KR20140035282A - 유체 분배 시스템 및 그 구성요소들 - Google Patents

유체 분배 시스템 및 그 구성요소들 Download PDF

Info

Publication number
KR20140035282A
KR20140035282A KR1020130109861A KR20130109861A KR20140035282A KR 20140035282 A KR20140035282 A KR 20140035282A KR 1020130109861 A KR1020130109861 A KR 1020130109861A KR 20130109861 A KR20130109861 A KR 20130109861A KR 20140035282 A KR20140035282 A KR 20140035282A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
pump
liquid material
tank
valve
Prior art date
Application number
KR1020130109861A
Other languages
English (en)
Inventor
린우드 에프. 크레리
Original Assignee
티아이 그룹 오토모티브 시스템즈 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/613,156 external-priority patent/US20130000760A1/en
Application filed by 티아이 그룹 오토모티브 시스템즈 엘엘씨 filed Critical 티아이 그룹 오토모티브 시스템즈 엘엘씨
Publication of KR20140035282A publication Critical patent/KR20140035282A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1426—Filtration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1433—Pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1473—Overflow or return means for the substances, e.g. conduits or valves for the return path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1486—Means to prevent the substance from freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1808—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1811—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1814—Tank level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

선택적 환원 촉매(SCR) 시스템 중의 유체 분배 시스템은 저장 탱크와, 저장 탱크 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 유체 분배 모듈을 포함할 수 있다. 분배 모듈은 펌프 조립체를 포함하는데, 이 펌프 조립체는 탱크의 내부 공간으로부터 액상물질을 수용하도록 구성되어 있는 펌프 유입구와, 모듈 유출구 포트에 유체연통되게 연결되어 있는 펌프 유출구를 가지고 있는 유체 펌프를 구비하고 있다. 분배 모듈은 유체 배출 분사기를 포함하는데, 이 유체 배출 분사기는 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있고 액상물질을 펌프 유출구로부터 탱크 공간 속으로 배출하도록 작동가능하다. 예시적인 실시예에서, 분배 모듈은 또한 펌프 유출구와 배출 분사기 사이에 배치되는 밸브를 포함하는데, 이 밸브는 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때 펌프 유출구로부터 배출 분사기로의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하다.

Description

유체 분배 시스템 및 그 구성요소들{FLUID DISTRIBUTION SYSTEM AND COMPONENTS THEREOF}
본 출원은 2012년 6월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제13/528,537호와 2012년 7월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제13/561,381호의 우선권을 주장하고 이들 출원의 부분계속 출원이다. 본 출원은 미국 특허 출원 제13/528,537호는 2011년 6월 29에 출원된 미국 가출원 제61/502,470호의 이익을 주장하고, 미국 특허 출원 제13/561,381호는 2011년 8월 8일에 출원된 미국 가출원 제61/521,109호의 이익을 주장한다. 위에서 확인된 각각의 출원들의 내용들은 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
본 발명은 일반적으로 선택적 환원 촉매 시스템에서의 유체들의 분배에 관한 것이다.
선택적 환원 촉매(selective catalytic reduction; SCR)는 내연기관들 또는 다른 연료 연소 장치들과 같은 연소형 발전 장치들로부터의 배기 가스들을 처리하는데 사용되어 특정 유형의 오염물질들을 제거할 수 있다. 예를 들어, 환원제는, 배기 가스들로부터 질소산화물(NOx) 형태의 혼합물들을 제거하고 질소산화물 형태의 혼합물들을 수증기, 질소 및/또는 이산화탄소와 같은 가스들로 대체하기 위해서, 촉매가 존재하는 배기 가스 흐름 속으로 도입될 수 있다. 유래아(urea)는 SCR 시스템에 사용될 수 있는 환원제 중 하나의 예시이다. SCR 시스템들은 저장된 환원제를 인젝터 또는 배기 시스템 구성요소에 위치되어 있는 다른 전달 지점으로 전달하여, 환원제를 처리되고 있는 배기 흐름 속으로 퍼뜨리거나 삽입하도록 구성될 수 있다.
승용차들이나 다른 이동 장비에 위치되어 있는 SCR 시스템들은 분배 시스템을 포함할 수 있는데, 이 분배 시스템은 환원제를 저장하기 위한 저장 탱크들 및, 환원제를 탱크로부터 배기 흐름 속에 분배하여 처리하는 분배 모듈을 부분적으로 구비하고 있다. 유래아가 환원제로서 사용되는 경우, 유래아는 실제 사용하기 위한 목표하는 농도로 물에 용해되어 저장 탱크 내에 저장될 수 있다. 그러나, 유래아 용액을 구비하고 있는 액상물질의 어는점을 최소화하는데 이용하는 농도로 존재할 때라도, 액상물질의 어는점은 여전히 세계의 여러 곳에서의 전형적인 한랭 기후조건 온도 범위 내에 있다. 저장 탱크 내의 액상물질(동결된 액상물질을 포함)을 가열하기 위한 수단들을 포함하는 SCR 시스템들을 가지고 있더라도, 열원들은 종종 시스템의 국소 면적들로 제한되어 전체 분배 시스템을 효과적으로 가열할 수 없을 수 있고, 이로써 SCR 시스템의 조작에 악영향을 미칠 수 있는 저장 탱크 내에서의 동결된 물질의 증가를 야기할 가능성이 있다.
일 실시예에서, 유체 분배 모듈은 펌프 조립체를 포함하고 있는데, 이 펌프 조립체는, 탱크 내부 공간으로부터 액상물질을 수용하도록 구성되어 있는 펌프 유입구와, 모듈 유출구 포트에 유체연통되게 연결되어 있는 펌프 유출구를 가지고 있는 유체 펌프를 구비하고 있다. 유체 분배 모듈은 유체 배출 분사기를 더 포함하고 있는데, 이 유체 배출 분사기는 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있고 펌프 유출구로부터 탱크 공간 속으로 액상물질을 배출하도록 작동가능하다. 예시적인 실시예에서, 유체 분배 모듈은 또한 펌프 유입구와 유체 배출 분사기 사이에 배치되는 밸브를 더 포함하고 있는데, 이 밸브는 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때 펌프 유출구로부터 유체 분배 분사기로의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하다.
다른 실시예에서, 유체 분배 모듈은 펌프 조립체를 포함하고 있는데, 이 펌프 조립체는, 액상물질을 탱크 내부 공간으로부터 수용하도록 구성되어 있는 펌프 유입구와, 모듈 유출구 포트에 유체연통되게 연결되어 있는 펌프 유출구를 가지고 있는 유체 펌프를 구비하고 있다. 유체 분배 모듈은 유체 필터를 더 포함하고 있는데, 이 유체 필터는, 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있는 유입구 측면과, 액상물질을 필터로부터 탱크 공간 속으로 배출하기 위한 유출구 포트를 포함하고 있는 유출구 측면과, 유체 필터의 유입구 측면과 유출구 측면 사이에 배치되는 필터 요소를 가지고 있다. 유체 필터는 필터 요소를 통과하여 유동하는 액상물질로부터 오염물질들을 제거할 수 있다. 유체 분배 모듈은 또한 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있고 액상물질을 펌프 유출구로부터 탱크 공간 속으로 배출하도록 작동가능한 유체 배출 분사기를 더 포함하고 있다. 예시적인 실시예에서, 유체 분배 모듈은 또한, 펌프 유출구와 유체 필터의 유입구 측면 사이 및 펌프 유출구와 유체 배출 분사기 사이 모두에 배치되는 밸브를 포함하고 있다. 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때, 밸브는 펌프 유출구로부터 유체 필터와 유체 배출 분사기 모두로의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하다.
또 다른 실시예에서, SCR 시스템에서 사용하기 위한 유체 분배 시스템은, 액상물질을 포함하고 있는 내부 공간을 가지고 있는 탱크를 포함하고 있고, 내부 공간은 상부와 하부를 포함하고 있다. 유체 분배 시스템은 탱크 공간 내부에 배치되는 유체 분배 모듈을 더 포함하고 있다. 유체 분배 모듈은 펌프 조립체를 포함하고 있는데, 이 펌프 조립체는, 탱크 내부 공간의 하부로부터 액상물질을 수용하도록 구성되어 있는 펌프 유입구와, 모듈 유출구 포트에 유체연통되게 연결되어 있는 펌프 유출구를 가지고 있는 유체 펌프를 구비하고 있다. 유체 분배 모듈은 유체 배출 분사기를 더 포함하고 있는데, 이 유체 배출 분사기는 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있고 탱크 내부 공간의 상부를 향하여 실질적으로 수직 방향으로 펌프 유출구로부터 탱크 내부 공간 속으로 액상물질을 배출하도록 작동가능하다. 유체 분배 모듈은 또한 펌프 유출구와 유체 배출 분사기 사이에 배치되는 밸브를 더 포함하고 있다. 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때, 밸브는 펌프 유출구로부터 유체 배출 분사기로의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하다.
본 발명은 유체 분배 모듈 및 선택적 환원 촉매(SCR) 시스템에서 사용하기 위한 유체 분배 시스템에 관한 것으로서, SCR 시스템의 조작에 악영향을 미칠 수 있는 저장 탱크 내에서의 동결된 물질의 증가를 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따라 배기 가스 흐름에 환원제를 제공하는 SCR 시스템의 개략적인 대표도이다.
도 2는 도 1의 일부의 확대도이고, 여기에는 도 1에서의 SCR 시스템의 유체 분배 시스템의 예시적인 실시예가 나타나 있다.
도 3은 도 1의 일부의 확대도이고, 여기에는 도 1에서의 SCR 시스템의 유체 분배 시스템의 다른 실시예가 나타나 있다.
도 4는 도 1의 일부의 확대도이고, 여기에는 도 1에서의 SCR 시스템의 유체 분배 시스템의 또 다른 예시적인 실시예가 나타나 있다.
도 5는 도 2에서의 유체 분배 시스템의 유체 분배 모듈의 예시적인 실시예의 평면도이다.
도 6은 도 5에서의 유체 분배 모듈의 측면도이다.
다음의 개시로부터 명백하게 될 바와 같이, SCR 또는 다른 유체 처리 시스템들 및 방법들의 여러 가지 실시예들은 이전에 공지된 시스템들 및 방법들에 비해 하나 이상의 이점들을 제공할 수 있다. 이와 달리 설명되는 것을 제외하고, 도면들에서의 개략도들이 도시된 시스템들에서의 실제 구성요소의 크기들 또는 위치들을 나타내는 것으로 의도된 것은 아니라는 것을 유의하여야 한다. 이 개략도들은 단지, 상이한 구성요소들이 어떻게 함께 작용하는지를 나타내는 SCR 또는 유체 분배 시스템 구성요소들로 된 장치들의 예시들로서 의도되어 있다. 더욱이, 유리한 이들 교시들이 다른 유체 처리 시스템들에서 발견될 수 있는 것과 마찬가지로, 여기에서 설명되는 기능을 가지고 있는 유체 분배 시스템들의 여러 가지 실시예들은 SCR 시스템들로 제한되지는 않는다.
도 1을 참조하면, SCR 시스템(10)의 예시는 개략적으로 도시되어 있고 유체 분배 시스템(12), 장치 공급 라인(14) 및 장치(16)를 포함한다. 이 실시예에서, 분배 시스템(12)은 저장 탱크(18)와 유체 분배 모듈(20)을 포함한다. 저장 탱크(18)는 탱크 내부 공간(24)을 적어도 부분적으로 형성하도록 배열되어 있는 하나 이상의 벽(22)들을 포함하고, 차례로 탱크 내부 공간(24)은 상부(26) 및 바닥부, 즉 하부(28)를 가지고 있다. 액상물질(30)은 탱크 공간(24) 내에 저장되어 있고, 액상물질(30)의 위쪽과 같은 탱크 공간(24)의 잔여부분은 동결된 액상물질(30)로 이루어진 동결된 물질(32) 및/또는 공기나 다른 기상(gaseous) 유체로 채워져 있다.
