CN112983605A - 用于内燃发动机的后处理系统的配给模块 - Google Patents

用于内燃发动机的后处理系统的配给模块 Download PDF

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Abstract

本申请涉及用于内燃发动机的后处理系统的配给模块。后处理系统包括入口排气段、出口排气段、第一后处理部件、第一配给模块和第二配给模块。入口排气段接收排气。出口排气段与入口排气段流体连通。第一后处理部件接收来自入口排气段的排气，处理排气，并将排气提供给出口排气段。第一配给模块沿着入口排气段定位。第一配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂。第二配给模块沿着出口排气段定位。第二配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂。

Description

用于内燃发动机的后处理系统的配给模块
本申请是申请日为2017年04月13日，申请号为201780089500.9，发明名称为“用于内燃发动机的后处理系统的配给模块”的申请的分案申请。
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(aftertreatment systems)的配给模块(dosing modules)的领域。
背景技术
对于内燃发动机(例如，柴油发动机)，氮氧化物(NOx)化合物可能在排气中被排放。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。还原剂(例如，无水氨、氨水、柴油机排气处理流体(diesel exhaust fluid)(DEF)、或尿素溶液)通常在被引入催化剂室之前被引入到排气气体流中。为了将还原剂引入到排气流中以用于SCR过程，SCR系统可以通过配给模块(dosing module)配给或以其它方式引入还原剂，该配给模块将还原剂蒸发或喷洒到排气系统的排气管中。SCR系统可以包括一个或更多个传感器以监控在排气系统内的状况。
发明内容
在一个实施例中，一种后处理系统包括入口排气段、出口排气段、第一后处理部件、第一配给模块和第二配给模块。入口排气段接收排气。出口排气段与入口排气段流体连通。第一后处理部件接收来自入口排气段的排气，处理排气，并将排气提供给出口排气段。第一配给模块沿着入口排气段定位。第一配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂。第二配给模块沿着出口排气段定位。第二配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂。
在一些实施例中，所述入口排气段直接从涡轮增压器接收排气。
在一些实施例中，所述后处理系统还包括：第二后处理部件，其处理排气并将排气提供给所述出口排气段；和连接排气段，其接收来自所述第一后处理部件的排气并将排气提供给所述第二后处理部件；其中所述第二配给模块沿着所述连接排气段定位。
在一些实施例中，所述第一后处理部件和所述第二后处理部件中的至少一个包括多个段；并且其中所述段中的每个包括后处理部件。
在一些实施例中，所述第一后处理部件和所述第二后处理部件中的每一个执行选择性催化还原。
在一些实施例中，所述第一后处理部件与所述第二后处理部件以不同的方式处理排气。
在一些实施例中，所述后处理系统还包括：
还原剂源，其存储还原剂；和
流体回路，其包括：
第一段，其与所述还原剂源和所述第二配给模块流体连通；
第二段，其与所述第二配给模块和所述第一配给模块流体连通；和
第三段，其与所述第一配给模块和所述还原剂源流体连通。
在一些实施例中，所述后处理系统还包括供应单元，所述供应单元选择性地抽取来自所述还原剂源的还原剂，并将还原剂提供给所述第一配给模块和所述第二配给模块；其中所述流体回路还包括第四段，所述第四段与所述供应单元和所述还原剂源流体连通；并且其中所述流体回路的所述第三段与所述供应单元流体连通。
在一些实施例中，所述后处理系统还包括通信网络，所述通信网络与所述第一配给模块、所述第二配给模块和所述供应单元进行电子通信，所述通信网络使所述供应单元在操作模式和非操作模式之间选择性地操作；其中，在所述操作模式下，所述供应单元使还原剂通过所述流体回路的所述第三段从所述供应单元提供给所述第一配给模块，通过所述流体回路的所述第二段从所述第一配给模块提供给所述第二配给模块，通过所述流体回路的所述第一段从所述第二配给模块提供给所述还原剂源，以及通过所述流体回路的所述第四段从所述还原剂源提供给所述供应单元。
在另一个实施例中，一种用于后处理系统的配给模块包括壳体、配给筒(dosingcartridge)、入口端口、出口端口和盖。壳体安装到结构(structure)。配给筒被插入壳体内。配给筒包括针组件。入口端口被插入壳体内。入口端口接收还原剂并将还原剂提供给配给筒。出口端口被插入壳体内。出口端口接收来自配给筒的还原剂，并提供来自配给模块的还原剂。盖联接到壳体。盖覆盖配给筒。配给筒和壳体被构造成使得还原剂能够在配给筒和壳体之间的空隙内流动。配给模块在操作模式和非操作模式之间被控制。在操作模式下，配给模块选择性地使针组件配给来自配给模块的还原剂。
在一些实施例中，所述配给模块还包括第一膨胀元件；其中所述配给筒还包括第一通道，所述第一膨胀元件位于所述配给筒的所述第一通道内；并且其中所述第一膨胀元件吸收所述空隙内的还原剂的膨胀。
在一些实施例中，所述配给模块还包括第二膨胀元件；其中所述配给筒还包括第二通道，所述第二通道位于所述第一通道的下方；其中所述第二膨胀元件位于所述配给筒的所述第二通道内；并且其中所述第二膨胀元件吸收所述配给模块内的还原剂的膨胀。
在一些实施例中，所述配给模块是模块化的，使得所述配给筒能够用第二配给筒替换。
在一些实施例中，在所述非操作模式下，所述配给模块使所述针组件关闭，使得还原剂在所述配给模块内从所述入口端口到所述出口端口循环，造成所述配给模块冷却。
在又一实施例中，一种后处理系统包括入口排气段、出口排气段、第一后处理部件和第一配给模块。入口排气段接收排气。出口排气段与入口排气段流体连通。第一后处理部件接收来自入口排气段的排气，处理排气，并将排气提供给出口排气段。第一配给模块沿着入口排气段定位。第一配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂。第一配给模块包括壳体、配给筒、入口端口和出口端口。壳体安装到结构。配给筒被插入壳体内。配给筒包括针组件。入口端口被插入壳体内。入口端口接收还原剂并将还原剂提供给配给筒。出口端口被插入壳体内。出口端口接收来自配给筒的还原剂，并提供来自第一配给模块的还原剂。配给筒和壳体被构造成使得还原剂能够在配给筒和壳体之间的空隙内流动。第一配给模块是模块化的，使得配给筒是可替换的，与壳体分离，能够用第二配给筒替换。
在一些实施例中，所述后处理系统还包括第二后处理部件，所述第二后处理部件与所述第一后处理部件分离；和
连接排气段，其与所述入口排气段和所述出口排气段两者流体连通，所述连接排气段接收来自所述第一后处理部件的排气并将排气提供给所述第二后处理部件；
其中所述第二后处理部件接收来自所述连接排气段的排气，处理排气，并将排气提供给所述出口排气段。
在一些实施例中，所述后处理系统还包括第二配给模块，所述第二配给模块沿着所述连接排气段定位，所述第二配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂。
在一些实施例中，所述后处理系统还包括：
还原剂源，其存储还原剂；
流体回路，其与所述还原剂源和所述第一配给模块流体连通；
供应单元，其选择性地抽取来自所述还原剂源的还原剂，并将还原剂提供给所述第一配给模块；
其中所述第一配给模块在操作模式和非操作模式之间被控制；
其中，在所述操作模式下，所述第一配给模块选择性地使所述针组件配给来自所述第一配给模块的还原剂；并且
其中，在所述非操作模式下，所述第一配给模块使所述针组件关闭，使得还原剂在所述第一配给模块内从所述入口端口到所述出口端口循环，造成所述第一配给模块的冷却。
在一些实施例中，所述第一配给模块还包括第一膨胀元件；并且其中所述第一膨胀元件吸收所述空隙内的还原剂的膨胀。
在一些实施例中，所述第一配给模块还包括第二膨胀元件；并且其中所述第二膨胀元件吸收所述第一配给模块内的还原剂的膨胀。
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是用于排气系统的具有示例性还原剂输送系统的示例性选择性催化还原系统的方框示意图；
图2是具有示例性辅助配给器的示例性后处理系统的方框示意图；
图3是具有示例性辅助配给器的示例性后处理系统的液压方框示意图；
图4是具有示例性辅助配给器的示例性后处理系统的另一个液压方框示意图；
图5是示例性辅助配给器的横截面视图；
图6是在示例性辅助配给器中使用的膨胀元件的横截面视图；
图7是在示例性辅助配给器中使用的另一个膨胀元件的横截面视图；
图8是另一个示例性辅助配给器的横截面视图；
图9是又一个示例性辅助配给器的横截面视图；和
图10是又一个示例性辅助配给器的横截面视图。
应认识到，一些图或所有图是为了说明的目的的示意性表示。提供附图是为了说明一个或更多个实施方式，并明确理解它们不会用于限制权利要求的范围或含义。
具体实施方式
接着以下是与用于使用在后处理系统中的后处理部件上游的配给器对排气配给的方法、装置和系统相关的各种构思以及用于使用在后处理系统中的后处理部件上游的配给器对排气配给的方法、装置和系统的实施例的更详细的描述。上文介绍的并且在下文更详细地讨论的各种构思可以以多种方式中的任一种方式来实施，因为所描述的构思不限于实施的任何具体的方式。特定的实施方式和应用的示例主要为了说明性目的被提供。
I.综述
内燃发动机(例如，柴油内燃发动机等)产生排气气体，排气气体通常由后处理系统内的配给器处理。常规的配给器位于后处理系统中的下游位置(例如，后处理部件的下游等)，使得相对低温的排气提供给配给器。
理想的是，在比常规配给器当前可能的温度更高的温度下对排气配给。通过在较高温度下对排气配给，可以实现内燃发动机的更理想的运行。例如，通过内燃发动机降低不希望有的化合物的排放(例如NOx等)，可以通过在相对较高的温度下对排气配给来实现。此外，在较高温度下对排气配给可以允许配给器利用比常规的配给器更少的流体(例如还原剂等)。
本文描述的实施方式涉及一种配给器，该配给器能够在比常规配给器当前可能的温度更高的温度下对排气配给。例如，本文所述的实施方式涉及一种配给器，该配给器被包含在排气系统内的位于各种后处理部件上游的位置。本文描述的一些实施方式涉及包括两个配给器的多配给器系统，其中一个配给器能够在相对较高的温度下对排气配给，而另一个配给器被构造成在相对较低的温度下对排气配给。本文所述的实施方式可以有助于在涡轮增压器后配给，这在目前使用常规配给器是不可能的。这样，排气系统可以处理更高的温度。这些较高的温度可以出现在各种应用中，例如越野应用。
在本文所述的一些实施方式中，配给器是模块化的，并且有助于其中的部件(例如，配给筒、壳体、过滤器等)的选择性升级、更换和/或维修。在这些实施方式中，配给器的模块化设计有助于流体围绕配给筒流动，从而增强了配给筒的冷却，并抑制了向配给筒的热传递。此外，在这些实施方式中，配给器的模块化设计可以抑制振动和其它噪声向配给筒的传递。
II.后处理系统的概述
图1描绘了用于排气系统190的具有示例性还原剂输送系统110的后处理系统100。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、反应器管道，等)、SCR催化器106以及传感器150。
DPF 102配置成从在排气系统190中流动的排气气体移除颗粒物质，例如烟灰。DPF102包括入口和出口，排气气体在入口处被接收，在使颗粒物质大体上从排气气体被过滤和/或将颗粒物质转换成二氧化碳之后排气气体在出口处离开。在一些实施方式中，DPF102可以省略。
分解室104配置成将还原剂(例如尿素或柴油机排气处理流体(DEF))转换成氨。分解室104包括具有配给器或配给模块112的还原剂输送系统110，该配给模块112被配置为将还原剂配给到分解室104中(例如，通过诸如下文所述的注射器)。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包含入口和出口，入口与DPF 102流体连通以接收包含NOx排放物的排气气体，出口用于排气气体、NOx排放物、氨和/或还原剂以流动至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中流动的排气气体中。配给模块112可以包括隔离件114，隔离件114置于配给模块112的一部分和分解室104的安装配给模块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。还原剂源116可以包括多个还原剂源116。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。在一些实施例中，泵118是压力控制的(例如，被控制以获得目标压力等)。还原剂源116可以是例如包含
Figure BDA0002978898160000081
的柴油机排气处理流体箱。
配给模块112和泵118还电气地或通信地联接到控制器120。控制器120被配置为控制配给模块112以将还原剂配给到分解室104中。控制器120还可以配置为控制泵118。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装置。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)、闪存或任何其它适当的存储器，控制器120能够从存储器读取指令。指令可以包括来自任何适当的编程语言的代码。
SCR催化器640被配置为通过加速氨和排气气体中的NOx之间的NOx还原过程来帮助将NOx排放物还原成双原子氮、水和/或二氧化碳。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，排气气体和还原剂从入口被接收。
排气系统190还可包括与(例如SCR催化器106下游的或DPF 102上游的)排气系统190流体连通的氧化催化器(例如，柴油机氧化催化器(DOC))，以将在排气气体中的碳氢化合物和一氧化碳氧化。
在一些实施例中，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。在一些实施例中，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以检测流动通过排气系统190的排气气体的状况。在一些实施例中，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的尖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可以接收通过另一导管的排气气体，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，包括在DPF 102的上游、在DPF 102内、在DPF 102和分解室104之间、在分解室104内、在分解室104和SCR催化器106之间、在SCR催化器106内或在SCR催化器106的下游。此外，两个或更多个传感器150可以用于检测排气气体的状况，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的上述位置中的一个处。
III.包括辅助配给模块的示例性后处理系统
图2描绘了后处理系统200，后处理系统200包括配给模块202和辅助(第二)配给模块204。配给模块202可以用作前述的配给模块112。在进入辅助配给模块204之前，流体的流动可以由阀(例如，节流阀等)、孔或其它类似结构调节。可选地，流体的流动由后处理系统100的位于辅助配给模块204下游的部件控制。根据示例性实施例，辅助配给模块204被配置为在相对高的温度下(例如，160摄氏度、200摄氏度等)操作，而无需使用附加的主动冷却系统，主动冷却系统在暴露于类似温度下的常规配给模块中被需要。辅助配给模块204的冷却通过在辅助配给模块204内的流体再循环(例如，永久再循环、恒定再循环等)来实现。
后处理系统200包括排气系统190，排气系统190包括入口排气段206、与入口排气段206流体连通的连接排气段208、和与连接排气段208流体连通的出口排气段210。入口排气段206接收来自内燃发动机的排气(例如，经由排气歧管等)。在各种实施例中，辅助配给模块204经由入口排气段206直接从涡轮增压器接收排气。以这种方式，辅助配给模块204接收具有相对较高温度的排气。出口排气段210将来自内燃发动机的排气提供到下游，例如排气管、消声器或其它类似结构。
后处理系统200还包括第一后处理部件212和第二后处理部件214。第一后处理部件212定位在进气排气段206和连接排气段208之间。类似地，第二后处理部件214定位在连接排气段208和出口排气段210之间。根据各种实施例，第一后处理部件212和第二后处理部件214被配置为协同地处理从内燃发动机接收的排气，使得通过排气系统190产生的排放物更加理想。例如，第一后处理部件212和第二后处理部件214可以降低排气中NOX的水平。以这种方式，系统(例如，交通工具、发电机、海上船舶等)使用具有后处理系统200的内燃发动机可以比没有后处理系统200的类似系统更理想。
如图2所示，配给模块202沿着连接排气导管208设置，并且辅助配给模块204沿着入口排气段206设置。配给模块202和辅助配给模块204中的每一个被配置为选择性地对排气配给(例如，处理等)。通过对排气配给，配给模块202和辅助配给模块204与第一后处理部件212和第二后处理部件214协作处理排气，如前所述。辅助配给模块204将一定量的流体配给到排气系统190中。例如，辅助配给模块204可以配给由压力、喷嘴类型和阀打开时间调节的流体的量。辅助配给模块204可以用作单个配给器(例如，在没有配给模块202的情况下，等)或多配给器配置(例如，在具有配给模块202的情况下、在具有配给模块202和第三配给器的情况下，等)。)。
配给模块202和辅助配给模块204与流体回路216流体连通。流体回路216包括还原剂源116，如前所述。流体回路216还包括第一段218，第一段218通过配给模块202的出口219流体地连接还原剂源116和配给模块202。流体回路216还包括第二段220，该第二段220将配给模块202的入口222与辅助配给模块204的出口224流体地连接。流体回路216还包括第三段226，第三段226将辅助配给模块204的入口228与供应单元232的出口230流体地连接。流体回路216还包括第四段234，第四段234将供应单元232的入口236与还原剂源116流体地连接。
供应单元232用于抽取来自还原剂源116的还原剂，并通过流体回路216将还原剂提供给配给模块202和辅助配给模块204。在一个实施例中，供应单元232被配置为使得还原剂从还原剂源116中通过第四段234提供到供应单元232的入口236中；离开供应单元232的出口230，通过第三段226，提供到辅助配给模块204的入口228中；离开辅助配给模块204的出口224，通过第二段220，提供到配给模块202的入口222中；离开配给模块202的出口219，通过第一段218，并提供到还原剂源116中。在替代实施例中，供应单元232被配置为使得还原剂从还原剂源116中通过第一段218提供到配给模块202的出口219中；离开配给模块202的入口222，通过第二段220，提供到辅助配给模块204的出口224中；离开辅助配给模块204的入口228，通过第三段226，提供到供应单元232的出口230中；离开供应单元232的入口236，提供到第四段234，并提供到还原剂源116中。在该替代实施例中，术语“出口”可以与术语“入口”互换，反之亦然。
第一后处理部件212可以分成多个段238a-238e，并且第二后处理部件214可以分成多个段240a-240d。在一些实施例中，第一后处理部件212和第二后处理部件214中的任一个或两个可以包括更多或更少的段。段238a是第一后处理部件212的入口，并且段238e是第一后处理部件212的出口。类似地，第一段240a是第二后处理部件214的入口，并且第四段240d是第二后处理部件214的出口。第一后处理部件212的段238a-238e中的每个和第二后处理部件214的段240a-240d中的每个可以包括各种部件和装置，以帮助处理排气。在各种应用中，段238a-238e和段240a-240d中的每一个可以包括SCR、DOC、DPF(例如，DPF 102等)、逃逸催化器(slip catalyst)(例如氨逃逸催化器等)，以及其它类似的组件。在示例性实施例中，第二段238b包括SCR，第三段238c包括DOC，第四段238d包括DPF，第二段240b包括SCR，并且第三段240c包括逃逸催化器。
如图2中所示，后处理部件200还包括发动机控制单元242。发动机控制单元242通过通信网络244可与配给模块202、辅助配给模块204和供应单元232电子通信。通信网络244有助于在发动机控制单元242、配给模块202、辅助配给模块204和供应单元232中的任何一个之间传输信号。例如，发动机控制单元242可以向配给模块202和辅助配给模块204发送信号，该信号使配给模块202和/或辅助配给模块204对排气配给。从发动机控制单元传输的信号可以包括例如配给量、配给持续时间、泵送命令(例如，到供应单元232的泵送命令等)，以及其它类似的命令。
在一些实施例中，后处理系统200还包括参数单元246，参数单元可与通信网络244电子通信。参数单元246可以向发动机控制单元242提供信息(例如，存储的参数、感测的参数等)。例如，参数单元246可以与各种传感器(例如，传感器150等)电子通信，使得参数单元246接收来自后处理系统200内的各种部件的信息。在一些应用中，参数单元246接收还原剂源116内的还原剂的水平(例如，量、最大容量的百分比等)、温度(例如，入口排气段206的温度、辅助配给模块204的温度、第一后处理部件212内的温度、连接排气段208的温度、第二后处理部件214内的温度、配给模块202的温度、出口排气段210的温度等)、还原剂的质量(例如，还原剂的浓度等)、成分的水平(例如NOX、NH3等)，以及其它类似的信息。参数单元246可以包括存储器和处理电路。参数单元246可以包括存储在存储器中的配置数据、与后处理系统200的配置相关的配置数据(例如，被包括在段238a-238e中的每一个和段240a-240d中的每一个的内容等)。
后处理系统200还可包括配给控制单元248，配给控制单元可与通信网络244电子通信。配给控制单元248可以提供对配给模块202、辅助配给模块204和/或供应单元232的局部化控制(localized control)。
根据各种实施例，辅助配给模块204不同于配给模块202。例如，辅助配给模块204可以被配置为比配给模块202在更高的温度下操作。类似地，辅助配给模块204可以被配置为与配给模块202以不同的方式对排气配给。
图3和图4图示了后处理系统200的液压示意图。在图3中，后处理系统200显示为进一步包括第一连接器300、第二连接器302和第三连接器304。第一连接器300将供应单元232电连接到通信网络244，第二连接器302将配给模块202电连接到通信网络244，并且第三连接器304将辅助配给模块204电连接到通信网络244。图3还示出了，后处理系统200包括在配给模块202内的传感器306。在一些实施例中，传感器306测量提供给配给模块202的还原剂压力。然而，在其它实施例中，传感器306可以附加地或替代地测量还原剂的温度(例如，通过包含第二传感器等)。虽然在图3中未示出，但是辅助配给模块204也可以包括作用类似于传感器306的传感器。在一些应用中，配给模块202和/或辅助配给模块204可以包括加热器(例如，PTC加热器等)。加热器可以在对排气配给之前加热还原剂。
在一些实施例中，配给模块202包括喷嘴308，辅助配给模块204包括喷嘴310。喷嘴308和喷嘴310可以分别帮助配给模块202和辅助配给模块204对排气配给。例如，喷嘴308和喷嘴310可以被配置为以期望的模式喷洒还原剂或者以期望的液滴尺寸喷洒还原剂。在一些应用中，喷嘴308和喷嘴310是可更换的。以这种方式，喷嘴308和喷嘴310可以是可升级的、易于维护的、可互换的和可移除的。
如图4所示，后处理系统200包括感测单元400，并且不包括配给模块202。感测单元400包括传感器402(例如，压力传感器等)和连接器304，类似于前述的连接器。感测单元400可以位于后处理系统200内的不同位置，使得目标位置的压力或其它参数可以使用传感器402测量。例如，感测单元400可以位于入口排气段206附近(例如，位于温度低于入口排气段206的温度的位置，等等)使得可以获得压力测量值(例如，通过连接管等)、位于辅助配给模块204内或辅助配给模块204附近、位于第一后处理部件212内或第一后处理部件212附近、位于连接排气段208内或连接排气段208附近、位于第二后处理部件214内或第二后处理部件214附近、位于出口排气段210内或出口排气段210附近、或其它类似位置。在图4中，后处理系统200示出为进一步包括第四连接器404。第四连接器404将感测单元400电连接到通信网络244。
第一连接器300、第二连接器302、第三连接器304和第四连接器404中的任何一个可以是例如2极连接器、3极连接器、4极连接器、5极连接器、8极连接器和其它类似的连接器。
IV.示例性辅助配给模块
图5图示了根据一个示例性实施方案的辅助配给模块204。辅助配给模块204包括壳体500、配给筒502、盖504、螺线管组件505、磁体组件507和针组件509。在一些实施例中，壳体500和配给筒502的分离减轻了配给筒502内的热量积累。壳体500和配给筒502的分离也有助于降低噪声和振动。例如，壳体500和配给筒502之间的流体可以抑制(例如，减少、减轻等)进出配给筒502的噪声、温度和/或振动的传递。
根据各种实施例，辅助配给模块204是模块化的。配给筒502可以与各种配置(例如，形状、尺寸、配置等)的壳体500一起使用，并且壳体500可以与各种配置(例如，形状、尺寸、配置等)的配给筒502一起使用。例如，配给筒502和/或壳体500可以是可替换的和/或可升级的。在一些应用中，辅助配给模块204可以在一个应用中使用，用户可能希望在另一个应用中使用辅助配给模块204，并且配给筒502和/或壳体500可以用不同的配给筒502和/或不同的壳体500替换。在一个示例中，用户可以将配给筒502从具有第一配给率的配给筒502升级到具有第二配给率的配给筒502，第二配给率大于第一配给率。类似地，辅助配给模块204可以通过用新的配给筒502替换配给筒502来维护。
配给筒502被容纳在壳体500中，并且盖504与壳体500协作，以包含配给筒502。在一些实施例中，盖504通过三维打印或其它类似的过程提供。辅助配给模块204还包括入口端口506和出口端口508。入口端口506和出口端口508被接纳在壳体500内，使得配给筒502、入口端口506和出口端口508流体连通。在示例性操作中，还原剂从流体回路216通过入口端口506流入辅助配给模块204，入口端口506向配给筒502提供还原剂，使得还原剂的一部分可以通过出口端口508流回流体回路216。入口端口506和出口端口508可以在结构上集成到壳体500中。
磁体组件507电连接到盖504，盖504电连接到通信网络244。磁体组件507和针组件509协作以选择性地配给来自辅助配给模块204的流体。随着流体被配给，热量在螺线管组件505内积聚。辅助配给模块204被配置为使流体在辅助配给模块204内循环，使得辅助配给模块204内的螺线管组件505被冷却。这种流体循环还阻止热量从外部源传递到辅助配给模块204。
辅助配给模块204可在操作模式和非操作模式之间操作。在非操作模式下，针组件509关闭，使得流体不从辅助配给模块204被配给，而是在辅助配给模块204内循环。在操作模式中，磁体组件507使针组件509顶着弹簧511上升，造成流体经由加压流(例如涡流、孔型流等)从辅助配给模块204释放。
配给筒502包括阀座510和喷嘴512。阀座510和喷嘴512被配置为有助于还原剂喷洒到排气中。阀座510可以被整体冷却(例如，用还原剂冷却等)。喷嘴512可以操作前述的喷嘴310。阀座510和喷嘴512可以替代地被包括在壳体500中。配给筒502还包括阀膜514(例如阀座等)。阀膜514用作配给筒502内的密封元件。阀构件514可以被配置为向辅助配给模块204提供打开力。
辅助配给模块204还包括夹具516。夹具516被配置为选择性地将壳体500联接到结构。根据示例性实施例，夹具516基于壳体500配置。例如，壳体500可以包括唇缘517，并且夹具516可以被配置为在唇缘517上联接到壳体500。夹具516可以是V形夹具。夹具516可以提供密封和热脱耦(thermal decoupling)。在一些实施例中，夹具516是螺钉和孔连接(例如，多螺钉和多孔连接等)、卡口连接器(例如卡口安装、卡口尼尔-康塞尔曼连接器等)、或者其它类似的连接机构。
辅助配给模块204可以被配置为使得在壳体500和配给筒502之间产生空隙518。在操作中，还原剂可以从入口端口506流入配给筒和空隙518。空隙518可以变得部分或完全充满流体。以这种方式，流体可以冷却配给筒502(例如，通过空隙518的传导等)。在示例性实施例中，流体经由空隙518(例如，通过配给筒502中的孔等)流入配给筒502。流体可以流动通过壳体500和配给筒502之间的其它空间(例如空隙等)，以有助于对辅助配给模块204的冷却。以这些方式，流体可以提供保护，防止辅助配给模块204过热(即，在热关闭的情况下，在流体流动被切断的情况下，等等)。根据各种实施例，辅助配给模块204不需要附加的排气密封机构(例如，排气包装(exhaust wrap)、导管盖等)。
辅助配给模块204包括第一膨胀元件520和第二膨胀元件522。第一膨胀元件520和第二膨胀元件522是柔性的，并且填充有可压缩介质(例如，空气、气体、泡沫等)。根据各种实施例，第一膨胀元件520和第二膨胀元件522是冰冻膨胀元件(frost expansionelements)(例如，膨胀接头等)，使得第一膨胀元件520和第二膨胀元件522中的每一个都提供冰冻补偿。例如，通过第一膨胀元件520和/或第二膨胀元件522，可以捕获(例如，吸收等)辅助配给模块204内的流体的冰冻膨胀。随着流体由于冰冻而膨胀，第一膨胀元件520和第二膨胀元件522被压缩。根据各种实施例，辅助配给模块204仅使用第一膨胀元件520和第二膨胀元件522，使得第一膨胀元件520和第二膨胀元件522独立于其它部件操作，以补偿辅助配给模块204内的流体的膨胀和/或收缩。
第一膨胀元件520位于配给筒502和壳体500之间。具体地，第一膨胀元件520设置在壳体500中的第一通道524内。根据各种实施例，第一通道524位于空隙518内，使得来自入口端口506的流体在壳体500和配给筒502之间流入空隙518并接触第一膨胀元件520。如图5所示，第一通道524可以具有三角形剖面，并且第一膨胀元件520可以具有与第一通道524的三角形剖面基本匹配的剖面。
第二膨胀元件522位于配给筒502和壳体500之间。具体地，第二膨胀元件522设置在壳体500中的第二通道526内。根据各种实施例，第二通道526位于第一通道524的下方以及阀座510和喷嘴512的上方，使得来自入口端口506的流体在第二膨胀元件522和壳体500之间流动，并且流出阀座510和喷嘴512。如图5所示，第二通道526可以具有矩形剖面，并且第二膨胀元件522可以具有与第二通道526的矩形剖面基本匹配的剖面。根据各种实施例，阀座510包括集成的冷却路径。集成的冷却路径可以有助于配给筒502内的流体传输。
辅助配给模块204还包括过滤器528、板530和孔口532。过滤器528被配置为过滤来自入口端口506的流体，从而在流体流入配给筒502之前保护辅助配给模块204免受污染。板530被配置为控制流体从入口端口506到配给筒502的流动。孔口532位于出口端口508中。根据各种实施例，孔口532限定了辅助配给模块204的回流速率。
图6图示了第一膨胀元件520的横截面图。如图6所示，第一膨胀元件520包括内表面600、外表面602和内通道604。第一膨胀元件520的内表面600接触配给筒502的第一通道524，并且外表面602接触从入口端口506接收的流体(例如，在空隙518内等)。
内部通道604限定了第一膨胀元件520的可压缩内部容积，并且有助于第一膨胀元件520的膨胀和收缩(例如，随着第一膨胀元件520的温度变化等)。内部通道604可以被密封并包含可压缩介质，例如各种气体(例如空气、惰性气体等)。在一个实施例中，内部通道604用泡沫填充。在替代实施例中，内部通道604用流体(例如还原剂、DEF、水、油等)填充。根据各种实施例，内部通道604是三角形的。然而，内部通道604也可以是矩形、正方形、梯形、圆形或其它形状。
在示例性实施例中，第一膨胀元件520由芯部和封装芯部的蒙皮构成。蒙皮保护第一膨胀元件520的芯部，在可接受的公差(例如，第一膨胀元件520的寿命期间的目标百分比等)内防止空气扩散和防止流体扩散到第一膨胀元件520的芯部中。
在一些应用中，第一膨胀元件520包括类似于内部通道604的附加通道。内部通道604和/或任何附加通道在第一膨胀元件520内可以是连续的或断续的。虽然第一膨胀元件520在图6中示出为具有三角形横截面形状，但是在其它应用中，第一膨胀元件520可以具有矩形横截面形状、正方形横截面形状、梯形横截面形状、圆形横截面形状或任何其它类似的横截面形状。第一膨胀元件520可以由各种边缘、倒角、圆角和其它类似的结构特征限定，使得第一膨胀元件520被定制用于目标应用。内表面600和外表面602可以基于目标应用的辅助配给模块204来配置。例如，内表面600和/或外表面602可以被配置为匹配壳体500和/或配给筒502的外形。
图7图示了第二膨胀元件522的横截面视图。如图7所示，第二膨胀元件522包括内表面700、外表面702、第一内部通道704和第二内部通道706。第二膨胀元件522的内表面700接触配给筒502的第二通道526，并且外表面702接触从入口端口506接收的流体(例如，在配给筒502和壳体500之间等)。
第一内部通道704和/或第二内部通道706可以被密封并且包含可压缩介质，例如各种气体(例如空气、惰性气体等)。在一个实施例中，第一内部通道704和/或第二内部通道706填充有泡沫。在替代实施例中，第一内部通道704和/或第二内部通道706填充有流体(例如还原剂、DEF、水、油等)。第一内部通道704和第二内部通道706各自限定了第二膨胀元件522的可压缩内部体积，并且协作以有助于第二膨胀元件522的膨胀和收缩(例如，随着第二膨胀元件522的温度变化等)。根据各种实施例，第一内部通道704和第二内部通道706是矩形的或正方形的。然而，第一内部通道704和第二内部通道706也可以是三角形的、梯形的、圆形的或其它形状的。
在示例性实施例中，第二膨胀元件522由芯部和封装芯部的蒙皮构成。蒙皮保护第二膨胀元件520的芯部，在可接受的公差(例如，第二膨胀元件520的寿命期间的目标百分比等)内防止空气扩散和防止流体扩散到第二膨胀元件520的芯部中。
在一些应用中，第二膨胀元件522包括类似于第一内部通道704和/或第二内部通道706的附加通道。第一内部通道704、第二内部通道706和/或任何附加通道在第二膨胀元件522内可以是连续的或断续的。虽然第二膨胀元件522在图7中示出为具有矩形横截面形状，但是在其它应用中，第二膨胀元件522可以具有三角形横截面形状、正方形横截面形状、梯形横截面形状、圆形横截面形状或任何其它类似的横截面形状。第二膨胀元件522可以由各种边缘、倒角、圆角和其它类似的结构特征限定，使得第二膨胀元件522被定制成用于目标应用。内表面700和外表面702可以基于目标应用的辅助配给模块204来配置。例如，内表面700和/或外表面702可以被配置为匹配壳体500和/或配给筒502的外形。
图8-图10图示了根据各种实施例的辅助配给器204。例如，辅助配给器204可以被不同地配置和构造，使得辅助配给器204内的流体的接触面积最大化。以这种方式，流体对辅助配给器204的冷却可以最大化。在一些实施方式中，辅助配给器204可以基于12伏或24伏的电力操作。辅助配给器204可以利用尾纤(pigtail)(例如尾纤连接器等)设计。在各种实施例中，辅助配给器204不包括压力传感器。根据应用，可能需要校准辅助配给器204(例如，通过OEM、通过ACM等)。
如图10所示，辅助配给器204包括第一泡沫元件1000、第二泡沫元件1002、分离膜1004和过滤螺杆(filter screw)1006。第一泡沫元件1000和第二泡沫元件1002的作用类似于前述的第一膨胀元件520和第二膨胀元件522。第一泡沫元件1000和第二泡沫元件1002可以位于配给筒502和壳体500之间。具体地，第一泡沫元件1000可以设置在壳体500中的第一通道524内，第二泡沫元件1002可以设置在壳体500中的第二通道526内。分离膜1004可以将第一泡沫元件1000和第二泡沫元件1002从壳体500或配给筒502的其它部件分离。在一些实施例中，分离膜1004与配给筒502协作(例如，第一通道524、第二通道526等)以包含第一泡沫元件1000和第二泡沫元件1002。过滤螺杆1006是可互换的(例如，可替换的等)并联接到辅助配给器204的入口端口506。例如，过滤螺杆1006可以被移除，并且用新的过滤螺杆1006替换，而无需断开进入辅助配给单元204的入口端口506和/或出口端口508的线路。过滤螺杆1006包括销，该销减少了流体可用的体积。以这种方式，过滤螺杆1006减少了冷冻膨胀体积。在一些实施例中，过滤螺杆1006是可压缩的，这为流体膨胀提供了补偿。通过这些补偿机构，过滤螺杆1006可以保护辅助配给器204的部件。
V.示例性实施例的构造
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。在本说明书中在独立的实施方式的上下文中描述的某些特征也能够组合地在单个实施例中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也能够在多个实施方式中单独地或以任何适当的子组合的方式实施。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“大体上”、“大约”和类似的术语旨在具有与本公开内容的主题所属的领域中的普通技术人员的常见和被接受的用法一致的宽泛的含义。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描述，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陈述的本发明的范围内。
术语“联接(coupled)”、“连接(connected)”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(joining)。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附加的中间部件彼此一体地形成为单个整体主体，或通过这两个部件或这两个部件和任何附加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(fluidly coupled)”、“流体连通(in fluidcommunication)”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联接或构造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。
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。出现在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改期望被保护。应理解，一些特征可以不是必要的，且缺少各种特征的实施例可被设想为在本申请的范围内，该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，除非特别地相反地陈述。

Claims (11)

1.一种用于后处理系统的配给模块，所述配给模块包括：
壳体，其安装到结构；
配给筒，其被插入所述壳体内，所述配给筒包括针组件；
入口端口，其被插入所述壳体内，所述入口端口接收还原剂并将还原剂提供给所述配给筒；
出口端口，其被插入所述壳体内，所述出口端口接收来自所述配给筒的还原剂并提供来自所述配给模块的还原剂；和
盖，其联接到所述壳体，所述盖覆盖所述配给筒；
其中所述配给筒和所述壳体被构造成使得还原剂能够在所述配给筒和所述壳体之间的空隙内流动；
其中所述配给模块在操作模式和非操作模式之间被控制；并且
其中在所述操作模式下，所述配给模块选择性地使所述针组件配给来自所述配给模块的还原剂。
2.根据权利要求1所述的配给模块，还包括第一膨胀元件；
其中所述配给筒还包括第一通道，所述第一膨胀元件位于所述配给筒的所述第一通道内；并且
其中所述第一膨胀元件吸收所述空隙内的还原剂的膨胀。
3.根据权利要求2所述的配给模块，还包括第二膨胀元件；
其中所述配给筒还包括第二通道，所述第二通道位于所述第一通道的下方；
其中所述第二膨胀元件位于所述配给筒的所述第二通道内；并且
其中所述第二膨胀元件吸收所述配给模块内的还原剂的膨胀。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的配给模块，其中，所述配给模块是模块化的，使得所述配给筒能够用第二配给筒替换。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的配给模块，其中，在所述非操作模式下，所述配给模块使所述针组件关闭，使得还原剂在所述配给模块内从所述入口端口到所述出口端口循环，造成所述配给模块冷却。
6.一种后处理系统，包括：
入口排气段，其接收排气；
出口排气段，其与所述入口排气段流体连通；
第一后处理部件，其接收来自所述入口排气段的排气，处理排气，并将排气提供给所述出口排气段；和
第一配给模块，其沿着所述入口排气段定位，所述第一配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂，所述第一配给模块包括：
壳体，其安装到结构；
配给筒，其被插入所述壳体内，所述配给筒包括针组件；
入口端口，其被插入所述壳体内，所述入口端口接收还原剂并将还原剂提供给所述配给筒；和
出口端口，其被插入所述壳体内，所述出口端口接收来自所述配给筒的还原剂并提供来自所述第一配给模块的还原剂；
其中所述配给筒和所述壳体被构造成使得还原剂能够在所述配给筒和所述壳体之间的空隙内流动；并且
其中所述第一配给模块是模块化的，使得所述配给筒是可替换的，与所述壳体分离，能够用第二配给筒替换。
7.根据权利要求6所述的后处理系统，还包括第二后处理部件，所述第二后处理部件与所述第一后处理部件分离；和
连接排气段，其与所述入口排气段和所述出口排气段两者流体连通，所述连接排气段接收来自所述第一后处理部件的排气并将排气提供给所述第二后处理部件；
其中所述第二后处理部件接收来自所述连接排气段的排气，处理排气，并将排气提供给所述出口排气段。
8.根据权利要求6所述的后处理系统，还包括第二配给模块，所述第二配给模块沿着所述出口排气段定位，所述第二配给模块被构造成选择性地对排气配给还原剂。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的后处理系统，还包括：
还原剂源，其存储还原剂；
流体回路，其与所述还原剂源和所述第一配给模块流体连通；
供应单元，其选择性地抽取来自所述还原剂源的还原剂，并将还原剂提供给所述第一配给模块；
其中所述第一配给模块在操作模式和非操作模式之间被控制；
其中，在所述操作模式下，所述第一配给模块选择性地使所述针组件配给来自所述第一配给模块的还原剂；并且
其中，在所述非操作模式下，所述第一配给模块使所述针组件关闭，使得还原剂在所述第一配给模块内从所述入口端口到所述出口端口循环，造成所述第一配给模块的冷却。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的后处理系统，其中，所述第一配给模块还包括第一膨胀元件；并且
其中所述第一膨胀元件吸收所述空隙内的还原剂的膨胀。
11.根据权利要求10所述的后处理系统，其中，所述第一配给模块还包括第二膨胀元件；并且
其中所述第二膨胀元件吸收所述第一配给模块内的还原剂的膨胀。
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