CN112727571B - 用于加热还原剂的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于加热还原剂的系统及方法。一种后处理系统包括还原剂源、接头、配给泵模块、阀组件和配给模块。还原剂源储存还原剂。接头从还原剂源接收还原剂。配给泵模块从接头接收还原剂，并选择性地将还原剂提供到第一管道。阀组件从第一管道接收还原剂。阀组件可在第一状态和第二状态之间操作，在第一状态下，阀组件向接头提供还原剂，在第二状态中，阀组件向第二管道提供还原剂。当由阀组件提供还原剂时，配给模块从第二管道接收还原剂。配给模块被配置成当被阀组件提供还原剂时向废气配给还原剂。

Description

用于加热还原剂的系统及方法

本申请是申请日为2018年11月06日，申请号为201811313819.8，发明名称为“用于加热还原剂的系统”的申请的分案申请。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2017年11月6日提交的第62/582,024号美国临时专利申请的权益及优先权，该临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及用于内燃发动机的后处理系统的领域。

背景技术

对于内燃发动机(例如，柴油发动机)，在排气中可能会排出氮氧化物(NOx)化合物。为了减少NOx排放物，可实施选择性催化还原(SCR)过程，以借助于催化剂和液体还原剂将NOx化合物转化成更中性的化合物，例如双原子氮、水或二氧化碳。催化剂可以被包括在排气系统的催化剂室中，例如交通工具或动力产生单元的排气系统的催化剂室。液体还原剂(例如，无水氨、氨水、柴油机排气处理液(DEF)或尿素水溶液)通常在被引入到催化剂室之前被引入到废气流中。

为了将液体还原剂引入到废气流中以用于SCR过程，SCR系统可以通过配给泵(dosing pump)配给或以其它方式引入液体还原剂，配给泵在催化剂室的上游将液体还原剂蒸发或喷洒到排气系统的排气管中。在一些应用中，还原剂在喷洒到排气管中之前可能会经受相对较冷的温度，例如在寒冷的气候或在冬天。还原剂通常具有冰点，该冰点可导致还原剂在暴露于这些较冷的温度时至少部分地从液相转变成半固体(例如，凝胶等)相。因此，在这些应用中需要一种加热还原剂的机构。一些常规发动机系统通过引导另一种流体(例如，发动机冷却剂、油、传热流体等)通过设计成加热还原剂的热交换器来提供这种机构。其它常规的发动机系统利用设计成加热还原剂的电加热器。然而，这些方法中的每一种都需要额外的能量输入，并且降低了发动机系统的整体效率。

发明内容

在一个实施方案中，一种后处理系统包括还原剂源、接头、配给泵模块、阀组件和配给模块。还原剂源储存还原剂。接头从还原剂源接收还原剂。配给泵模块从接头接收还原剂，并选择性地将还原剂提供到第一管道。阀组件从第一管道接收还原剂。阀组件在第一状态和第二状态之间是可操作的，在第一状态下，阀组件向接头提供还原剂，在第二状态下，阀组件向第二管道提供还原剂。当被阀组件提供还原剂时，配给模块从第二管道接收还原剂。配给模块被配置成当被阀组件提供还原剂时向废气配给还原剂。

在一些实施方案中，所述配给泵模块包括：入口室，其被配置成从所述接头接收还原剂；泵，其被配置成从所述入口室接收还原剂并将还原剂提供到所述第一管道；和加热机构，其靠近所述入口室定位，所述加热机构被配置成加热所述入口室内的还原剂。

在一些实施方案中，所述加热机构被配置成在所述阀组件处于所述第一状态下时加热所述入口室内的还原剂。

在一些实施方案中，所述阀组件在所述第一状态下将还原剂仅提供到所述接头。

在一些实施方案中，所述加热机构被包含在所述泵内。

在一些实施方案中，所述后处理系统还包括：传感器，其被配置成确定所述还原剂源内的还原剂的温度；控制器，其与所述传感器、所述泵和所述加热机构是可通信的；其中所述控制器被配置成基于由所述传感器确定的还原剂的温度来控制所述加热机构的温度和所述泵的速度中的至少一项。

在一些实施方案中，所述控制器被配置成基于由所述传感器确定的还原剂的温度和所述加热机构的温度来控制所述泵的速度。

在一些实施方案中，所述控制器被配置成基于由所述传感器确定的还原剂的温度和所述泵的速度来控制所述加热机构的温度。

在一些实施方案中，所述配给泵模块还包括：室；过滤器，其定位在所述室内；以及帽，其被配置成选择性地封装所述室，使得所述过滤器定位在所述室内。

在一些实施方案中，所述配给泵模块还包括：入口，其被配置成从所述还原剂源接收还原剂；第一通道，其被配置成从所述入口接收还原剂并将还原剂提供到所述室；第二通道，其被配置成从所述过滤器接收还原剂并将还原剂提供到所述泵；以及出口，其被配置成从所述泵接收还原剂。