분배 모듈(20)은 액상물질을 다른 SCR 시스템 구성요소들 및/또는 분배 시스템(12) 내부에 분배하는 조립체이다. 도 1의 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 분배 모듈(20)은 저장 탱크(18)에 부착될 수 있고, 모듈(20)의 적어도 일부는 저장 탱크(18)의 하나 이상의 벽(22)들을 통과하여 형성되어 있는 모듈 개구부(34)를 통과하여 뻗어있을 수 있다. 분배 모듈(20)은 단일의 다중 구성요소 조립체와 같이 제조되어서 탱크 내에서 모듈 개구부(34) 안쪽 또는 위쪽에 용이하게 설치될 수 있고, 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
장치 공급 라인(14)은 분배 시스템(12)을 장치(16)에 유체연통되게 연결한다. 이 경우의 장치(16)는 공급 라인(14)을 지나서 저장 탱크(18)로부터 액상물질(30)을 수용하는 액상물질 인젝터이다. 다른 실시예에서, 장치(16)는 단순한 노즐, 분무기 또는 액상물질을 수용하는 다른 유형의 장치일 수 있다. 예시적인 도면에서, 액상물질(30)의 일부로서 포함되어 있는 환원제는 운반되어, 예컨대 연소 기관으로부터 배기 도관(38)을 통과하여 유동하는 배기 가스 흐름(36) 속으로 인젝터(16)에 의해 분산된다. 다른 환원제가 사용될 수도 있지만, SCR 시스템(10)에서 사용하기 위한 환원제의 일 예는 유래아이다. 유래아는, 예컨대 용액의 어는점을 최소화하는 농도와 같은 임의의 목표 농도의 수용액의 형태일 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "환원제"라는 용어는 일반적으로 SCR 시스템과 관련하여 탱크(18) 내에 저장된 액상(또는 경우에 따라서는 동결상태의) 용액을 지칭한다.
도 2를 참조하면, 유체 분배 모듈(20)의 일 실시예가 나타나 있다. 도시된 모듈(20)은 저장 탱크(18)의 바닥에 장착되도록 구성되어 있지만, 그 대신 탱크(18)의 정상이나 다른 곳에 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 모듈(20)의 적어도 일부는 저장 탱크 공간(24) 내부에 위치될 수 있지만, 다른 부분은 탱크 공간 외부에 위치될 수 있다. 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 분배 모듈(20)은 펌프 조립체(40)와 하나 이상의 유체 배출 분사기(46)들을 포함할 수 있는데, 펌프 조립체(40)는 유체 펌프(42)와, 펌프(42)를 구동하도록 작동가능한 모터(44)를 적어도 부분적으로 구비하고, 유체 배출 분사기(46)는 펌프(42)에 유체연통되게 연결되어 있다.
여러 가지 실시예에서, 분배 모듈(20)은, 분배 모듈(20)의 하나 이상의 구성요소들이 장착될 수 있는 장착용 플랜지(48), 하나 이상의 유체 라인(50 내지 56)들, 하나 이상의 밸브(58 내지 66)들, 하나 이상의 센서(68)들, 예컨대 센서(68)(들) 및/또는 펌프 조립체(40)에 전기적으로 연결되는 제어기(70), 유체 필터(72) 및 스트레이너(strainer)(74)를 포함할 수 있고, 각각의 조작은 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 예를 들어, 유체 라인(50 내지 56)들은 도 2에 개략적으로 나타나 있고, 종래의 관형 도관들 또는 도시된 위치나 배치로 제한되지 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "유체 라인"이라는 용어는 유체가 통과하여 유동하는 시스템의 임의의 구성요소를 지칭한다. 예를 들어, 유체 도관에 부가하여, 유체 라인은 또한, 유체가 통과할 수 있는 2개의 포트들 사이의 경질의 연결부, 밸브나 밸브 바디, 유체가 통과할 수 있는 구성요소 내의 채널이나 중공 영역 등일 수 있다. 더욱이, 예컨대 도 2에 나타나 있는 최소한의 밸브(60 내지 66)들이 모두 일방의 압력 작동식 체크 밸브들이지만, 여기에서 게시된 바와 같이 사용하도록 구성되어 있는 밸브 액추에이터 및/또는 임의의 유형의 밸브가 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 이들 구성요소들은 모두 플랜지(48)의 탱크 측면(76) 상에 위치되어 있다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 플랜지(48)의 반대편 외부 측면(78)은 하우징(80)을 포함하는데, 이 하우징 내에는 히터(82)와 같은 다른 모듈 또는 시스템 구성요소들이 위치될 수 있다. 물론, 모듈(20)은 여기에 도시되지 않은 추가 구성요소들을 포함할 수 있고, 하나 이상의 도시된 구성요소들은 생략될 수 있다.
유체 펌프(42)는 액상물질(30)을 탱크 공간(24)으로부터 펌프 유입구(84) 속으로 퍼내고 액상물질을 펌프 유출구(86)로부터 배출한다. 유체 펌프(42)는 전진방향 및 반대방향 조작이 가능할 수 있는데, 액상물질(80)은 액상물질(30)이 전진방향 조작 동안에는 펌프 유출구(86)로부터, 반대방향 조작 동안에는 펌프 유입구(84)로부터 배출된다. 유체 펌프(42)는 기어 펌프, 제로터(gerotor) 펌프, 임펠러형 펌프 또는, 유체를 유입구 속으로 그리고 유출구 밖으로 유동시키는 임의의 다른 펌프와 같은 용적형 펌프(positive displacement pump)일 수 있다. 일 실시예에서, 펌프(42)는 제로터 펌프이고, 내치 기어가 반대 방향으로 회전될 때 펌프를 통과하는 유체 유동의 방향을 반대방향으로 바꿀 수 있다. 펌프의 내치 기어를 회전하는 여러 가지 방법들이 사용될 수 있고, 임의의 여러 가지 전동기를 내치 기어와 결합하는 것을 포함한다. 다른 유형의 가역 펌프 또는 비가역 펌프가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 모터(44)는 자기 결합에 의해 유체 펌프(42)와 결합될 수 있는 브러시 없는 DC 모터를 구비할 수 있지만, 다른 모터들 및/또는 결합들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 모터 출력축은 기어나 임펠러 같은 펌핑 요소에 직접 결합될 수 있다. 유체 펌프(42)는 인젝터(16)를 조작하기에 충분한 유체 유량 및 유압을 제공할 수 있고, 인젝터(16)를 조작하는데 요구되는 것보다 더 큰 유량을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 유체 펌프(42)는 인젝터(16)에 의해 요구되는 유량의 약 2배 내지 400배 정도의 용적 유량 또는 질량 유량을 제공할 수 있고, 바람직하게는 인젝터로 작동가능한 유량의 약 20배 내지 300배 정도로 제공할 수 있다.
위에서 참조한 바와 같이, 특정 유체 분배 시스템들 및 그 SCR 시스템들에 관하여 알려진 문제점 중 하나는 분배되는 액상물질의 어느점이 세계 각지에서의 전형적인 한랭 기후조건의 범위 내에 있다는 점이다. 따라서, 한랭 기후에서 사용되는 유체 분배 시스템들에 있어서, 탱크 공간(24) 내의 액상물질(30)의 적어도 일부는 동결될 수 있고, 그 때문에 SCR 시스템(10)의 조작 동안 사용하는데 유용한 액상물질(30)의 량이 잠재적으로 상당히 감소되는 결과를 야기한다. 이 문제점을 해결하기 위하여, 유체 분배 시스템(20)은 하나 이상의 유체 배출 분사기(46)들을 포함할 수 있다.
유체 분배 시스템(20)이 1개의 유체 배출 분사기(46)(예컨대, 도 2 참조)를 포함하거나 다수의 유체 배출 분사기(46)들(예컨대, 도 3 참조)을 포함하든지, 각각의 유체 배출 분사기는 유체 펌프(42)의 펌프 유출구(86)에 유체연통되게 연결되어 있고, SCR 시스템(10)의 분배 사이클 동안(즉, 모듈(20)이 액상물질을 SCR 시스템(10)의 인젝터(16)에 제공하도록 조작되고 있을 때) 액상물질(30)을 그 유체 배출 분사기로부터 탱크 공간(24)으로 배출하도록 작동가능하다. 더 상세하게는, 각각의 유체 배출 분사기(46)는 액상물질의 흐름을 유체 배출 분사기(46)의 오리피스(88)를 통과하여 제공하도록 구성되어 있는데, 이 액상물질의 흐름은 탱크 공간(24) 내의 동결된 물질(32)을 향하여 안내되어서 동결된 물질(32)을 용해할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 본 발명이 그렇게 제한되도록 의도된 것은 아니지만, 오리피스(88)는 0.3 내지 0.5mm 정도의 내부 직경을 가진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 유체 배출 분사기(46)는 실질적으로 수직방향으로 배향되어서, 액상물질(30)을 탱크 공간(24)의 상부(26)와 동결된 물질(32)을 향하여 실질적으로 수직 방향으로 배출하도록 작동가능한데, 이 동결된 물질(32)은 동결된 물질(32) 위의 증기 영역이나 빈틈(space)과, 동결된 물질(32) 아래에 배치되는 액상물질(30) 사이에 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 유체 배출 분사기(46)는 펌프 유출구(86)에 가까이 근접하여 배치되고, 예컨대 이하에서 더 상세하게 설명되는 유출구 라인(52)의 일부와 같은 유체 라인 또는 펌프 유출구(86)에 연결되어 있는 다른 유체 라인을 지나서 펌프 유출구에 유체연통되게 결합되어 있다. 유체 배출 분사기(46)를 도시된 방식으로 배향하여 결과적으로는 유체 배출 분사기(46) 위의 동결된 물질(32)을 용해하는 한 가지 이유는, 유체 펌프(42)가 SCR 시스템(10)의 다른 구성요소들로 분배하는 액상물질(30)을 더 많이 제공하기 위해서이다. 이러한 방식으로 유체 배출 분사기(46)를 배향하는 다른 이유는, 동결된 물질을 통과하여 동결된 물질 위의 탱크 공간(24) 내의 증기 영역이나 빈틈까지 뻗어있는 통로를 만들기 위해서이다. 이러한 통로는 여러 가지 목적들에 도움이 될 수 있고, 여러 가지 이점들을 제공할 수 있다.
예를 들어, 액상물질(30)이 펌프(42)에 의해 탱크 공간(24) 밖으로 퍼내짐에 따라, 이러한 통로는, 탱크(18)의 정상으로부터 그리고 동결된 물질 위쪽으로부터 탱크 공간(24)으로 추가된 액상물질들이 탱크 공간(24)의 하부(28) 아래로 유동하는 것을 허용하고, 예컨대 유체 분배 모듈(20)의 기저 둘레에 형성될 수 있는 공동(carvern) 속으로 유동하는 것을 허용할 것이다. 따라서, 동결된 물질은 펌프(42)에 의해 도달될 수 없어서 SCR 시스템(10)의 다른 구성요소들로 분배될 수 없는데, 이 동결된 물질의 정상 위에 웅덩이를 형성하는 것이 아니라, 의도된 바와 같이 추가된 액상물질은 통로를 통과하여, 액상물질이 펌프(42)에 의해 분배될 수 있는, 탱크 공간(24) 내의 영역으로 아래로 유동할 수 있다.
이러한 통로의 다른 목적 또는 이점은, 분배 모듈(20) 둘레에 형성되어 있는 공동에 배출구를 형성하는데 도움이 될 수 있다는 점과, 액상물질(30)이 그것으로부터 배출됨에 따라 공동 내부의 진공상태의 형성을 방지하거나 적어도 실질적으로 제한하는데 도움이 될 수 있다는 점이다.
그러나, 상술된 바와 같이 동결된 물질을 수직방향으로 용해하는 것은 하나 이상의 그 자체의 특이한 문제점들을 가지고 있다. 예를 들어, 탱크 공간(24) 내의 액상물질(30)은 균일하게 동결되지 않을 수 있다. 결과적으로, 빈공간(void)들은 동결된 물질 내에 형성될 수 있다. 이들 빈공간들은 비교적 상당한 량의 액상물질을 보유할 정도로 충분히 클 수 있다. 결과적으로, 배출 분사기(46)에 의해 동결된 물질을 향하여 안내되고 있는 액상물질(30)은, 이들 빈공간들 내부에 채워지고 유지될 수 있고, 액상물질이 펌프(42)에 의해 분배될 수 있는 그 유체 모듈(20) 또는 펌프(42)로 회수되지 않을 것이다. 이러한 현상은 SCR 시스템(10)이 설치되어 있는 차량이 특정 각도로 조작되는 경우에 특히 그러한데, 이 특정 각도는 동결된 물질로부터 용해되어 생기는 액상물질 및/또는 분사기(46)에 의해 배출되는 액상물질(30)을 이들 빈공간들 속으로 유동시킬 수 있다. 액상물질(30)이 동결된 물질의 빈공간들 내에 보유되고 있는 결과로서, 펌프(42)가 SCR 시스템(10)의 다른 구성요소들로 분배하는 액상물질(30)은 덜 유용한 상태이다. 그렇기 때문에, 펌프(42)가 액상물질이 부족할 수 있고, 그 때문에 SCR 시스템(10)의 조작에 악영향을 줄 수 있는 가능성이 있다.
