实施例，DEF是分解成氨的尿素水溶液。在SCR过程中，NOx混合物和氨被吸附到催化剂的表面，在该表面上NOx混合物和氨反应形成N2(还原的NOx)和H2O(氧化的氨)。
本公开特别涉及一种利用泵吸装置来形成DEF流动的DEF输送系统。图1是根据一个实施例的柴油机尾流体清除(purging)系统100的示意性框图，其具有从柴油机尾气流体源180延伸的单条供给管线130。柴油机尾气流体清除系统100包括计量阀120，计量阀120具有供给口122和输送口124。计量阀120将清除系统100的泵组件20(在供给口122)连接至清除系统100的注射组件40(在输送口124)。图1中示出用于管理系统100运行的控制器60。在下文将参考图4对控制器60进行更详细的描述。
清除系统的泵组件20包括具有入口112的泵110，入口112经由供给管线130与柴油机尾气流体源180流体连通。泵110的出口114经由积聚管线140与计量阀120的供给口122流体连通。清除系统100的泵组件20还包括旁通阀172和旁通管线170，旁通管线170将积聚管线140流体连接到供给管线130。系统100的注射组件40包括输送管线150，输送管线150将计量阀120的输送口124流体连接到尾气后处理系统190。注射组件40还包括空气供给阀162和空气供给管线160，供给管线160将空气供给源164流体连接到输送管线150。这些各组件中的每一个都将在下文更详细地描述。
如图所示并根据一个实施例，清除系统100通常可操作地从DEF源180吸取DEF液体，将DEF液体移动穿过清除系统100的各种管线、阀和各组件，以及将该DEF液体输送到后处理系统190。如上文所简要描述，DEF液体可以是任何还原剂组合物，诸如可用来催化还原NOx的尿素-水溶液。因此，DEF源180可以包括容纳DEF的容器或隔间。在一个实施例中，容器180被配置来保持大量的DEF，从而只需要定期再填充容器。例如，可以在卡车上固定一个10加仑的DEF罐180，以及根据卡车行驶的英里数，可能只需要每隔一个月左右再次填充DEF罐180。DEF的消耗率与燃料的消耗率成正比。例如，根据一个实施例，压缩点火柴油发动机通常以约为燃料消耗率的2％的消耗率消耗DEF。
泵110的运行产生的各种吸气压力将DEF从DEF容器180中抽出。泵110可以是各种类型的泵之一，诸如离心泵或容积泵。根据一个实施例，泵100可以是活塞式泵，当扩大腔室容积时，泵110将DEF抽吸到腔室内，而当压缩腔室容积时，泵100将DEF推出腔室。泵通过供给管线130从DEF容器180吸取DEF，并通过泵入口112进入泵110。供给管线130可以是由能够承受泵100运行期间产生的吸气压力的材料构成的导管或管路。这些材料包括但不限于：塑料、聚合物、橡胶、金属和玻璃。供给管线130的长度、横截面形状和面积、壁厚等规格可以根据具体实施例的细节来进行选择。本公开的其它管线和组件，诸如积聚管线140、输送管线150、空气供给管线160以及旁通管线170也可以由这些材料构成，并根据具体实施例的规范可以具有详细的尺寸和方向。
根据一个实施例，积聚管线140是导管或管路的一部分，泵110将加压流体排入该导管或管路。在另一个实施例中，积聚管线140可包括导管的一个加宽部分，或积聚管线140可包括一个容器，该容器用于临时保持从泵110排出的加压DEF。积聚管线140还可包括积聚歧管，该积聚歧管包括容纳加压DEF的多段或多个管线。积聚管线140可以被加强以便安全可靠地容纳加压DEF。
计量阀120控制清除系统100的泵组件20和注射组件40之间的流体流量。积聚管线140流体连接到计量阀120的供给口122。在计量阀120关闭和泵100运行期间，DEF在积聚管线140中积聚。一旦计量阀120被打开，DEF就可以流过阀120并进入系统100的注射组件40，在此DEF被传送到尾气后处理系统190。根据一个实施例，计量阀120可以是电动阀，诸如电磁阀。在另一个实施例中，计量阀120可以是气动或液压阀。计量阀120可以是手动的，或者计量阀120可以由控制器或模块控制。此外，计量阀120可以是流量阀、压力调节阀或开-关型球阀。
在系统100的注射组件40中，输送管线150将计量阀120的输送口124流体连接到尾气后处理系统190。虽然在本公开中，清除系统100指来自后处理系统190的单独和独立的系统，然而可以预期的是，本公开的清除系统100可以被认为是后处理系统190的组件或后处理系统190的管道歧管的延伸。根据一个实施例，输送管线150包括从计量阀120延伸的一个导管长度，并进一步包括注射器或配给系统，该注射器或配给系统在至少一个SCR组件上方的位置将DEF注入后处理系统190。例如，输送管线150可以包括用于将DEF均匀地注入尾气后处理系统190的喷嘴或其它流体注射器。在一个实施例中，输送管线150还可以包括混合组件、蒸发组件、加热组件和用于将DEF加速并均匀分散到尾气流中的其它组件，从而提高SCR的反应效率。
空气供给管线160也流体连接到输送管线150。空气供给管线160包括空气供给阀162，空气供给阀162用来控制进入输送管线150的空气流量。根据一个实施例，空气供给阀162可以是电动阀，诸如电磁阀。在另一个实施例中，空气供给阀162可以是气动或液压阀。空气供给阀162可以是手动的，或者可以由控制器或发动机电子控制器模块控制。此外，空气供给阀162可以是流量阀或开-关型球阀。进入输送管线150的空气流可以便于DEF的混合和汽化。附加地或可选地，空气可以用作载体介质，以将DEF沿输送管线150输送到后处理系统190。例如，计量阀120可以仅仅是一个闸阀，该闸阀在打开时将输送口124暴露给文丘里流段，从而当高压空气通过该狭窄的文丘里流段时，较低的压力将DEF吸入输送管线150。空气供给管线160可以流体连接到或可连接到空气供给源164。空气供给源164可以包括加压空气容器，诸如压缩气缸。在另一个实施例中，空气供给源164可以包括将环境空气进行压缩的压缩装置，诸如汽车的涡轮增压器。
旁通管线170包括旁通阀172，并将积聚管线140流体连接到供给管线130。根据一个实施例，旁通阀172可以是电动阀，诸如电磁阀。在另一个实施例中，旁通阀172可以是气动阀或液压阀。旁通阀172也可以是手动的，或者可以由控制器或发动机的电子控制器模块控制。另外，旁通阀172可以是流量阀或开-关型球阀。当旁通阀172被打开时，旁通管线170提供用于使流体绕过泵110并从积聚管线140返回到供给管线130的路径。如下文参考图2的更详细描述，旁通管线170便于灌注(priming)泵110，以及不再需要从DEF源180延伸的第二管线。常规DEF清除系统包括与DEF源180流体连通的吸入管线和返回管线。然而，本公开的系统100利用一种灌注方法，该灌注方法不需要从DEF源180延伸的第二管线，从而降低运行通向和来自DEF源和清除系统的其它组件的两条独立管线的成本和复杂性。如图1所示，P1和P2表示系统中的某些点的压力，以及下文将参照图3对这些压力进行更详细的描述。
图2是根据一个实施例的灌注柴油机尾气流体清除系统100的方法200的示意流程图。如上文所述，常规系统通常包括从DEF源延伸的两个分开的独立管线。在灌注过程中，一条管线用于将DEF抽入泵内，另一条管线用于将残余的DEF返回到DEF源。灌注是停机一段时间后初始化泵的过程。例如，当内燃机一段时间未运转，在清除系统各条管线内就会形成分散的空气柱。如果不灌注的话，在开机/初始化期间，该系统各条管线中的液体和空气混合物就可能阻止泵产生静流，这是因为泵下游的压力高于泵能够提供的压力。这可能导致系统故障，并且可能潜在地破坏泵室。如上文所述，常规灌注系统通过使用回连到DEF源的第二独立管线将泵下游(积聚管线中)的残余DEF回流到DEF罐，从而维持泵下游的较低的压力来解决此问题。
然而，本公开涉及一种使用从DEF源延伸的单条管线130来灌注泵110的系统100和方法200。方法200包括提供202清除系统100，清除系统100具有上文参考图1描述的体系结构和互连性。方法200还包括打开204旁通阀172和空气供给阀162。方法200接下来包括打开206计量阀120一段时间。这段时间的范围可以从几秒到几分或者更长。一段时间之后，方法200包括关闭208计量阀120，然后关闭210旁通阀172和空气供给阀162。方法200最后包括启动212泵110。下文将参考图3对该方法进行更详细的描述。
图3是根据一个实施例的曲线图，其示出方法200的步骤以及作为时间函数的积聚管线140和输送管线150上的压力P1、P2的相应变化。该曲线图具有沿y轴的压力单位千帕(kPa)和沿x轴的时间单位秒。在对方法200的步骤进行描述之前，理解如果泵110被立即启动而不进行灌注方法200的步骤的话，具有本公开的结构和互连性的系统100会发生什么是有用的。不按照方法200，泵110将不能产生净流，这是因为分段的可压缩空气柱与系统100的各条管线中的残留DEF液体混合物将阻止泵产生高于积聚管线140中的压力的出口压力。换句话说，因为空气(可压缩的)和DEF液体的混合物被泵入积聚管线140的封闭体积内，积聚管线140的体积将减小，因此增加了泵110下游的压力。因为下游压力的增加，泵将无法产生足够高的压力来克服由于可压缩空气与DEF液体混合的下游压力。
因此，本公开提供一种能够使泵110成功灌注的方法200。方法200包括打开204旁通阀172和空气供给阀162。根据图3所示的实施例，因为打开的旁通阀172允许残余流体扩散到旁通管线170，积聚管线140的压力P1略微减小，以及因为加压空气通过打开的空气供给阀172进入输送管线150，输送管线150中的压力P2显著增加。方法200随后包括打开206计量阀120。因为高压空气流过计量阀120并进入系统100的泵组件20，积聚管线140的压力P1增加而输送管线150的压力P2减小。在方法200的步骤206中，空气和DEF液体的混合物是分离的，在供给管线130中形成连续的空气柱并将DEF液体推到更上游(即返回到DEF罐180)。伴随供给管线130中的连续的空气柱，该方法包括关闭208计量阀120和关闭210旁通阀172和空气供给阀162。当阀120、172、162被关闭后，泵110可以被启动212，此时在任何DEF液体被泵入积聚管线140之前，引起供给管线130中的连续的空气柱被泵入积聚管线140，从而允许泵110成功做好灌注准备以将DEF注入尾气后处理系统190。
图4是根据一实施例的用于柴油机尾气流体清除系统100的控制装置60的示意性框图400。在一实施例中，控制装置60包括初始化模块410、清除模块420以及灌注模块430。在另一实施例中，清除模块420还包括空气供给模块422、计量阀模块424、旁通阀模块426和柴油机尾气流体源模块428。如图1所示，控制装置60控制系统100中的各种阀(通信线路由虚线示出)和各种其它组件(未示出通信线路)。
控制器60通过各种模块接收系统条件，并生成发送到系统各种阀和组件的操作命令。具体地说，初始化模块410接收系统条件。系统条件可以包括某些组件的压力和温度。在另一实施例中，系统条件包括系统各管线中的DEF和空气的相对浓度、内燃机的停机时间(即发动机一直处于非工作状态的时间)、各种阀的状态和条件、系统的各种容器和管线的状态和条件、内燃机和/或后处理系统的目标(例如设定点)运行条件等。初始化模块410可以经由系统组件的直接监测来接收系统条件，或初始化模块410可以通过参照系统模型和预测目前系统条件的数据的相关表来接收系统条件。附加地或可选地，初始化模块410可以通过从发动机的主电子控制模块接收来的信息来推断出系统条件。例如，在发动机起动时，发动机的主电子控制模块可以将与清除和灌注过程相关的信号发送给初始化模块410。
初始化模块410对所接收的系统条件进行分析，并确定应执行哪些过程来使系统达到稳定的运行条件。如图4所示，根据一实施例，初始化模块410确定是否需要进行清除过程，或系统是否可以直接开始灌注泵。根据所接收的系统条件，初始化模块410可确定清除过程的长度，或初始化模块410可以推迟将这种决定给清除模块420。换句话说，初始化模块410可以传达特定命令或请求给清除模块420来执行，或初始化模块410可以简单地确定“是”或“否”(涉及清除过程的必要性)并将某些变量和条件传送给清除模块420。清除是否必要的决定是(至少部分和根据一实施例)基于系统的各条管线的容纳物。如上文所讨论，如果离散的空气柱被分散到系统各条管线的残留DEF中，初始化模块410将确定清除是必要的。在另一实施例中，初始化模块410可确定与该系统的可操作性相关的其他因素(不只是那些与清除的必要性相关的因素)。
如果初始化模块410确定清除是必要的(或至少是有利的)，初始化模块410将发送该信号给清除模块420。清除模块420接收来自初始化模块410的条件和/或请求，并将该条件和请求分配给合适的子模块。清除模块420包括各种子模块，包括空气供给模块422、计量阀模块424、旁通阀模块426和DEF源模块428。这些模块422、424、426、428负责发送命令到系统的各组件以完成系统改变。例如，空气供给模块422可与空气供给源164和空气供给阀162通信，以控制能够进入该系统的空气供给的压力、温度、和流速。空气供给模块422可以发送打开或关闭空气供给阀162的命令，或用于空气供给源164的命令，例如用来增加空气供给的压力的命令。
类似地，计量阀模块424经由计量阀120控制泵组件20和注射组件40之间的流体流量。在清除过程的不同阶段计量阀模块424可以给计量阀120发送打开和关闭信号。在一实施例中，计量阀模块424可以发送指令，以使计量阀120打开一段时间，以及计量阀模块424可等待接收来自清除模块420和间接地来自初始化模块410的进一步的请求。旁通阀模块426也接收请求和/或条件，但是是控制旁通阀172在旁通管线170的定位的请求和/或条件。
在一个实施例中，例如，空气供给模块422和旁通模块426可分别将信号发送给空气供给阀162和旁通阀172，以保持打开状态，直到有另外指令。在此期间，高压空气填满注射组件40的各管线，以及由于流体可以通过旁通阀172的开口进入而引起管线容量增加，泵组件20中的压力降低。然后计量阀模块424可以发送信号给计量阀120使其打开，从而允许高压空气移动到泵组件20并对残留有DEF的管线进行清除。一旦初始化模块410基于对系统的直接监控或参照系统模型确定各管线(至少是供给管线130)中没有残留的DEF并且仅仅留有连续的空气柱，初始化模块410就可以发送信号给清除模块420和合适的子模块，从而完成清除过程以及系统做好灌注准备。清除模块420还可以包括DEF源模块428，其与DEF源180通信以控制DEF供给罐180的压力、温度、浓度和装载水平。
一旦系统被清除或者如果初始化模块41确定不必进行清除，灌注模块430就被通知以及灌注模块430就与泵110进行通信从而开始灌注。可以预期的是，如要需要执行灌注步骤，灌注模块430可以与系统的其它组件通信和发送指令信号给系统的其它组件。本领域的普通技术人员将认识到包含于灌注泵110的其它功能和步骤，以及可以预期这些其它功能和步骤落入本公开的范围和落入灌注模块430的范围。
上述的示意性流程框图和方法示意性框图总体阐述为逻辑流程框图。如此，所示的顺序和标记的步骤表示代表性实施例。可考虑其它步骤和方法，其在功能、逻辑或效果上等同于示例性框图中所示的方法的一个或多个步骤，或该方法的一部分。
另外，所采用的格式和符号用于解释该示意性框图的逻辑步骤并应理解为不限制框图中所示方法的范围。虽然在示意性框图中可采用各种箭头类型和线，但应理解为不限制相对应方法的范围。实际上，一些箭头或其它连接器可用于仅指示方法的逻辑流。例如，箭头可指示所示方法的列举步骤之间的不定期间的等待或监控期间。另外，特定方法中发生的顺序可以或可以不严格遵守所示的相对应步骤。
本领域的技术人员可以理解，本公开的各个方面可以包含在一个模块、方法或计算机程序产品中。因此，本公开的方法和模块的各方面可以采取全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例的形式，其可以总体上称为本文的“方法”。此外，本模块的各方面可以采用这种形式，即将计算机程序产品嵌入一个或多个嵌入有计算可读程序代码的计算机可读介质。
该说明书中描述的很多功能性单元已经标记为方法中的步骤或模块，以更具体地强调它们的实施独立性。例如，模块可以使用硬件电路来实施，该硬件电路包括定制VLSI电路或门阵列、诸如逻辑芯片的现成半导体、晶体管或其他分离元件。模块中的步骤也可以使用可编程硬件器件来实施，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。
各模块也可使用软件来实施，其由各种类型处理器执行。可识别的计算机刻度程序代码模块可例如包括一个或多个计算机指令的物理或逻辑块，其可例如组织为目标、程序或功能。然而，识别模块的可执行代码不必在物理上在一起，而是可以包括存储在不同位置的完全不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，包括该模块并实现该模块所宣称的目的。
实际上，计算机可读程序代码模块可以是单个指令，或很多指令，且甚至可以在多个不同代码段上分布，在不同程序之间分布，以及跨越多个存储器件分布。类似地，运行数据可以在模块内识别和说明，并可以以任何合适的方式实施和在任何合适类型的数据结构内组织。运行数据可以被收集为单个数据组，或可以在包含不同存储器件的不同位置上分布，并可至少部分地仅存在为系统或网路上的电子信号。当在软件中实施模块或模块的各部分时，计算机可读程序代码可以存储在一个或多个计算机可读介质和/或在一个或多个计算机可读介质上传播。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。该计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。例如，一种计算机可读存储介质可以是但不限于：电子、磁、光、电磁、红外或半导体的系统、装置或设备，或上述任何合适组合。
计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷尽列表)将包括以下内容：具有一个或多个电线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、磁存储装置或上述物质的任何合适的组合。在本文的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含和/或存储计算机可读程序代码，该计算机可读程序代码由指令执行系统、装置或设备使用和/或与指令执行系统、装置或设备结合。
用于执行操作的本发明的各方面的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括面向对象的编程语言，如Java、Smalltalk、C++等，以及常规过程编程语言，如“C”编程语言或类似的编程语言。该程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为独立的软件包、部分地在用户的计算机上执行且部分在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可以通过任何类型的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)来连接至用户计算机，或者可以连接至外部计算机(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。
本说明书全文中，参考“一个实施例”、“一实施例”或者类似的语言意思是结合该实施例描述的具体特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书全文中，词汇“在一个实施例中”、“在一实施例中”或者类似的语言可以但不必须是都指相同的实施例。类似地，术语“实现”的运用是指结合本公开的一个或多个实施例描述的具有特定特征、结构或特性的实现，然而，在没有明确的相关性指示时，实现可以与一个或多个实施例关联。
在上述说明中，某些术语被使用，诸如“向上”、“向下”、“上”、“下”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”等。适当使用这些术语是为了在处理相互关系时提供清楚的描述。但是，这些术语并不意图暗示绝对的关系、位置和/或方向。例如，对于一个对象，通过转动物体，“上”表面可以简单地变成“下”表面。然而它仍然是相同的对象。此外，除非另有明确说明，术语“包括”、“包含”、“具有”及其变体的意思是“包括但不限于”。除非另有明确说明，术语的枚举清单并不意味着任何或全部术语是互相排斥和/或相互包容的。除非另有明确说明，术语“一”、“一个”和“该”也指“一个或多个”。
此外，在本说明书的实例中，一个元件被“连接”到另一个元件可以包括直接和间接连接。直接连接可以定义为一个元件连接到并与另一个元件有一些接触。间接连接可以被定义为两个元件之间没有相互直接接触，但在连接的元件之间具有一个或多个附加元件。此外，如本文所用，将一个元件固定到另一个元件可以包括直接固定和间接固定。此外，如本文所用，“邻近”并不一定表示接触。例如，一个元件可以与另一个元件邻近而不与该元件接触。
如本文所用，当结合多个术语使用时，短语“至少一个”是指可以使用一个或多个所列术语的不同组合和仅仅需要所列术语的一个。该术语可以是一个特定对象、物品或类别。换句话说，“至少一个”指所列术语或所列术语的数量的任一组合，但不是所列的所有术语都可能需要。例如，“术语A、B和C的至少一个”可能指术语A、术语A和术语B、术语B、术语A和术语B和术语C、术语C、或术语B和术语C。例如，在某些情况下，“术语A、术语B和术语C中的至少一个”可能意味着但不限于，2个术语A、1个术语B、以及10个术语C、4个术语B和7个术语C、或一些其他合适的组合。
本发明的主题内容可以通过其他具体形式实现而不脱离其精神或本质特征。所述实施例在所有方面都应考虑为仅是说明性的而非限制性的。因此本发明的范围由所附的权利要求而不是前面的说明书来限定。所有落入权利要求书的等同意义和范围的改变都包含在该范围内。

Claims (20)

1.一种柴油机尾气流体清除系统，其特征在于，所述系统包括：
计量阀，所述计量阀包括供给口和输送口；
泵组件，所述泵组件流体连接到所述计量阀的所述供给口并包括泵和单条供给管线，所述单条供给管线能够与柴油机尾气流体源流体连接；
注射组件，所述注射组件流体连接到所述计量阀的所述输送口并包括空气供给管线，所述空气供给管线能够与空气供给源流体连接；
控制器，所述控制器与所述计量阀、所述泵组件以及所述注射组件电通信，并配置成使用来自所述空气供给管线的空气对残留有柴油机尾气流体的所述泵组件进行清除，所述控制器配置成：
打开空气供给管线的旁通阀和空气供给阀；
打开所述旁通阀和所述空气供给阀之后打开计量阀；
打开所述计量阀之后关闭所述计量阀；
关闭所述计量阀后关闭所述旁通阀和所述空气供给阀；以及
关闭所述旁通阀和所述空气供给阀之后启动泵。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵包括入口和出口，所述单条供给管线流体连接到所述泵的所述入口。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括积聚管线和旁通管线，所述积聚管线将所述泵的所述出口流体连接到所述计量阀的所述供给口，所述旁通管线将所述积聚管线流体连接到所述供给管线，以及所述旁通管线包括旁通阀。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述注射组件包括：
输送管线，所述输送管线流体连接到所述计量阀的所述输送口并能够与尾气后处理系统流体连接；以及
空气供给阀，其中，所述空气供给阀位于所述空气供给管线上，其中所述空气供给管线流体连接到所述输送管线。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述积聚管线包括用来容纳加压流体的容器。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器配置成当所述旁通管线关闭时，关闭所述旁通管线上的旁通阀并打开所述计量阀，从而允许来自空气供给源的空气经由所述空气供给管线进入所述积聚管线。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器配置成在关闭所述旁通管线的所述旁通阀和打开所述计量阀之前，打开所述旁通管线的所述旁通阀以降低所述积聚管线的压力。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柴油机尾气流体源包含水和尿素。
9.一种用于清除柴油机尾气流体系统的方法，其特征在于，所述柴油机尾气流体系统具有柴油机尾气流体源、在该源下游的泵、所述泵下游的计量阀、所述泵下游和所述计量阀上游的旁通阀、以及所述计量阀下游的空气供给阀，所述方法包括：
打开所述旁通阀和所述空气供给阀；
在打开所述旁通阀和所述空气供给阀之后打开所述计量阀；
在打开所述计量阀之后关闭所述计量阀；
在关闭所述计量阀之后，关闭所述旁通阀和所述空气供给阀；以及
在关闭所述旁通阀和所述空气供给阀之后，启动所述泵。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，仅仅只有单条流体供给管线从所述柴油机尾气流体源接收柴油机尾气流体。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述泵和所述计量阀之间仅仅存在用于柴油机尾气流体源的单条流体供给管线。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述泵和所述空气供给阀之间仅仅存在用于柴油机尾气流体源的单条流体供给管线。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括预测所述柴油机尾气流体源和所述泵之间的流体管线上的离散空气柱的存在，其中在预测到所述流体管线上存在离散空气柱后，打开所述旁通阀和所述空气供给阀。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在打开所述计量阀之前，用加压空气对所述计量阀与所述空气供给阀之间的流体管线进行加压。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，只有单条流体供给管线从所述柴油机尾气流体源接收柴油机尾气，以及在打开所述计量阀之后，使用加压空气对具有离散空气柱的所述单条流体供给管线进行清除。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述加压空气的压力大于所述单条供给管线上的柴油机尾气流体的压力。
17.一种用于柴油机尾气流体系统的控制装置，其特征在于，所述系统包括泵组件，所述泵组件通过计量阀流体连接到注射组件，所述控制装置包括：
初始化模块，所述初始化模块配置来接收系统条件；
清除模块，所述清除模块配置来从所述初始化模块接收运行请求，并发送运行指令来对所述系统进行清除，所述清除模块包括：
空气供给模块，所述空气供给模块配置成控制空气流进入所述注射组件；
计量阀模块，所述计量阀模块配置成控制空气流进入所述泵组件，用于清除所述泵组件；以及
旁通阀模块，所述旁通阀模块配置成控制柴油机尾气流体流回柴油机尾气流体源；
所述运行命令配置为：
打开旁通阀和空气供给阀；
打开所述旁通阀和所述空气供给阀之后打开计量阀；
打开所述计量阀之后关闭所述计量阀；
关闭所述计量阀之后关闭所述旁通阀和所述空气供给阀；以及
在关闭所述旁通阀和所述空气供给阀之后启动泵组件。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括灌注模块，所述灌注模块配置成从所述初始化模块或所述清除模块接收运行请求，并发送运行指令来灌注所述系统。
19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述清除模块还包括柴油机尾气流体源模块，所述柴油机尾气流体源模块配置成控制柴油机尾气流体源。
20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，响应清除所述系统的运行指令，所述旁通模块打开所述旁通阀以允许柴油机尾气流体流回所述柴油机尾气流体源，所述空气供给模块控制所述空气流来增加所述计量阀下游的空气压力，以及所述计量阀模块打开所述计量阀从而允许所述计量阀下游的加压空气流入所述注射组件。
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