在一些实施方案中，所述加热机构包括一系列电阻加热元件。

在一些实施方案中，所述阀组件另外地在第三状态下是可操作的，在所述第三状态下，所述阀组件同时向所述接头和所述配给模块提供还原剂。

在一些实施方案中，所述后处理系统还包括：空气源；和空气泵，其被配置为从所述空气源接收空气并将空气提供到所述配给模块；其中所述配给泵模块被配置成当被所述阀组件提供还原剂时，在向废气配给还原剂时使空气和还原剂混合。

在另一实施方案中，配给泵模块包括入口、出口、入口室、泵和加热机构。入口被配置成从还原剂源接收还原剂。出口被配置成从配给泵模块提供还原剂。入口室被配置成接收还原剂。泵被配置为从入口室接收还原剂并将还原剂提供到出口。加热机构靠近入口室定位。加热机构被配置成加热入口室内的还原剂。

在一些实施方案中，所述配给泵模块还包括：室；过滤器，其定位在所述室内；以及帽，其被配置成选择性地封装所述室，使得所述过滤器定位在所述室内。

在一些实施方案中，所述配给泵模块还包括：第一通道，其被配置成从所述入口接收还原剂并将还原剂提供到所述室；以及第二通道，其被配置成从所述过滤器接收还原剂并将还原剂提供到所述入口室。

在一些实施方案中，所述加热机构包括多个电阻加热元件。

在另一实施方案中，配给泵模块包括入口、出口、入口室、加热机构、室、过滤器和帽。入口被配置成从还原剂源接收还原剂。出口被配置成从配给泵模块提供还原剂。加热机构靠近入口室定位。加热机构被配置成加热入口室内的还原剂。室被配置成从入口接收还原剂。过滤器定位在室内。帽被配置成选择性地封装室，使得过滤器被定位在室内。

在一些实施方案中，所述配给泵模块还包括：第一通道，其被配置成从所述入口接收还原剂并将还原剂提供到所述室；以及第二通道，其被配置成从所述过滤器接收还原剂并将还原剂提供到所述入口室。

在一些实施方案中，所述加热机构至少部分地布置在所述入口室周围。

附图说明

在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。从描述、附图和权利要求，本公开的其它特征、方面和优点将变得明显，其中：

图1是具有用于排气系统的示例性还原剂输送系统的示例性后处理系统的方框示意图；

图2是用于后处理系统，例如图1中所示的后处理系统的示例性配给泵模块的横截面图；

图3是具有用于排气系统的示例性还原剂输送系统的另一个示例性后处理系统的方框示意图；以及

图4是示例性配给泵模块的入口和出口处的还原剂温度的曲线图。

应认识到，一些或所有图是为了说明的目的的示意性表示。为了说明一个或更多个实施方式的目的而提供附图，明确地理解附图将不用于限制权利要求的范围或含义。

具体实施方式

接着下面是涉及用于加热还原剂的方法、装置和系统的各种构思以及用于加热还原剂的方法、装置和系统的实施方式的更详细描述。上面介绍的和下面更详细讨论的各种构思可以以很多方式中的任一种实现，因为所描述的构思不限于任何特定的实现方式。主要为了例证性目的来提供特定的实施方式和应用的示例。

I.综述

内燃发动机(例如，柴油内燃发动机等)产生通常在后处理系统内处理的废气。这种处理通常包括用还原剂处理废气(例如，为废气配给还原剂等)。还原剂通过使用泵提供给废气。在一些应用中，例如当内燃发动机在相对冷的环境中操作时，还原剂可能会趋于胶化或固化。在使还原剂循环到达泵之前去除胶化或固化的还原剂是重要的。因此，在这些应用中，还原剂需要被加热。常规上，还原剂通过热交换器或单独的电加热器加热，热交换器或单独的电加热器在箱中定位或沿着还原剂管线定位来加热还原剂。然而，常规方法需要昂贵的部件，消耗相对大量的辅助能量，并且效率低下，这是因为加热的还原剂被立即传输到废气中。

本文描述的实施方式涉及还原剂输送系统，该还原剂输送系统包括配给泵模块和阀组件，配给泵模块加热配给泵模块内的还原剂，阀组件在配给泵模块的上游选择性地再循环加热的还原剂。配给泵模块通过使用由控制器控制的加热机构来加热还原剂。阀组件由控制器控制，以将来自配给泵模块的加热的还原剂提供到以下项中的至少一个以被提供到废气：配给泵模块上游的位置；以及配给模块。以这种方式，配给泵模块能够自我维持，这是因为配给泵模块除了需要先前由配给泵模块加热的再循环还原剂之外可以不需要任何其它用于加热还原剂的机构。