유사하게, 통로가 동결된 물질을 통과하여 동결된 물질 위의 탱크 공간(24)의 증기 영역이나 빈틈까지 뻗어 있기 때문에, 배출 분사기(46)에 의해 통로를 통과하여 안내되고 동결된 물질 위의 증기 영역에 도달하는 임의의 액상물질(30)은, 동결된 물질의 정상 위에 잠재적으로 웅덩이를 형성할 수 있고 그 펌프(42)나 유체 모듈(20)로 회수되지 않을 것이다. 더욱이, SCR 시스템(10)이 설치되어 있는 차량이 특정 각도로 조작되는 경우(예컨대, 편평하지 않은 표면 위 또는 언덕 위나 아래를 이동하는 경우)에 특히 그러한데, 이 특정 각도는 액상물질(30)이 통로 아래로 다시 유동하는 것이 아니라 동결된 물질의 정상 위에 웅덩이를 형성하는 것을 야기할 수 있다. 액상물질(30)이 동결된 물질 상에 웅덩이를 형성할 때, 펌프(42)가 SCR 시스템(10)의 다른 구성요소들로 분배하는 액상물질(30)은 소량이다. 그렇기 때문에, 펌프(42)가 액상물질이 부족할 수 있고, 그 때문에 SCR 시스템(10)의 조작에 악영향을 줄 수 있는 가능성도 있다.
펌프(42)의 액상물질 부족상태가 대체로 회피될 수 있는 한가지 방법은 유체 배출 분사기(46)에 의해 배출되고 있는 액상물질(30)의 량을 제한하는 것이다. 예를 들어, 이 방법은 유체 배출 분사기로부터 액상물질이 배출되는 시간 및/또는 그 소요 시간을 제어함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 유체 분배 모듈(20)은 펌프 유출구(86)와 유체 배출 분사기(46) 사이에 배치되는 밸브(58)를 더 포함할 수 있다. 밸브(58)는 펌프 유출구(86)로부터 유체 배출 분사기(46)로의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하다. 더 상세하게는, 밸브(58)는, 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때에만, 펌프 유출구(86)로부터 유체 배출 분사기(46)로의 액상물질의 유체 유동을 허용하도록 작동가능하다.
예시적인 실시예에서, 밸브(58)는 고압의 설정 지점을 가지는 압력 작동식 밸브이다. 더 상세하게는, 펌프 유출구(86)의 유압, 결과적으로는 밸브(58)의 펌프 유출구 측면의 유압이 미리 정해진 유압 수준(예컨대, 밸브(58)를 개방하는데 요구되는 최소 유압 수준)을 만족하거나 초과할 때, 밸브(58)는 "개방"되도록(즉, 펌프 유출구(86)로부터 유체 배출 분사기(46)로의 액상물질의 유체 유동을 허용하도록) 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 밸브(58)는 펌프 유출구(86)의 유압이 유체 분배 시스템(12)의 정상 유압보다 어느 정도 클 때 개방되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템(12)의 정상 유압이 5 bar인 경우, 밸브(58)는 유압이 5.5 bar로 증가될 때 개방되도록 구성될 수 있다. 앞선 예시가 예시적인 목적을 위해서 제공될 뿐이고 실제로 제한하는 것으로 의도되지 않았다는 점은 이해될 것이다. 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면, 위에서 제공되는 것보다 크거나 작은 유압 수준들을 가지고 있는 유체 분배 시스템들과, 상술된 것보다 크거나 작은 유압 수준들에서 작동하도록 구성되어 있는 밸브들이 본 발명의 사상과 범위 내에 있다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 그리고 일반적인 용어로, 유체 분배 모듈(20)이, 예컨대 정상 유압 수준들로 정상적으로 조작되고 있을 때, 밸브(58)는 "폐쇄"되고, 어떤 액상물질(30)도 펌프 유출구(86)로부터 유체 배출 분사기(46)로 유동하는 것이 허용되지 않고, 그 결과, 어떤 액상물질(30)도 유체 배출 분사기(46)에 의해 배출되지 않는다. 반대로, 유압이 충분히 증가될 때, 밸브(58)는 개방되고, 그 때문에 펌프 유출구(86)와 분사기(46) 사이에서의 액상물질의 유체 유동을 허용하고, 그 결과, 액상물질(30)이 유체 배출 분사기(46)로부터 배출된다. 따라서, 밸브(58)를 개폐하는 능력은 펌프 유출구(86)와 분사기(46) 사이에서의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 밸브를 작동가능하게 한다.
밸브(58)가 압력 작동식 밸브를 구비하는 것으로 더 설명되어 있지만, 다른 실시예에서는 밸브가 상이한 유형의 밸브를 구비할 수 있다는 점은 이해될 것이다. 예를 들어, 하나의 예시적인 실시예에서, 밸브(58)는 전기기계식 밸브(예컨대, 솔레노이드 밸브)나, 이하에서 설명되는 바와 같이 특정 기준들이 만족될 때 개방되거나 폐쇄되도록 구성되어 있는 임의의 다른 적합한 밸브를 구비할 수 있다. 따라서, 본 발명이 임의의 하나의 특정 유형의 밸브로 제한되도록 의도된 것은 아니다.
도 2에는 배출 분사기(46)가 펌프 유출구(86) 근처에 배치되지만, 도 2 에 도시된 바와 같은 실시예에서, 본 발명이 그렇게 제한되도록 의도된 것은 아니라는 점은 더욱 이해될 것이다. 더욱이, 본 발명의 사상과 범위 내에 있는 다른 실시예들에서, 배출 분사기(46)는 유출구 라인(52)을 따라서 또는 분배 모듈(20)의 다른 유체 라인 내 어디든지 배치될 수 있을 것인데, 배출 분사기가 배치되는 곳은 펌프 유출구(86)와, 특정 실시예에서, 예컨대 순환 라인(54) 내와 같은 밸브(58)의 하류에 유체연통되게 연결되어 있다(예컨대, 예시적인 실시예에서 분사기(46)는 순환 라인(54) 내부와, 순환 라인(54) 내에 배치되는 유동 제한장치의 상류에 배치될 수 있다).
위에서 간략히 언급된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 밸브(58)는 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때만 펌프 유출구(86)로부터 유체 배출 분사기(46)로의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하다. 따라서, 밸브(58)가 고압의 설정 지점을 가지는 밸브인 실시예에서, 하나 이상의 미리 정해진 기준들을 만족하는 것은 펌프 유출구(86)의 유압이 압력 작동식 밸브(58)를 개방하는데 요구되는 최소 유압 수준을 만족하거나 초과하는 수준까지 증가하는 것을 야기할 수 있다. 이와는 다르게, 밸브(58)가, 예컨대 솔레노이드 밸브와 같이 전기기계식 밸브를 구비하고 있는 실시예에서, 하나 이상의 미리 정해진 기준들을 만족하는 것은 밸브(58)를 개방시키거나 작동시킬 수 있다. 미리 정해진 기준들은 이하에서 설명되는 바와 같이 제한없이 포함하고 있는 다수의 기준들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 기준들은 탱크 공간(24) 내부의 하나 이상의 파라미터들과 관련될 수 있다. 이러한 파라미터에 기초한 기준은 탱크 공간(24) 내의 온도가 미리 정해진 온도 문턱 값(threshold value) 이하로 떨어지는 것(또는 예시적인 실시예에서, 이 문턱 값을 만족하거나 그 이하로 떨어지는 것)일 수 있는데, 여기에서 온도 문턱 값은 사용되고 있는 특정 액상물질의 어느점일 수 있다. 다른 파라미터에 기초한 기준은 탱크 공간(24) 내의 액상물질 수준이 미리 정해진 액상물질 수준 문턱 값을 초과하는 것(또는 예시적인 실시예에서, 이 문턱 값을 만족하거나 초과하는 것)일 수 있다. 탱크 공간(24) 내의 파라미터(들)와 관련되어 있는 기준을 대신하여, 또는 이에 추가하여, 기준들은 특정 사건의 발생과 관련될 수 있다. 예를 들어, 기준들은, 예컨대 차량의 시동, SCR 시스템(10)에 대한 동력공급(energization) 또는 밸브(58)의 가장 최근의 개방과 같이 주어진 사건들 후에 경과된 특정 시간일 수 있다.
물론, 하나 이상의 기준들이 만족되는지 여부는, 사용되고 있는 특정 기준이나 기준들에 따라 다수의 방법들로 판정될 수 있다. 예를 들어, 기준들이 탱크 공간(24) 내의 하나 이상의 파라미터들과 관련되어 있는 경우에는, 유체 분배 시스템(12)과, 특히 예시적인 실시예에서의 유체 분배 시스템의 유체 분배 모듈(20)은 하나 이상의 센서(68)들과 제어기(70)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 센서(68)(들)는 관련 기준들과 관련되어 있는 하나 이상의 파라미터들에 대한 값들을 측정하거나 감지하는데 요구되는 유형(들)의 센서(들)를 포함한다. 센서(68)(들)는 이러한 파라미터(들)에 대한 값들을 측정하고 감지해서, 감지된 값(들)을 나타내는 하나 이상의 전기 신호들을 발생시키도록 작동가능하다. 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 센서(68)(들)는 탱크 공간(24) 내부 또는 특정 실시예서는 탱크(18)의 외부에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에서 센서(68)(들), 펌프 조립체(40)(및 특히 그 모터(44)) 및/또는, 밸브(58)와 전기적으로 연결되어 있는(예컨대, 유선 연결 또는 무선 연결로) 제어기(70)는 프로그램가능한 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러, 응용 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC) 또는 다른 적합한 장치를 구비할 수 있다. 제어기(70)는 중앙 처리 장치(central processing unit; CPU)와 입력/출력(input/output; I/O) 인터페이스를 포함할 수 있는데, 이 CPU와 입력/출력 인터페이스를 통하여 제어기(70)는, 예컨대 센서(68)(들)에 의해 발생되는 신호들과 같은 입력 신호들을 입력받을 수 있고, 이하에서 설명되는 바와 같이, 예컨대 유체 펌프(42) 및/또는 밸브(58)의 작동의 조작을 제어하는데 사용되는 것들을 포함하는 출력 신호들을 발생할 수 있다.
제어기(70)는 이상 및 이하에서 더 상세하게 설명되는 것과 같은 프로그래밍 지시들 또는 코드(즉, 소프트웨어)로 여러 가지 기능들을 실행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제어기(70)는 여기에서 설명되는 기능을 실행하기 위한 컴퓨터로 판독가능한 저장 매체 상에 부호화되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 프로그램된다.
제어기(70)는 탱크 공간(24) 내부에 배치되어, 예컨대 유체 분배 모듈(20)의 구성요소들 중 하나(예컨대, 펌프(42), 장착용 플랜지(48) 또는 여기에서 설명되는 다른 구성요소들 중 하나)에 장착될 수 있다. 이와는 다르게, 제어기(70)는 탱크 공간(24)의 외부에 배치되어 유체 분배 시스템(12) 또는 SCR 시스템(10)의 다른 구성요소들 중 하나(예컨대, 하우징(80)) 내에 또는 그 위에 장착될 수 있고, 또는 전체적으로 SCR 시스템(10)과 구별되고 별개인 제어기를 구비할 수 있다(예컨대, 차량의 다른 시스템 또는 하위시스템의 제어기는 제어기(70)의 기능들을 실행하도록 구성될 수 있고, 결과적으로 제어기(70)는 그 특정 제어기를 구비할 수 있다).
예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 관심대상인 각각의 파라미터를 위한 센서(68)(들)에 의해 감지되는 값을 획득하도록 작동가능하다. 이 조작은, 실시간으로 각각의 센서(68)에 의해 감지되는 파라미터 값(들)을 획득하는 단계(즉, 실시간으로 센서 신호들을 지속적으로 모니터하는 단계) 또는 제어기(70)에 의해 접근가능하거나 제어기(70)의 일부인 기억장치 또는 다른 저장 장치에 저장되어 있는 이전에 감지된 파라미터 값(들)을 획득하는 단계를 구비할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 각각의 파라미터에 대한 파라미터 값들을, 특정 값(들)을 주기적으로 표본추출함으로써(예컨대, 미리 정해진 표본추출 비율에 따라 파라미터 값(들)을 나타내는 센서 신호들을 표본추출함으로써) 획득하도록 구성되어 있는데, 이 특정 값(들)은 미리 정해진 표본추출 비율(sampling rate)에 따라 관심대상인 각각의 파라미터를 위한 센서(68)(들)에 의해 감지된다.
