CN113167150A - 用于柴油颗粒过滤器再生的具有连续吹扫的柴油燃料加料模块 - Google Patents

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Abstract

各种示例实施例涉及一种包括喷嘴的系统。加料管线连接到所述喷嘴和燃料加料模块。所述燃料加料模块与所述加料管线流体连通并且包括与加料管线流体连通的出口。空气入口定位在所述出口的上游并且被配置为接收空气。燃料入口定位在所述出口的上游并且被配置为接收燃料。燃料阀定位在所述出口的上游和所述燃料入口的下游并且被配置为控制燃料的流动。所述燃料加料模块被配置为在所述出口的上游和所述燃料阀的下游组合所述燃料和空气以产生空气‑燃料流体，其中所述空气‑燃料流体从所述喷嘴去除颗粒。

Description

用于柴油颗粒过滤器再生的具有连续吹扫的柴油燃料加料 模块
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月14日提交的申请号为62/780,044的美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本申请一般涉及用于在内燃机系统或类似中过滤流体的过滤系统和后处理系统。
背景技术
对于诸如柴油发动机的内燃机，在排气中可能排放出氮氧化物(NOX)化合物和颗粒物质。柴油微粒过滤器(DPF)可以单独或与内燃机一起包含在选择性催化还原(SCR)系统中，以从排气流中去除微粒物质。在一些情况下，DPF可以在SCR系统的上游、在SCR系统的下游或在SCR系统内。需要定期再生多个DPF，以确保多个DPF和(一个或多个)系统正常运行。可以通过在柴油氧化催化剂(DOC)上游加料(例如，喷射)柴油燃料来缓和或管理再生。在某些布置中，在DOC上游加料柴油燃料会提高系统中的温度。
发明内容
各种示例实施例涉及用于安装和使用这种系统的系统和方法。所述系统包括喷嘴。加料管线连接到所述喷嘴和燃料加料模块。所述燃料加料模块与所述加料管线流体连通。所述燃料加料模块包括与所述加料管线流体连通的出口。空气入口位于所述出口的上游。所述空气入口被配置为接收空气。燃料入口位于所述出口的上游。所述燃料入口被配置为接收燃料。燃料阀位于所述出口的上游和所述燃料入口的下游。所述燃料阀被配置为控制燃料的流动。所述燃料加料模块被配置为在所述出口的上游和所述燃料阀的下游组合所述燃料和空气以产生空气-燃料流体，其中所述空气-燃料流体从所述喷嘴去除颗粒。
各种其它示例实施例涉及从连接到喷嘴的加料管线吹扫(purge)颗粒的方法。该方法包括打开燃料加料模块的空气阀。所述空气阀位于所述出口的上游和被配置为接收空气的空气入口的下游。在打开空气阀之后，燃料加料模块的燃料阀从关闭位置打开。所述燃料加料模块与所述加料管线流体连通。所述燃料阀位于出口的上游和燃料入口的下游。所述燃料入口被配置为接收燃料，并且所述出口与所述加料管线流体连通。通过以一定频率打开和关闭来振荡所述燃料阀，从而产生空气-燃料流体。所述空气-燃料流体沿着所述加料管线和所述喷嘴去除颗粒。由于燃料阀的振荡，产生了空气-燃料流体，允许燃料流到出口和空气通过空气阀流到出口。
各种其它示例实施例涉及与加料管线流体连通的燃料加料模块。所述燃料加料模块包括与所述加料管线流体连通的出口。空气入口位于所述出口的上游。所述空气入口被配置为接收空气。燃料入口位于所述出口的上游。所述燃料入口被配置为接收燃料。燃料阀位于所述出口的上游和所述燃料入口的下游。所述燃料阀被配置为控制燃料的流动。所述燃料加料模块被配置为在所述出口的上游和所述燃料阀的下游组合所述燃料和空气以产生空气-燃料流体，其中所述空气-燃料流体沿着所述加料管线去除颗粒。
当结合附图进行以下详细描述时，这些特征和其他特征以及它们的组织和操作方式将变得显而易见，其中相同的元件在以下所述的几个附图中具有相同的附图标记。
附图说明
图1是根据示例实施例的燃料过滤器模块中的柴油燃料加料模块。
图2A是根据示例实施例的在排气系统中实施的燃料加料模块(FDM)的示意性框图。
图2B是在图2A的排气系统中实施的FDM的硬件的示意性框图。
图3是根据示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
图4是根据另一示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
图5是根据又一示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
图6是根据再一示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
图7A是根据再一示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
图7B是根据再一示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
图8是根据再一示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
图9是根据又一示例性实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM的示意性框图。