因为不使用热交换器或单独的电加热器来加热还原剂，所以与常规系统相比，本文描述的还原剂输送系统降低了成本，或者，如果使用热交换器或单独的电加热器的话，则与常规系统相比，本文描述的还原剂输送系统的辅助能量消耗显著降低。由于加热的还原剂的选择性再循环，本文描述的还原剂输送系统能够使用更少的辅助能量(如果有的话)来消除胶化或固化的还原剂。另外，与常规系统相比，直接在配给泵模块内结合加热机构简化了还原剂输送系统。结果是，还原剂输送系统可以比常规系统便宜得多。

II.后处理系统的概述

图1描绘了后处理系统100，该后处理系统100具有用于排气系统190的示例性还原剂输送系统110。排气系统190接收来自内燃发动机(例如，柴油内燃发动机等)的废气。后处理系统100包括颗粒过滤器(例如，柴油机颗粒过滤器(DPF)102)、还原剂输送系统110、分解室104(例如，反应器等)以及SCR催化器106(例如，含有催化剂的室)。后处理系统100还可以包括传感器150。

DPF 102配置成从排气系统190中流动着的废气中移除颗粒物质，例如烟灰。DPF102包括入口和出口，废气在入口处被接收(例如，从发动机歧管等接收)，在使颗粒物质大体上从废气中被过滤出和/或将颗粒物质转化成二氧化碳之后，废气在出口处离开。在一些实施方式中，DPF 102可以省略。

分解室104被配置为将还原剂(例如，尿素或DEF)转化成氨。分解室104包括具有配给模块112(例如，配给器等)的还原剂输送系统110，该配给模块112配置为将还原剂配给到分解室104中。在一些实施方式中，还原剂在SCR催化器106的上游被注入。还原剂液滴然后经历蒸发、热解和水解的过程以在排气系统190内形成气态氨。分解室104包括入口和出口，该入口与DPF 102流体连通以接收含有NOx排放物的废气，该出口用于废气、NOx排放物、氨和/或还原剂流动至SCR催化器106。

分解室104包括配给模块112，配给模块112安装到分解室104，使得配给模块112可以将还原剂配给到在排气系统190中流动着的废气中。配给模块112可以包括隔离件114，隔离件114插置于配给模块112的一部分和分解室104的用于安装配给模块112的部分之间。配给模块112流体地联接到一个或更多个还原剂源116(例如，箱或容器等)。在一些实施方式中，泵118可用于对来自还原剂源116的还原剂加压以便输送到配给模块112。

配给模块112还流体地联接到一个或更多个空气源115。例如，空气源115可以是进气或空气储存设备(例如，箱等)。泵117(例如，提升泵等)用于对来自空气源115的空气加压，以便输送到配给模块112(例如，通过加压管道等)。配给模块112使来自空气源115的空气和来自还原剂源116的还原剂混合，并将空气-还原剂混合物提供到分解室104中。

配给模块112、泵117和泵118还电气地或通信地联接到控制器120。控制器120配置为控制配给模块112以将空气-还原剂混合物配给到分解室104中。控制器120还可以配置为控制泵117和/或泵118。例如，控制器120可以控制泵117和泵118以获得提供给分解室104的空气和还原剂的目标混合物。在一些实施方式中，可以省略泵117和空气源115。在这些实施方式中，配给模块112不接收加压空气。

控制器120可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其组合。控制器120可以包括存储器，存储器可以包括但不限于能够提供具有程序指令的处理器、ASIC、FPGA等的电子的、光学的、磁性的或任何其它存储或传输设备。存储器可包括存储器芯片、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪速存储器或控制器120可从其读取指令的任何其它合适的存储器。指令可以包括来自任何合适的编程语言的代码。

SCR催化器106配置成通过加速氨和废气的NOx之间的NOx还原过程使其成为双原子氮、水和/或二氧化碳来帮助NOx排放物的还原。SCR催化器106包括与分解室104流体连通的入口和与排气系统190的端部流体连通的出口，废气和还原剂从入口被接收。

排气系统190还可以包括与排气系统190流体流通的氧化催化器(例如，柴油机氧化催化器(DOC))(例如，在SCR催化器106的下游或在DPF 102的上游)，以氧化废气中的碳氢化合物和一氧化碳。

在一些实施方式中，DPF 102可以定位于分解室104的下游。例如，DPF 102和SCR催化器106可组合成单个单元。在一些实施方式中，配给模块112可以替代地定位在涡轮增压器的下游或涡轮增压器的上游。

传感器150可以联接到排气系统190以检测流动经过排气系统190的废气的状况。在一些实施方式中，传感器150可以具有布置在排气系统190内的一部分；例如，传感器150的顶端可以延伸到排气系统190的一部分中。在其它实施方式中，传感器150可以接收穿过另一管道的废气，例如从排气系统190延伸的一个或更多个样品管。虽然传感器150被描绘为定位于SCR催化器106的下游，但是应理解，传感器150可以定位于排气系统190的任何其它位置处，包括定位在DPF 102的上游、定位在DPF 102内、定位在DPF 102和分解室104之间、定位在分解室104内、定位在分解室104和SCR催化器106之间、定位在SCR催化器106内或定位在SCR催化器106的下游。此外，两个或更多个传感器150可以用于检测废气的状况，例如两个、三个、四个、五个或六个传感器150，其中每个传感器150位于排气系统190的前述位置中的一个处。在一些实施方式中，传感器150可以省略。