파라미터 값(들)이 실제로 얼마나 획득되는지에 무관하게, 제어기(70)는 그 특정 파라미터와 관련된 기준이나 기준들이 만족되는지 여부를 판정하기 위해서 각각의 획득한 값들을 평가하도록 구성되어 있다. 예시적인 실시예에서, 이 평가는 측정되거나 감지되는 각각의 파라미터 값들을, 제어기(70)에 의해 접근가능하거나 제어기(70)의 일부인 기억장치 또는 저장 장치에 저장되어 있는, 미리 정해진 파라미터 문턱 값에 대응하는 것과 비교하는 단계를 필요로 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파라미터 문턱 값은 SCR 시스템(10)을 차량에 설치하기 전에 제어기(70)에 프로그램될 수 있다. 이와는 다르게, 파라미터 문턱 값은 제어기(70)에 프로그램되고 SCR 시스템을 설치한 이후에 조절되는데, 여기에는 제어기(70)에 전기적으로 연결되어 이 기능을 이행할 수 있는, 예컨대 키패드, 키보드, 그래픽 사용자 인터페이스 등과 같은 다수의 통상적인 사용자 입력 장치들이 사용된다.
하나 이상의 파라미터들의 평가에 기초하여 요구되는 기준 또는 기준들이 만족되는것으로 판정된다면, 제어기(70)는 밸브(58)가 개방되도록 작동가능하다. 밸브(58)가 압력 작동식 밸브인 예시적인 실시예에서, 이 조작은 펌프 유출구(86)의 유압을 밸브(58)가 개방되는데 요구되는 최소 유압 수준을 만족하거나 초과하는 수준으로 조절하는 단계를 필요로 한다. 더 상세하게, 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 펌프 모터(44)를 제어하여 펌프(42)의 속도를 미리 정해진 수준으로 증가시키도록 구성되어 있고, 이로써 펌프 유출구(86)의 유압을 밸브(58)를 개방시키기에 충분한 량으로 증가시킨다. 일단 밸브가 개방되면, 밸브(58)는 펌프 유출구(86)와 유체 배출 분사기(46) 사이에서의 액상물질의 유체 유동을 허용한다. 이와는 다르게, 요구되는 기준 또는 기준들이 만족되지 않는 것으로 판정된다면, 제어기(70)는 펌프 유출구(86)의 압력 수준을 조절하지 않거나, 적어도 압력 수준을 밸브(58)가 개방되는 규모로 조절하지 않는다.
예를 들어, 적어도 하나의 기준이 상술된 온도 관련 기준이라고 가정해본다. 이러한 실시예에서, 센서(68)는 탱크 공간(24) 내의 온도를 감지하여 감지된 온도를 나타내는 전기 신호를 발생하도록 작동가능한, 예컨대 서미스터와 같은 온도 센서이다. 센서(68)는 탱크 공간(24) 내부에 배치되어, 예컨대 탱크 벽(22)들 중 하나의 내부 표면 또는 유체 분배 모듈(20)의 구성요소들 중 하나(예컨대, 펌프(42), 장착용 플랜지(48) 또는 여기에 설명되는 다른 구성요소들 중 하나) 위에 장착될 수 있다. 어느 경우에나, 감지되거나 측정된 온도의 정확성이 히터(82)에 의해 발생된 열에 의해 악영향을 받는 것을 방지하기 위하여, 센서(68)는 충분하게 이격되어 있어야 한다.
제어기(70)는 센서(68)에 의해 감지되는 온도 값을 획득하도록 작동가능하다. 이 조작은 실시간으로 감지된 온도를 나타내는 센서 신호들을 지속적으로 모니터함으로써 실시간으로 온도 값을 획득하는 단계 또는, 제어기(70)에 의해 접근가능하거나 제어기(70)의 일부인 기억장치 또는 다른 저장 장치 내에 저장되어 있는 이전에 감지된 값을 획득하는 단계를 구비한다. 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 미리 정해진 표본추출 비율에 따라 센서(68)에 의해 감지되는 온도 값을 표본추출함으로써(예컨대, 센서 신호(들)을 표본추출함으로써) 온도 값을 획득하도록 구성되어 있다.
온도 값이 얼마나 획득되는지와 무관하게, 제어기(70)는 감지된 온도 값을 평가하여 온도와 관련된 기준이 만족되는지 여부를 판정하도록 구성되어 있다. 예시적인 실시예에서, 이 기준은 탱크 공간(24) 내부의 온도가 미리 정해진 온도 문턱 값 이하인 것(또는, 예시적인 실시예에서, 그 문턱 값을 만족하거나 그 이하인 것)이다. 그렇기 때문에, 제어기(70)에 의해 실행되는 평가는 측정되거나 감지된 온도 값을, 제어기(70)에 의해 접근가능하거나 제어기(70)의 일부인 기억장치 또는 저장 장치에 저장되어 있는, 미리 정해진 온도 문턱 값과 비교하는 단계를 필요로 한다. 감지된 온도 값이 온도 문턱 값 이하로 떨어지는지는 것으로(또는, 예시적인 실시예에서, 그 문턱 값을 만족하거나 그 이하로 떨어지는 것으로) 판정된다면, 제어기(70)는 기준이 사실상 만족되는 것으로 판정하도록 구성되어 있다. 이와는 다르게, 온도 값이 온도 문턱 값을 초과하는 것으로(또는, 예시적인 실시예에서 그 문턱 값을 만족하거나 초과하는 것으로) 판정된다면, 제어기(70)는 기준이 만족되지 않는 것으로 판정하도록 구성되어 있다.
기준이 만족된다면, 제어기(70)는 밸브(58)가 개방되도록 추가로 작동가능하다. 더 상세하게, 밸브(58)가 압력 작동식 밸브인 실시예에서, 제어기(70)는 펌프 유출구(86)의 유압을 밸브(58)를 개방하는데 요구되는 최소 유압 수준을 만족하거나 초과하는 수준으로 조절하도록 작동가능하다. 예시적인 실시예에서, 이 조작은 펌프 모터(44)의 속도, 결과적으로는 펌프(42)의 속도를 충분히 증가시킴으로써 달성된다. 이와 달리, 제어기(70)는 펌프 유출구(86)의 유압을 조절하지 않거나, 적어도 펌프 유출구의 유압을 유압이 밸브(58)를 개방시키기에 충분한 정도로 조절하지 않고, 결과적으로 밸브(58)는 폐쇄된 상태로 남아있다.
이와는 다르게, 밸브(58)가 전기기계식 밸브를 구비하는 실시예에서, 제어기(70)는 밸브(58)를 제어하여 기준이 만족될 때 개방되도록 작동가능하다. 예를 들어, 제어기(70)는 작동 신호를 밸브(58)로 전송할 수 있어서, 밸브(58)를 작동시키거나 개방시킨다.
기준 또는 기준들이 탱크 공간(24)의 액상물질 수준과 관련되어 있을 때, 유사한 과정은 실행될 수 있다. 이러한 실시예에서, 센서(68)는 유체 수준 센서를 구비하는데, 이 유체 수준 센서는 탱크 공간(24) 내의 액상물질(30)의 수준을 측정하거나 감지하여 감지된 액상물질 수준을 나타내는 전기 신호를 발생시키도록 작동가능하다. 센서(68)가 온도 센서인 실시예에서와 같이, 센서(68)는 탱크 공간(24) 내부에 배치될 수 있고, 예컨대 탱크 벽(22)들 중 하나 또는 유체 분배 모듈(20)의 구성요소들 중 하나(예컨대, 펌프(42), 장착용 플랜지(48) 또는, 여기에서 설명되는 다른 구성요소들 중 하나)의 내부 표면 상에 장착될 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(70)는 센서(68)에 의해 감지된 액상물질 수준 값을 획득하도록 작동가능하다. 이 조작은, 실시간으로 감지되는 액상물질 수준을 나타내는 센서 신호(들)를 지속적으로 모니터함으로써 실시간으로 액상물질 수준 값을 획득하는 단계 또는 제어기(70)에 의해 접근가능하거나 제어기(70)의 일부인 기억장치 또는 다른 저장 장치에 저장되는 이전에 감지된 값을 획득하는 단계를 구비할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 센서(68)에 의해 감지되는 액상물질 수준 값을 표본추출함으로써(예컨대, 액상물질 수준 값을 나타내는 센서 신호(들)을 표본추출함으로써) 액상물질 수준 값을 획득하도록 구성되어 있다.
액상물질의 수준 값이 얼마나 획득되는지와 무관하게, 제어기(70)는 감지된 액상물질 수준 값을 평가하여 액상물질 수준과 관련된 기준이 만족되는지 여부를 판정하도록 구성되어 있다. 예시적인 실시예에서, 이 기준은 탱크 공간(24) 내의 액상물질(30)의 수준이 미리 정해진 액상물질 수준 문턱 값을 초과하는 것(또는, 예시적인 실시예에서, 그 문턱 값을 만족하거나 초과하는 것)이다. 그렇기 때문에, 제어기(70)에 의해 실행되는 평가는 측정되거나 감지된 액상물질 수준 값을, 제어기(70)에 의해 접근가능하거나 제어기(70)의 일부인 기억장치 또는 저장 장치에 저장되어 있는, 미리 정해진 액상물질 수준 문턱 값과 비교하는 단계를 필요로 한다. 액상물질 수준 값이 액상물질 수준 문턱 값을 초과하는 것으로(또는, 예시적인 실시예에서, 그 문턱 값을 만족하거나 초과하는 것으로) 판정된다면, 제어기는 기준이 사실상 만족되는 것으로 판정하도록 구성되어 있다. 이와는 다르게, 액상물질 수준 값이 액상물질 수준 문턱 값 이하로 떨어지는 것으로(또는, 예시적인 실시예에서 그 문턱 값을 만족하거나 그 이하로 떨어지는 것으로) 판정된다면, 제어기는 기준이 만족되지 않는 것으로 판정하도록 구성되어 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 센서(68)로부터 액상물질 수준 값(들)을 획득하고나서 기준이 만족되는지 여부를 판정하기 위해서 그 획득된 값을 사용하는 것을 대신하여, 센서(68)는 유체 수준과 관련된 기준이 만족될 때를 표시하도록 작동가능한, 예컨대 플로트 작동식 스위치(float actuated switch)와 같은 "온/오프 스위치" 타입의 센서를 구비할 수 있다. 더 상세하게, 이러한 실시예에서, 센서(68)는, 탱크 내의 유체 수준이 미리 정해진 문턱 수준에 도달할 때는 "작동 중인 상태"가 되고, 유체 수준이 문턱 수준 이하일 때는 "작동 중지 상태"로 남아있도록 구성될 수 있다. 따라서, 센서(68)가 "작동 중인 상태"일 때는, 기준이 만족되고 있는 것을 표시하는 특정 신호가 제어기(70)에 제공될 것이고, 센서(68)가 "작동 중지 상태"라면, 기준이 만족되지 않는다는 것을 표시하는 특정 신호나 어떤 신호도 제어기(70)에 제공되지 않을 것이다.
상술한 바와 같은 경우 및 어떤 경우에는, 기준이 만족한다면, 제어기(70)는 온도와 관련된 기준에 대하여 상술한 바와 같이 동일하거나 유사한 방식으로 밸브(58)를 개방시키도록 추가로 작동가능하다.
예시적인 실시예에서 단지 하나의 파라미터에 기초한 기준이 이용되어서 모듈(20)이 단일의 센서(68) 또는 동일한 유형의 다수의 센서들(예컨대, 다수의 온도 센서들, 다수의 유체 수준 센서들 등)을 구비할 수 있다는 점은 이해될 것이다. 이와는 다르게, 다수의 파라미터에 기초한 기준들이 서로 결합하여 사용되는 다른 실시예에서, 유체 모듈(20)은 평가되고 있는 각각의 파라미터에 대응하는 하나 이상의 센서(68)들(예컨대, 온도를 감지하는 하나의 센서, 액상물질 수준을 감지하는 다른 센서 등)을 포함할 수 있다. 따라서, 여기서의 설명이 주로 "단일의 센서"에 대해 안내되어 있지만, 동일하거나 상이한 파라미터들의 값들을 감지하도록 작동가능한지 여부에 관한 다수의 센서들을 포함하고 있는 실시예들은 본 발명의 사상과 범위 내에 있다.
