[发明专利]具有再循环加热和真空排放功能的剂量系统

说明书

技术领域

本发明涉及剂量系统，更具体地涉及具有再循环加热和真空排放功能的还原剂剂量系统。

背景技术

包括柴油发动机、汽油发动机、气体燃料供能发动机的内燃机以及本领域已知的其他发动机排放空气污染物的复杂混合物。这些空气污染物包括气体复合物，其中包括氮氧化物(NO_x)。由于对环境的关注增加，废气排放物标准已经变得更加严格，并且发动机排放到大气的NO_x的量可以根据发动机的类型、发动机的尺寸和/或发动机的等级进行调整。

为了符合NO_x的规章，一些发动机制造商已经实施了被称为选择性催化还原(SCR)的策略。SCR是一种废气处理过程，其中还原剂，最常见的是尿素((NH₂)₂CO)或者水/尿素溶液，从机载供应装置选择性地喷射到发动机的废气气流中并被吸附到下游基质上。喷射的尿素溶液分解成氨(NH₃)，其与废气中的NO_x反应，生成水(H₂O)和双原子的氮(N₂)。

尽管在减少发动机的废气流中的NO_x方面有效，但还原剂剂量是复杂的并且难以控制。特别是，还原剂只可定期地喷射到废气流中，在发动机停机后或者在喷射事件之间，留在系统通道中的剩余还原剂会沸腾、冻结或者以其他方式留下沉积物，这样会阻止随后喷射事件期间的流动。另外，还原剂的机载供应装置会冻结并因此使得产生喷射变得不可能。

2010年5月20日公开的Sun等人的美国专利申请公开文献2010/0122521(’521公开文献)中公开了一种减少剂量系统中的还原剂堵塞的可能性的一种尝试。具体地，’521公开文献公开了一种利用也用来辅助还原剂剂量的加压空气来清洗剂量系统的方法。该方法包括打开清洗供应管线中空气源和还原剂喷嘴之间的空气阀、打开清洗通道中还原剂喷嘴和还原剂源之间的回流阀以及关掉还原剂泵。在此构型中，允许加压空气从空气源经还原剂喷嘴流动并推动还原剂喷嘴中的剩余还原剂返回还原剂源，由此清洗还原剂喷嘴及相关的供应管线。

本发明的还原剂剂量系统解决上述的一个或多个需求和/或现有技术中的其他问题。

发明内容

根据一个方面，本发明涉及一种还原剂剂量系统。该还原剂剂量系统可具有还原剂的供应装置、还原剂喷嘴和具有入口和出口的泵。还原剂剂量系统还可具有将供应装置连接到泵的入口的第一通道和布置在第一通道中的第一控制阀。还原剂剂量系统可进一步具有将泵的出口连接到还原剂喷嘴的第二通道和布置在第二通道中的第二控制阀。还原剂剂量系统可另外具有在第一控制阀下游的位置处将第二控制阀连接到第一通道的第三通道以及将第二控制阀连接到供应装置的第四通道。

根据另一方面，本发明涉及另一种还原剂剂量系统。该还原剂剂量系统可包括还原剂的供应装置、还原剂喷嘴和具有入口和出口的泵。还原剂剂量系统还可包括将供应装置连接到泵的入口的第一通道和将泵的出口连接到还原剂喷嘴的第二通道。还原剂剂量系统可进一步包括布置在第一通道和第二通道中的第一控制阀和布置在第二通道中的第二控制阀。还原剂剂量系统可另外包括将第二控制阀连接到供应装置的第三通道。

根据另一方面，本发明涉及另一种还原剂剂量系统。该还原剂剂量系统可包括还原剂的供应装置、还原剂喷嘴和连接在供应装置和还原剂喷嘴之间的泵。还原剂剂量系统还可包括连接在供应装置和还原剂喷嘴之间的至少一个阀以及与还原剂喷嘴、泵和至少一个阀通信的控制器。控制器能够在单个方向上操作泵、选择性地打开和关闭还原剂喷嘴和至少一个阀以实施喷射操作模式、无气排放操作模式和再循环加热操作模式。

根据又一方面，本发明涉及一种操作还原剂剂量系统的方法。该方法可包括经泵的入口从供应装置抽吸低压还原剂以及经泵的出口将加压的还原剂引导到喷嘴以喷射还原剂。该方法可另外包括通过泵从喷嘴抽吸还原剂以真空排放还原剂剂量系统以及在排放过程中阻止低压还原剂从供应装置的抽吸。

附图说明

图1是一种示例性公开的还原剂剂量系统在第一操作模式过程中的图示；

图2是图1的还原剂剂量系统在第二操作模式过程中的图示；

图3是图1的还原剂剂量系统在第三操作模式过程中的图示；

图4是另一种示例性公开的还原剂剂量系统在第一操作模式过程中的图示；

图5是图4的还原剂剂量系统在第二操作模式过程中的图示；以及