III.示例性配给泵模块

图2描绘了根据示例性实施方案的配给泵模块200。配给泵模块200通过入口202从源(例如，箱等)接收还原剂(例如，DEF、尿素、

等)，并且通过出口204将还原剂提供到排气管道(例如，排气管等)中以用于处理废气。

入口202将还原剂提供到第一通道206，第一通道206将还原剂提供到具有过滤器210的室208中。在室208内，还原剂通过过滤器210被过滤(例如，粗滤等)。在被过滤后，还原剂流入第二通道212中，在那里还原剂被引导到泵214。泵214包括入口室215。还原剂在被提供到泵214内的泵送机构(例如，压力泵(ram)、涡轮、螺杆驱动器等)之前收集在入口室215内。然后，泵214将还原剂从入口室215推动通过出口204。泵214可以是线性泵、电磁泵或其它类似的泵。

入口202与第一通道206流体连通，第一通道206与室208流体连通，室208与第二通道212流体连通，第二通道212与泵214流体连通，泵214与出口204流体连通。泵214在第一状态(例如，开启、启用、通电、操作等)和第二状态(例如，关闭、禁用、断电、非操作等)之间操作。在第一状态中，泵214向出口204提供还原剂，在第二状态中，泵214不向出口204提供还原剂。

配给泵模块200还包括壳体216。壳体216包含第一通道206、第二通道212和泵214。在各种实施方案中，配给泵模块200还包括过滤器安装件217。过滤器安装件217延伸到室208中。过滤器210安装在过滤器安装件217上，使得过滤器210固定在室208内。例如，过滤器安装件217可以延伸穿过过滤器210的中央孔口。

第一通道206、第二通道212和室208可以被钻入壳体216中。在配给泵模块200的组装期间，壳体216可包括放置泵214的腔。该腔可以填充有材料(例如，密封剂等)使得泵214流体地密封在壳体216内而与外部流体隔离。在填充该腔之前，可以从该腔到室208中钻一个孔。该孔可以接纳过滤器安装件217。通过填充腔并覆盖泵214，过滤器安装件217被固定在壳体216内。

入口202联接到壳体216，使得在入口202和壳体216之间形成不漏流体密封。出口204还联接到壳体216，使得在出口204和壳体216之间形成不漏流体密封。壳体216包括从壳体216延伸出的螺纹部分218。螺纹部分218包括室208的被定位在其中的至少一部分。螺纹部分218与帽220接合。帽220提供通向过滤器210的入口，使得过滤器210可以例如被替换、清洁或以其它方式维修。帽220和螺纹部分218之间的螺纹接口有助于在帽220和螺纹部分218之间形成不漏流体密封。此外，帽220可以被构造成使得帽220可以在不使用工具的情况下被移除(例如，免用工具的等)。例如，帽220可以是“旋入式(spin-on)”帽。

配给泵模块200可以安装在各种应用中，例如交通工具(例如，卡车、汽车、商用交通工具、工程交通工具、应急交通工具等)、海上船舶(例如，船只、驳船、小船、巡洋舰等)以及发电机(例如，备用发电机、工业发电机、柴油发电机、发电机组等)。在示例性应用中，配给泵模块200安装在柴油交通工具中，该柴油交通工具可能受到各种环境温度(例如，周围环境温度等)的影响。例如，柴油交通工具可以在夏天和冬天操作。

配给泵模块200被设计成使用在各种温度下供应给配给泵模块200的还原剂来操作。当供应到配给泵模块200的还原剂是冷的时，例如当配给泵模块200在冬天操作时可能发生的情况，还原剂可能趋于胶化或以其他方式固化。例如，还原剂可能趋于在低于262.15开尔文度(例如，负11摄氏度等)的温度下胶化。通过泵214向出口204提供固化或部分固化的还原剂是不期望的，因为泵214的性能(例如，效率、寿命等)可能受到负面影响。因此，在还原剂可以通过泵214被提供到出口204之前，还原剂应该被加热(例如，解冻等)。

为了适应在还原剂可能趋于固化的寒冷天气中使用配给泵模块200，泵214包含加热机构222。加热机构222起加热泵214的入口室215内的还原剂的作用，不管泵214处于第一状态还是第二状态。换句话说，当泵214不向出口204提供还原剂时(例如，在第二状态下等)和当泵214向出口204提供还原剂时(例如，在第一状态下等)，加热机构222可以加热收集在入口室215内的还原剂。加热机构222可以包括例如一系列电阻加热元件。该系列电阻加热元件可以围绕入口室215定位。加热机构222还可以包括热交换器，该热交换器将热量从热传递流体提供到入口室215内的还原剂。