간략히 상술한 바와 같이, 사용될 수 있는 다른 기준은 특정 사건의 발생 후에 경과된 시간의 량과 관련되어 있다(예컨대, 미리 정해진 기간은 차량이 시동되고 SCR 시스템(10)에 동력공급된 이후부터 경과하고, 미리 정해진 기간은 밸브(58)가 마지막으로 개방된 후에 경과한다). 이러한 실시예에서, 제어기(70)는 특정 사건이 발생된 시간을 확인하여 그 발생된 시간 다음의 경과된 시간을 추적하거나 모니터하도록 구성될 수 있다. 제어기(70)는 일단 미리 정해진 기간이 경과하면 기준이 충족된 것으로 판정하도록 더 구성될 수 있다. 이 구성은, 예컨대 다음과 같은 제어기(70)를 포함할 수 있는데, 이 제어기(70)는 제어기에 의해 접근가능하거나 제어기의 일부인 기억장치 또는 저장 장치에 저장된 미리 정해진 문턱 기간까지 경과한 시간의 량을 비교하고, 그 후 이 비교에 기초하여 기준이 만족되었는지 여부를 판정한다. 이와는 다르게, 제어기(70)는, 경과된 시간을 지속적으로 모니터하고, 그 후 일단 미리 정해진 기간이 경과된 것으로 판정되면 기준이 만족된 것으로 판정한다.
예를 들어, 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 신호를 수신하거나 다른 방법에 의해 차량이 시동된 것을 확인하도록 구성되어 있다. 이러한 실시예에서, 제어기(70)는 차량의 시동으로부터 미리 정해진 량의 시간(예컨대, 20분)이 경과한 시간을 판정하도록 더 구성되어 있다. 일단 제어기(70)가 요구되는 량의 시간이 경과한 것으로 판정하면, 제어기(70)는 기준이 실제로 만족한 것으로 판정하도록 더 구성되어 있다.
상술된 기준과 유사하게, 시간에 기초한 기준이 만족되었고 다른 요구되는 기준 역시 모두 만족되었다고 제어기(70)가 판정한다면, 제어기(70)는 온도와 관련된 기준에 대하여 상술한 바와 같이 동일하고 유사한 방식으로 밸브(58)를 개방시키도록 작동가능하고, 이에 관한 설명은 여기에서 반복되지 않을 것이다.
상술한 기능에 추가하여, 다른 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 신호를 수신하거나 다른 방법에 의해 밸브(58)가 마지막으로 개방된 시간(즉, 제어기(70)가 마지막으로 펌프(42)를 제어하여 펌프 유출구(86)의 유압을 증가시키고, 이로써 밸브(58) 또는 마지막으로 작동된 밸브(58) 등을 개방시키는 시간)을 확인하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제어기(70)는 미리 정해진 량의 시간이 밸브(58)의 가장 최근 개방 시간부터 경과한 시간을 판정하도록 더 구성될 수 있다. 일단 요구되는 량의 시간이 경과한 것으로 판정되면, 제어기(70)는 대응하는 기준이 실제로 만족되는 것으로 판정하도록 더 구성되어 있다.
기준이 만족되고 다른 요구되는 기준 모두 또한 만족된다면, 제어기(70)는 온도와 관련된 기준에 대하여 상술된 것과 동일하거나 유사한 방식으로 밸브(58)를 개방시키도록 작동가능하고, 이에 관한 설명은 여기에서 반복되지 않을 것이다.
위에서 확인된 특정 기준들이 단지 예시적인 목적을 위해서 제공되는 것이고 사용될 수 있는 모든 기준들의 빠짐없는 리스트를 구비하는 것으로 의도된 것은 아니라는 점은 이해될 것이다. 오히려, 다수의 다른 기준들은 여기에서 설명되는 바와 같이 동일하거나 유사한 방식으로 사용될 수 있고, 이러한 다른 기준들의 사용은 본 발명의 사상과 범위 내에 있다. 더욱이, 상술된 각각의 기준이, 개별적으로 이용될 수 있고 또는, 상술된 바와 같은 기준이나 이와 다른 기준을 포함하는 하나 이상의 다른 기준들과 결합하여 사용될 수 있다는 점은 이해될 것이다.
평가되고 있는 특정 기준과 무관하게, 일단 요구되는 기준 또는 기준들이 만족된 것으로 판정되면, 제어기(70)는 밸브(58)가 개방된 상태로 남아있는 시간의 량을 제한하도록 더 구성될 수 있다. 더 상세하게, 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는, 펌프 유출구(86)의 유압을 증가시켜서 미리 정해진 기간 동안(예컨대 30초) 펌프(42)의 속도를 증가시킴으로써 밸브(58)를 개방하고, 펌프 유출구의 유압을 감소시켜서 펌프의 속도를 감소시킴으로써 밸브(58)를 폐쇄하도록 구성되어 있다. 이와는 다르게, 예시적인 실시예에서, 제어기(70)는 밸브(58)를 작동시켜서 미리 정해진 기간 동안 밸브(58)의 개방상태를 유지하고, 그 후 밸브(58)를 비활성화하도록 구성될 수 있다. 밸브(58)가 개방되어 있는 시간, 그 후 액상물질(30)이 배출 분사기(46)로부터 배출되는 시간의 량을 제한하는 한가지 목적은, 펌프(42)가 SCR 시스템(10)의 조작시 분배할 수 있는 적당량의 액상물질(30)이 분배 모듈(20) 둘레에 유용한 상태로 있는 것을 보장하는 것이다. 미리 정해진 기준 또는 기준들이 만족되는 것으로 한번 더 판정될 때까지, 제어기(70)는 밸브(58)의 폐쇄상태를 유지하도록 더 구성될 수 있다. 따라서, 밸브(58)를 선택적으로 개방하는 것과 폐쇄하는 것은, 분사기(46)에 의한 액상물질(30)의 분배가 시스템(10)의 조작을 위하여 적당량의 액상물질(30)을 남겨두지 않을 기회를 적어도 실질적으로 감소시키거나 이를 방지한다.
위에서의 설명이 단일의 유체 배출 분사기(46)를 구비하는 실시예로 대체로 제한되어 있지만, 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 본 발명이 그렇게 제한되도록 의도된 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 예컨대 도 3에 도시되어 있는 본 발명의 사상과 범위 내에 있는 다른 예시적인 실시예들에서, 유체 분배 모듈(20)은 복수 개의 유체 배출 분사기(46)들(예컨대, 분사기 461, 462, 463,..,46N)을 구비할 수 있다. 이러한 실시예에서, 유체 배출 분사기(46)들 각각은 상술된 방식과 동일한 방식이나 유사한 방식으로 조작되도록 구성될 수 있다. 그러나, 도 3에는 각각의 분사기(46)가 액상물질(30)을 실질적으로 수직 방향으로 배출하도록 작동가능한 배향을 가지고 있는 모든 배출 분사기(46)가 도시되어있지만, 본 발명이 그렇게 제한되도록 의도된 것은 아니다. 더욱이, 다른 예시적인 실시예들에서, 하나 이상의 배출 분사기(46)들은 액상물질(30)을 실질적으로 수직 방향 또는 정확한 수평 방향과 정확한 수직 방향 사이 어딘가에 있는 방향으로 배출하도록 작동가능한 배향을 가질 수 있다.
간략히 상술된 바와 같이, 유체 모듈(20)은 유체 필터(72)를 더 포함할 수 있다. 유체 필터를 포함하고 있는 유체 모듈 중 한가지 예시는 2012년 7월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제13/561,381호에 설명되어 있는 것이고, 이 출원의 전체 개시는 여기에서 참조사항으로 위에 통합되어 있다. 유체 필터(72)는 유체 필터를 통과하여 유동하는 액상물질로부터 오염물질들을 제거할 수 있는 구성요소이다. 일 실시예에서, 액상물질이 필터를 통과하여 유동할 때, 필터(72)는 액상물질(30) 보다 크거나 특정 크기의 고체 입자들을 제거하도록 구성되어 있다. 몇몇 유체 처리 응용분야에서, 다른 유형의 필터들은 원치않는 화학물질과 같은 다른 유형의 오염물질들을 액상물질로부터 제거하는데 사용될 수 있다. 나타나 있는 바와 같이, 유체 필터(72)는 탱크 공간(24)의 내부에 위치될 수 있지만, 적어도 부분적으로는 탱크(18)의 외부에 위치될 수 있다.
유체 필터(72)는 하우징(90), 필터 요소(92) 및 유입구 측면(94)과 유출구 측면(96)을 포함할 수 있다. 필터 요소(92)는 하우징(90)의 내부 공간에 위치되어 있고, 유입구 측면(94)와 유출구 측면(96) 사이에 위치결정될 수 있다. 하우징(90)은 필터 요소(92)의 다른 영역이나 외주를 적어도 부분적으로 밀봉할 수 있어서, 필터(72)의 유입구 측면으로 들어가는 액상물질(30)의 적어도 일부, 바람직하게는 액상물질(30)의 전부는 필터의 유출구 측면(96)에서 탱크 공간(24) 속으로 배출되기 전에 필터 요소(92)를 통과해야 한다. 하우징(90)의 내부 공간으로의 접근을 제공하는 유입구 포트와 유출구 포트가 제공될 수 있다. 필터 요소(92)의 표면적을 유용하게 최적화하는데 도움이 되기 위하여 또는, 예컨대 다른 시스템 구성요소들에 연결하기 위한 유입구 포트 및/또는 유출구 포트의 적절한 배열을 보조하기 위하여, 필터 하우징(90)은 또한 액상물질의 유체 유동을 그 안으로 안내하는 여러 가지 내부 채널들, 방해판(baffle)들 및/또는 격실(compartment)들을 포함할 수 있다. 하우징(90)은 하우징(90) 내의 필터 요소(92)를 둘러싸는 그리고/또는 필터 요소(92)의 정상에서 밀봉을 형성하는 별개의 덮개 또는 정상(미도시)을 포함할 수 있다. 하우징(90)은 특정 응용분야에 적합한 형상과 크기로 제조될 수 있다. 적어도 몇몇 실시예에서, 하우징은 하나 이상의 분배 모듈 구성요소들을 적어도 부분적으로 둘러싸는 형상을 가지고 있다.
도 2의 실시예에서, 필터(72)의 유입구 측면(94)은 여러 가지 유체 라인들과 밸브들을 지나서 펌프 유입구(84)와 펌프 유출구(86)에 유체연통되게 연결되어 있고, 필터(72)의 유출구 측면(96)은 하나 이상의 유체 배출 분사기 또는 유출구 포트(98)들을 포함하고 있는데, 이 유출구 포트를 통과하여 여과된 액상물질은 필터(72)로부터 탱크 공간(24) 속으로 배출될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 필터(72)의 유입구 측면(94)은 필터(72)의 정상에 위치되어 있고, 유출구 측면(96)은 바닥에 위치되어 있다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 유입구 측면(94)과 유출구 측면(96)은 필터(72)에서의 임의의 2개의 직교하는 측면에 위치될 수 있다. 예를 들어, 유입구 측면(94)은 펌프(42)로부터 가장 멀리 있는(또는 펌프로부터 멀어지게 향하고 있는) 필터(72)의 측면에 위치될 수 있고, 유출구 측면(96)은 펌프(42)로부터 가장 가까이 있는(또는 펌프를 향하고 있는) 필터(72)의 측면에 위치될 수 있다. 따라서, 필터의 유입구와 유출구는 여러 가지 방식으로 배열될 수 있고, 이 모든 방식들은 본 발명의 사상과 범위 내에 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 그렇게 제한되도록 의도된 것은 아니지만, 유출구 포트(98)(들)는 액상물질(30)이 실질적으로 수평 방향으로 유출구 포트로부터 배출되는 방식으로 배향될 수 있다. 더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이, 그리고 배출 분사기(46)에 대하여 상술한 동일한 이유로, 예시적인 실시예에서, 필터(72)는 압력 작동식 밸브(58)로부터 하류에 있을 수 있다. 이러한 실시예에서, 펌프 유출구(86)로부터의 액상물질(30)은 필터(72)를 통과하여 순환되고, 위에서 상세하게 설명된 바와 같이, 미리 정해진 특정 기준(들)이 만족되어서 밸브(58)가 개방될 때에만 유출구 포트(98)(들)를 통과하여 탱크 공간(24) 속으로 배출된다. 따라서, 이러한 실시예에서, 밸브(58)는 펌프 유출구(86)와 유체 배출 분사기(46)(들) 사이 및 펌프 유출구(86)와 필터(72) 사이 모두에 배치되고, 그 사이에서의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하다.
