CN108138626A - 具有氨气发生器的排气后处理系统 - Google Patents

Abstract

一种排气后处理系统可以包括还原剂箱、气态氨源、喷射器、第一导管以及第二导管。该喷射器可以从该还原剂箱接收液态还原剂并且从该气态氨源接收气态氨并且在第一模式下将该液态还原剂喷射到排出气体流中、在第二模式下将该气态氨喷射到该排出气体流中、并且在第三模式下将该液态还原剂和该气态氨两者喷射到该排出气体流中。该第一导管可以将液态还原剂从该还原剂箱传输到该喷射器。该第二导管可以将气态氨从该气态氨源传输到该喷射器。

Description

具有氨气发生器的排气后处理系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月3日提交的美国专利申请号14/931,039的权益和优先权。本申请还要求于2015年8月20日提交的德国专利申请号102015113835-2的权益和优先权。以上申请的全部披露内容通过引用结合在此。

技术领域

本披露涉及一种带有氨气发生器的排气后处理系统。

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。

已经开发了多种排气后处理装置，以试图减少内燃发动机运行期间排放到大气中的NO_X和颗粒物质的量。当实施柴油机燃烧过程时，尤其需要排气后处理系统。用于柴油发动机排气的典型后处理系统可以包括以下各项中的一项或多项：柴油机颗粒过滤器(DPF)、选择性催化还原(SCR)系统、碳氢化合物(HC)喷射器、以及柴油机氧化催化器(DOC)。典型的SCR系统包括位于SCR催化器上游的用于喷射还原剂(例如，尿素)的还原剂递送系统。

最近，已经提供用于从液态还原剂生成氨气的反应器。与液态尿素相比，气态氨更具反应性、更容易均匀地分散于排气流中，并且在更宽温度范围内更加活跃。因此，在SCR系统中使用氨气可以改进SCR系统的效率和有效性。

当在特定温度范围内操作时，用于生成氨气的反应器最有效。因此，在发动机冷启动之后，氨气的生成可能延迟并且/或者受阻碍。于是，可能希望提供一种能够在发动机冷启动之后立即有效地向SCR催化器提供氨气的后处理系统。

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全面披露。

在一种形式中，本披露提供了一种排气后处理系统，该排气后处理系统可以包括还原剂箱、气态氨源、喷射器、第一导管以及第二导管。该喷射器可以接收来自该还原剂箱的液态还原剂以及来自该气态氨源的气态氨。该喷射器可以在第一模式下将该液态还原剂喷射到排出气体流中，并且在第二模式下将该气态氨喷射到该排出气体流中。该第一导管可以将该液态还原剂从该还原剂箱传输到该喷射器。该第二导管可以将该气态氨从该气态氨源传输到该喷射器。

在一些构型中，该喷射器可以在第三模式下同时将该液态还原剂和该气态氨两者喷射到该排出气体流中。

在一些构型中，该喷射器于在该排出气体流中位于催化器上游的位置处与排气管流体联接。

在一些构型中，该喷射器包括液态还原剂输入端以接收该液态还原剂并且包括气态氨输入端以该接收气态氨。

在一些构型中，空气箱便于将该液态还原剂和该气态氨两者喷射到该排出气体流中。

在一些构型中，空气箱经由第三导管与喷射器处于流体连通，并且其中，穿过该喷射器中的过道的空气流动冷却该喷射器。

在一些构型中，第一控制阀沿着该第三导管布置并且控制从其中穿过的流体流动。

在一些构型中，泵将该流体从该空气箱泵送到该排气流。

在一些构型中，来自该还原剂箱的该液态还原剂以及来自该气态氨源的该气态氨在该喷射器内的腔室中混合。

在一些构型中，电加热元件与该空气箱处于热传递关系。

在一些构型中，该第一导管包括第二阀以防止该液态还原剂逆流。

在一些构型中，控制模块控制该第一阀的定位以及该还原剂-气态氨混合物的喷射速率。

在另一种形式中，本披露提供了一种排气后处理系统，该排气后处理系统包括容纳液态还原剂的还原剂箱、气态氨源、空气箱、第一导管、第二导管以及第三导管。该空气箱便于将该液态还原剂和该气态氨中的一者或两者喷射到排出气体流中。该第一导管将液态还原剂从该还原剂箱传输到该排出气体流。该第二导管将气态氨从该气态氨源传输到该排出气体流。该第三导管将流体从该空气箱传输到该排出气体流。

在一些构型中，该排气后处理系统包括喷射器，该喷射器从该第二导管接收该气态氨并且从该第三导管接收该空气。该第二导管和该第三导管可以在该喷射器上游与彼此连通。

在一些构型中，泵将该流体从该空气箱泵送到该排出气体流。

在一些构型中，在第三模式下，喷射器经由该第一导管从该还原剂箱接收该液态还原剂并且经由该第二导管从该气态氨源接收该气态氨，并且将该还原剂和该气态氨两者喷射到该排出气体流中。

在一些构型中，来自该还原剂箱的该液态还原剂以及来自该气态氨源的该气态氨在该喷射器内的腔室中混合。

在另一种形式中，本披露提供了一种用于将添加剂进给到排出气体设施的混合单元中的进给装置，该进给装置包括至少一个第一进给通道、至少一个第二进给通道、以及加热元件。该至少一个第一进给通道包括至少一个第一进给开口，并且该至少一个第二进给通道包括至少一个第二进给开口。该加热元件联接到该至少一个第一进给通道和该至少一个第二进给通道中的一个上，以便使进给穿过其中的该添加剂的至少一部分蒸发。该第二进给通道可以不含用于蒸发的加热元件。

在一些构型中，该至少一个第一进给通道被安排在第一进给单元中，并且该至少一个第二进给通道被安排在第二进给单元中。

在一些构型中，该第一进给单元和该第二进给单元被整合在壳体中，或者该第一进给单元和该第二进给单元在每种情况下被整合在分离壳体中。

在一些构型中，该进给装置包括排出气体设施。

在一些构型中，该排出气体设施包括混合单元。

在另一种形式中，本披露提供了一种用于通过使用进给装置将添加剂引入到排出气体设施中的方法。该方法包括：将该添加剂进给穿过具有第一进给开口的第一进给通道和具有第二进给开口的第二进给通道中的一个，其中，经由该第一进给通道将该添加剂进给到该排出气体设施导致该添加剂至少部分地被蒸发，并且其中，经由该第二通道将该添加剂进给到该排出气体设施导致该添加剂以液体形式被进给。

在一些构型中，该添加剂是在该第一进给通道上游和/或该第一进给通道内至少部分地被蒸发。

在一些构型中，为被引导穿过该第一进给通道或被进给到该第一进给开口的该添加剂的质量的50％至80％或70％的至少一部分被蒸发。

在一些构型中，在60g/h与600g/h之间的添加剂被进给到穿过该第一进给通道的该排出气体。

在一些构型中，尿素-水溶液或水-氨溶液被用作添加剂。

在另一种形式中，本披露提供了一种排气后处理系统，该排气后处理系统可以包括还原剂箱、反应器系统、存储箱、第一导管以及第二导管。该反应器系统可以从该还原剂箱接收还原剂并且可以输出气态氨。该存储箱可以从该反应器系统接收气态氨并且可以存储一定体积的气态氨。该第一导管可以将气态氨从该反应器系统传输到排出气体流。该第一导管可以绕过该存储箱。该第二导管可以将气态氨从该存储箱传输到该排出气体流。

在一些构型中，该反应器系统可以是例如电解反应器系统。

在一些构型中，该第一导管和该第二导管于在该排出气体流中位于催化器上游的位置处与排气管流体联接。

在一些构型中，该催化器是选择性催化还原催化器。

在一些构型中，该排气后处理系统包括微粒过滤器和氧化催化器。该微粒过滤器可以被布置在该位置和该选择性催化还原催化器上游。该氧化催化器可以被布置在该微粒过滤器上游。

在一些构型中，该排气后处理系统包括第一热交换器，该第一热交换器与该反应器系统处于热传递关系。该第一热交换器可以将热量从排出气体传递到该反应器系统。

在一些构型中，该排气后处理系统包括排气供应通路，该排气供应通路流体联接该排出气体流和该第一热交换器，这样使得来自该排出气体流的排出气体能够流动穿过该第一热交换器。