常规配给系统可以以多种方式加热还原剂。例如，常规配给系统可以加热还原剂箱以使其中的还原剂被加热。常规配给系统还可以通过使用热交换器来使还原剂加热，该热交换器将热量从热流体传递到还原剂。热流体可以是例如发动机冷却剂、润滑剂或专用热传递流体(例如，在热源和热交换器之间循环的专用热传递回路内等)。常规配给系统还可以利用将电能(例如，来自电池、来自交流发电机等的电能)转换成热量的电加热器。然而，常规配给系统不直接加热泵内的还原剂。

在各种实施方案中，配给泵模块200与用于加热还原剂的一些常规机构一起实现。以这种方式，配给泵模块200可以通过直接加热配给泵模块200内的还原剂来补充常规配给系统，而供应给配给泵模块200的还原剂被常规配给系统加热。利用这种布置，常规配给系统和配给泵模块200两者都分担加热还原剂的任务。这可以提高与配给泵模块200相关联的内燃发动机的效率。配给泵模块200在还原剂被加热之后使还原剂选择性地再循环，以便利用热量，否则这些热量会被浪费。因为常规系统不再循环还原剂，所以常规系统不能得到与配给泵模块200相同的效率和优点。

IV.包括示例性配给模块的示例性后处理系统

图3图示了后处理系统300，该后处理系统300包括具有配给泵模块200的还原剂输送系统301。后处理系统300包括一些与前面描述的后处理系统100相同的部件，例如还原剂输送系统301。当部件相同时，这里将不重述它们的操作。

后处理系统300包括将还原剂从还原剂源116提供到接头304的第一管道302。接头304能够与第一管道302、第二管道306和第三管道308流体地连通。接头304便于流体在第一管道302、第二管道306和第三管道308中的任何一个之间的交换。在一些实施方案中，第三管道308包含定位在接头304附近的止回阀。该止回阀被配置为(例如，构造成等)防止还原剂从第一管道302流入到第三管道308中。

第二管道306将还原剂提供到配给泵模块200。配给泵模块200选择性地将还原剂提供到第四管道310。阀组件312接收来自第四管道310的还原剂，并选择性地将还原剂提供到第五管道314和/或第三管道308。第五管道314选择性地将还原剂提供到配给模块112，配给模块112将还原剂提供到分解室104。

阀组件312包括可控阀和止回阀(例如，单向阀(no-return valve)等)。包括在阀组件312内的可控阀可以是例如小孔阀(orifice valve)、球阀(例如，电子可控球阀等)、双金属阀，电磁阀以及其它类似的阀。包括在阀组件312内的止回阀起防止还原剂回流到第四管道310中，例如从第三管道308或第五管道314回流到第四管道310中的作用。

阀组件312可在第一状态(例如，完全再循环状态、模式、设置等)、第二状态(例如，完全配给状态、模式、设置等)以及第三状态(例如，部分再循环状态、模式、设置等)之间操作，在第一状态下，阀组件312仅向第三管道308提供还原剂，在第二状态下，阀组件312仅向第五管道314提供还原剂，在第三状态下，阀组件312向第三管道308和第五管道314两者提供还原剂。配给泵模块200起将还原剂的温度从第二管道306内的第一温度(例如，273开尔文度、零摄氏度等)升高到第四管道310内的大于第一温度的第二温度(例如，278开尔文度、5摄氏度等)的作用。

当还原剂通过阀组件312向第三管道308提供时，还原剂被再循环到接头304，在接头304处还原剂与来自还原剂源116的还原剂组合。还原剂的这种组合导致从还原剂源116提供的还原剂的温度升高，这是因为从第三管道308提供的还原剂先前已经在配给泵模块200内被加热机构222加热。从第三管道308提供的还原剂具有第一温度(例如，278开尔文度、5摄氏度等)，提供到接头304的第一管道302内的还原剂具有小于第一温度的第二温度(例如，273开尔文度、零摄氏度等)，并且提供到配给泵模块200的第二管道306内的还原剂具有大于第二温度且小于第一温度的第三温度(例如，276开尔文度、3摄氏度等)。

当阀组件312处于第三状态时，还原剂的第一部分被提供到第三管道308，用于再循环到接头304，从而引起来自还原剂源116的还原剂的加热，且还原剂的第二部分(例如，剩余部分等)被提供到第五管道314，以供配给模块112使用(例如，对分解室104配给等)。还原剂的第一部分与还原剂的第二部分的比与第一管道302内的还原剂的温度与第二管道306内的还原剂的温度之间的温度差直接相关。例如，还原剂的第一部分与还原剂的第二部分的比越大(例如，提供到第三管道308的还原剂多于提供到第五管道314的还原剂，等)，第一管道302内的还原剂的温度与第二管道306内的还原剂的温度之间的温度增加越大。