필터 요소(92)는 액상물질 투과성 구성요소일 수 있는데, 이 액상물질 투과성 구성요소는, 액상물질이 필터 요소를 통과하여 유동하는 것은 허용하지만, 특정 크기거나 특정 크기보다 큰 입자가 필터 요소를 통과하는 것을 가로막거나 다른 방법으로 이를 방해한다. 상이한 유형의 필터 요소(92)들과 필터 수단(media)들은, 공지되어서, 다른 필터 특징들 중에서 유체 필터(72)의 성능에 영향을 미치는 재료로 된 다수의 층들 및/또는 상이한 량의 총 표면적을 가지도록 제조될 수 있다.
장착용 플랜지(48)는, 펌프 조립체(40) 및/또는 유체 필터(72)와 같은 하나 이상의 다른 모듈 구성요소들을 지지하고 그리고/또는 이 모듈 구성요소들을 위한 부착 위치를 제공하는, 구성요소이다. 플랜지(48)는 또한, 탱크 벽(22) 내의 모듈 개구부(34)를 위한 덮개장치, 즉 폐쇄장치로서 이용될 수 있고, 나타나 있는 바와 같이 개구부(34)의 에지 또는 그 근처에 부착될 수 있다. SCR 시스템(10)이 플랜지(48)의 외부 측면(78) 상에 히터(82)를 포함하는 경우, 탱크 내부의 동결된 물질(32)을 녹이는 것을 돕기 위해서 열 에너지가 플랜지(48)의 두께를 통과하여 탱크 공간(24) 속으로 용이하게 전도될 수 있게 하기 위하여, 플랜지(48)를 금속이나 다른 유형의 열 전도성 재료(예컨대, 열 전도성 중합체에 기초한 재료)로 제조하는 것이 바람직할 수 있다.
도 2에 나타나 있는 유체 라인들, 밸브 및 구성요소들 사이의 연결부들의 특정 배열을 살펴보면, 예시적인 실시예에서, 유체 분배 모듈(20)은 유입구 라인(50), 유출구 라인(52), 순환 라인(54) 및 정화 라인(56)을 포함한다. 유입구 라인(50)은 탱크 공간(24)을 펌프 유입구(84)에 연결해서, 분배 사이클 동안,즉 모듈(20)이 액상물질(30)을 SCR 시스템(10)의 인젝터(16)에 제공하도록 조작되고 있을 때, 액상물질(30)이 유체 펌프(42)로 들어갈 수 있게 한다. 유입구 체크 밸브(60)는, 유입구 라인(50)에 제공될 수 있고, 유입구 라인(50)을 통과하여 펌프 유입구(84)로의 유동을 허용하고 유입구 라인(50)으로부터 탱크 공간(24) 속으로의 유동을 방지하도록 작동가능할 수 있다. 스트레이너(74)는 탱크 공간(24)과 유입구 밸브(60) 사이의 유입구 라인(50)에 부착되어, 입자가 펌프(42)로 들어가기 전에 입자들을 액상물질(30)로부터 제거할 수 있다.
유출구 라인(52)이 펌프 유출구(86)를 모듈 유출구 포트(100)에 연결해서, 액상물질(30)은 분배 사이클 동안 모듈(20)을 빠져나갈 수 있다. 이 실시예에서, 유출구 라인(52)은 플랜지(48)와 하우징(80)의 개구부를 통과하고, 장치 공급 라인(14)의 부착 및/또는 탈착에 적합한 다른 유형의 단부 구성(end configuration) 또는 커넥터를 가질 수 있다. 상술된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 유출구 라인(52)은 펌프 유출구(86)를 유체 배출 분사기(46)에 더 연결한다. 이러한 실시예에서, 분사기(46)는 도시된 바와 같이 가장 가까운 펌프 유출구(86) 또는 유출구 라인(52)을 따라 임의의 다른 위치에 위치결정될 수 있다.
순환 라인(54)은 펌프 유출구(86)를 유체 필터(72)에 연결한다. 더 상세하게는, 도시된 순환 라인(54)은 유출구 라인(52)을 필터(72)의 유입구 측면(94)에 유체연통되게 연결한다. 순환 라인(54)은 나타나 있는 바와 같이 펌프 유출구(86)와 유출구 포트(100) 사이 어디든지 유출구 라인(52)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 순환 라인(54)은 유체 필터(72)를 공급 라인(14)에 연결할 수 있다. 순환 라인(54)은 SCR 시스템(10)의 인젝터(16)를 조작하는데 요구되는 것을 초과하는 유체 펌프(42)로부터의 액상물질의 유량을 수용할 수 있다. 선택적 유동 제한장치(102)는 순환 라인(54)을 따라 또는 그 순환 라인 내에 위치결정되어 순환 라인을 통과하여 액상물질의 체적 유량을 제한할 수 있고, 이로써 장치 공급 라인(14) 및/또는 인젝터(16)에서 최소 유압을 유지할 수 있다. 유동 제한장치는, 공지의 크기를 가지는 구멍을 포함할 수 있고, 또는 여러 가지 구멍 크기 및/또는 제어가능한 구멍 크기를 가질 수 있다. 따라서, 적어도 순환 라인(54)의 일부는 유출구 라인(52)으로부터 갈라져 나온 고 유동의 저압 분지와 같이 설명될 수 있다.
순환 밸브(62)는 순환 라인(54) 내에 제공될 수 있고, 유체 펌프(42)의 전진방향 조작 또는 분배 사이클 동안과 같이 순환 라인(54)을 통과하여 유체 필터(72)로의 유동을 허용하도록 작동가능할 수 있다. 또한 순환 밸브(62)는 유체 펌프(42)의 역방향 조작 또는 정화 사이클 동안과 같이 순환 라인(54) 및 유체 필터(72)를 통과하여 역류하는 것을 방지하도록 작동가능할 수 있다. 도시된 순환 밸브(62)는, 유체 펌프(42)로부터 멀어지고 유체 필터(72)를 향하는 오직 한쪽 방향으로의 액상물질의 유체 유동을 허용하는 체크 밸브이다. 밸브(62)는 비교적 저압의 설정 지점을 가지고 있어서, 펌프(42)로부터 필터(72)로의 액상물질의 실질적인 자유 유동을 허용할 수 있다. 이와는 다르게, 그리고 팰브(58)와 분사기(46)(들)에 대하여 상술된 바와 동일한 목적을 위하여, 순환 밸브(62)는 고압의 설정 지점을 가지는 밸브, 전기기계식 밸브 또는, 순환밸브를 통과하는 액상물질의 선택적 유동을 허용하기 위하여 하나 이상의 기준들이 만족되는 결과일 때만 개방되도록 구성될 수 있는 임의의 다른 적합한 밸브를 구비할 수 있다.
또한 릴리프 밸브(64)는 유체 필터(72)의 유출구 측면(94)과 유체연통하도록 제공될 수 있다. 도시된 릴리프 밸브(64)는 액상물질이 순화 라인(54) 밖으로 그리고 탱크 공간(24) 속으로 유동하는 것을 허용하고 그리고/또는 초과 용적 유동이 너무 많아서 유체 필터(72)가 모든 초과 유동을 수용할 수 없을 때(예컨대, 필프 구성요소들이 동결된 물질에 의해 막힐 때) 유체 필터(72)에 대한 손상을 방지하도록 작동가능하다. 릴리프 밸브(64)는 순환 라인(54)을 따라 또는 필터(72)의 유입구 측면(94)을 따라 어디든지 위치결정되어, 순환 라인 또는 필터 압력을 분배 사이클 동안 필요한 만큼 완화할 수 있다. 이 예시에서, 릴리프 밸브(64)는 체크 밸브(62)와 유체 필터(72) 사이에 위치되어서, 필터(72)가 이하에서 약술된 바와 같이 정화 사이클과 같은 다른 근원지들로부터 액상물질을 수용할 때, 라인 압력을 필요한 만큼 완화할 수도 있다.
정화 라인(56)은 펌프 유입구(84)에 유체연통되게 연결되어 있고, 정화 사이클 동안 액상물질(30)을 SCR 시스템(10)의 다른 부품들로부터 탱크 공간(24) 속으로 되돌려 보내도록 구성되어 있다. 도시된 실시예에서, 순환 라인(56)은 유입구 라인(50)을 필터(72)에 연결하여 이 기능을 실행한다. 특히, 정화 라인(56)의 한쪽 단부는 펌프 유출구(84)와 유입구 체크 밸브(60) 사이의 유입구 라인(50)에 연결되어 있다. 이 실시예에서, 정화 라인(56)의 다른 단부는 필터(72)의 유입구 측면(94)에 연결되어 있다. 이 배열은 더 설명될 바와 같이 정화 사이클 동안 추가적인 유체 여과를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 유입구 반대편에 있는 정화 라인(56)의 단부는 탱크 공간(24) 내에 위치되어서, 정화된 액상물질(30)은 필터(72)를 통과하지 않고 정화 라인으로부터 직접 탱크 공간(24)으로 배출된다. 정화 밸브(66)는 정화 라인(56) 내에 제공될 수 있고, 유체 펌프(42)의 전진방향 조작 동안 또는 분배 사이클 동안과 같이 유체 펌프(42)가 액상물질(30)을 펌프 유출구(86) 밖으로 펌핑하도록 조작될 때 정화 라인(56)을 통과하는 액상물질의 유체 유동을 방지하도록 작동가능하다. 또한, 정화 사이클 동안과 같이 유체 펌프(42)가 액상물질(30)을 펌프 유입구(84) 밖으로 펌핑하도록 조작될 때, 정화 밸브(66)는 정화 라인(56)을 통한 액상물질의 유체 유동을 허용하도록 작동가능하다. 도시된 정화 밸브(66)는 유체 펌프(42)로부터 멀어지고 유체 필터(72)를 향하는 오직 한쪽 방향으로의 유체 유동을 허용하는 정화 체크 밸브이다.
도 2를 참조하면, 모듈(20)의 하우징(80)은, 모듈 내부의 여러 가지 구성요소들을 탱크(18)의 내부 환경으로부터 격리하면서 히터(82)와 같은 모듈(20) 내부의 여러 가지 구성요소들을 둘러싸는데 유용할 수 있다. 히터(82)는 열 에너지를 탱크 공간(24)에 전달할 수 있는 임의의 유형의 열원일 수 있다. 히터(82)는 나타나 있는 바와 같이 하우징(80) 내부 또는 이 시스템 내 어디든지 위치될 수 있고, 다수의 히터들이 이용될 수 있다. 여러 가지 실시예에서, 하우징(80)은 제어기(70) 및/또는 하나 이상의 센서(68)들과 같이 모듈(20)의 추가적인 구성요소들을 둘러싸는데 유용할 수 있다.
유체 분배 모듈(20)을 포함하는 시스템의 조작은 분배 사이클 및 정화 사이클이라는 용어로 설명될 수 있다. 분배 사이클은 환원제가 저장 탱크(18)로부터 배기 가스 흐름으로 전달되는 SCR 시스템(10)의 정상 조작 동안 발생한다. 한랭 기후조건에서, 시스템 내의 환원제의 일부 또는 전부는 시스템의 비활성 때문에 분배 사이클 초기에 동결될 것이다. 도 2에서의 히터(82)와 같은 히터는 유체 펌프(42)에 동력공급되기 전에 이러한 조건들 하에서 분배 사이클의 초기에 동력공급될 것이다. 주어진 기간 동안의 가열 후 또는 특정 량의 환원제가 녹은 후에, 유체 펌프(42)에 동력공급되어서, 액상물질(30)을 탱크 공간(24)으로부터 스트레이너(74)를 통과하고 유입구 라인(50)을 통과하여 개방 유입구 밸브(60)를 통과하고, 그리고 펌프 유입구(84) 속으로 퍼낸다. 정화 밸브(66)는 펌프의 저압 유입구 측면에서의 연결 및 가압된 필터(72)에 대한 배향 때문에 분배 사이클 동안 폐쇄된다.