应当认识到，一些或全部附图是用于说明目的的示意性地表示。提供附图的目的是为了说明且明确理解一个或多个实施方式，它们将不用于限制权利要求的范围或意义。
具体实施方式
如上所述，随着时间的推移，沉积物会在加料器喷射器喷嘴上积聚，直到采取措施减轻积聚。加料管线和喷嘴也可能发生焦化。一些系统实施使用空气流从燃料的加料管线和喷嘴清洁、去除和/或二次夹带(re-entrain)(例如，吹扫)颗粒的方法和设备。颗粒的清洁、去除和/或二次夹带可在系统的清洁状态/模式或类似状态期间发生。典型地，这些系统由从空气源和燃料源运行到加料器的相关阀门和单独管线组成。这些系统存在许多缺陷，包括需要多个组件来保持喷嘴没有沉积物、无法在不发生再生时从燃料管线中除去颗粒、无法提供可靠的DPF再生、以及系统的控制过于复杂。有益地,描述了一种可在DPF系统内实施的空气辅助燃料加料模块(FDM),以提供从加料管线连续或接近连续地去除颗粒,从而最小化焦化并避免在喷嘴或(一条或多条)加料管线中的沉积物、减轻用于DPF再生的柴油燃料喷射器的结垢、减小由喷嘴产生的液滴尺寸(增强燃料的雾化和燃烧)、并且可以集成到系统中的现有控制器(例如，发动机控制监控(ECM))中，同时添加最小限度的组件和/或所需输入、并增加加料管线中的燃料压力、减小在喷嘴处形成的液滴的尺寸并改善燃料的燃烧。具有空气辅助加料器的FDM可以是独立组件，或是整个燃料模块的一部分以降低复杂性、成本,和用于最小化和避免系统内喷嘴沉积物的组件。
一般地参照附图，描述了一种包括用于DPF系统的空气辅助FDM的过滤系统，该空气辅助FDM从加料管线去除颗粒，以防止喷嘴上和加料管线中的沉积物和/或污染物的积聚。污染物可能以多种方式产生，例如通过沉积物经由进入的燃料或空气的流入进入系统、通过系统内燃料在升高的温度下的降解、和/或在喷嘴尖端烟灰的形成或从排气中收集。在一些实施例中，空气辅助FDM实施空气辅助加料器来提供宽范围的燃料空气比，以从加料管线中去除颗粒。空气辅助FDM可包括具有歧管、燃料入口、空气入口、出口和一至三个阀的壳体，以控制燃料和空气到加料管线的流量。空气辅助FDM可从加料管线中去除颗粒，使得一些空气始终穿过加料管线。在一些实施例中，清洁循环与含有至少5％空气(剩余部分为燃料)的混合物一起发生。与传统FDM系统相比，空气辅助FDM通过包括更少的阀门和/或管道，并使用简化或集成的控制，从而提供了降低的系统复杂性。在一些实施例中，空气辅助FDM提供连续的去除(例如，空气流从未完全截断)，使得不存在操作的单独的吹扫模式(例如，系统的吹扫状态)。在这些实施例中，连续去除消除了对单独的空气流控制系统的需要。在一些实施例中，空气辅助FDM可由截止阀和燃料控制阀(例如，碳氢化合物加料阀)控制，它们中的每一个都由ECM或FDM系统中的现有控制器控制。
进一步扩展，本文描述的FDM系统通过实施清洁模式(例如，系统的清洁状态)改进了现有的加料器系统，由此引入空气-燃料混合物或泡沫(本文称为“混合物”)，以产生更有利于二次夹带污染物、沉积物和其他可能积聚在管线、喷嘴和阀中的不希望的材料的瞬态条件。在发动机和液压过滤中，瞬态条件--例如流动喘振(surges)和振动--会二次夹带来自过滤器和相关的流体管线中的污染物。这些瞬态条件比恒定流量的稳态条件更有效地二次夹带污染物。在现有的过滤系统中，污染物的二次夹带是不希望的，因此在可能的情况下被避免、阻止和/或防止。相反地，当污染物从系统中释放并通过FDM系统混合物的流动向下游输送并喷射其燃烧的排气流(例如，在出口管下游)时，本文所述的FDM系统利用瞬态条件来防止在加料系统中发生残渣和积聚。
FDM系统—如图1-9所示的FDM系统—通过(1)流经燃油控制阀下游管线的空气-燃料泡沫和(2)在清洁模式期间燃料控制阀的快速振荡来保持加料器的清洁度。在FDM系统中，由于混合物中的气泡(例如泡沫)在表面产生局部湍流，流经燃料控制阀下游管线的空气-燃料混合物有助于从加料管线和喷嘴二次夹带污染物。穿过污染物的空气-燃料混合物/界面(interface)促进污染物从(一个或多个)加料系统的表面释放。结合空气-燃料泡沫的流动，FDM系统在清洁模式期间快速振荡燃料控制阀，产生在燃料控制阀的上游和下游的一系列流动喘振。换句话说，在操作流量下，加料管线的方向和构造中的振荡以及弯曲和收缩一起产生空气-燃料流体混合物的气泡(例如,泡沫)。这些上游和下游喘振有利于二次夹带沉积在管线、燃料控制阀、和/或燃料阀中的污染物。在一些实施例中，FDM系统在加料模式(由此喷射燃料)(例如，系统的加料状态)以及吹扫模式(由此燃料被冲出管线)之后实施清洁模式。在其它实施例中，清洁模式发生在加料模式之后，但在吹扫模式之前。在那些实施例中，FDM系统可以检测进入的污染物的存在，从而使得FDM系统在加料模式之后但在吹扫模式之前实施清洁模式。换句话说，加料模式可以发生在清洁模式之前或之后，并且吹扫模式发生在加料模式和清洁模式之后。
除非另有说明，本文所使用的术语“模式”(例如，吹扫模式、清洁模式、加料模式等)旨在描述处于“状态”(例如，吹扫状态、清洁状态、加料状态等)的系统和/或经历循环(例如，吹扫循环、清洁循环、加料循环等)的系统。通常，当FDM系统提供穿过管线的空气/燃料泡沫混合物时，会发生清洁模式，同时燃料阀振荡以清洁管线上的污染物。在一些实施例中，清洁模式使用至少5％空气的混合物。加料模式是当FDM系统将燃料喷射到排气流中以再生DPF时。当FDM系统在加料或清洁后使用空气将燃料从管线中冲洗出来时，就会出现吹扫模式。如本文所使用，术语燃料控制阀是指控制燃料流量的阀、术语燃料截止阀是指二元控制燃料流动(例如，打开或关闭)的阀、而术语燃料阀是指作为燃料截止阀或燃料控制阀的阀。
图1示出了在燃料过滤器模块10内实施的FDM 100的透视图。燃料过滤器模块10包括二级燃料过滤器30。在一些实施例中，FDM 100设置在一级燃料过滤器和二级燃料过滤器30之间。通常，FDM 100将燃料喷射到排气后处理中，在排气后处理中燃料被燃烧，从而提高DPF的温度，并且使得DPF能够再生。通过将加料器管线、加料器喷嘴和相关阀门保持在清洁状态—没有任何残渣或积聚(例如，喷嘴尖端的炭黑)—燃料流动不太可能受到阻碍。如下面更详细地描述的，空气辅助FDM(例如，空气辅助FDM系统100)的实施可以通过向要喷出的燃料中添加空气来防止在排气过浓时燃料的不完全燃烧而导致的喷射器尖端结垢。空气辅助FDM 100允许中心线喷射以提供喷出的良好均匀性指数，从而在DOC上产生较小的热应力。空气辅助FDM 100还在加料管线中提供更高的压力，导致通过喷嘴产生更细的气溶胶和更有效的燃料燃烧。
转到图2A，根据示例实施例，示出了在排气系统150内实施的FDM 200的示意性框图。排气系统150包括具有喷嘴162的燃料喷出管160，其与加料管线240、DOC室170和出口管180流体连通。流体可以行进到燃料喷出管160，穿过DOC室170，到达出口管180。出口管180可包括可操作地连接到控制模块230的传感器或其它电连接器190。在虚线框内示出了FDM200组件，并且包括空气入口202(例如，空气流动入口)、空气截止阀204(例如，空气阀、空气流动阀，等)、燃料入口206(例如，燃料流动入口)、燃料截止阀208、燃料控制阀210以及出口220。在一些实施例中，虚线框是用于FDM 200的壳体212。来自空气入口202的空气穿过空气截止阀204流向出口220。来自燃料入口206的燃料流过燃料截止阀208和燃料控制阀210流向出口220。控制模块230(例如，ECM)可操作地连接到空气截止阀204、燃料截止阀208以及燃料控制阀210中的至少一个。加料管线240将出口220与燃料喷出管160中的喷嘴162连接。
图2B示出了图2A的FDM 200的硬件的示意性框图。在一些实施例中，压力传感器250可以在燃料截止阀208的下游和燃料控制阀210的上游实施。压力传感器250可被配置为监测通过流动通道和/或穿过空气截止阀204的第一入口260、燃料截止阀208的第二入口270、和/或燃料控制阀210的第三入口280的压力。在一个实施例中，第一入口260的流动通道直径为140μm、第二入口270的流动通道直径为140μm、第三入口280的流动通道直径为75μm。
通常，当通过燃料入口206喷射燃料时，发生使再生DPF的加料模式。当空气通过空气入口202喷射时，发生将燃料从管线中冲洗出来的空气吹扫模式。FDM 200实施清洁模式，由此引入空气-燃料混合物，以产生更有利于二次夹带污染物、沉积物和其他可能积聚在壳体212中的流动通道、(一条或多条)加料管线240和/或喷嘴162中的不希望的材料的瞬态条件。首先，流过燃料控制阀210下游管线的空气-燃料泡沫促进二次夹带来自(一个或多个)加料管线240和喷嘴162的污染物。气泡在表面产生局部湍流，穿过污染物的空气-燃料界面促进污染物从加料系统的表面释放。第二，在清洁模式期间燃料控制阀210的快速振荡在燃料控制阀210的上游和下游产生一系列流动喘振，从而促进二次夹带可能已经沉积在管线、燃料控制阀210或燃料截止阀208中的污染物。在一些实施例中，FDM 200将清洁模式操作与加料模式配合实施，以确保从系统中去除二次夹带的污染物。在一些实施例中，实施多个清洁循环，每个循环由操作的加料循环分隔开。在其它实施例中，清洁模式操作可在完成加料模式时且在吹扫模式开始之前发生，或者与系统中存在最多进入的污染物时相似的时间发生。
在一个实施例中，FDM 200的清洁循环包括以2Hz的频率打开和关闭燃料控制阀210。燃料控制阀210的打开和关闭在指定的流量时发生，并且在燃料截止阀208打开的同时打开大约5秒钟。可以根据每个应用调整燃料控制阀210的打开频率、流量、清洁循环的持续时间、每次再生的清洁循环的数量、以及实施清洁循环的次数。空气截止阀204在燃料控制阀210的振荡期间打开，并且当进行清洁时，空气截止阀204在每个再生的至少1个清洁循环期间打开。清洁循环在每个DPF再生周期内基本均匀间隔的多个不同点处启动。
在一个实施例中，清洁可以在三个不同的点处启动，其中初始循环为加料、清洁和去除，中间循环为加料、清洁和去除，以及最终循环为加料、清洁和去除。初始清洁循环在加料循环之前，并在吹扫循环之后(例如，完成吹扫模式的循环)。空气截止阀204在吹扫循环期间打开，并且在第一清洁循环中保持打开。最终清洁循环在最终加料循环结束时开始，并在最终吹扫循环之前。一旦完成了最终加料循环，空气截止阀204就打开用于最终清洁循环和随后的吹扫循环。对于初始和最终清洁循环，燃料流量可以是最大工作循环流量的大约10％。在加料循环的中途，将启动第三个清洁循环。中途循环的燃料流量近似为最大工作循环流量。可以实施利用不同燃料控制阀210打开频率、燃料或空气流量、清洁循环的持续时间和每次再生的清洁循环的数量的其它操作模式。此外，在一些实施例中，可能只需要每隔一个、第三个、第四个等再生循环(例如，不是每个再生循环)清洁系统。
参照图3，根据示例实施例，示出了在排气系统150中实施的空气辅助FDM 300的示意性框图。FDM 300类似于图2A的FDM 200。FDM 300和FDM 200之间的区别在于FDM 300包括接收空气和燃料的混合室302，并且排气系统150包括出口管180内的热电偶350。因此，使用相同的编号来指定FDM 300和FDM 200之间的相同部分。空气辅助FDM 300可包括在壳体312内。壳体312包括空气入口202、空气截止阀204、燃料入口206、燃料截止阀208、燃料控制阀210、混合室302和出口220。混合室302被配置为接收来自空气截止阀204的空气和来自燃料控制阀210的燃料，并将混合流体输出到出口220。通过在燃料控制阀210的上游引入空气，或通过使两种流体在T型连接或Y型连接中相遇，空气和燃料可以在单独的混合室302中、在通向混合室的单独端口中混合。在发动机的正常操作期间，燃料截止阀208关闭。因此，空气截止阀204和燃料控制阀210不完全截断它们各自的流体的流动。具体地，空气辅助的FDM300被配置为使得在发动机的正常操作期间空气流动从加料管线240连续地去除颗粒。
当DPF需要再生时，燃料截止阀208打开并且燃料控制阀210打开到再生所需的程度—如控制模块230所指示的。在一些实施例中，清洁循环使用含有至少5％空气(剩余部分为燃料)的混合物进行。在一些实施例中，热电偶350或其它温度传感器定位在DOC室170的下游侧，并且被配置为向控制模块230发送信号。该信号可使控制模块230调节一个或多个连接的阀，以在DPF的再生期间控制排气的温度。在FDM 300的清洁模式中，不存在单独的吹扫操作模式，因为FDM系统300提供连续或接近连续的空气流动，以在发动机操作和加料模式期间实现从系统中连续或接近连续地去除颗粒。此外，在加料期间，流动是空气辅助的，以增加加料管线压力并减小由喷嘴162产生的液滴的尺寸。
图4示出了根据示例实施例在排气系统中实施的空气辅助FDM 400的示意性框图。图4的空气辅助FDM 400类似于图3的空气辅助FDM 300。因此，在图4的空气辅助FDM 400和图3的空气辅助FDM 300的组件之间使用相同的编号来指定类似的组件。图4的空气辅助FDM400与图3的空气辅助FDM 300的区别在于图4的空气辅助FDM 400不包括空气截止阀204并且空气被引入燃料控制阀210的下游。空气辅助FDM 400可包括在壳体412内。壳体412包括封装在一起的空气入口202、燃料入口206、燃料截止阀208、燃料控制阀210、混合室302以及出口220。混合室302构造成接收来自空气入口202的空气和来自燃料控制阀210的燃料，并将混合流体输出到出口220。通过在燃料控制阀210的上游引入空气，或通过使两种流体在T型连接或Y型连接中相遇，空气和燃料可以在单独的混合室302中、在通向混合室的单独端口中混合。在发动机的正常操作期间，燃料截止阀208关闭。因此，燃料控制阀210可以不完全截断燃料的流动。具体地，空气辅助的FDM 400被配置为使得在发动机的正常操作期间空气流动从加料管线连续地去除颗粒。
当DPF需要再生时，燃料截止阀208打开并且燃料控制阀210打开到再生所需的程度—如控制模块230所指示的。在一些实施例中，清洁循环在包含至少5％空气(剩余部分为燃料)的混合物的情况下发生。在一些实施例中，即使在进行燃料加料时，也会使用至少含有5％空气(剩余部分为燃料)的混合物进行加料。在一些实施例中，热电偶350或其它温度传感器定位在DOC室170的下游侧，并且被配置为向控制模块230发送信号。该信号可使控制模块230调节一个或多个连接的阀，以在DPF的再生期间控制排气的温度。换句话说，加料可以通过从热电偶350获取输入的闭路回路来计量。空燃比取决于燃料截止阀208和燃料控制阀210的位置。因此，在FDM 400系统的清洁模式中，不存在单独的吹扫操作模式，因为FDM系统400提供连续或接近连续的空气流动，以在发动机操作和加料模式期间实现从系统中连续或接近连续地去除颗粒。
转向图5，根据又一示例实施例，示出了在排气系统150中实施的空气辅助FDM 500的示意性框图。图5的空气辅助FDM 500类似于图3的空气辅助FDM 300。因此，在图5的空气辅助FDM 500和图3的空气辅助FDM的组件之间使用相同的编号来指定类似的组件。图5的空气辅助FDM 500与图3的空气辅助FDM的区别在于图5的空气辅助FDM 500不包括燃料控制阀210并且空气被引入燃料截止阀208的下游。空气辅助FDM 500可包括在壳体512内。壳体512包括封装在一起的空气入口202、空气流动阀、燃料入口206、燃料截止阀208、混合室302以及出口220。混合室302被配置为接收来自空气流动阀的空气和来自燃料截止阀208的燃料，并将混合流体输出到出口220。通过在燃料控制阀210的上游引入空气，或通过使两种流体在T型连接或Y型连接中相遇，空气和燃料可以在单独的混合室302中、在通向混合室的单独端口中混合。在发动机的正常操作期间，燃料截止阀208关闭。因此，空气流动阀和燃料截止阀208不完全截断它们各自的流体的流动。具体地，空气辅助的FDM 500被配置为使得在发动机的正常操作期间空气流动从加料管线连续地去除颗粒。
当DPF需要再生时，燃料截止阀208打开并且空气流动阀打开到再生所需的程度—如控制模块230所指示的。在一些实施例中，清洁循环使用含有至少5％空气(剩余部分为燃料)的混合物进行。在一些实施例中，热电偶350或其它温度传感器定位在DOC室170的下游侧，并且被配置为向控制模块230发送信号。该信号可使控制模块230调节一个或多个连接的阀，以在DPF的再生期间控制排气的温度。空燃比取决于燃料截止阀208和空气截止阀204的位置。换句话说，当空气截止阀204在清洁模式期间打开时，空燃比取决于打开和关闭燃料截止阀208(例如，或类似的燃料阀)的频率和持续时间。因此，在FDM 500系统的中，不存在单独的吹扫操作模式，因为FDM系统500提供连续或接近连续的空气流动，以在发动机操作和加料模式期间实现从系统中连续或接近连续地去除颗粒。
参照图6，根据再一示例实施例，示出了在排气系统150中实施的空气辅助FDM 600的示意性框图。图6的空气辅助FDM 600类似于图4的空气辅助FDM。因此，在图6的空气辅助FDM 600和图4的空气辅助FDM的组件之间使用相同的编号来指定类似的组件。图6的空气辅助FDM 600与图4的空气辅助FDM之间的区别在于，图6的空气辅助FDM 600在空气入口202和燃料控制阀210之间包括燃料止回阀604并且空气被引入燃料控制阀210的上游，从而消除了对混合室302的需要。空气辅助FDM 600可包括在壳体612内。壳体612包括封装在一起的空气入口202、燃料止回阀604、燃料入口206、燃料截止阀208、燃料控制阀210以及出口220。燃料控制阀210被配置为接收来自空气入口202的空气和来自燃料截止阀208的燃料，并将混合流体输出到出口220。在发动机的正常操作期间，燃料截止阀208关闭。因此，燃料控制阀210不完全截断它们各自的流体的流动。具体地，空气辅助的FDM 600被配置为使得在发动机的正常操作期间空气流动从加料管线连续地去除颗粒。
当DPF需要再生时，燃料截止阀208打开并且燃料控制阀210打开到再生所需的程度—如控制模块230所指示的。在一些实施例中，燃料止回阀604、燃料控制阀210和/或燃料截止阀208由控制模块230或类似的控制器调节以产生用于再生的5％空燃比。在一些实施例中，清洁循环使用含有至少5％空气(剩余部分为燃料)的混合物进行。在一些实施例中，燃料和空气的组合下游的限制小于组合点上游的空气入口202中的限制。在其它实施例中，在加料燃料的同时，可以通过燃料止回阀604停止空气流动，从而不提供去除加料管线中的颗粒的连续空气，但是不需要单独的空气流动控制或空气流动截止阀。因此，在这些实施例中，当空气流动被燃料压力停止时(例如，燃料回流被燃料止回阀604停止)，没有空气流动。在一些实施例中，热电偶350或其它温度传感器定位在DOC室170的下游侧，并且被配置为向控制模块230发送信号。该信号可使控制模块230调节一个或多个连接的阀，以在DPF的再生期间控制排气的温度。在一些实施例中，空燃比取决于燃料截止阀208、燃料控制阀210和燃料止回阀604的位置。换句话说，空燃比取决于打开和关闭燃料阀的频率和持续时间。因此，在FDM 600系统的清洁模式中，不存在单独的吹扫操作模式，因为FDM系统600提供连续或接近连续的空气流动，以在发动机操作和加料模式期间实现从系统中连续或接近连续地去除颗粒。
参照图7A，根据再一示例实施例，示出了在排气系统150中实施的空气辅助FDM700的示意性框图。图7A的空气辅助FDM 700类似于图6的空气辅助FDM 600。因此，在图7A的空气辅助FDM 700和图6的空气辅助FDM 600的组件之间使用相同的编号来指定类似的组件。图7A的空气辅助FDM 700与图6的空气辅助FDM 600之间的区别在于，图7A的空气辅助FDM 700包括空气旁通管线750，该空气旁通管线750被配置为在燃料单向阀604和燃料控制阀210周围引导空气。空气辅助FDM 700可包括在壳体712内。壳体712包括封装在一起的空气入口202、燃料止回阀604、燃料入口206、燃料截止阀208、燃料控制阀210以及出口220。燃料控制阀210被配置为接收来自空气入口202的空气和来自燃料截止阀208的燃料，并将混合流体输出到出口220。在发动机的正常操作期间，燃料截止阀208关闭。因此，空气流动阀和燃料截止阀210不完全截断它们各自的流体的流动。具体地，空气辅助的FDM 700被配置为使得在发动机的正常操作期间空气流动从加料管线连续地去除颗粒。
当DPF需要再生时，燃料截止阀208打开并且燃料控制阀210打开到再生所需的程度—如控制模块230所指示的。在一些实施例中，通过控制模块230或类似的控制器设置燃料止回阀604和/或调节燃料截止阀208，以产生用于再生的5％空燃比。当在加料期间燃料压力超过空气压力时，燃料可在空气管线中向上游流动，直到由燃料止回阀604停止。有利的是，当燃料在空气管线中向上游流动到燃料止回阀604时，空气旁通管线750使得空气能够继续流入加料管线，从而使得能够连续地去除颗粒，并且空气能够流到燃料加料管线。在一些实施例中，燃料和空气的组合下游的限制小于组合点上游的空气入口202中的限制。在其它实施例中，在加料燃料的同时，可以通过燃料止回阀604停止空气流动，从而不提供连续的空气吹扫，但是不需要单独的空气流动控制或空气流动截止阀。因此，在这些实施例中，当空气流动被燃料止回阀604停止时，没有空气流动。在一些实施例中，空气流动阀位于空气入口的下游和燃料阀的上游，并且空气旁通管线750位于空气入口202的下游和出口220的上游。在这些实施例中，空气流动阀被配置为控制从空气入口202进入燃料阀的空气流动并且空气旁通管线750被配置为将空气引导至出口220并绕过燃料阀。
在一些实施例中，热电偶350或其它温度传感器定位DOC室170的下游侧，并且被配置为向控制模块230发送信号。该信号可使控制模块230调节一个或多个连接的阀以在DPF的再生期间控制排气的温度。在一些实施例中，空燃比取决于燃料截止阀208和燃料止回阀604的位置。换句话说，空燃比取决于打开和关闭(一个或多个)燃料阀的频率和持续时间。因此，在FDM 700系统的清洁模式中，不存在单独的吹扫操作模式，因为FDM系统700提供连续或接近连续的空气流动，以在发动机操作和加料模式期间实现从系统中连续或接近连续地去除颗粒。
图7B是根据再一示例实施例的在排气系统150中实施的空气辅助FDM 790的示意性框图。图7B的空气辅助FDM 790类似于图7A的空气辅助FDM 700。因此，在图7B的空气辅助FDM 790和图7A的空气辅助FDM 700的组件之间使用相同的编号来指定类似的组件。图7B的空气辅助FDM 790与图7A的空气辅助FDM 700之间的区别在于，图7B的空气辅助FDM 790包括可操作地连接到控制模块630的空气流动阀而不是燃料止回阀604。
参照图8，根据再一示例实施例，示出了在排气系统150中实施的空气辅助FDM 800的示意性框图。图8的空气辅助FDM 800类似于图3的空气辅助FDM 300。因此，在图8的空气辅助FDM 800和图3的空气辅助FDM 300的组件之间使用相同的编号来指定类似的组件。图8的空气辅助FDM 800与图3的空气辅助FDM 300之间的区别在于，图8的空气辅助FDM 800包括两位(position)空气流动阀804而不是可调节的空气截止阀204。两位空气流动阀804被配置为根据操作模式提供处于全(wide)打开位置的100％空气流动或减少的流动，例如，在5和20％之间的流动。壳体812包括封装在一起的空气入口202、空气流动阀804、燃料入口206、燃料截止阀208、燃料控制阀210、混合室302以及出口220。混合室302被配置为接收来自空气流动阀804的空气和来自燃料控制阀210的燃料，并将混合流体输出到出口220。通过在燃料控制阀210的上游引入空气，或通过使两种流体在T型连接或Y型连接中相遇，空气和燃料可以在单独的混合室302中、在通向混合室的单独端口中混合。在发动机的正常操作期间，关闭燃料截止阀208并且将空气流动阀804设置在其最小维持流动位置。因此，空气流动阀804和燃料控制阀210不完全截断它们各自的流体的流动。具体地，空气辅助的FDM 800被配置为使得在发动机的正常操作期间空气流动从加料管线连续地去除颗粒。
当DPF需要再生时，空气流动阀804完全打开(100％打开位置)，燃料截止阀208打开。在此期间，夹带气泡的燃料穿过(一个或多个)加料管线240流动到喷嘴。空气-燃料混合物移除附着在加料管线和喷嘴壁上的污染物，从而增强清洁。燃料截止阀208继续进一步打开至提供最佳再生所需的位置—如控制模块230所指示。此时，空气阀返回到最小空气流动位置。当再生完成时，空气流动阀804返回到其完全打开位置，并且燃料截止阀208关闭。在该过程中，直到燃料截止阀208完全关闭为止，夹带气泡的燃料穿过加料管线240流动到喷嘴(应当注意，在某些实施方式中，夹带气泡的燃料可仅在再生过程的开始或结束时流过加料管线，而不是在开始和结束时都流过)。一旦燃料关闭阀208关闭，空气阀返回到其最小位置。在一些实施例中，FDM 800被配置为使得清洁循环在含有至少5％空气(剩余部分为燃料)的混合物的情况下发生。
在一些实施例中，热电偶350或其它温度传感器定位DOC室170的下游侧，并且被配置为向控制模块230发送信号。该信号可使控制模块230调节一个或多个连接的阀以在DPF的再生期间控制排气的温度。因此，在清洁模式FDM系统800中，FDM系统800提供连续或接近连续的空气流动以实现从系统中连续或接近连续去除颗粒，以及至少一个时期的空气-燃料混合物从加料管线中去除颗粒。此外，在加料期间，流动是空气辅助的，以增加加料管线压力并减小由喷嘴162产生的液滴的尺寸。
参照图9，根据再一示例实施例，示出了在排气系统150中实施的空气辅助FDM 900的示意性框图。图9的空气辅助FDM 900类似于图6的空气辅助FDM 600。因此，在图9的空气辅助FDM 900和图6的空气辅助FDM 600的组件之间使用相同的编号来指定类似的组件。图9的空气辅助FDM 900与图6的空气辅助FDM 600之间的区别在于，图9的空气辅助FDM 900不包括燃料止回阀604但包括在空气入口202和燃料控制阀210之间的空气阀904。FDM 900中的空气被引入燃料控制阀210的上游，从而消除了对混合室302的需要。空气阀904是两位空气阀，其被配置为根据操作模式提供处于全打开位置的100％空气流动或减小的流动，例如在5％至20％的之间的流动。空气辅助FDM 900可包括在壳体912内。壳体912包括封装在一起的空气入口202、空气阀904、燃料入口206、燃料截止阀208、燃料控制阀210以及出口220。燃料控制阀210被配置为接收来自空气入口202的空气和来自燃料截止阀208的燃料，并将混合流体输出到出口220。在发动机的正常操作期间，燃料截止阀208关闭。因此，空气阀904和燃料控制阀210不完全截断它们各自的流体的流动。具体地，空气辅助的FDM 900被配置为使得在发动机的正常操作期间空气流动从加料管线连续地去除颗粒。
当DPF需要再生时，空气阀904完全打开(100％打开位置)，燃料截止阀208打开，以及燃料控制阀210开始打开。在此期间，通过燃料和空气的混合在燃料控制阀210中产生气泡，并且夹带气泡的燃料穿过(一个或多个)加料管线240流动到喷嘴。空气-燃料混合物移除附着在燃料控制阀210、加料管线以及喷嘴的壁和侧面上的污染物，从而增强清洁。燃料控制阀210继续进一步打开至提供最佳再生所需的位置—如控制模块230所指示。此时，空气阀返回到最小空气流动位置。当再生完成时，空气阀904返回到其完全打开位置，燃料控制阀210减小燃料流量，并且燃料截止阀208关闭。在该过程中，直到燃料截止阀208完全关闭为止，具有夹带气泡的燃料流过(一个或多个)加料管线240流向喷嘴(应当注意，在某些实施方式中，夹带气泡的燃料可仅在再生过程的开始或结束时流过加料管线，而不是在开始和结束时都流过)。一旦燃料截止阀208关闭，空气阀904返回到其最小位置。在一些实施例中，清洁循环使用含有至少5％空气(剩余部分为燃料)的混合物进行。
在一些实施例中，热电偶350或其它温度传感器定位DOC室170的下游侧，并且被配置为向控制模块230发送信号。该信号可使控制模块230调节一个或多个连接的阀以在DPF的再生期间控制排气的温度。因此，在清洁模式FDM系统900中，FDM系统900提供连续或接近连续的空气流动以实现从系统中连续或接近连续去除颗粒，以及至少一个时期的空气-燃料混合物从加料管线中去除颗粒。此外，在加料期间，流动是空气辅助的，以增加加料管线压力并减小由喷嘴162产生的液滴的尺寸。
应该注意的是，本文对术语“示例”的任何使用以描述各种实施例旨在表示这样的实施例是可能的实施例的可能示例、表示和/或图示(并且这样的术语不旨在暗示这样的实施例必然是非凡的或最高级的示例)。
这里使用的术语“联接”等是指两个构件彼此直接或间接地连接。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件相互连接来实现。
重要的是要注意，各种示例性实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了几个实施例,但是阅读本公开的本领域技术人员将容易地认识到实质上不脱离本文所述主题的新颖教导和优点的许多修改是可能的。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件或位置的性质或数量可以改变或变化。根据替代实施例，可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的顺序或序列。另外，如本领域普通技术人员将理解的，来自特定实施例的特征可以与来自其他实施例的特征组合。在不脱离本发明的范围的情况下，还可以在各种示例实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换，修改、改变和省略。

Claims (19)

1.一种系统，其特征在于，所述系统包括：
喷嘴；
加料管线，所述加料管线连接到所述喷嘴和燃料加料模块；和
燃料加料模块，所述燃料加料模块与所述加料管线流体连通，所述燃料加料模块包括：
出口，所述出口与所述加料管线流体连通；
空气入口，所述空气入口位于所述出口的上游，所述空气入口被配置为接收空气；
燃料入口，所述燃料入口位于所述出口的上游，所述燃料入口被配置为接收燃料；以及
燃料阀，所述燃料阀位于所述出口的上游和所述燃料入口的下游，所述燃料阀被配置为控制燃料的流动，
其中所述燃料加料模块被配置为在所述出口的上游和所述燃料入口的下游组合所述燃料和空气以产生空气-燃料流体，其中所述空气-燃料流体从所述喷嘴去除颗粒。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括可操作地连接所述燃料阀的控制模块，所述控制模块在加料状态、吹扫状态、清洁状态之间控制所述燃料加料模块，在所述加料状态下，所述控制模块使燃料流经所述加料管线和所述喷嘴；在所述吹扫状态下，所述控制模块使空气流经所述加料管线以吹扫燃料；以及在所述清洁状态下，所述控制模块使空气-燃料流体流经所述加料管线以从所述喷嘴去除颗粒。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制模块被配置为在清洁状态下使所述燃料阀打开和关闭，以在清洁操作期间在所述燃料阀的上游产生第一流动喘振和在所述燃料阀下游产生第二流动喘振，所述第二流动喘振从所述加料管线和所述喷嘴去除颗粒，以及所述第一流动喘振从所述燃料入口和所述燃料阀之间的管线去除颗粒。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制模块被配置为在进入所述清洁状态之前进入所述加料状态，并且其中，所述控制模块被配置为在所述清洁状态之后进入所述吹扫状态。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述燃料加料模块被配置为使所述空气-燃料流体穿过所述出口进入所述加料管线，所述空气-燃料流体形成气泡，所述气泡导致沿着所述加料管线的表面的湍流并从所述加料管线的所述表面去除颗粒。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述燃料阀被配置为在清洁操作期间打开和关闭，以在所述燃料阀的上游产生第一流动喘振和在所述燃料阀下游产生第二流动喘振，所述第二流动促进沿着所述加料管线和所述喷嘴沉积的污染物的二次夹带，并且所述第一流动喘振促进沿着所述燃料入口沉积的污染物的二次夹带。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括位于所述空气入口的下游和所述燃料阀的上游的空气流动阀，所述流动阀可操作地连接到所述控制模块并且被配置为促进从所述空气入口进入所述燃料阀的空气流动。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括可操作地连接所述燃料阀的控制模块，所述控制模块在加料状态和清洁状态之间控制所述燃料加料模块，在所述加料状态下，所述控制模块使燃料流经所述加料管线和所述喷嘴；以及在清洁状态下所述控制模块使所述空气-燃料流体流动从所述喷嘴去除颗粒，其中，所述控制模块被配置为控制通过所述空气入口的空气流动，以提供接近连续的空气流动，从而在所述加料状态下实现接近连续的颗粒去除。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括位于所述空气入口的下游和所述出口的上游的流动阀，所述流动阀可操作地连接到所述控制模块并且被配置为提供接近连续的空气流动，从而在所述加料状态下实现接近连续的颗粒去除。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括位于所述空气入口的下游和所述出口的上游的空气流动阀，所述空气阀被配置为控制空气的所述流动，其中，所述空气-燃料流体中的空燃比取决于所述空气流动阀打开并且取决于所述燃料阀打开。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述空气-燃料流体是至少5％的空气。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括混合室，所述混合室位于所述燃料阀和所述空气入口的下游以及所述出口的上游，所述混合室被配置为接收来自所述空气入口的空气和来自所述燃料阀的燃料，从而在所述出口上游将所述燃料和所述空气组合以产生所述空气-燃料流体，所述混合室将所述空气-燃料流体传送到所述出口。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括空气流动阀和空气旁通管线，所述空气流动阀位于所述空气入口的下游和所述燃料阀的上游，所述空气流动阀被配置为控制从所述空气入口进入所述燃料阀的空气流动，以及所述空气旁通管线位于所述空气入口的下游和所述出口的上游，所述空气旁通管线被配置为将空气引导至所述出口并绕过所述燃料阀。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述燃料加料模块被配置为在所述出口的上游和所述燃料阀的下游组合所述燃料和所述空气以产生空气-燃料流体。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器位于所述燃料阀的上游和所述燃料入口的下游，所述压力传感器被配置为测量通过所述燃料入口和所述燃料阀的压力。
16.一种从连接到喷嘴的加料管线吹扫颗粒的方法，其特征在于，包括：
打开燃料加料模块的空气阀，所述空气阀位于所述出口的上游和被配置为接收空气的空气入口的下游；
在打开所述空气阀之后从关闭位置打开所述燃料加料模块的燃料阀，所述燃料加料模块与所述加料管线流体连通，所述燃料阀位于出口的上游和燃料入口的下游，所述燃料入口被配置为接收燃料并且所述出口与所述加料管线流体连通；和
通过以一定频率打开和关闭来振荡所述燃料阀，从而产生空气-燃料流体，其中所述空气-燃料流体沿着所述加料管线和所述喷嘴去除颗粒，由于所述燃料阀的振荡而产生的所述空气-燃料流体，允许空气-燃料流体流到所述出口。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，振荡所述燃料阀产生所述燃料阀的上游的第一流动喘振和所述燃料阀的下游的第二流动喘振，所述第二流动喘振从所述加料管线和所述喷嘴去除颗粒，并且所述第一流动喘振从所述燃料入口和所述燃料阀之间去除颗粒。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过打开所述燃料阀来启动加料操作，所述加料操作包括将所述燃料从所述燃料入口喷射到所述喷嘴，以及在振荡所述燃料阀以产生所述空气-燃料流体之后启动空气吹扫操作，所述空气吹扫包括从空气入口向所述喷嘴喷射空气。
19.一种与加料管线流体连通的燃料加料模块，其特征在于，所述燃料加料模块包括：
出口，所述出口与所述加料管线流体连通；
空气入口，所述空气入口位于所述出口的上游，所述空气入口被配置为接收空气；
燃料入口，所述燃料入口位于所述出口的上游，所述燃料入口被配置为接收燃料；以及
燃料阀，所述燃料阀位于所述出口的上游和所述燃料入口的下游，所述燃料阀配置成控制燃料的流动，
其中所述燃料加料模块被配置为在所述出口的上游和所述燃料入口的下游组合所述燃料和所述空气以产生空气-燃料流体，其中所述空气-燃料流体沿着所述加料管线去除颗粒。
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