与第一管道302内的还原剂的温度与第二管道306内的还原剂的温度之间的温度差直接相关的另一因素是加热机构222向入口室215内的还原剂提供的加热量。由加热机构222提供的加热量可以基于一定位置处的还原剂的温度来选择，诸如入口室215内、第一管道302内、接头304内、第二管道306内和还原剂源116内的还原剂的温度。还原剂的温度可以由传感器(例如，传感器150)来确定，传感器150在图3中被示出为测量还原剂源116内的还原剂的温度。控制器120可以将来自传感器150的温度与目标温度进行比较，以确定待由加热机构122提供的加热量。目标温度可以基于配给泵模块200的需求、还原剂的特性(例如，品牌、成分等)以及与后处理系统300相关联的内燃发动机的操作条件及其它类似条件。

图4图示了第四管道310内的还原剂的温度(标记为“出口”)和第二管道306内的还原剂的温度(标记为“入口”)之间的差异。对于每一种时间情形，加热机构222提供的加热量与图4所示的两个温度之间的差直接相关。

除了配给模块112和传感器150之外，控制器120通信地联接到配给泵模块200和阀组件312。对于配给泵模块200，控制器120通信地联接到泵214和加热机构222。控制器120可以例如控制泵214的速度(例如，产生还原剂进入第四管道310的目标流动速率等)和控制由加热机构222提供的加热量(例如，通过控制提供到加热机构222的电能的量等)。通过控制泵214的速度，控制器120可以增加来自第三管道308的还原剂到来自第一管道302的还原剂之间的热传递以及加热机构222和入口室215内的还原剂之间的热传递。对于阀组件312，控制器120可以例如控制阀组件312的状态，从而指定提供到第三管道308和第五管道314的还原剂(如果有的话)的量。具体地，控制器120可以控制阀组件312内的电子可控阀的位置。

在示例性操作中，控制器120从传感器150接收传感器数据，该传感器数据与还原剂输送系统301内的一定位置处的还原剂的温度相关。控制器120然后将该温度与阈值进行比较，以确定该温度是否低于阈值。如果控制器120确定温度低于阈值，则控制器120确定还原剂需要被加热。

控制器120能够通过改变由加热机构222提供的加热量、通过控制阀组件312来改变提供到第三管道308的还原剂部分与提供到第五管道314的还原剂部分的比以及通过控制泵214的速度来加热(例如，配置成加热、构造成加热等)还原剂。

根据与后处理系统300相关联的内燃发动机的操作条件(例如，非操作、预起动、启动、空闲、高负载、降温等)，控制器120可以以不同的方式向还原剂提供加热。阈值温度(控制器120将来自传感器105的传感器数据确定出的温度与该阈值温度比较)可以根据与后处理系统300相关联的内燃发动机的操作条件而不同。

V.包括配给泵模块的还原剂输送系统的示例性操作

下面是还原剂输送系统301的几个示例性操作的简单概述，该还原剂输送系统301包括配给泵模块200及后处理系统300的其它部件。这些示例在本质或范围上不受限制，且只是为了解释而提供。在这些示例中，还原剂源116内的还原剂相对较冷，且因此趋于胶化或固化。根据内燃发动机的操作条件，还原剂输送系统301以不同方式运行，以确保还原剂在必要时被提供到配给模块112，并确保泵214不会受到还原剂的负面影响。

在非操作模式下，内燃发动机不运行，且因此还原剂不需要被提供到配给模块112。因此，控制器120可以控制阀组件312，使得所有还原剂被提供到第三管道308。阈值可以是相对低的，因为还原剂可能仅需要被加热到足以确保泵214不会受到还原剂的负面影响。加热机构222可能仅需要向入口室215内的还原剂提供相对少量的热量。由控制器120控制的泵214的速度可能相对较低，因为还原剂不需要提供到配给模块112。例如，泵214的速度可以选择成足够使得还原剂不会在配给泵模块200的外部趋于胶化，例如在第三管道308或第一管道302内胶化。

在预起动模式下，内燃发动机不运行，且因此还原剂不需要提供到配给模块112。因此，控制器120可以控制阀组件312，使得所有还原剂都被提供到第三管道308。当内燃发动机即将运行时，例如当操作者开启启动程序时，可以开启预起动模式。因此，虽然还原剂当前没有被提供到配给模块112，但是还原剂输送系统301必须立即准备好向配给模块112提供还原剂。该阈值可高于用于非操作模式的阈值，因为还原剂将很快需要循环到配给模块112。加热机构222可能需要向入口室215内的还原剂提供比在非操作模式中提供的更多的热量。由控制器120控制的泵214的速度可大于非操作模式中的泵214的速度，因为还原剂将很快被提供到配给模块112。