탱크 공간(24)으로부터 펌프(42) 속으로 퍼내진 액상물질(30)은 펌프 유출구(86)를 지나서 펌프(42)에 존재하고, 유출구 라인(52), 장치 공급 라인(14) 및 순환 라인(54)을 가압한다. 순환 라인(54) 및/또는 유동 제한장치(102)는 유동 제한장치를 통한 액상물질의 유체 유동의 특정 용적율을 허용하는 크기를 가지는데, 그 용적율은 공급 라인(14)을 통한 액상물질의 유체 유동의 용적율보다 더 크거나 100배의 규모에 달할 수 있다. 액상물질은 순환 라인(54)과 개방 순환 밸브(62)를 통과하여 유동하여 필터(72)의 유입구 측면(94)에 도달하고, 이 유입구 측면에서 액상물질은 필터 요소(92)를 통과하여 필터(72)의 유출구 측면(96)으로 계속 유동한다. 액상물질은 순환 분사기(98)를 통과하여 탱크 공간(24) 속으로 더 계속 유동하고, 탱크 공간에서 액상물질은 재순환 및 추가적인 여과를 위하여 펌프(42) 속으로 다시 퍼내질 것이다. 순환 분사기(98)는 필터 하우징(90)의 바닥 또는 필터 하우징(90)의 바닥 근처에 위치될 수 있고, 또는 이와 달리 다른 모듈 구성요소들을 향하여 액상물질의 유체 유동을 안내하도록 위치될 수 있는데, 이 위치는, 분사기(98)로부터 배출되고 있는 이미 녹아서 순환된 환원제가 녹이는 과정을 계속하는데 도움이 되고 펌프가 탱크 공간(24)으로부터 퍼내는 액상 환원제의 공급을 보장하는데 유용할 수 있다. 필터를 통한 액상물질의 높은 용적 유량과 결합된 이 유형의 분사기 배치는 탱크 공간(24) 내의 동결된 물질의 신속한 용해를 촉진할 수 있다.
더욱이, 미리 정해진 특정 기준들이 만족될 때, 펌프 유출구(86)을 지나서 펌프(42)에 존재하는 액상물질(30) 또한 밸브(58)를 통과하여 유동하여 유체 배출 분사기(46)에 도달할 수 있다. 이 액상물질(30)은 분사기(46)(들)로부터 탱크 공간(24) 속으로 배출될 것이고, 탱크 공간에서 액상물질은 SCR 시스템(10)에서 사용하기 위하여 다시 펌프(42) 속으로 퍼내진다. 상술한 바와 같이, 유체 배출 분사기(46)는 펌프 유출구(86) 근처에 있을 수 있고, 또는 이와 달리 탱크 공간(24) 내의 동결된 물질(32)을 향하여 액상물질의 유체 유동을 안내하도록 위치될 수 있다. 분사기(46)로부터 배출된 액상물질(30)은, 펌프(42)에 의해 사용하기 위하여 액상 환원제의 충분한 공급이 탱크 공간(24) 내에 존재하는 것을 보장하기 위한 의도로 동결된 물질(32)을 녹이는 과정을 계속하는데 도움이 되도록 유용할 수 있다. 배출된 액상물질(30)은 또한 여기에서 다른 곳에서 설명되는 목적들을 이용하는 통로의 형성을 야기할 수 있는데, 이 통로는 동결된 물질(32) 위에 위치되어 있는 증기 영역 또는 빈틈으로부터 동결된 물질(32)을 통과하여 뻗어있다.
도 2의 예시에서 배열된 바와 같은 유체 필터(72)는 바이패스(by-pass) 필터, 즉 병렬 필터로 여겨질 수 있는데, 이 필터는 액상물질(30)이 장치 공급 라인(14)에 도달하기 이전에 분배 사이클 동안 탱크 공간(24) 내부에서 액상물질(30)을 지속적으로 여과한다. 저장된 액상물질(30)의 부피에 대한 펌프(42)의 용적 유량은 저장된 액상물질의 전체 부피가 액상물질이 동결되지 않을 때 분배 사이클 동안 시간당 여러 번 여과될 수 있는 정도일 수 있다. 이 배열 및 이와 유사한 다른 것은 탱크(18)가 채워진 후에 다른 저장된 액상물질이나 환원제의 전체 부피를 신속하고 효과적으로 여과할 수 있을 것이고, 임의의 크기의 일직선의 필터의 필요를 제거하는 것이 가능할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프 유출구(86)는 펌프 유출구(86)와 인젝터(16) 사이에 일직선의 유체 필터없이 인젝터(16)에 유체연통되게 연결되어 있다. 물론, 다른 실시예에서, 저용량 필터(미도시)는 공급 라인(14), 유입구 라인(50) 또는 다른 유출구 라인(52)과 일직선으로 포함될 수 있다. 이러한 보조적인 저용량 필터는, 탱크(18)를 채운 후 필터(72)를 통과하기 전에 공급 라인(14) 속으로의 길을 찾아내는, 초기의 소량의 액상물질을 여과하는데 사용될 수 있지만, 불필요할 것이다. 예를 들어, 분배 모듈(20)은 임의의 기간 동안 폐쇄된 위치에서 장치(16)로 동력공급될 수 있어서, 장치(16)가 사용되지 않을 때라도 탱크 내의 액상물질(30)은 지속적으로 여과된다.
공급 라인(14)과 일직선의 임의의 필터의 크기 축소 또는 제거는 추가적인 동결된 물질의 감소나 부재 때문에 시스템 시동시 더 신속하게 시스템이 환원제를 인젝터나 다른 전달 지점으로 제공하는데 도움이 될 수 있는데, 이 동결된 물질은 다른 방법으로 일직선의 필터 내에 존재할 수 있고 액상물질(30)이 인젝터에 도달하는 것을 허용하기 위해서 녹이는 것이 요구된다. 이렇게 일직선으로 필터를 녹이는 것은 필터가 시스템의 저 유량부에 위치되어 있는 곳에서 예외적으로 느릴 수 있다. 더욱이, 나타나 있는 바와 같이 바이패스 배열로 탱크 공간(24) 내부에 필터(72)를 위치시키는 것은 탱크 내의 액상물질 순환을 제공할 수 있는데, 이 순환은 탱크 내에서 그리고/또는 다른 모듈(20) 구성요소들 근처에서 동결된 물질을 녹이는 것을 가속할 수 있다.
추가적인 이점들은 이하에서 언급되는 정화 사이클 동안 유체 분배 시스템에서 바이패스 필터의 사용에 의해 실현될 수 있다. 정화 사이클은 분배 사이클이 종료한 후 그리고 시스템이 작동중지되기 전에 개시될 수 있다. 정화 사이클 동안, 유체 펌프(42)는 반대방향으로 작동되어서 액상물질(30)을 시스템 라인들로부터 퍼내고 액상물질(30)을 탱크 공간(24) 속으로 배출할 수 있고, 그 결과 액상물질은 시스템 라인들 내 및/또는 다른 시스템 구성요소들 내에 있는 동안, 특히 이러한 라인들 및/또는 탱크(18) 외부의 다른 구성요소들 내에 있는 동안 동결되는 것이 허용되지 않는다.
다시 도 2를 참조하면, 정화 사이클 동안의 유체 펌프(42)를 통한 액상물질의 유체 유동으로, 펌프 유출구(86)는 펌프의 저압측이 되고 펌프 유입구(84)는 펌프의 고압측이 된다. 액상물질(30)은 공급 라인(14)으로부터 유출구 라인(52)을 통과하고, 그리고 펌프 유출구(86) 속으로 퍼내진다. 공기 또는 배기 도관으로부터의 다른 가스는, 예컨대 진공상태가 공급 라인(14) 내에 형성되는 것을 방지하기 위해서 인젝터를 개방 상태로 배치함으로써 공급 라인(14)의 장치 단부로 들어가는 것이 허용된다. 이는 인젝터 근처에 위치되어 있는 밸브를 개방하는 것과 같은 다른 수단들에 의해 달성될 수 있다. 순환 밸브(62)는 액상물질(30)의 역류가 유체 필터(72)를 통과하여 허용되지 않도록 정화 사이클 동안 폐쇄된 상태로 남아있다. 액상물질의 유체 유동은 유체 펌프(42)로부터 펌프 유입구(84) 밖으로 그리고 유입구 라인(50) 속으로 계속된다. 유입구 라인(50)은 유입구 밸브(60)에 의해 폐쇄되고, 시스템 라인들로부터 정화된 모든 액상물질(30)은 계속하여 필터 요소(92)을 통과하여 필터(72)의 유입구 측면(94)으로 정화 라인(56)을 통과하여 개방 정화 밸브(66)를 통과하고, 그리고 유출구 포트(98)를 통과하여 탱크 공간(24) 속으로 진행한다. 정화 사이클은 기상 유체가 시스템을 통과하여 유동하는 것을 허용하기 위해서 모든 액상물질이 모듈로부터 배출된 이후에도 일부 기간 동안 계속되는데, 시스템을 통과하는 유동은 필터 요소(92) 내에 흡수된 액상물질을 제거하는데 유용할 수 있는 필터(72)를 통과하는 것을 포함한다.
도시되어 나타나 있는 바와 같이 배열된 필터(72)는 분배 사이클 또는 정화 사이클 동안 액상물질의 역류에 좌우되지 않는다. 따라서, 필터 요소에 의해 포획된 입자들은 즉시 탱크 공간(24) 속으로 다시 휩쓸리지 않는다. 즉, 상술된 실시예에서 필터(72)를 통한 액상물질의 유체 유동은 도 2에서의 화살표에 의해 지시된 바와 같이 분배 사이클과 정화 사이클 동안 항상 동일한 방향을 향하고 있어서, 유체 여과는 정화 사이클 동안에도 제공된다. 달리 말하면, 유체 펌프(42)가 액상물질(30)을 펌프 유출구(86) 밖으로 펌핑하도록 작동될 때 및 유체 펌프(42)가 액상물질(30)을 펌프 유입구(84) 밖으로 펌핑하도록 작동될 때, 액상물질은 필터(72)의 유입구 측면(94)으로부터 필터 요소(92)를 통과하여 필터의 유출구 측면(96)으로 유동한다. 더욱이, 필터(72)가 정화 사이클 동안 펌프(42)의 유출구 측면 상에 위치되기 때문에, 필터 요소에 의해 포획된 입자들과 오염물질은, 필터(72)가 정화 사이클 동안 펌프(42)의 유입구 측면 상에 배치되는 경우에 그러하듯이, 정화 사이클 동안 펌프(42)를 통과하여 역방향으로 퍼내지지 않는다. 결과적으로, 펌프(42)의 수명은 연장될 수 있다.
고압의 장치 공급 라인(14) 대신 저압의 순환 라인(54)을 따라 유체 필터(72)를 포함하는 것은, 펌프 유동을 이용하여 시스템 시동 동안 공기를 필터 하우징 내부에 압축하는 것을 불필요하게 만들 수 있고, 또한 더 큰 시스템 필터들의 사용을 허용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 바와 같이 시스템의 저압부를 따라 유체 필터(72)를 위치시키는 것은, 시스템의 고압부에 위치되어 있는 더 작은 필터 구성요소들과 같이 동일한 힘과 내부 하중에 좌우되면서도, 필터 하우징과 같은 필터 구성요소들이 더 큰 표면적을 가지도록 설계되는 것을 허용할 수 있다.
도 5와 도 6에는 도식적인 유체 분배 모듈(20)의 여러 가지 구성요소들이 나타나 있고, 도 2에서 개략적으로 도시된 구성요소들 중 적어도 몇몇의 물리적인 배열의 일 예시를 묘사하고 있다. 유체 분배 모듈(20)의 평면도는 도 5에 나타나 있다. 이 도면에서 볼 수 있는 것은, 펌프 조립체(40) 및 유체 펌프(42)와 그 모터(44), 유체 분배 분사기(46), 장착용 플랜지(48), 릴리프 밸브(64) 및 필터(72)와 같이 앞서 설명된 몇몇 구성요소들이다. 모듈(20)의 측면도는 도 6에 나타나 있다. 도 5에 도시된 그 구성요소들에 추가하여, 이 도면에서 볼 수 있는 추가적인 구성요소는, 액상물질이 모듈(20)로부터 시스템(10)의 다른 구성요소들로 유동하는 것을 허용하기 위해서 유출구 라인(52)을 장치 공급 라인에 연결하기 위한, 커넥터(104)를 포함한다. 또한 도 6에는 순환 라인(54), 정화 라인(56), 펌프 유입구(84)와 펌프 유출구(86)뿐만 아니라, 예컨대 그 내부에 히터가 배치되는 하우징(80)이 나타나 있다.