在一些构型中，该排气供应通路包括控制从其中穿过的流体流的阀。

在一些构型中，该排气后处理系统还包括排气返回通路，该排气返回通路流体联接该排出气体流和该第一热交换器。该排气供应通路和该排气返回通路可以于在该排出气体流中的催化器上游连接到该排出气体流。

在一些构型中，该排气后处理系统包括电加热元件，该电加热元件与该反应器系统处于热传递关系。

在一些构型中，该排气后处理系统包括第二热交换器，在该第二热交换器中，热量从该排出气体流被传递到工作流体。该第一热交换器和该第二热交换器可以流体联接到彼此以便允许该工作流体在其间的第一流动。

在一些构型中，该第二热交换器流体联接到发动机上以便允许该工作流体在其间的第二流动。

在一些构型中，该排气后处理系统包括控制该工作流体的该第一流动和该第二流动的阀。

在一些构型中，该排气后处理系统包括兰金循环流体回路，该兰金循环流体回路将热量从排出气体传递到工作流体。该第一热交换器可以接收该工作流体并且将热量从该工作流体传递到该反应器系统。

在一些构型中，该排气后处理系统包括第一热交换器，该第一热交换器与该反应器系统处于热传递关系。该第一热交换器可以与发动机流体联接以便允许在其间传输工作流体。该第一热交换器可以将热量从该工作流体传递到该反应器系统。

在一些构型中，该排气后处理系统包括：第二热交换器，该第二热交换器与该还原剂箱处于热传递关系，该第二热交换器将热量从排出气体传递到该还原剂箱；以及阀，该阀控制传热介质穿过该第一热交换器和该第二热交换器的流动。

在一些构型中，该反应器系统包括电解反应器单元以及布置在该电解反应器单元下游的分离单元(例如，分离水或电解液)。

在一些构型中，该排气后处理系统包括与该电解反应器单元处于热传递关系的热交换器以及与该水分离器处于热传递关系的另一个热交换器。这些热交换器可以将热量从排出气体传递到该电解反应器单元和该水分离器。

在另一种形式中，本披露提供了一种排气后处理系统，该排气后处理系统可以包括还原剂箱、反应器系统、导管、第一热交换器、第二热交换器以及阀。该反应器系统可以从该还原剂箱接收还原剂并且输出气态氨。该导管可以将气态氨从该反应器系统传输到排出气体流。该第一热交换器可以与该反应器系统处于热传递关系。该第一热交换器可以将热量从排出气体传递到该反应器系统。该第二热交换器可以与该还原剂箱处于热传递关系。该第二热交换器可以将热量从排出气体传递到该还原剂箱。该阀可以控制传热介质穿过该第一热交换器和该第二热交换器的流动。

在一些构型中，该排气后处理系统包括存储箱，该存储箱从该反应器系统接收气态氨并存储一定体积的气态氨；第一导管，该第一导管将气态氨从该反应器系统传输到排出气体流，该第一导管绕过该存储箱；以及第二导管，该第二导管将气态氨从该存储箱传输到该排出气体流，该第一导管和该第二导管与喷射器流体联接，该喷射器在该排出气体流中安装在催化器上游。

在一些构型中，该排气后处理系统包括排出气体通路，该排气供应通路流体联接该排出气体流与该第一热交换器和该第二热交换器，这样使得来自该排出气体流的排出气体能够流动穿过该第一热交换器和该第二热交换器。

在一些构型中，该排气后处理系统包括第三热交换器，在该第三热交换器中，热量从该排出气体流被传递到工作流体。该第一热交换器和该第二热交换器可以流体联接到该第三热交换器上，以便允许该工作流体在该第一热交换器与该第三热交换器之间以及该该第二热交换器与该第三热交换器之间流动。

在一些构型中，该第三热交换器流体联接到发动机上以便允许该工作流体在其间流动。

在一些构型中，该排气后处理系统包括电加热元件，该电加热元件与该反应器系统处于热传递关系。

在另一种形式中，本披露提供了一种用于处理对从燃机放出的排出气体的方法。该方法可以包括：从还原剂生成气态氨；将该气态氨的第一部分存储在容器中；将该气态氨的第二部分喷射到排出气体流中，该气态氨的该第二部分与该容器流体隔离；并且响应于该燃机的冷启动，将来自该容器的气态氨喷射到该排出气体流中。

在一些构型中，该气态氨的该第二部分通过开口(例如，喷射器、喷嘴、孔口等)被喷射到该排出气体流中，并且来自该容器的气态氨通过同一开口被喷射到该排出气体流中。

在一些构型中，该方法包括：将热量从排出气体传递到生成该气态氨的反应器系统。

在一些构型中，该方法包括：提供第一热交换器，该第一热交换器与该反应器系统处于热传递关系；并且提供兰金循环流体回路，该兰金循环流体回路将热量从排出气体传递到工作流体。该第一热交换器可以接收该工作流体并且将热量从该工作流体传递到该反应器系统。

在一些构型中，该方法包括：提供第一热交换器，该第一热交换器与该反应器系统处于热传递关系。该第一热交换器可以与该燃机流体联接以便允许在其间传输工作流体。该第一热交换器可以将热量从该工作流体传递到该反应器系统。

在一些构型中，该方法包括：提供第一热交换器，该第一热交换器与该反应器系统处于热传递关系。将热量从排出气体传递到反应器系统可以包括：将排出气体引导穿过该第一热交换器。

在一些构型中，将热量从该排出气体传递到该反应器系统包括：将热量从该排出气体传递到工作流体，并且随后将热量从该工作流体传递到该反应器系统。

在一些构型中，该方法包括：提供第一热交换器，该第一热交换器与该反应器系统处于热传递关系；并且提供第二热交换器，在该第二热交换器中，热量从该排出气体流被传递到该工作流体。该第一热交换器和该第二热交换流体联接到彼此以便允许该工作流体在其间的第一流动。

在一些构型中，该第二热交换器流体联接到该燃机上以便允许该工作流体在其间的第二流动。

在一些构型中，该方法包括：基于该燃机的操作参数控制该工作流体的该第一流动和该第二流动。

在一些构型中，该方法包括：用电加热元件加热该反应器系统。

在另一种形式中，本披露提供了一种用于排气后处理系统的喷射器。该喷射器可以包括喷射器本体，该喷射器本体具有第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、以及第五端口。该第一端口可以与该第三端口和该第五端口处于流体连通。该第二端口可以与该第四端口处于流体连通。该第二端口和该第四端口可以与该第一端口、该第三端口以及该第五端口流体隔离。该喷射器本体可以收容轴针，该轴针是在防止穿过该第五端口的流体流动的闭合位置与允许穿过该第五端口的流体流动的打开位置之间能移动的。

在一些构型中，该第一端口流体连接到液态还原剂导管上，并且该第二端口流体连接到容纳氨气的导管上。

在一些构型中，该第三端口形成流体连接到再流通导管上的液态还原剂出口，该再流通导管联接到液态还原剂箱上。

在一些构型中，该第四端口由包围该第五端口的外环形套环限定。

在一些构型中，该喷射器包括从该喷射器本体延伸的中间环形套环。该中间环形套环由该外环形套环包围并且与该外环形套环合作来限定该第四端口。

在一些构型中，该喷射器包括由该中间环形套环包围的管状内本体。该管状内本体可以与该中间环形套环合作来限定与该第一端口处于流体连通的环形通路。该管状内本体限定与该第三端口处于流体连通的内通路。

在一些构型中，该轴针被布置在该内通路内。

在另一种形式中，本披露提供了另一种用于排气后处理系统的喷射器。该喷射器可以包括外本体和轴针。该外本体可以包括接收液态还原剂的液体进口端口、接收气态氨的气体进口端口、该液态还原剂离开该喷射器所通过的液体出口端口、以及该气态氨离开该喷射器所通过的气体出口端口。该轴针被布置在该外本体内并且是在允许穿过该液体出口端口的流体流动的打开位置与防止穿过该液体出口端口的流体流动的闭合位置之间能移动的。

在一些构型中，该气体出口端口形成于包围该液体出口端口的环形套环中。

在一些构型中，该气体出口端口是包围该液体出口端口的环形端口。

在一些构型中，该环形套环包括环形凹部，该环形凹部包围该轴针的一部分并且与该气体进口端口和该气体出口端口处于流体连通。该环形凹部可以与该液体出口端口轴向间隔开。

在一些构型中，该外本体包括液体再流通出口端口。

在一些构型中，该液体再流通端口与布置在该外本体内的内过道处于流体连通。

在一些构型中，该轴针至少部分地布置在该内过道内。

在一些构型中，该外本体包括限定第一环形过道的第一环形套环，该第一环形过道至少部分地包围该内过道的一部分。该第一环形过道可以流体连接该液体进口端口与该液体出口端口。

在一些构型中，该外本体包括第二环形套环，该第二环形套环与该第一环形套环合作来限定该气体出口端口。

在一些构型中，该气体出口端口至少部分地包围该第一环形过道的至少一部分的第二环形过道。

从本文提供的说明中将清楚其他适用范围。本概述中的说明和具体实例仅旨在用于展示的目的而并非旨在限制本披露的范围。

附图说明

本文描述的附图仅是出于对所选择实施例的而不是对所有可能实现方式的展示性目的，并且不旨在限制本披露的范围。

图1是根据本披露原理的一种包括电解反应器系统和气态氨存储箱的排气后处理系统的示意性表示；

图2是根据本披露原理的另一种包括电解反应器系统和气态氨存储箱的排气后处理系统的示意性表示；

图3是根据本披露原理的又一种包括电解反应器系统和气态氨存储箱的排气后处理系统的示意性表示；

图4是根据本披露原理的又一种包括电解反应器系统和气态氨存储箱的排气后处理系统的示意性表示；

图5是根据本披露原理的又一种包括电解反应器系统和气态氨存储箱的排气后处理系统的示意性表示；

图6是根据本披露原理的具有SCR系统的又一种排气后处理系统的示意性表示；

图7是可以合并到图6的排气后处理系统中的喷射器的透视图；

图8是图7的喷射器的截面视图；

图8a是图7和8的喷射器的另一种构型的示意性表示；

图9是可以合并到图6的排气后处理系统中的另一种喷射器的截面视图；

图10是根据本披露原理的再一种包括喷射单元的排气后处理系统的示意性表示；并且

图11是再一种具有交替喷射单元的排气后处理系统的示意性表示。

贯穿附图的这若干视图，相应的参考号指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。

提供了示例性实施例从而使得本披露是详尽的，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，诸如特定的部件、装置和方法的实例，以提供对本披露的实施例的详尽理解。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例、并且这些特定的细节都不应当解释为是对本披露的范围的限制。在一些示例性实施例中，对周知过程、周知装置结构、以及周知技术不做详细描述。

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“包含”、“含有”、“包括”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、过程和操作不应当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。还应当理解的是，可以采用另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”另一元件或层上时，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上，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”另一元件或层上时，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当以相似的方式进行解释(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中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/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分开。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，除非上下文清楚地指出。因此，下文中讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不偏离示例性实施例的传授内容。

空间相关术语，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中是为了使得对如这些附图中所示出的一个元件或特征相对于另一个或多个元件或特征的关系的描述易于阐释。空间相关术语可以旨在涵盖除了在附图中描绘的取向之外的、装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果装置在这些附图中被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。装置可以被另外定向(旋转90度或处于其他取向)，并且本文所使用的空间相关描述符做出了相应的解释。

参照图1，提供了可以包括排气管12和SCR系统14的排气后处理系统10。来自燃机16的排出气体流可以流动穿过排气管12。例如，发动机16、排气管12以及SCR系统14可以安装在车辆(未示出)上。SCR系统14可以包括还原剂箱18、反应器系统20、存储箱22、喷射器或进给装置24、以及SCR催化器26。还原剂箱18内所容纳的还原剂和由反应器系统20生成的气态氨(例如，含有大百分比的氨的气体)中的一者或两者可以通过喷射器24来在SCR催化器26上游喷射到排气管12中的排出气体流中，该SCR催化器被收容在排气管12内。在一些构型中，排气后处理系统10还可以包括氧化催化器28和微粒过滤器30，它们在喷射器24上游被布置在排气管12内。应当理解，喷射器24可用通向排气管12内的排气流的喷嘴、孔口、或任何其他开口替换。氨逃逸催化器31可以被布置在SCR催化器26下游。在一些构型中，微粒过滤器30可以是SCR涂布的柴油机微粒过滤器，并且喷射器24可以被布置在氧化催化器28与过滤器30之间。

反应器系统20可以包括反应器单元32和分离单元34。例如，反应器系统20可以是或包括与由3E清洁技术公司(E3Clean Technologies)提供的SCR GreenBoxTM相似或完全相同的电解反应器，或者任何其他气态氨发生装置。分离单元34可分离水或电解液。分离的电解液可以被再循环回到反应器32。分离的水可被引导穿过出口36、释放到大气、或喷射到发动机16中。分离单元34可包括分离气体/气体或气体/液体的多个分离器。分离单元34可以是从氨移除水、移除电解液和/或将其再循环到反应器、分离CO2/NH3、和/或纯化NH3。在一些构型中，反应器系统20可不包括分离单元34。

反应器系统20从还原剂箱18接收还原剂(例如，包含尿素的液体)并且通过出口36输出气态氨(以及气态的二氧化碳、一氧化碳、氢等)。出口36流体联接到第一导管38上以及存储箱22的进口40上。第一导管38流体联接到喷射器24上，这样使得从反应器系统20输出的气态氨的至少一部分可以在排气管12中的SCR催化器26上游被喷射到排出气体流中。控制阀43可以控制穿过第一导管38的流体流动。

从反应器系统20输出的气体的另一部分可以通过进口40流动到存储箱22中。存储箱22可以存储一定体积的气态氨，该一定体积的气态氨可以在需要时经由第二导管42供应到喷射器24。第二导管42可以包括第一控制阀44，该第一控制阀控制气态氨穿过第二导管42的流动。在一些构型中，泵(未示出)可以被提供用于将流体从存储箱22泵送到喷射器24。第一控制阀44可以与控制模块46通信，该控制模块基于例如发动机16的操作参数、反应器系统20的操作参数、和/或通过出口36离开反应器系统20的气态氨的流率来打开和闭合第一控制阀44。控制模块46可以响应于发动机16的冷启动而打开第一控制阀44以便允许气态氨从存储箱22流动到喷射器24。以此方式，来自存储箱22的气态氨可以紧接在冷启动之后立即地可供喷射到排气流中。这是有利的，因为在其中安装后处理系统10的车辆已经熄火并且已经暴露于低温度持续较长时间段时，反应器系统20中的气态氨生成在低周围温度下可能受阻碍或被阻止。一旦反应器系统20能够以满足需求的速率生成气态氨，控制模块46就可以完全或部分地闭合第一控制阀44。

后处理系统10可以包括加热系统48，该加热系统能够加热还原剂箱18和/或反应器系统20以便于气态氨的有效产生。加热系统48可以包括与反应器系统20和/或还原剂箱18处于热传递关系的一个或多个电加热元件50。控制模块46可以控制电加热元件50的操作以便维持反应器系统20和/或还原剂箱18处于或高于所希望的最低温度。

加热系统48还可以包括与反应器系统20处于热传递关系的一个或多个第一热交换器52，和/或与还原剂箱18处于热传递关系的一个或多个第二热交换器54。第一热交换器52和第二热交换器54可以经由排气供应通路56与排气管12流体联接。以此方式，来自流动穿过第一热交换器52和第二热交换器54的排出气体的热量可以对应地被传递到反应器系统20和还原剂箱18。在流动穿过第一热交换器52之后，排出气体可以通过第一返回通路57返回到排气管12。相似地，在流动穿过第二热交换器54之后，排出气体可以通过第二返回通路59返回到排气管12。供应通路56和返回通路57、59可以在任何适合的位置处(即，在氧化催化器28、微粒过滤器30以及SCR催化器26中的一个或多个的上游或下游)联接到排气管12上。

第二控制阀58可以沿着排气通路56布置并且可以是在用于防止排气管12与第一热交换器52和第二热交换器54之间的流体连通以及用于允许排气管12与第一热交换器52和第二热交换器54中的一者或两者之间的流体连通的多个位置之间可移动的。控制模块46可以与第二控制阀58通信，并且可以控制第二控制阀58的位置，以便控制排出气体穿过第一热交换器52和第二热交换器54的流动。控制模块46可以基于反应器系统20、还原剂箱18、和/或反应器系统20或还原剂箱18内的流体的温度来控制第二控制阀58。另外地或可替代地，控制模块46可基于例如发动机温度、发动机运行时间和/或户外周围温度来控制第二控制阀58。

继续参照图1，将更详细描述后处理系统10的操作。响应于发动机16的冷启动，控制模块46可以打开第一控制阀44，以便允许来自存储箱22的气态氨通过第二导管42和喷射器24被递送到排气管12中的排气流。在冷启动之后在反应器系统20开始生成气态氨时，该气态氨也可以通过第一导管38被传输到喷射器24。一旦反应器系统20的气体生成速率已经增大到至少匹配对气态氨的需求的水平，控制模块46就可以闭合第一控制阀44以便停止气态氨穿过第二导管42的流动。

在发动机16的冷启动之后，反应器系统20可能需要被加热以便于在其中进行的生成气态氨的反应。在这类情况下，控制模块46可以将第二控制阀58移动到以下位置，该位置允许来自排气管12的排出气体从排气供应通路56流动并穿过第一热交换器52，从而加热反应器系统20。在反应器系统20已经被充分加热之后，控制模块46可以引起第二控制阀58阻断排出气体到第一热交换器52的流动并且允许排出气体流动穿过第二热交换器54以便加热还原剂箱18。在还原剂箱18被充分加热之后，控制模块46可以引起第二控制阀58阻断排出气体到第二热交换器54的流动。应当理解，控制模块46可根据需要引起第二控制阀58移动到以下位置，该位置允许排出气体同时地或单独地流动穿过第一热交换器52和第二热交换器54。另外地或可替代地，控制模块46可以根据需要在任何时间启用或停用电加热元件50。

应当理解，在一些构型中，系统14可包括在SCR催化器26上游直接连接游箱18与喷射器24的旁通导管39。控制阀45可以控制穿过旁通导管39的流体流动，以便选择性地允许来自箱18的还原剂绕过反应器32和分离单元34并且在SCR催化器26上游被喷射到排气流中。在一些构型中，混合装置可被布置在喷射器24内或其上游，来自旁通导管39的液态还原剂和来自第二导管42的气态氨在通过喷射器24的公共出口被喷射到排气管12中之前可以在该混合装置中混合。

在一些构型中，紧接在冷启动之后，第二控制阀58可以将排出气体的部分或全部导引到第二热交换器54以便首先融解箱18内的液体。在此期间，来自箱18的还原剂可以通过上述旁通导管被直接喷射到排气流中(即，绕过反应器32和分离单元34)。在热起来之后，热量被转向以便于气态转化。在箱18中的还原剂热起来之后，第二控制阀58可以允许排出气体进入第一热交换器52中。

在一些构型中，箱18可以包括减压阀，该减压阀可以响应于箱18被加热时箱18中的高压氨的形成而给箱18通风。过量的氨可从箱18被排放到例如喷射器24上游的低压点。在一些构型中，存储箱22可以包括减压阀，该减压阀可以响应于存储箱22中的高压氨的形成而给存储箱22通风。过量的气态氨可例如被排放到排气管12中在氨逃逸催化器31上游的位置或被排放到大气。

参照图2，提供了另一种排气后处理系统110，该排气后处理系统可以包括排气管112、SCR系统114以及加热系统148并且可以处理从燃机116放出的排出气体。除了以下所描述的任何例外，排气管112、SCR系统114以及加热系统148可以对应地与排气管12、SCR系统14以及加热系统48相似地或完全相同地被构造并起作用。因此，将不再详细描述相似的特征。

像SCR系统14一样，SCR系统114可以包括还原剂箱118、反应器系统120以及存储箱122。SCR系统114可以生成并存储气态氨并且将气态氨提供到排气管112内的排气流。像加热系统48一样，加热系统148可以包括与反应器系统120处于热传递关系的一个或多个第一热交换器152，以及与还原剂箱118处于热传递关系的第二热交换器154。

第一热交换器152和第二热交换器154可以与第三热交换器155处于流体连通。第三热交换器155可以被布置在排气管112中或邻近该排气管，这样使得流动穿过第三热交换器155的工作流体(例如，冷却剂)可以从流动穿过排气管112的排出气体吸收热量。供应通路156以及第一返回通路157和第二返回通路159可以流体连接第三热交换器155与第一热交换器152和第二热交换器154并在其间形成闭环。泵(未示出)可以使工作流体在第一热交换器152、第二热交换器154以及第三热交换器155之间流通。

控制阀158可以沿着供应通路156布置并且可以是在用于防止第三热交换器155与第一热交换器152和第二热交换器154之间的流体连通以及用于允许第三热交换器155与第一热交换器152和第二热交换器154中的一者或两者之间的流体连通的多个位置之间可移动的。控制模块146可以与控制阀158通信，并且可以控制控制阀158的位置，以便控制工作流体穿过第一热交换器152和第二热交换器154的流动。控制模块146可以基于反应器系统120、还原剂箱118、和/或反应器系统120或还原剂箱118内的流体的温度来控制控制阀158。另外地或可替代地，控制模块146可基于例如发动机温度、发动机运行时间和/或户外周围温度来控制控制阀158。另外地或可替代地，控制模块146可能够根据需要在任何时间启用或停用用于加热反应器系统120的电加热元件150。

参照图3，提供了另一种排气后处理系统210，该排气后处理系统可以包括排气管212、SCR系统214以及加热系统248并且可以处理从燃机216放出的排出气体。除了以下所描述的任何例外，排气管212、SCR系统214以及加热系统248可以对应地与排气管12、112、SCR系统14、114以及加热系统48、148相似地或完全相同地被构造并起作用。因此，将不再详细描述相似的特征。

像SCR系统14一样，SCR系统214可以包括还原剂箱218、反应器系统220以及存储箱222。SCR系统214可以生成并存储气态氨并且将气态氨提供到排气管212内的排气流。像加热系统48、148一样，加热系统248可以包括与反应器系统220处于热传递关系的一个或多个第一热交换器252，以及与还原剂箱218处于热传递关系的第二热交换器254。

第一热交换器252和第二热交换器254可以与第三热交换器255处于流体连通。第三热交换器255可以被布置在排气管212中或邻近该排气管，这样使得流动穿过第三热交换器255的工作流体(例如，冷却剂)可以从流动穿过排气管212的排出气体吸收热量。第三热交换器255还可以与发动机216中的冷却剂过道处于流体连通，这样使得冷却剂可以在冷启动之后使发动机216暖起来。

第一供应通路256和第二供应通路260以及第一返回通路262可以流体连接第三热交换器255与第一热交换器252和第二热交换器254。第一供应通路256、第三供应通路264以及第二返回通路266可以流体连接第三热交换器255与发动机216。泵(未示出)可以使工作流体在第一热交换器252、第二热交换器254和第三热交换器255以及发动机216之间流通。旁通导管和旁通阀可以被提供用于在还原剂箱218变得太热的情况下选择性地允许工作流体绕过还原剂箱218。虽然图3描绘出供应过道260和返回过道262被配置成使得工作流体在箱还原剂218之前流动穿过反应器系统220，但是在一些构型中，过道260、262可被配置成使得工作流体在反应器系统220之前流动到还原剂箱218。

控制阀258可以沿着第一供应通路256布置，并且可以是在用于控制第一热交换器252、第二热交换器254以及第三热交换器255之间的流体连通以及用于控制第三热交换器255与发动机216之间的流体连通的多个位置之间可移动的。控制模块246可以与控制阀258通信，并且可以控制控制阀258的位置，以便允许和防止工作流体穿过第一热交换器152和第二热交换器154和/或发动机216的流动。控制模块246可以基于反应器系统220、还原剂箱218、和/或反应器系统220或还原剂箱218内的流体的温度来控制控制阀258。另外地或可替代地，控制模块246可基于例如发动机温度、发动机运行时间和/或户外周围温度来控制控制阀258。另外地或可替代地，控制模块246可能够根据需要在任何时间启用或停用用于加热反应器系统220的电加热元件250。

参照图4，提供了另一种排气后处理系统310，该排气后处理系统可以包括排气管312、SCR系统314以及加热系统348并且可以处理从燃机316放出的排出气体。除了以下所描述的任何例外，排气管312、SCR系统314以及加热系统348可以对应地与排气管12、SCR系统14以及加热系统48相似地或完全相同地被构造并起作用。因此，将不再详细描述相似的特征。

像SCR系统14一样，SCR系统314可以包括还原剂箱318、反应器系统320以及存储箱322。SCR系统314可以生成并存储气态氨并且将气态氨提供到排气管312内的排气流。像加热系统48、148、248一样，加热系统348可以包括与反应器系统320处于热传递关系的一个或多个第一热交换器352。

第一热交换器352可以经由冷却剂供应通路356和返回通路357与发动机316中的冷却剂过道处于流体连通。泵358可以使工作流体在第一热交换器352与发动机316之间流通。控制模块346可以与泵358通信，并且可以控制泵358的操作，以便开始和停止工作流体穿过第一热交换器352和发动机316的流动。控制模块346可以基于反应器系统320和/或反应器系统320内的流体的温度来控制泵358。另外地或可替代地，控制模块346可基于例如发动机温度、发动机运行时间和/或户外周围温度来控制泵358。另外地或可替代地，控制模块346可能够根据需要在任何时间启用或停用用于加热反应器系统320的电加热元件350。在一些构型中，泵358还可以使工作流体流通穿过加热还原剂箱318的热交换器。

参照图5，提供了另一种排气后处理系统410，该排气后处理系统可以包括排气管412、SCR系统414以及加热系统448并且可以处理从燃机416放出的排出气体。除了以下所描述的任何例外，排气管412、SCR系统414以及加热系统448可以对应地与排气管12、SCR系统14以及加热系统48相似地或完全相同地被构造并起作用。因此，将不再详细描述相似的特征。

像SCR系统14一样，SCR系统414可以包括还原剂箱418、反应器系统420以及存储箱422。SCR系统414可以生成并存储气态氨并且将气态氨提供到排气管412内的排气流。像加热系统48、148、248、348一样，加热系统448可以包括与反应器系统420处于热传递关系的一个或多个第一热交换器452。

第一热交换器452可以与诸如兰金循环流体回路455等废热回收系统处于热传递关系。兰金循环流体回路455可以使第一工作流体流通，该第一工作流体从自发动机416放出的排出气体吸收热量。第一热交换器452可以经由供应过道456和返回过道457与兰金循环流体回路455的热交换器处于流体连通，这样使得第一热交换器452接收第二工作流体，该第二工作流体从兰金循环流体回路455的热交换器中的第一工作流体吸收热量。应当理解，第一工作流体和第二工作流体可以是相同类型或不同类型的工作流体。

泵458可以使工作流体在第一热交换器452与兰金循环流体回路455之间流通。控制模块446可以与泵458通信，并且可以控制泵458的操作，以便开始和停止工作流体穿过第一热交换器452的流动。控制模块446可以基于反应器系统420和/或反应器系统420内的流体的温度来控制泵458。另外地或可替代地，控制模块446可基于例如发动机温度、发动机运行时间和/或户外周围温度来控制泵458。另外地或可替代地，控制模块446可以根据需要在任何时间启用或停用用于加热反应器系统420的电加热元件450。在一些构型中，泵458还可以使工作流体流通穿过加热还原剂箱418的热交换器。

参照图6，提供了另一种排气后处理系统510，该排气后处理系统可以包括排气管512、还原剂递送系统514以及加热系统548并且可以处理从燃机516放出的排出气体。

还原剂递送系统514可以包括液态还原剂箱518、氨源520、喷射器或进给装置524、加压空气源523(其可以包括空气箱525和/或泵540)、以及SCR催化器526。还原剂箱518中所容纳的液态还原剂可以在第一模式下经由第一导管528供应到喷射器524。第一泵530可以将液态还原剂从还原剂箱518泵送到喷射器524。止回阀532可以沿着第一导管528布置以便防止还原剂逆流。

氨源520可以包括生成气态氨的氨发生器(例如，图1所示的反应器系统20，或任何其他反应器系统或氨发生装置)和/或存储气态氨的氨气存储装置(例如，图1所示的存储箱22)。氨气可以在第二模式下经由第二导管534供应到喷射器524。第二泵536可以将氨气从氨源520泵送到喷射器524。虽然第二泵536在图6中被示出为沿着第二导管534布置，但是在一些构型中，第二泵536可以偏离第二导管534定位并且可以给氨源520加压。

喷射器524在位于SCR催化器526上游的位置处流体联接到排气管512上。喷射器524可以对应地经由还原剂输入端(未示出)和气态氨输入端(未示出)接收来自还原剂箱518的液态还原剂以及来自氨源520的氨气两者，并且将液态还原剂和氨气中的一者或两者喷射到排出气体流中。如果在第三模式下液态还原剂和气态氨两者被喷射到排出气体流中，那么液态还原剂和氨气可以在被喷射到排出气体流中之前在喷射器524内的腔室中混合(未示出)。在一些构型中，液态还原剂和氨气可以在位于喷射器524上游的混合装置(未示出)中混合。喷射器524可以与控制模块546通信，该控制模块基于例如发动机516的操作参数和/或离开氨源520的气态氨的流率来调节液态还原剂和氨气中的一者或两者到排出气体流中的喷射和喷射速率。

空气箱525容纳压缩流体(例如，加压空气)并且经由第三导管538和喷射器524与排出气体流处于流体连通，从而便于液态还原剂和氨气中的一者或两者到排出气体流的喷射。第三泵540可以将流体从空气箱525泵送到排出气体流，并且控制阀542控制流体穿过第三导管538的流动。在一些构型中，混合装置(未示出)可被布置在喷射器524上游并且在控制阀542和第二泵534下游，加压空气气态氨可以在该混合装置中混合。虽然第三泵540在图6中被示出为沿着第三导管538布置，但是在一些构型中，第三泵540可以偏离第三导管538定位并且可以给空气箱525加压。在加压空气源523的并不包括空气箱525的构型中，第三泵540可以从周围环境或任何其他空气体积抽吸空气。此外，虽然控制阀542在图6中被示出为被定位在第二导管534和第三导管538的相交处的上游，但是在一些构型中，控制阀542可被布置在喷射器524与第二导管534和第三导管538的相交处之间。控制模块546可以与控制阀542通信，以便基于例如发动机516的操作参数和/或离开氨源520的气态氨的流率来打开和闭合控制阀542。另外地或可替代地，控制模块546可基于例如发动机温度、发动机运行时间和/或户外周围温度来控制控制阀542。

后处理系统510可以包括加热系统548，该加热系统可操作来加热还原剂箱518、空气箱525、以及氨源520。加热系统548可以包括对应地与还原剂箱518、空气箱525、以及氨源520处于热传递关系的电加热元件550、552、554。控制模块546可以控制电加热元件550、552、554的操作，以便对应地维持还原剂箱518、空气箱525、以及氨源520处于或高于所希望的最低温度。

继续参照图6，将更详细描述后处理系统10的操作。响应于发动机516的冷启动(其可能包括以下情况：来自发动机516的排出气体高于SCR 526的启用温度，但低于液态还原剂可以变相成气体所处的温度)，氨源520中所存储的气态氨可以通过第二导管534和喷射器524被递送到排气管512中的排气流。在发动机516的冷启动之后，氨源520可能需要被加热以便于在其中进行的生成气态氨的反应。在这类情况下，控制模块546可以启用电加热元件554。

紧接在冷启动之后，控制模块546可以启用电加热元件550以便融解箱518内的液体。在此期间，来自箱518的液态还原剂可以通过第一导管528被递送到喷射器524，并且控制模块546可以操作来将液态还原剂喷射到排气管512中的排气流中以替代气态氨。

在一些构型中，控制模块546可以操作喷射器524来将来自还原剂箱518的液态还原剂和来自氨源520的气态氨的混合物喷射到排出气体流中。空气箱525可以将来自它的流体经由第三导管538递送到喷射器524，以便于液态还原剂和气态氨的混合物到排出气体流中的喷射。控制模块546可以操作来控制控制阀542的定位，这样使得在任何给定时间提供来自空气箱525的最佳量的流体，以便于液态还原剂和气态氨的混合物到排出气体流中的喷射。应当理解，空气箱525还可以便于液态还原剂和气态氨独立于彼此的到排气流中的喷射。

控制模块546可以启用加热元件552以便预热空气箱525中的流体，这样使得可以实现所希望的系统效率。沿着第一导管528布置的止回阀532防止来自空气箱525的流体在第一导管528中引起反向流动。

控制模块546还可以与第一泵530、第二泵536、以及第三泵540通信并控制其操作。

在一些构型中，喷射器524可以流体联接到再流通导管529上，由喷射器524从第一导管528接收的液态还原剂可以通过该再流通导管被返回到液态还原剂箱518。再流通导管529使液态还原剂从喷射器524再流通到液态还原剂箱518可以用于便于喷射器524的冷却。在一些构型中，来自空气箱525的空气和/或来自氨源520的气体可以用于通过在喷射器524的热敏部件周围流动来冷却喷射器524。

参照图7和8，提供了可以替代喷射器524而被合并到排气后处理系统510中的喷射器624。喷射器624可以包括外喷射器本体626、第一内喷射器本体628、第二内喷射器本体630、轴针632、轴针头634、以及孔板636。外喷射器本体626可以包括内腔638，内喷射器本体628、630、轴针632、轴针头634以及孔板636被布置在该内腔中。外喷射器本体626还可以包括第一端口(例如，液态还原剂进口)640、第二端口(例如，气态氨进口)642、第三端口(例如，再流通出口)644、第四端口(例如，气态氨出口)646、以及第五端口(例如，液态还原剂出口)648。第一端口640、第三端口644、以及第五648可以与腔638处于流体连通。第二端口642和第四端口646与彼此处于流体连通并且可以与腔638流体隔离。

第一内喷射器本体628和第二内喷射器本体630可以是对应地限定第一内通路650和第二内通路652的总体上管状的构件，该第一内通路和该第二内通路与彼此和第三端口644处于流体连通。第一内喷射器本体628和第二内喷射器本体630可以合作来限定包围内通路650、652的环形外通路654。第二内喷射器本体630被轴向布置在第一内喷射器本体628与孔板636之间。第二内喷射器本体630的端部可以包括允许环形外通路654与第二内通路652之间的流体连通的一个或多个开孔657。

轴针632和轴针头634附接到彼此并且被布置在第二内喷射器本体630内。轴针头634附接到轴针632的一个端部上，并且轴针632的另一个端部选择性地抵靠孔板636坐置。轴针头634可以包括在第一内通路与第二内通路654之间提供流体连通的一个或多个开孔655。

弹簧656被布置在第一内喷射器本体628内，并且使轴针头634偏置远离第一内喷射器本体628，从而使轴针632朝向限定孔板636中的出口658的阀座偏置。螺线管660可以包围轴针头634，并且可以可操作来使轴针头634和轴针632朝向第一内喷射器本体628移动，以便使轴针632与出口658分离，从而允许来自环形外通路654的流体流动穿过孔板636中的出口658并通过第五端口648流出喷射器624。

第二端口642可以与延伸穿过外喷射器本体626的过道670处于流体连通。外喷射器本体626可以包括包围第二内喷射器本体630的一部分和第五端口648的环形套环672。环形凹部674可以形成于套环672的一个轴向端部中，并且可以在过道670与第四端口646之间提供流体连通。

如上所述，喷射器624可以替代喷射器524而被合并到图6所示的系统510中。也就是说，第一端口640可以流体连接到第一导管528上；第二端口642可以流体连接到第二导管534和第三导管538上；并且第三端口644可以流体连接到再流通导管529上。

液态还原剂可以通过第一端口640进入喷射器624，并且可以在第一内喷射器本体628附近流动进入外环形通路654中。液态还原剂可以轴向(即，在平行于外环形通路654的纵轴线的方向上)穿过外环形通路654朝向孔板636流动。控制模块546可以与螺线管660通信，并且可以致动螺线管660来使轴针632移动以与孔板636脱离密封接合，从而允许外环形通路654中的液态还原剂流动穿过出口658和第五端口648并进入排气管512中的排出气体流。

当轴针632与孔板636密封接合(从而防止穿过第五端口648的流动)时，外环形通路654中的液态还原剂可以流动穿过第二内喷射器本体630中的一个或多个开孔657并进入第二内通路652中。第二内通路652中的液态还原剂可以朝向轴针头634轴向流动，并流动穿过轴针头634中的一个或多个开孔655而进入第一内通路650中。液态还原剂可以通过第三端口644从第一内通路650流出喷射器624并进入再流通导管529中，以便返回到液态还原剂箱518。液态还原剂穿过内通路650、652的流动可以冷却螺线管660和/或喷射器624的其他热敏部件。

氨气(以及任选地，空气)可以通过第二端口642进入喷射器624并且可以流动到过道670中。氨气(和空气)可以从过道670流动到环形凹部674中并穿过第四端口646以进入排气管512中的排出气体流。在某种构型中，氨气和/或空气穿过第二端口642和第四端口646的流动可以冷却螺线管660和/或喷射器624的其他热敏部件。

在一些构型(例如，图8a所示的构型)中，喷射器624可不包括第二端口642和第四端口646。在这类构型中，系统510可不包括再流通导管529；第三端口644可以流体连接到第二导管534和第三导管538上；并且第一端口640可以流体连接到第一导管528上，如图8a所示。如上所述，当轴针632移动以与孔板636脱离密封接合时，来自第一导管528的液态还原剂可以流动穿过第一端口640、穿过环形外通路654并穿过第五端口648。

氨气(以及任选地，空气)可以通过第三端口644进入喷射器624。氨气(和空气)可以从第三端口644流动穿过第一内通路650并进入第二内通路652中。当轴针632移动以与孔板636脱离密封接合时，氨气(和空气)可以从第二内通路652流动穿过第二内喷射器本体630中的一个或多个开孔657并流动穿过第五端口648(并进入排气管512中)。氨气(和空气)与环形外通路654中的液态还原剂可以在液态还原剂和气态氨流动穿过出口658和第五端口648之前、期间和/或之后混合。

在喷射器624的不包括第二端口642和第四端口646的以上构型(图8a)中，喷射器624还可被合并到上述的系统10、110、210、310、410中的任何系统中。

现在参照图9，提供了可以替代喷射器524而合并到系统510中的另一种喷射器724。喷射器724的结构和功能可以与上述的喷射器624的结构和功能总体上相似，并且因此，可以不再详细描述相似特征。喷射器724可以包括外喷射器本体726，该外喷射器本体具有第一端口(例如，液态还原剂进口)740、第二端口(即，气态氨进口)742、第三端口(例如，再流通出口)744、第四端口(例如，气态氨出口)746、以及第五端口(例如，液态还原剂出口)748。第五喷射器端口748可以由孔板736限定。

管状内本体728可以与第三端口744轴向对准，并且可以限定与第三端口744处于流体连通的内过道752。轴针732可以延伸穿过内过道752，并且可以选择性地密封接合限定第五端口748的孔板736上的阀座。第一环形套环760可以从外喷射器本体726延伸并且可以包围管状内本体728的至少一部分。第一环形套环760和管状内本体728可以合作来限定与第一端口740处于流体连通的环形中间过道754。当轴针748处于打开位置(即，经由螺线管760移动以与孔板736脱离密封接合)时，环形中间过道754与第一端口740处于流体连通并且与第五端口748处于流体连通。环形中间过道754还经由下部引导构件764中的一个或多个开孔762与内过道752处于流体连通，该下部引导构件附接到管状内本体728和第一环形套环760上。管状内本体728和第一环形套环760可以形成与受让人共同拥有的美国专利号8,978,364中所披露的卡盘组件相似的卡盘组件，该专利的披露内容通过引用结合在此。

第二环形套环770可以从外喷射器本体726延伸并且可以包围第一环形套环760和管状内本体728的至少一部分。第二环形套环770和第一环形套环760可以合作来限定第四端口746的环形形状，这样使得第四端口746包围第五端口748并且相对于第五端口748径向向外布置。第五端口748与第二端口742处于流体连通。第二环形套环770的环形形状以及第二环形套环770围绕第一环形套环760和轴针732的定位可以允许氨气和/或空气流动穿过第二环形套环770以便冷却喷射器724的热敏部件。虽然图9示出第四端口746是开放环形端口，但是在一些构型中，第四端口746可以具有相对于第一环形套环760部分地支撑第二环形套环770并且部分地阻断从其中穿过的流体流动的支座(即，支撑构件)。

参照图10和11，提供了另一种进给装置1和排出气体设施2。除了以下所描述的任何例外，进给装置1与上述的进给装置或喷射器24、524、624、724相似地或完全相同地被构造并起作用。因此，将不再详细描述相似的特征。

进给装置1可以将添加剂进给到排出气体设施2的在排气后处理装置7(例如，SCR催化器、氧化催化器、微粒过滤器等)上游的混合单元2.1中，其中进给装置1包括具有至少一个第一进给开口1.2的至少一个第一进给通道1.1以及用于使被进给穿过第一进给通道1.1的添加剂的至少部分蒸发的加热元件3。

在蒸发状态下，添加剂以气态形式存在。如果蒸发速率小于100％，那么剩余部分以液体形式存在，通常以未蒸发液膜的形式或作为液滴存在。这里，液滴的大小可以根据周围条件非常广泛地改变。还可能的是，原来处于蒸发状态的介质通过冷却而凝结并且因此返回到呈液滴形式的液态。

本披露还提供一种用于通过使用这种类型的进给装置1来将添加剂引入到排出气体设施2中的方法。

添加剂可以是被设计成有待单独地分离地进给的底物。可替代地，添加剂可以是含有所希望底物的载体溶液。在所描述示例性实施例的情况下，诸如氨等还原剂可以具体地被认为是可能的底物。本披露还提供了具有进给装置1的混合单元2.1以及具有这种类型的混合单元2.1的排出气体设施2。

用于添加剂的计量单元已经从US 2008/0073558A1已知。它包括由蓄热系统包围的用于运送液态添加剂的毛细管道。借助蓄热系统，添加剂可以被短暂地加热，或也可以持续地被加热、直到它达到蒸发温度为止。

用于诸如氨溶液或烃等添加剂的相似的计量单元是从WO 2014/070516A1已知的。它包括用于添加剂的流通通道，这样使得添加剂被用作用于计量单元的冷却剂。此外，提供了一个或多个毛细管道，添加剂在该一个或多个毛细管道中被蒸发以便将添加剂进给到排出气体流中。作为一个选项，此目的所需要的热能可以具体地在启动阶段过程中由加热元件生成。

本披露的目标是设计并安排用于进给添加剂的进给装置1以及用于引入添加剂的方法，其方式为使得实现改进的引入速率和更快的添加剂供应。

该目标可以根据本披露的方面通过以下事实达成：提供具有至少一个第二进给开口1.4的至少一个第二进给通道1.3，其中第二进给通道1.3没有用于蒸发的加热元件3。

该目标还可以根据本披露的方面借助以下事实达成：添加剂选择性地通过第一进给通道1.1和第一进给开口1.2和/或通过第二进给通道1.3和第二进给开口1.4来进给，其中在经由第一进给通道1.1进给过程中，添加剂至少部分地被蒸发并且至少部分地以蒸发形式从第一进给开口1.2进给到排出气体设施2，并且添加剂以液体形式经由第二进给通道1.3和第二进给开口1.4进给。

因此，可以根据内燃机的操作状态经由进给装置1最佳地以不同聚集状态将添加剂进给到排出气体。对应进给开口1.2、1.4或对应进给通道1.1、1.3可以根据有待供应的聚集状态来设计，这样使得可以一方面针对液体介质并且另一方面针对至少部分地气态的介质实现最佳流动条件。通过使用第二通道1.3，还可以同时以两种不同聚集体(即，以液体形式以及以至少部分地蒸发的形式)进行进给。

在具有低负载时以及在冷启动阶段过程中，纯气态进给是有利的。在需要高剂量时的操作点期间，诸如在中负载范围和全负载范围内，液体进给可以作为补充来进行。在这些操作状态下，通常存在相应地更高的排出气体温度水平。当排出气体温度足够高时，限制到仅进行液体进给可以是有利的。因此，可以降低沉积(诸如在低排出气体温度下的纯液体进给时发生的那些)的风险。同时，由于不需要蒸发所有所进给的添加剂，因此可以实现能量节约。

然而，有待以液体形式引入的添加剂可以在进给装置1内或第二进给通道1.3内被预热，这样使得在该添加剂从进给通道1.3离开之后，确保了在排出气体中的更快速蒸发。不提供仅在第二进给通道1.3内的蒸发。

为此目的，同样可能有利的是：提供第一进给单元4.1和第二进给单元4.2，其中至少一个第一进给通道1.1被安排在第一进给单元4.1中，并且至少一个第二进给通道1.3被安排在第二进给单元4.2中。通过应用两个不同进给单元，关于一方面提供添加剂并且另一方面提供热量的对应进给通道是分离的。这可能具有正效应，具体地是关于有待传递的不同热量具有正效应。

进一步可能有利的是：第一进给单元4.1和第二进给单元4.2被整合在壳体5(图11)中，或在每种情况下第一进给单元4.1和第二进给单元4.2对应地被整合在分离的壳体5.1、5.2(图10)。两种变体都具有其优点。在结构分离成两个壳体5.1、5.2的情况下，在排出气体设施2上或在其中的独立定位是可能的。因此，一方面，可以将所希望进给点考虑在内，并且另一方面，可以将排出气体设施2之外的结构条件考虑在内。使用一个壳体5使得制造和安装更简单。

这里，可有利地假设：添加剂是在第一进给通道1.1上游和/或第一进给通道1.1内至少部分地被蒸发。当蒸发尽可能晚地进行时(即，在进给开口之前不久)，有待被加热直至进给开口1.2的另外的供应路径相应地是短的。这减小了所需要的加热能力。可能特别重要的是：为被引导穿过第一进给通道1.1或被进给到第一进给开口1.2的添加剂的质量的50％至80％或70％的至少一部分被蒸发。在以上提及的蒸发速率下，在一方面的引入速率与另一方面的所需热量输入之间产生最佳比。较高蒸发速率可能是有利的。然而，为此目的，需要较高的热量输入。鉴于应当避免的残余添加剂的沉积，应当避免较低蒸发速率，特别是在较冷内燃机的情况下。

结合根据本发明的方面的设计和安排，可能有利的是：在60g/h与600g/h之间的添加剂通过第一进给通道1.1被进给到排出气体。该质量流的至少部分地蒸发的添加剂至少在蒸发速率保持恒定时自动地导致相应热量输入。然而，当蒸发速率减小时，在相同热量输入下可以进给更高质量流。

此外可能有利的是：将诸如尿素-水溶液或水-氨溶液等还原剂用作添加剂。

在本申请、包括以下定义中，术语“模块”或“控制器”可以由术语“电路”来替换。术语“模块”可以指代以下各项、作为以下各项的部分、或包括以下各项：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)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群)；提供所描述功能的其他适合的硬件部件；或以上一些或全部项的组合，诸如片上系统。

该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些实例中，这些接口电路可以包括有线或无线接口，这些有线或无线接口连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)、或其组合上。本披露的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路相连接的多个模块之间。例如，多个模块可以允许荷载平衡。在另一个实例中，服务器(也被称为远程、或云)模块可以代表客户端模块实现一些功能。

如以上所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处理器电路。术语群处理器电路涵盖了与另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。对多个处理器电路的引用涵盖了在分立芯片上的多个处理器电路、在单个芯片上的多个处理器电路、单处理器电路的多个内核、单处理器电路的多个线程、或以上的组合。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存储器电路。术语群存储器电路涵盖了与另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。如本文所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(诸如载波上的)；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(诸如，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(诸如，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(诸如，模拟或数字磁带或硬盘驱动器)、以及光存储介质(诸如，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在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。上述的功能块、流程图组成部分和其他要素可以通过有经验的技术人员或程序员的例行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，这些处理器可执行指令被存储在至少一个非易失性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)、与该专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。

这些计算机程序可以包括：(i)有待解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)；(ii)汇编码；(iii)由编译程序从源码生成的目标码；(iv)用于由解释程序执行的源码；(v)用于由及时编译程序编译和执行的源码等。仅作为实例，源码可以根据以下语言使用语法来写：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua、以及

权利要求书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，除非使用短语“用于……的装置(means for)”来明确叙述一个要素，或是在使用短语“用于……的操作(operation for)”或“用于……的步骤(step for)”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。它并不旨在是详尽的或限制本披露。特定实施例的单独的要素或特征通常并不局限于该特定实施例，而是在适用时是可互换的、并且可以用在甚至并未明确示出或描述的选定实施例中。也可以用多种方式来对其加以变化。这样的变化不应当视作是脱离本披露，并且所有这样的修改都旨在包含在本披露的范围之内。

Claims (42)

1.一种排气后处理系统，包括：

还原剂箱；

气态氨源；

喷射器，该喷射器接收来自该还原剂箱的液态还原剂以及来自该气态氨源的气态氨、并且在第一模式下将该液态还原剂喷射到排出气体流中、并且在第二模式下将该气态氨喷射到该排出气体流中；

第一导管，该第一导管将液态还原剂从该还原剂箱传输到该喷射器；以及

第二导管，该第二导管将气态氨从该气态氨源传输到该喷射器。

2.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中该喷射器在第三模式下同时将该液态还原剂和该气态氨两者喷射到该排出气体流中。

3.如权利要求2所述的排气后处理系统，其中，该喷射器包括出口端口，液态还原剂和气态氨的混合物通过该出口端口被喷射到该排出气体流中。

4.如权利要求3所述的排气后处理系统，其中，该喷射器包括一对进口端口，该一对进口端口流体连接该第一导管和该第二导管与该出口端口。

5.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中，该喷射器于在该排出气体流中在催化器上游的位置处与排气管流体联接。

6.如权利要求5所述的排气后处理系统，5其中，该喷射器包括液态还原剂输入端以接收该液态还原剂并且包括气态氨输入端以该接收气态氨。

7.如权利要求6所述的排气后处理系统，其中，该催化器是选择性催化还原催化器。

8.如权利要求1所述的排气后处理系统，进一步包括空气源以便于将该液态还原剂和该气态氨两者喷射到该排出气体流中。

9.如权利要求8所述的排气后处理系统，其中，该空气源经由第三导管与该喷射器处于流体连通，并且其中，穿过该喷射器中的过道的空气流动冷却该喷射器。

10.如权利要求9所述的排气后处理系统，进一步包括第一阀，该第一阀沿着该第三导管布置并且控制从其中穿过的流体流动。

11.如权利要求10所述的排气后处理系统，其中，该喷射器包括流体连接到再流通导管上的液态还原剂出口，该再流通导管联接到液态还原剂箱上。

12.如权利要求11所述的排气后处理系统，其中，来自该还原剂箱的该液态还原剂以及来自该气态氨源的该气态氨在该喷射器内的腔室中混合。

13.如权利要求12所述的排气后处理系统，进一步包括电加热元件，该电加热元件与该空气箱处于热传递关系。

14.如权利要求13所述的排气后处理系统，其中，该第一导管包括第二阀以防止该液态还原剂逆流。

15.如权利要求14所述的排气后处理系统，进一步包括控制模块，该控制模块控制该第一阀的定位以及该液态还原剂和该气态氨的混合物的喷射速率。

16.一种排气后处理系统，包括：

还原剂箱，该还原剂箱容纳液态还原剂；

气态氨源，该气态氨源容纳气态氨；

加压空气源，该加压空气源便于将该液态还原剂和该气态氨中的一者或两者喷射到排出气体流中；

第一导管，该第一导管将液态还原剂从该还原剂箱传输到该排出气体流；

第二导管，该第二导管将气态氨从该气态氨源传输到该排出气体流；以及

第三导管，该第三导管将加压空气从该加压空气源传输到该排出气体流。

17.如权利要求16所述的排气后处理系统，进一步包括喷射器，该喷射器从该第二导管接收该气态氨并且从该第三导管接收该加压空气，其中，该第二导管和该第三导管在该喷射器上游与彼此连通。

18.如权利要求16所述的排气后处理系统，进一步包括电加热元件，该电加热元件与该加压空气源处于热传递关系。

19.如权利要求16所述的排气后处理系统，进一步包括喷射器，该喷射器与该第一导管、该第二导管以及该第三导管处于流体连通，并且其中，该喷射器包括流体连接到再流通导管上的液态还原剂出口，该再流通导管联接到该液态还原剂箱上。

20.如权利要求16所述的排气后处理系统，其中，第一阀沿着该第一导管布置以便防止该液态还原剂逆流。

21.如权利要求20所述的排气后处理系统，其中，第二阀沿着该第三导管布置以便控制从其中穿过的流体流动。

22.如权利要求16所述的排气后处理系统，进一步包括喷射器，该喷射器经由该第一导管从该还原剂箱接收该液态还原剂并且经由该第二导管从该气态氨源接收该气态氨、并且将该还原剂和该气态氨两者喷射到该排出气体流中。

23.如权利要求22所述的排气后处理系统，其中，来自该还原剂箱的该液态还原剂以及来自该气态氨源的该气态氨在该喷射器内的腔室中混合。

24.一种用于排气后处理系统的喷射器，该喷射器包括喷射器本体，该喷射器本体包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、以及第五端口，该第一端口与该第三端口和该第五端口处于流体连通，该第二端口与该第四端口处于流体连通，该第二端口和该第四端口与该第一端口、该第三端口以及该第五端口流体隔离，该喷射器本体收容轴针，该轴针是在防止穿过该第五端口的流体流动的闭合位置与允许穿过该第五端口的流体流动的打开位置之间能移动的。

25.如权利要求24所述的喷射器，其中，该第一端口流体连接到液态还原剂导管上，并且该第二端口流体连接到容纳氨气的导管上。

26.如权利要求25所述的喷射器，其中，该第三端口形成流体连接到再流通导管上的液态还原剂出口，该再流通导管联接到液态还原剂箱上。

27.如权利要求25所述的喷射器，其中，该第四端口由包围该第五端口的外环形套环限定。

28.如权利要求27所述的喷射器，进一步包括从该喷射器本体延伸的中间环形套环，该中间环形套环由该外环形套环包围并且与该外环形套环合作来限定该第四端口。

29.如权利要求28所述的喷射器，进一步包括由该中间环形套环包围的管状内本体，该管状内本体与该中间环形套环合作来限定与该第一端口处于流体连通的环形通路，并且其中，该管状内本体限定与该第三端口处于流体连通的内通路。

30.如权利要求29所述的喷射器，其中，该轴针被布置在该内通路内。

31.一种用于排气后处理系统的喷射器，该喷射器包括：

外本体，该外本体包括接收液态还原剂的液体进口端口、接收气态氨的气体进口端口、该液态还原剂离开该喷射器所通过的液体出口端口、以及该气态氨离开该喷射器所通过的气体出口端口；以及

轴针，该轴针被布置在该外本体内并且是在允许穿过该液体出口端口的流体流动的打开位置与防止穿过该液体出口端口的流体流动的闭合位置之间能移动的。

32.如权利要求31所述的喷射器，其中，该气体出口端口形成于至少部分地包围该液体出口端口的环形套环中。

33.如权利要求32所述的喷射器，其中，该气体出口端口是至少部分地包围该液体出口端口的环形端口。

34.如权利要求32所述的喷射器，其中，该环形套环包括环形凹部，该环形凹部包围该轴针的一部分并且与该气体进口端口和该气体出口端口流体连通，并且其中，该环形凹部与该液体出口端口轴向间隔开。

35.如权利要求31所述的喷射器，其中，该外本体包括液体再流通出口端口。

36.如权利要求35所述的喷射器，其中，该液体再流通端口与布置在该外本体内的内过道处于流体连通，其中，该轴针至少部分地布置在该内过道内，其中，该外本体包括限定第一环形过道的第一环形套环，该第一环形过道包围该内过道的一部分，其中，该第一环形过道流体连接该液体进口端口与该液体出口端口，其中，该外本体包括第二环形套环，该第二环形套环与该第一环形套环合作来限定该气体出口端口，并且其中，该气体出口端口是包围该第一环形过道的至少一部分的第二环形过道。

37.一种排气后处理系统，包括：

还原剂箱；

反应器系统，该反应器系统从该还原剂箱接收还原剂并输出包含氨的气体；

存储箱，该存储箱从该反应器系统接收包含氨的气体并存储一定体积的包含氨的气体；

第一导管，该第一导管将包含氨的气体从该反应器系统传输到排出气体流，该第一导管绕过该存储箱；

第二导管，该第二导管将包含氨的气体从该存储箱传输到该排出气体流；以及

第三导管，该第三导管将包含氨的气体从该反应器系统传输到该存储箱。

38.如权利要求37所述的排气后处理系统，进一步包括第一热交换器，该第一热交换器与该反应器系统处于热传递关系，该第一热交换器将热量从排出气体传递到该反应器系统。

39.如权利要求38所述的排气后处理系统，进一步包括排气供应通路，该排气供应通路流体联接该排出气体流和该第一热交换器，这样使得来自该排出气体流的排出气体能够流动穿过该第一热交换器。

40.如权利要求39所述的排气后处理系统，其中，该排气供应通路包括控制从其中穿过的流体流动的阀。

41.如权利要求38所述的排气后处理系统，进一步包括第二热交换器，在该第二热交换器中，热量从该排出气体流被传递到工作流体，其中，该第一热交换器和该第二热交换器流体联接到彼此以便允许该工作流体在其间的第一流动。

42.如权利要求37所述的排气后处理系统，进一步包括电加热元件，该电加热元件与该反应器系统处于热传递关系。