在启动模式下，内燃发动机正在运行，并且因此一些还原剂需要被提供到配给模块112。然而，进入配给泵模块200的还原剂也需要被加热。因此，控制器120可以控制阀组件312，使得较小的部分(例如，百分之十五等)的还原剂被提供到第五管道314且较大的部分(例如，百分之八十五等)的还原剂被提供到第三管道308。当操作者转动钥匙时，可以开启启动模式。该阈值可高于用于预起动模式的阈值，因为增加还原剂的流动性(例如，减少或消除还原剂内的任何胶化等)是重要的。加热机构222可能需要向入口室215内的还原剂提供比在预起动模式中提供的更多的热量。由控制器120控制的泵214的速度可大于预起动模式下的泵214的速度，因为还原剂正被提供到配给模块112。

在空闲模式下，内燃发动机正在运行，且因此一些还原剂需要被提供到配给模块112。然而，进入配给泵模块200的还原剂也可能需要被加热。因此，控制器120可以控制阀组件312，使得较大的部分(例如，百分之六十五等)的还原剂被提供到第五管道314且较小的部分(例如，百分之三十五等)的还原剂被提供到第三管道308。当内燃发动机在空载条件下运行时，可以开启空闲模式。该阈值可低于用于启动模式的阈值，因为增加还原剂的流动性(例如，减少或消除还原剂内的任何胶化等)是重要的。加热机构222可能需要向入口室215内的还原剂提供比在启动模式中提供的更少的热量。由控制器120控制的泵214的速度可小于预起动模式下的泵214的速度，因为在空闲模式下比在启动模式下从内燃发动机提供更少的废气。

在高负载模式下，内燃发动机正在运行，且因此一些还原剂需要被提供到配给模块112。然而，进入配给泵模块200的还原剂也可能需要被加热。因此，控制器120可以控制阀组件312，使得较大的部分(例如，百分之九十等)的还原剂被提供到第五管道314且较小的部分(例如，百分之十等)的还原剂被提供到第三管道308。在一些应用中，控制器120可以控制阀组件312，使得所有还原剂被提供到第五管道314，且没有还原剂被提供到第三管道308。当内燃发动机在高负载条件下运行时，例如当在接近最大速度或功率下操作时，可以开启高负载模式。该阈值可低于用于启动模式的阈值，因为增加还原剂的流动性(例如，减少或消除还原剂内的任何胶化等)是重要的。加热机构222可能需要向入口室215内的还原剂提供比在启动模式下提供的更少的热量。由控制器120控制的泵214的速度可大于空闲模式下的泵214的速度，因为在高负载模式下比在空闲模式下从内燃发动机提供更多的废气。

在降温模式下，内燃发动机正在运行，且因此一些还原剂需要被提供到配给模块112。然而，进入配给泵模块200的还原剂也可能需要被加热。因此，控制器120可以控制阀组件312，使得较大的部分(例如，百分之五十五等)的还原剂被提供到第五管道314且较小的部分(例如，百分之四十五等)的还原剂被提供到第三管道308。当内燃发动机即将关闭时，例如当操作者关闭内燃发动机时，可以开启降温模式。提供到第五管道314的还原剂部分在降温模式可能比在高负载模式下更大，因为增加还原剂的流动性(例如，减少或消除还原剂内的任何胶化等)不那么重要。加热机构222可能需要向入口室215内的还原剂提供比在启动模式下提供的更少的热量。由控制器120控制的泵214的速度可小于高负载模式中的泵214的速度，因为在降温模式下比在高负载模式下从内燃发动机提供更少的废气。

表1:针对与还原剂输送系统相关联的内燃发动机的各种操作模式的还原剂输送系统的特性。

VI.示例性实施方案的构造

除了图3所示的示例性还原剂输送系统之外，应当理解，各种修改是可能的。例如，常规的热交换器(例如，发动机冷却剂热交换器、发动机油热交换器等)或电加热器可结合在还原剂输送系统内的各种位置处，以在加热还原剂时补充加热机构222。这些补充热源可通信地联接到控制器120并由控制器120控制。例如，电加热器可以沿着第一管道302定位，该电加热器向第一管道302中的还原剂提供热量。该电加热器可被控制以根据内燃发动机的操作条件向还原剂提供变化量的热量。

虽然未示出，但是接头304可以配置成便于混合并最大化到来自第一管道302的还原剂的热传递。例如，接头304可包含混合设备(例如，多孔板、聚结设备、涡轮等)，该混合设备被设计成将来自第三管道308的还原剂与来自第一管道302的还原剂混合。

虽然未示出，但是应当理解，配给泵模块200可以在类似于后处理系统300的各种系统中实施。例如，配给泵模块200可以在向内燃发动机提供燃料(例如，柴油等)的燃料输送系统中实施。在燃料输送系统中，配给泵模块200可起到防止提供到燃料喷射器的燃料胶化或其它方面固化的作用。其他系统，例如涡轮增压系统、液体过滤系统、废气再循环系统、液压系统以及其它类似系统也可以以与本文所述的类似的能力实施配给泵模块200。

虽然本说明书包含很多特定的实施方式细节，但是这些不应被解释为对可被要求保护的内容的范围的限制，而是应被解释为对特定的实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在单独的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何适当的子组合在多个实施方式中实施。此外，虽然特征可被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。

如在本文利用的，术语“实质上”和任何类似的术语旨在具有与本公开的主题所属的领域中的普通技术人员的常见和被接受的使用一致的含义。查阅本公开的本领域的技术人员应理解，这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征的说明，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变被认为在如所附权利要求中所述的本发明的范围内。

术语“联接”、“连接”以及本文中所使用的类似术语意味着两个部件彼此直接或间接地连结。这样的连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。通过两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件彼此一体地形成为单个整体主体，通过这两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件附接到彼此，这样的连结可以实现。

如在本文使用的术语“流体地联接”、“流体连通”等意指两个部件或对象具有在这两个部件或对象之间形成的通路，其中流体(例如，排气、水、空气、气态还原剂、气态氨等)可在干扰或不干扰部件或对象的情况下流动。用于实现流体连通的流体耦合或配置的示例可以包括管道、通道或用于实现流体从一个部件或对象到另一部件或对象的流动的任何其它适当的部件。如本文所述的，“防止”还原剂胶化应解释为潜在地允许极小程度的还原剂胶化(例如，小于百分之一等)。

重要的是要注意，在各个示例性实施方式中示出的系统的构造和布置在性质上只是说明性的而非限制性的。出现在所述实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改期望被保护。应理解的是，一些特征可能不是必要的，且缺少各种特征的实施方式可被视为在该申请的范围内，所述范围由所附权利要求限定。当语言“一部分”被使用时，该项可包括一部分和/或整个项，除非特别相反地规定。

Claims (9)

1.一种配给泵模块，包括：

入口，其被配置成从还原剂源接收还原剂；

出口，其被配置成从所述配给泵模块提供还原剂；

泵，其被配置成将还原剂提供到所述出口，所述泵包括入口室，所述入口室被配置成接收还原剂；以及

加热机构，其靠近所述入口室定位，所述加热机构被配置成加热所述入口室内的还原剂。

2.根据权利要求1所述的配给泵模块，还包括：

室；

过滤器，其定位在所述室内；以及

帽，其被配置成选择性地封装所述室，使得所述过滤器定位在所述室内。

3.根据权利要求2所述的配给泵模块，还包括：

第一通道，其被配置成从所述入口接收还原剂并将还原剂提供到所述室；以及

第二通道，其被配置成从所述过滤器接收还原剂并将还原剂提供到所述入口室。

4.根据权利要求1所述的配给泵模块，其中，所述加热机构包括多个电阻加热元件。

5.一种配给泵模块，包括：

入口，其被配置成从还原剂源接收还原剂；

出口，其被配置成从所述配给泵模块提供还原剂；

泵，其包括入口室；

加热机构，其靠近所述入口室定位，所述加热机构被配置成加热所述入口室内的还原剂；

室，其被配置成从所述入口接收还原剂；

过滤器，其定位在所述室内；以及

帽，其被配置成选择性地封装所述室，使得所述过滤器定位在所述室内。

6.根据权利要求5所述的配给泵模块，还包括：

第一通道，其被配置成从所述入口接收还原剂并将还原剂提供到所述室；以及

第二通道，其被配置成从所述过滤器接收还原剂并将还原剂提供到所述入口室。

7.根据权利要求5所述的配给泵模块，其中，所述加热机构至少部分地围绕所述入口室布置。

8.一种配给泵模块，包括：

入口，其被配置成从还原剂源接收还原剂；

出口，其被配置成从所述配给泵模块提供还原剂；

入口室，其被配置成接收还原剂；

泵，其配置成从所述入口室接收还原剂并将还原剂提供到所述出口；

加热机构，其靠近所述入口室定位，所述加热机构被配置成加热所述入口室内的还原剂；

室；

过滤器，其定位在所述室内；

帽，其被配置成选择性地封装所述室，使得所述过滤器定位在所述室内；

第一通道，其被配置成从所述入口接收还原剂并将还原剂提供到所述室；以及

第二通道，其被配置成从所述过滤器接收还原剂并将还原剂提供到所述入口室。

9.一种配给泵模块，包括：

入口，其被配置成从还原剂源接收还原剂；

出口，其被配置成从所述配给泵模块提供还原剂；

入口室；

加热机构，其靠近所述入口室定位，所述加热机构被配置成加热所述入口室内的还原剂；

室，其被配置成从所述入口接收还原剂；

过滤器，其定位在所述室内；

帽，其被配置成选择性地封装所述室，使得所述过滤器定位在所述室内；

第一通道，其被配置成从所述入口接收还原剂并将还原剂提供到所述室；以及

第二通道，其被配置成从所述过滤器接收还原剂并将还原剂提供到所述入口室。

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