이 예시에서, 유체 펌프(42)는 모터(44)에 의해 구동되거나 조작되는데, 이 모터는, 유체 펌프 바로 밑에 위치되어 있고 또는, 플랜지(48) 내에 형성되어 있는 하우징(106) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 따라서, 모듈(20)이 저장 탱크(18) 내에 설치될 때, 모터(44)는 플랜지(48)의 외부 측면(78) 상에서 탱크 공간(24)의 외부에 위치될 수 있다. 모터(44)는 인접하여 결합하고 있는 구성요소들을 지나서 유체 펌프(42)에 자기적으로 결합될 수 있는데, 결합하고 있는 하나의 구성요소(미도시)는 모터(44)에 부착되어 있고 결합하고 있는 다른 구성요소(도 5의 구성요소(108))는 유체 펌프(42)에 부착되어 있다. 결합하고 있는 구성요소들 중 하나는 자성 물질을 포함할 수 있고, 결합하고 있는 구성요소들 중 나머지는 자성체 또는 강자성체를 포함할 수 있어서, 그 결과 결합하고 있는 구성요소들은 동시에 길이방향 축을 중심으로 회전할 수 있고, 이로써 모터의 회전 운동을 적합한 펌프 구성요소에 전달하여 펌프를 조작시킨다.
도 5와 도 6에 도시된 물리적인 배열이 여기에 설명되어 나타나 있는 모듈(20)의 유일한 물리적인 배열이지만 본 발명이 이러한 물리적인 배열에 제한되는 것을 의미하는 것은 아니라는 점은 이해될 것이다. 더욱이, 모듈(20)과 그 구성요소들이 상술된 방식으로 기능하는 것을 허용하는 다른 물리적인 배열들이 사용될 수 있고, 결과적으로 이러한 다른 물리적인 배열들은 본 발명의 사상과 범위 내에 있다.
여기에서 개시된 본 발명의 양태들이 현재의 바람직한 실시예들을 구성하고 있지만, 여러 가지 다른 것도 가능하다. 본 발명의 모든 가능한 균등론적 양태들 또는 변형물들을 언급하는 것이 의도된 것은 아니다. 여기에서 사용되는 용어들이 제한하기 위한 것이 아니라 단지 설명하기 위한 것이라는 점과, 여러 가지 변경들이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 행하여 질 수 있다는 점은 이해될 수 있다.

Claims (13)

  1. 탱크 내부 공간으로부터 액상물질을 수용하도록 구성되어 있는 펌프 유입구와, 모듈 유출구 포트에 유체연통되게 연결되어 있는 펌프 유출구를 가지고 있는 유체 펌프를 구비하는 펌프 조립체; 및
    상기 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있고 액상물질을 상기 펌프 유출구로부터 상기 탱크 공간 속으로 배출하도록 작동가능한 유체 배출 분사기; 및
    상기 펌프 유출구와 상기 유체 배출 분사기 사이에 배치되고, 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때 상기 펌프 유출구로부터 상기 유체 배출 분사기로의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능한 밸브;를 구비하는 유체 분배 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 조립체에 전기적으로 결합되어 있고, 상기 하나 이상의 기준들이 만족되는지를 판정하여 상기 밸브의 조작을 제어하도록 작동가능한 제어기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브는, 상기 펌프 유출구의 유압이 상기 하나 이상의 미리 결정된 기준들이 만족되는 결과로서 상기 밸브를 개방하는데 요구되는 최소 유압 수준을 만족하거나 초과할 때 개방되도록 구성되어 있는 압력 작동식 밸브와, 상기 하나 이상의 기준들이 만족될 때 작동되도록 구성되어 있는 전기기계식 밸브 중 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크 공간 내의 미리 정해진 파라미터의 값을 감지하도록 구성되어 있는 센서를 더 구비하고, 상기 미리 정해진 파라미터는 상기 미리 정해진 기준에 대응하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브는 압력 작동식 밸브를 구비하고,
    상기 펌프 조립체는 상기 펌프 조립체의 펌프를 구동하도록 작동가능한 모터를 더 구비하고,
    상기 유체 분배 모듈은 상기 센서와 상기 모터에 전기적으로 연결되어 있는 제어기를 더 구비하고,
    상기 제어기는:
    상기 센서에 의해 감지된 상기 파라미터 값을 획득하고;
    상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족되는지 여부를 판정하기 위해서 상기 획득된 파라미터 값을 평가하고; 그리고,
    상기 모터의 속도를 조절함으로써, 상기 압력 작동식 밸브를 개방하는데 요구되는 최소 유압 수준을 만족하거나 초과하는 수준으로 상기 펌프 유출구의 유압을 조절하여, 결과적으로 상기 펌프가 상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족된다 판정에 응답하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들은 미리 정해진 온도 문턱 값 이하로 떨어지는 탱크 공간 내의 온도를 구비하고, 획득된 파라미터 값은 상기 탱크 공간 내의 감지된 온도를 구비하고, 상기 유체 분배 모듈은 상기 센서에 전기적으로 연결되어 있는 제어기를 더 구비하고,
    상기 센서는 상기 탱크 공간 내의 온도를 감지하도록 작동가능한 온도 센서를 구비하고,
    상기 제어기는 상기 감지된 온도를 상기 미리 정해진 온도 문턱 값과 비교하여, 상기 탱크 공간 내의 온도가 상기 미리 정해진 온도 문턱 값 이하로 떨어질 때 상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족되는 것으로 판정하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들은 미리 정해진 액상물질 수준 문턱 값을 초과하는 상기 탱크 공간 내의 액상물질 수준을 구비하고, 상기 획득된 파라미터 값은 상기 탱크 공간 내의 액상물질 수준을 구비하고, 상기 유체 분배 모듈은 상기 센서에 전기적으로 연결되어 있는 제어기를 더 구비하고,
    상기 센서는 적어도 상기 탱크 공간 내의 액상물질 문턱 수준을 감지하도록 작동가능한 액상물질 수준 센서를 구비하고,
    상기 제어기는 상기 액상물질 문턱 수준이 상기 탱크 내에 존재하는지를 판정하여, 적어도 상기 액상물질 문턱 수준이 상기 탱크 내에 존재할 때 상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족되는 것으로 판정하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 배출 분사기는 액상물질을 상기 탱크 공간의 상부를 향하여 실질적으로 수직 방향으로 배출하도록 작동가능하게 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 배출 분사기는 제 1 유체 배출 분사기이고,
    상기 유체 분배 모듈은 제 2 유체 배출 분사기를 더 구비하고,
    상기 제 2 유체 배출 분사기는 상기 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있고 액상물질을 상기 펌프 유출구로부터 상기 탱크 공간 속으로 배출하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있는 유입구 측면을 가지고 있는 유체 필터로서, 액상물질을 필터로부터 상기 탱크 공간 속으로 배출하기 위한 유출구 포트를 포함하고 있는 유출구 측면과, 상기 유체 필터의 유입구 측면과 유출구 측면 사이에 배치되고 그 내부를 관통하는 액상물질로부터 오염물질을 제거할 수 있는 필터 요소를 더 가지고 있는 유체 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 펌프 유출구와 상기 유체 필터의 유입구 측면 사이 및 상기 펌프 유출구와 상기 유체 배출 분사기 사이 모두에 배치되고, 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때 상기 펌프 유출구로부터 상기 유체 필터 및 유체 배출 분사기로의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능한 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
  12. 선택적 환원 촉매(SCR) 시스템에서 사용하기 위한 유체 분배 시스템으로서,
    액상물질을 수용하고 정상부 및 바닥부를 포함하고 있는 내부 공간을 가지고 있는 탱크; 및
    상기 탱크 내부 공간에 배치되는 유체 분배 모듈;을 구비하고,
    상기 유체 분배 모듈은:
    상기 탱크 내부 공간의 바닥부로부터 액상물질을 수용하도록 구성되어 있는 펌프 유입구와, 모듈 유출구 포트에 유체연통되게 연결되어 있는 펌프 유출구를 가지고 있는 유체 펌프를 구비하는 펌프 조립체;
    상기 펌프 유출구에 유체연통되게 연결되어 있고, 액상물질을 상기 펌프 유출구로부터 상기 탱크 내부 공간 속으로 상기 탱크 내부 공간의 정상부를 향하여 실질적으로 수직 방향으로 배출하도록 작동가능한 유체 배출 분사기; 및
    상기 펌프 유출구와 상기 유체 배출 분사기 사이에 배치되고, 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족될 때 상기 펌프 유출구로부터 상기 유체 배출 분사기로의 액상물질의 유체 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능하며, 상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족되는 결과로서 개방되도록 구성되어 있는 밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 탱크 내부 공간에 배치되고, 상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들에 대응하는 상기 탱크 내부 공간 내의 미리 정해진 파라미터의 값을 감지하도록 작동가능한 센서; 및
    상기 센서에 전기적으로 연결되어 있는 제어기;를 더 구비하고,
    상기 제어기는:
    상기 센서에 의해 감지된 파라미터 값을 획득하고;
    상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족되는지 여부를 판정하기 위해서 상기 획득된 파라미터 값을 평가하고; 그리고
    상기 하나 이상의 미리 정해진 기준들이 만족된다는 판정에 응답하는 밸브의 조작을 제어하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 유체 분배 시스템.
KR1020130109861A 2012-09-13 2013-09-12 유체 분배 시스템 및 그 구성요소들 KR20140035282A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/613,156 US20130000760A1 (en) 2011-06-29 2012-09-13 Fluid distribution system and components thereof
US13/613,156 2012-09-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140035282A true KR20140035282A (ko) 2014-03-21

Family

ID=49170543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130109861A KR20140035282A (ko) 2012-09-13 2013-09-12 유체 분배 시스템 및 그 구성요소들

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2708710A3 (ko)
JP (1) JP2014074400A (ko)
KR (1) KR20140035282A (ko)
CN (1) CN103883378A (ko)
BR (1) BR102013023568A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101882664B1 (ko) 2014-08-15 2018-08-24 로베르트 보쉬 게엠베하 압력 제어를 갖는 디젤 배기 유체 전달 시스템
CN105987727A (zh) * 2015-01-20 2016-10-05 浙江福爱电子有限公司 一种液体流量测量装置
FR3038552B1 (fr) * 2015-07-10 2017-07-28 Coutier Moulage Gen Ind Ensemble de reservoir
US9664083B2 (en) * 2015-08-14 2017-05-30 Cummins Emission Solutions Inc. Virtual reductant level sensor
DE102016010100A1 (de) * 2016-08-24 2018-03-01 Deutz Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
CN110630364B (zh) * 2019-09-27 2020-12-22 潍柴动力股份有限公司 一种尿素解冻方法及装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2764003B1 (fr) * 1997-06-02 1999-08-06 Magneti Marelli France Purge d'une rampe d'injecteurs d'un moteur a injection directe
US8511067B2 (en) * 2008-09-30 2013-08-20 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas aftertreatment system
JP2010121485A (ja) * 2008-11-18 2010-06-03 Mitsubishi Electric Corp 燃料供給装置
FR2954404A1 (fr) * 2009-12-22 2011-06-24 Ti Automotive Fuel Systems Sas Crepine chauffante et dispositif d'injection comprenant une telle crepine
US20130000743A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 Ti Group Automotive Systems, L.L.C. Scr fluid distribution and circulation system

Also Published As

Publication number Publication date
EP2708710A3 (en) 2015-02-18
JP2014074400A (ja) 2014-04-24
CN103883378A (zh) 2014-06-25
BR102013023568A2 (pt) 2015-06-30
EP2708710A2 (en) 2014-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130000760A1 (en) Fluid distribution system and components thereof
KR20140035282A (ko) 유체 분배 시스템 및 그 구성요소들
US9089799B2 (en) Fluid distribution system with filtration
CN105189960B (zh) 还原剂传感器系统
US8733087B2 (en) Liquid drain system
US9404408B2 (en) Device and method for metering a reducing agent into an exhaust gas system of a motor vehicle
EP2574749A1 (en) SCR fluid distribution and circulation system
US9145817B2 (en) Reducing agent injection valve abnormality detection unit and reducing agent supply apparatus
JP5676631B2 (ja) 還元剤供給装置及び還元剤供給装置の制御方法並びに排気浄化装置
JP4894827B2 (ja) 還元剤供給システム
JP6564393B2 (ja) 還元剤供給装置および還元剤供給装置の制御方法
KR20070084091A (ko) 계량 공급 시스템 및 계량 공급 시스템의 작동 방법
JP2008002425A (ja) エンジンの排気浄化装置
JP2010037979A (ja) 排気浄化装置
JP4406890B2 (ja) 計量機
JP2012102637A (ja) 還元剤噴射弁の異常判定装置及び異常判定方法並びに内燃機関の排気浄化装置
US10718244B2 (en) Method for operating a device for providing a liquid additive
JP5948226B2 (ja) 還元剤供給装置
KR20210030716A (ko) 플러싱 장치
JP5099150B2 (ja) 排気浄化装置の異常診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid