用于尿素配給系統的泵清除的制作方法
【專利摘要】根據一個實施例，一種柴油機尾氣流體清除系統包括具有供給口和輸送口的計量閥。該清除系統還包括泵組件，該泵組件流體連接到計量閥的供給口。該泵組件包括泵和單條供給管線，該單條供給管線能夠流體連接到柴油機尾氣流體源。該清除系統還包括注射組件，該注射組件流體連接到計量閥的輸送口。注射組件包括空氣供給管線，該空氣供給管線能夠與空氣供給源流體連通。此外，該清除系統還包括控制器，該控制器與計量閥、泵組件以及注射組件電通信。該控制器配置成使用來自空氣供給管線的空氣對殘留的柴油機尾氣流體的泵組件進行清除。
【專利說明】
用于尿素配給系統的泵清除[0001]相關申請交叉引用[0002]本申請要求2013年3月15日提交的美國臨時專利申請第61/788,435號的權益，該 申請以引用方式納入本文。
技術領域
[0003]本公開涉及柴油機尾氣流體注入系統，更具體地涉及一種用于灌注柴油機尾氣流體注射栗的裝置、系統和方法。【背景技術】
[0004]近年來，內燃機的尾氣排放法規已經變得更加嚴格。因此，在發動機上使用尾氣后處理系統來降低有害尾氣排放正在增加。典型尾氣后處理系統包括構造來降低存在于尾氣中的有害尾氣排放物的各種組件。排放要求根據發動機類型而有所不同。例如，用于壓縮點火發動機(例如柴油動力發動機)的排放測試通常監控一氧化碳、氮氧化物(NOx)、以及從尾管釋放的未燃碳氫化合物(UHC)的濃度，以確保這些化合物在離開尾管時濃度處于一定的排放標準。關于減少NOx(氮氧化物)排放量，NOx還原催化劑(包括選擇性催化還原(SCR)組件)已被用來將NOx(—定比例的N0和N02)轉換成他和其他化合物。
[0005]常規的SCR組件利用柴油機尾氣流體(DEF)(例如尿素溶液、氨等)作為試劑來降低 NOx。當適量氨存在于SCR催化劑的尾氣流中時，氨在反應中被消耗(氧化)而NOx被還原。然而，精確控制尾氣流中氨的量和氨的分散可能是困難的。盡管可以使用無水氨，但是無水氨有毒并難于安全存儲。氨水或尿素通常被用作還原劑，因為這類混合物在儲存時比無水氨更安全。由羰基連接的兩個伯胺基團組成的尿素在存儲時是最安全的。然而，在SCR催化劑中作為試劑被氧化之前，尿素必須被熱分解為氨并汽化。
[0006]此外，由于催化反應(例如SCR)的選擇性和總的反應性在很大程度上依賴于催化劑表面的反應物和試劑的分散程度(例如化學計量比)，所以將DEF充分地混合和擴散到尾氣流中對于SCR的成功是至關重要的。因此，使用氨促SCR組件的尾氣后處理系統通常包括 DEF栗送系統，該DEF栗送系統將DEF注入到尾氣流中。然而，這樣的栗送系統經常要忍受較差的啟動性能。例如，如果發動機(因此以及后處理系統)在一段時間一直沒有運行，在栗送系統的整個DEF段將形成分段的空氣柱，這有可能引起栗在致動時(例如發動機點火和栗初始化)到達死頭(dead-head)(即不產生凈流)。試圖通過灌注栗吸系統來解決這類問題的各種常規系統已經被實施。然而，這些灌注系統通常包括多個延伸到DEF源和從DEF源延伸的管線，這增加了后處理系統的成本和復雜性。
【發明內容】
[0007]針對本領域的目前狀態，具體地針對通過目前可獲得的清除系統尚未充分解決的 DEF栗送系統的問題和需求，開發了本申請的主題內容。因此，開發了本申請的主題內容來提供一種用于控制清除和灌注過程的裝置、系統和方法，以克服現有技術方法的至少一些缺陷。
[0008]根據一個實施例，一種柴油機尾氣流體清除(purging)系統包括具有供給口和輸送口的計量閥。所述清除系統還包括栗組件，所述栗組件流體連接到所述計量閥的所述供給口。所述栗組件包括栗和單條供給管線，所述單條供給管線能夠與柴油機尾氣流體源流體連接。所述清除系統還包括注射組件，所述注射組件流體連接到所述計量閥的所述輸送口。所述注射組件包括空氣供給管線，所述空氣供給管線能夠與空氣供給源流體連通。此夕卜，所述清除系統還包括控制器，所述控制器與所述計量閥、所述栗組件以及所述注射組件電通信。所述控制器配置成使用來自所述空氣供給管線的空氣對殘留有的柴油機尾氣流體的所述栗組件進行清除。
[0009]在所述清除系統的一些實施方式中，所述栗包括入口和出口，所述單條供給管線流體連接到所述栗的所述入口。所述清除系統還包括積聚管線和旁通管線，所述積聚管線將所述栗的所述出口流體連接到所述計量閥的所述供給口，所述旁通管線將所述積聚管線流體連接到所述供給管線。所述旁通管線包括旁通閥。根據某些實施方式，所述注射組件包括輸送管線，所述輸送管線流體連接到所述計量閥的所述輸送口并能夠與所述尾氣后處理系統流體連通。所述注射組件還可包括空氣供給閥，其中，所述空氣供給閥位于所述空氣供給管線上并流體連接到所述輸送管線。所述積聚管線可包括用來容納加壓流體的容器。
[0010]根據該清除系統的某些實施方式，所述控制器關閉所述旁通管線，以及當所述旁通管線關閉時，打開所述計量閥從而允許來自空氣供給源的空氣經由所述空氣供給管線進入所述積聚管線。在關閉所述旁通管線和打開所述計量閥之前，所述控制器打開所述旁通管線以降低所述積聚管線的壓力。在一些實施方式中，所述DEF源包含尿素和水。
[0011]根據另一個實施例，公開了一種用于清除柴油機尾氣流體系統的方法。所述柴油機尾氣流體系統具有柴油機尾氣流體源、該源下游的栗、所述栗下游的計量閥、所述栗下游和所述計量閥上游的旁通閥、以及所述計量閥下游的空氣供給閥。所述方法包括打開所述旁通閥和所述空氣供給閥。此外，所述方法包括在打開所述旁通閥和所述空氣供給閥之后打開所述計量閥。此外，所述方法包括在打開所述計量閥之后關閉所述計量閥。此外，所述方法包括在關閉所述計量閥之后，關閉所述旁通閥和所述空氣供給閥；以及在關閉所述旁通閥和所述空氣供給閥之后，啟動所述栗。
[0012]在該方法的一些實施方式中，僅僅只有單條流體供給管線從所述柴油機尾氣流體源接收柴油機尾氣流體。在一些實施方式中，在所述栗和所述計量閥之間僅僅存在用于柴油機尾氣流體源的單條流體供給管線。根據又一些實施方式，在所述栗和所述空氣供給閥之間僅僅存在用于柴油機尾氣流體源的單條流體供給管線。
[0013]根據某些實施例，所述方法還包括預測所述柴油機尾氣流體源和所述栗之間的流體管線上的離散空氣柱的存在。此外，在預測到所述流體管線上存在離散空氣柱后，打開所述旁通閥和所述空氣供給閥。
[0014]在某些實施例中，在打開所述計量閥之前，所述方法包括利用加壓空氣對所述計量閥與所述空氣供給閥之間的流體管線進行加壓。在一些實施方式中，只有單條流體供給管線可從所述柴油機尾氣流體源接收柴油機尾氣流體。所述方法還還包括在打開所述計量閥之后，對具有離散空氣柱的所述單條流體供給管線進行清除。所述加壓空氣的壓力可大于所述單條供給管線上的柴油機尾氣流體的壓力。
[0015]根據另一個實施例，公開了一種用于柴油機尾氣流體系統的控制裝置。所述系統包括栗組件，所述栗組件通過計量閥流體連接到注射組件。所述控制裝置包括初始化模塊， 所述初始化模塊配置來接收系統條件。所述控制裝置還包括清除模塊，所述清除模塊配置來從所述初始化模塊接收運行請求，并發送運行指令來對所述系統進行清除。所述清除模塊包括空氣供給模塊，所述空氣供給模塊配置成控制空氣流進入所述注射組件;計量閥模塊，所述計量閥模塊配置成控制空氣流進入所述栗組件，用于清除所述栗組件；以及旁通閥模塊，所述旁通閥模塊配置成控制柴油機尾氣流體流回柴油機尾氣流體源。
[0016]在一些實施方式中，所述裝置還包括灌注模塊，所述灌注模塊配置成從所述初始化模塊或所述清除模塊接收運行請求，并發送運行指令來灌注(prime)所述系統。[〇〇17]根據某些實施方式，所述清除模塊還包括柴油機尾氣流體源模塊，所述柴油機尾氣流體源模塊配置成控制柴油機尾氣流體源。
[0018]在該裝置的一些實施方式中，響應清除系統的運行指令，所述旁通模塊打開所述旁通閥以允許柴油機尾氣流體流回所述柴油機尾氣流體源，所述空氣供給模塊控制所述空氣流來增加所述計量閥下游的空氣壓力，以及所述計量閥模塊打開所述計量閥從而允許所述計量閥下游的加壓空氣流入所述注射組件。
[0019]本說明書中，特征、優點或類似語言的引用不暗示所通過本公開的主題實現的所有特征和優點應在任何單個實施例中。而是，涉及特征和優點的語言理解為，與實施例結合描述的具體特征、優點或特性包含在本公開的至少一個實施例中。由此，本說明書全文中， 特征和優點以及類似語言的討論可以但不必須指相同的實施例。
[0020]本公開的主題的所述特征、結構、優點和/或特性可以在一個或多個實施例和/或實施方式中以任何合適的方式組合。下面的描述中，提供多個具體細節來完全理解本公開的主題的各實施例。本領域的相關技術人員將認識到，可以在沒有特定實施例或實施方式的具體特征、細節、部件、材料和/或方法中的一個或多個下實施本公開的主題。其它情形中，在可能不存在于所有實施例或實施方式中的某些實施例和/或實施方式中識別到其它特征和優點。另外，一些情形中，不詳細示出或描述眾所周知的結構、材料或運行，以避免使本公開的主題的各方面不清楚。從下面的描述和所附的權利要求書，本公開的主題的特征和優點將變得更明顯，或者可通過實踐下文闡述的主題來認識到。
[0021]附圖簡要說明
[0022]為了更容易地理解本主題的優點，將參考附圖中示出的具體實施例，給出上面簡要描述的主題的更具體描述。應理解，這些附圖僅示出本主題的典型實施例且因此不應被認為限制本主題的范圍，將通過使用附圖，用其它特征和細節來描述和解釋本主題，附圖中:
[0023]圖1是根據一個實施例的柴油機尾氣流體清除系統的示意性框圖，其具有來自柴油機尾氣流體源的單條供給管線；
[0024]圖2是根據一個實施例的用來灌注柴油機尾氣流體清除系統的方法的示意性流程圖；
[0025]圖3是根據一個實施例的曲線圖，其示出作為時間函數的積聚管線中的壓力以及輸送管線中的壓力；以及
[0026]圖4是根據一個實施例的柴油機尾氣流體清除系統的控制裝置的示意性框圖。【具體實施方式】
[0027]如上文【背景技術】部分所簡要描述，內燃機(諸如壓縮點火發動機(例如柴油機))排出作為燃燒反應的產物的尾氣。尾氣中含有可能對環境有害的化合物。相應地，通常采用尾氣后處理系統來將污染物轉化為危害更小的化合物，從而降低尾氣的總體環境負面影響。 雖然常規的尾氣后處理系統可能包括各種組件，但是SCR組件是一種用來降低尾氣流中的 NOx含量的具體排放單元。[〇〇28] SCR組件利用柴油機尾氣流體(DEF)(例如氨)作為試劑來減少尾氣流中的NOx JEF 可包括尿素和去離子水的混合物。例如，DEF源可以包括32.5%的尿素和67.5%的去離子水。當適量氨存在于SCR催化劑的尾氣流中時，在反應中氨被消耗(氧化)而NOx被還原。在一個實施例中，多個SCR組件可以被用在后處理系統的不同上游/下游位置。在另一個實施例中，單個SCR組件可包括多個催化劑床。該SCR組件還可包括SCR催化劑床，例如該SCR催化劑床可以是釩基催化劑。以及在其他實施例中，SCR組件可以具有沸石基催化劑，諸如銅沸石或鐵沸石催化劑。SCR組件通常還包括SCR催化劑上游的還原劑輸送系統。在氣體進入SCR催化劑床之前，該還原劑輸送系統可操作地往尾氣中注入或配給還原劑。[〇〇29]在整個本公開中，還原劑指柴油機尾氣流體(DEF)，以及根據一個實施例，DEF是分解成氨的尿素水溶液。在SCR過程中，NOx混合物和氨被吸附到催化劑的表面，在該表面上 NOx混合物和氨反應形成N2(還原的NOx)和H20(氧化的氨)。
[0030]本公開特別涉及一種利用栗吸裝置來形成DEF流動的DEF輸送系統。圖1是根據一個實施例的柴油機尾流體清除(purging)系統100的示意性框圖，其具有從柴油機尾氣流體源180延伸的單條供給管線130。柴油機尾氣流體清除系統100包括計量閥120，計量閥120具有供給口 122和輸送口 124。計量閥120將清除系統100的栗組件20(在供給口 122)連接至清除系統100的注射組件40(在輸送口 124)。圖1中示出用于管理系統100運行的控制器60。在下文將參考圖4對控制器60進行更詳細的描述。
[0031]清除系統的栗組件20包括具有入口 112的栗110,入口 112經由供給管線130與柴油機尾氣流體源180流體連通。栗110的出口 114經由積聚管線140與計量閥120的供給口 12 2流體連通。清除系統100的栗組件20還包括旁通閥172和旁通管線170,旁通管線170將積聚管線140流體連接到供給管線130。系統100的注射組件40包括輸送管線150,輸送管線150將計量閥120的輸送口 124流體連接到尾氣后處理系統190。注射組件40還包括空氣供給閥162和空氣供給管線160,供給管線160將空氣供給源164流體連接到輸送管線150。這些各組件中的每一個都將在下文更詳細地描述。[〇〇32] 如圖所示并根據一個實施例，清除系統100通常可操作地從DEF源180吸取DEF液體，將DEF液體移動穿過清除系統100的各種管線、閥和各組件，以及將該DEF液體輸送到后處理系統190。如上文所簡要描述，DEF液體可以是任何還原劑組合物，諸如可用來催化還原 N0X的尿素-水溶液。因此，DEF源180可以包括容納DEF的容器或隔間。在一個實施例中，容器 180被配置來保持大量的DEF，從而只需要定期再填充容器。例如，可以在卡車上固定一個10 加侖的DEF罐180,以及根據卡車行駛的英里數，可能只需要每隔一個月左右再次填充DEF罐 180 AEF的消耗率與燃料的消耗率成正比。例如，根據一個實施例，壓縮點火柴油發動機通常以約為燃料消耗率的2%的消耗率消耗DEF。
[0033] 栗110的運行產生的各種吸氣壓力將DEF從DEF容器180中抽出。栗110可以是各種類型的栗之一，諸如離心栗或容積栗。根據一個實施例，栗100可以是活塞式栗，當擴大腔室容積時，栗110將DEF抽吸到腔室內，而當壓縮腔室容積時，栗100將DEF推出腔室。栗通過供給管線130從DEF容器180吸取DEF，并通過栗入口 112進入栗110。供給管線130可以是由能夠承受栗100運行期間產生的吸氣壓力的材料構成的導管或管路。這些材料包括但不限于:塑料、聚合物、橡膠、金屬和玻璃。供給管線130的長度、橫截面形狀和面積、壁厚等規格可以根據具體實施例的細節來進行選擇。本公開的其它管線和組件，諸如積聚管線140、輸送管線 150、空氣供給管線160以及旁通管線170也可以由這些材料構成，并根據具體實施例的規范可以具有詳細的尺寸和方向。[〇〇34]根據一個實施例，積聚管線140是導管或管路的一部分，栗110將加壓流體排入該導管或管路。在另一個實施例中，積聚管線140可包括導管的一個加寬部分，或積聚管線140 可包括一個容器，該容器用于臨時保持從栗110排出的加壓DEF。積聚管線140還可包括積聚歧管，該積聚歧管包括容納加壓DEF的多段或多個管線。積聚管線140可以被加強以便安全可靠地容納加壓DEF。[〇〇35]計量閥120控制清除系統100的栗組件20和注射組件40之間的流體流量。積聚管線 140流體連接到計量閥120的供給口 122。在計量閥120關閉和栗100運行期間，DEF在積聚管線140中積聚。一旦計量閥120被打開，DEF就可以流過閥120并進入系統100的注射組件40， 在此DEF被傳送到尾氣后處理系統190。根據一個實施例，計量閥120可以是電動閥，諸如電磁閥。在另一個實施例中，計量閥120可以是氣動或液壓閥。計量閥120可以是手動的，或者計量閥120可以由控制器或模塊控制。此外，計量閥120可以是流量閥、壓力調節閥或開-關型球閥。[〇〇36]在系統100的注射組件40中，輸送管線150將計量閥120的輸送口 124流體連接到尾氣后處理系統190。雖然在本公開中，清除系統100指來自后處理系統190的單獨和獨立的系統，然而可以預期的是，本公開的清除系統100可以被認為是后處理系統190的組件或后處理系統190的管道歧管的延伸。根據一個實施例，輸送管線150包括從計量閥120延伸的一個導管長度，并進一步包括注射器或配給系統，該注射器或配給系統在至少一個SCR組件上方的位置將DEF注入后處理系統190。例如，輸送管線150可以包括用于將DEF均勻地注入尾氣后處理系統190的噴嘴或其它流體注射器。在一個實施例中，輸送管線150還可以包括混合組件、蒸發組件、加熱組件和用于將DEF加速并均勻分散到尾氣流中的其它組件，從而提高 SCR的反應效率。
[0037]空氣供給管線160也流體連接到輸送管線150。空氣供給管線160包括空氣供給閥 162,空氣供給閥162用來控制進入輸送管線150的空氣流量。根據一個實施例，空氣供給閥 162可以是電動閥，諸如電磁閥。在另一個實施例中，空氣供給閥162可以是氣動或液壓閥。 空氣供給閥162可以是手動的，或者可以由控制器或發動機電子控制器模塊控制。此外，空氣供給閥162可以是流量閥或開-關型球閥。進入輸送管線150的空氣流可以便于DEF的混合和汽化。附加地或可選地，空氣可以用作載體介質，以將DEF沿輸送管線150輸送到后處理系統190。例如，計量閥120可以僅僅是一個閘閥，該閘閥在打開時將輸送口 124暴露給文丘里流段，從而當高壓空氣通過該狹窄的文丘里流段時，較低的壓力將DEF吸入輸送管線150。空氣供給管線160可以流體連接到或可連接到空氣供給源164。空氣供給源164可以包括加壓空氣容器，諸如壓縮氣缸。在另一個實施例中，空氣供給源164可以包括將環境空氣進行壓縮的壓縮裝置，諸如汽車的渦輪增壓器。
[0038]旁通管線170包括旁通閥172,并將積聚管線140流體連接到供給管線130。根據一個實施例，旁通閥172可以是電動閥，諸如電磁閥。在另一個實施例中，旁通閥172可以是氣動閥或液壓閥。旁通閥172也可以是手動的，或者可以由控制器或發動機的電子控制器模塊控制。另外，旁通閥172可以是流量閥或開-關型球閥。當旁通閥172被打開時，旁通管線170 提供用于使流體繞過栗110并從積聚管線140返回到供給管線130的路徑。如下文參考圖2的更詳細描述，旁通管線170便于灌注(priming)栗110,以及不再需要從DEF源180延伸的第二管線。常規DEF清除系統包括與DEF源180流體連通的吸入管線和返回管線。然而，本公開的系統100利用一種灌注方法，該灌注方法不需要從DEF源180延伸的第二管線，從而降低運行通向和來自DEF源和清除系統的其它組件的兩條獨立管線的成本和復雜性。如圖1所示，P1 和P2表示系統中的某些點的壓力，以及下文將參照圖3對這些壓力進行更詳細的描述。
[0039]圖2是根據一個實施例的灌注柴油機尾氣流體清除系統100的方法200的示意流程圖。如上文所述，常規系統通常包括從DEF源延伸的兩個分開的獨立管線。在灌注過程中，一條管線用于將DEF抽入栗內，另一條管線用于將殘余的DEF返回到DEF源。灌注是停機一段時間后初始化栗的過程。例如，當內燃機一段時間未運轉，在清除系統各條管線內就會形成分散的空氣柱。如果不灌注的話，在開機/初始化期間，該系統各條管線中的液體和空氣混合物就可能阻止栗產生靜流，這是因為栗下游的壓力高于栗能夠提供的壓力。這可能導致系統故障，并且可能潛在地破壞栗室。如上文所述，常規灌注系統通過使用回連到DEF源的第二獨立管線將栗下游(積聚管線中)的殘余DEF回流到DEF罐，從而維持栗下游的較低的壓力來解決此問題。
[0040]然而，本公開涉及一種使用從DEF源延伸的單條管線130來灌注栗110的系統100和方法200。方法200包括提供202清除系統100,清除系統100具有上文參考圖1描述的體系結構和互連性。方法200還包括打開204旁通閥172和空氣供給閥162。方法200接下來包括打開 206計量閥120—段時間。這段時間的范圍可以從幾秒到幾分或者更長。一段時間之后，方法 200包括關閉208計量閥120,然后關閉210旁通閥172和空氣供給閥162。方法200最后包括啟動212栗110。下文將參考圖3對該方法進行更詳細的描述。
[0041]圖3是根據一個實施例的曲線圖，其示出方法200的步驟以及作為時間函數的積聚管線140和輸送管線150上的壓力P1、P2的相應變化。該曲線圖具有沿y軸的壓力單位千帕 (kPa)和沿x軸的時間單位秒。在對方法200的步驟進行描述之前，理解如果栗110被立即啟動而不進行灌注方法200的步驟的話，具有本公開的結構和互連性的系統100會發生什么是有用的。不按照方法200,栗110將不能產生凈流，這是因為分段的可壓縮空氣柱與系統100 的各條管線中的殘留DEF液體混合物將阻止栗產生高于積聚管線140中的壓力的出口壓力。 換句話說，因為空氣(可壓縮的)和DEF液體的混合物被栗入積聚管線140的封閉體積內，積聚管線140的體積將減小，因此增加了栗110下游的壓力。因為下游壓力的增加，栗將無法產生足夠高的壓力來克服由于可壓縮空氣與DEF液體混合的下游壓力。[〇〇42]因此，本公開提供一種能夠使栗110成功灌注的方法200。方法200包括打開204旁通閥172和空氣供給閥162。根據圖3所示的實施例，因為打開的旁通閥172允許殘余流體擴散到旁通管線170,積聚管線140的壓力P1略微減小，以及因為加壓空氣通過打開的空氣供給閥172進入輸送管線150,輸送管線150中的壓力P2顯著增加。方法200隨后包括打開206計量閥120。因為高壓空氣流過計量閥120并進入系統100的栗組件20,積聚管線140的壓力P1 增加而輸送管線150的壓力P2減小。在方法200的步驟206中，空氣和DEF液體的混合物是分離的，在供給管線130中形成連續的空氣柱并將DEF液體推到更上游(即返回到DEF罐180)。 伴隨供給管線130中的連續的空氣柱，該方法包括關閉208計量閥120和關閉210旁通閥172 和空氣供給閥162。當閥120、172、162被關閉后，栗110可以被啟動212，此時在任何DEF液體被栗入積聚管線140之前，引起供給管線130中的連續的空氣柱被栗入積聚管線140,從而允許栗110成功做好灌注準備以將DEF注入尾氣后處理系統190。
[0043]圖4是根據一實施例的用于柴油機尾氣流體清除系統100的控制裝置60的示意性框圖400。在一實施例中，控制裝置60包括初始化模塊410、清除模塊420以及灌注模塊430。 在另一實施例中，清除模塊420還包括空氣供給模塊422、計量閥模塊424、旁通閥模塊426和柴油機尾氣流體源模塊428。如圖1所示，控制裝置60控制系統100中的各種閥(通信線路由虛線示出)和各種其它組件(未示出通信線路)。
[0044]控制器60通過各種模塊接收系統條件，并生成發送到系統各種閥和組件的操作命令。具體地說，初始化模塊410接收系統條件。系統條件可以包括某些組件的壓力和溫度。在另一實施例中，系統條件包括系統各管線中的DEF和空氣的相對濃度、內燃機的停機時間 (即發動機一直處于非工作狀態的時間)、各種閥的狀態和條件、系統的各種容器和管線的狀態和條件、內燃機和/或后處理系統的目標(例如設定點)運行條件等。初始化模塊410可以經由系統組件的直接監測來接收系統條件，或初始化模塊410可以通過參照系統模型和預測目前系統條件的數據的相關表來接收系統條件。附加地或可選地，初始化模塊410可以通過從發動機的主電子控制模塊接收來的信息來推斷出系統條件。例如，在發動機起動時， 發動機的主電子控制模塊可以將與清除和灌注過程相關的信號發送給初始化模塊410。
[0045]初始化模塊410對所接收的系統條件進行分析，并確定應執行哪些過程來使系統達到穩定的運行條件。如圖4所示，根據一實施例，初始化模塊410確定是否需要進行清除過程，或系統是否可以直接開始灌注栗。根據所接收的系統條件，初始化模塊410可確定清除過程的長度，或初始化模塊410可以推遲將這種決定給清除模塊420。換句話說，初始化模塊 410可以傳達特定命令或請求給清除模塊420來執行，或初始化模塊410可以簡單地確定 “是”或“否”(涉及清除過程的必要性)并將某些變量和條件傳送給清除模塊420。清除是否必要的決定是(至少部分和根據一實施例)基于系統的各條管線的容納物。如上文所討論， 如果離散的空氣柱被分散到系統各條管線的殘留DEF中，初始化模塊410將確定清除是必要的。在另一實施例中，初始化模塊410可確定與該系統的可操作性相關的其他因素(不只是那些與清除的必要性相關的因素)。[〇〇46]如果初始化模塊410確定清除是必要的(或至少是有利的)，初始化模塊410將發送該信號給清除模塊420。清除模塊420接收來自初始化模塊410的條件和/或請求，并將該條件和請求分配給合適的子模塊。清除模塊420包括各種子模塊，包括空氣供給模塊422、計量閥模塊424、旁通閥模塊426和DEF源模塊428。這些模塊422、424、426、428負責發送命令到系統的各組件以完成系統改變。例如，空氣供給模塊422可與空氣供給源164和空氣供給閥162 通信，以控制能夠進入該系統的空氣供給的壓力、溫度、和流速。空氣供給模塊422可以發送打開或關閉空氣供給閥162的命令，或用于空氣供給源164的命令，例如用來增加空氣供給的壓力的命令。
[0047] 類似地，計量閥模塊424經由計量閥120控制栗組件20和注射組件40之間的流體流量。在清除過程的不同階段計量閥模塊424可以給計量閥120發送打開和關閉信號。在一實施例中，計量閥模塊424可以發送指令，以使計量閥120打開一段時間，以及計量閥模塊424 可等待接收來自清除模塊420和間接地來自初始化模塊410的進一步的請求。旁通閥模塊 426也接收請求和/或條件，但是是控制旁通閥172在旁通管線170的定位的請求和/或條件。 [〇〇48]在一個實施例中，例如，空氣供給模塊422和旁通模塊426可分別將信號發送給空氣供給閥162和旁通閥172,以保持打開狀態，直到有另外指令。在此期間，高壓空氣填滿注射組件40的各管線，以及由于流體可以通過旁通閥172的開口進入而引起管線容量增加，栗組件20中的壓力降低。然后計量閥模塊424可以發送信號給計量閥120使其打開，從而允許高壓空氣移動到栗組件20并對殘留有DEF的管線進行清除。一旦初始化模塊410基于對系統的直接監控或參照系統模型確定各管線(至少是供給管線130)中沒有殘留的DEF并且僅僅留有連續的空氣柱，初始化模塊410就可以發送信號給清除模塊420和合適的子模塊，從而完成清除過程以及系統做好灌注準備。清除模塊420還可以包括DEF源模塊428,其與DEF源 180通信以控制DEF供給罐180的壓力、溫度、濃度和裝載水平。[〇〇49] 一旦系統被清除或者如果初始化模塊41確定不必進行清除，灌注模塊430就被通知以及灌注模塊430就與栗110進行通信從而開始灌注。可以預期的是，如要需要執行灌注步驟，灌注模塊430可以與系統的其它組件通信和發送指令信號給系統的其它組件。本領域的普通技術人員將認識到包含于灌注栗110的其它功能和步驟，以及可以預期這些其它功能和步驟落入本公開的范圍和落入灌注模塊430的范圍。
[0050]上述的示意性流程框圖和方法示意性框圖總體闡述為邏輯流程框圖。如此，所示的順序和標記的步驟表示代表性實施例。可考慮其它步驟和方法，其在功能、邏輯或效果上等同于示例性框圖中所示的方法的一個或多個步驟，或該方法的一部分。
[0051]另外，所采用的格式和符號用于解釋該示意性框圖的邏輯步驟并應理解為不限制框圖中所示方法的范圍。雖然在示意性框圖中可采用各種箭頭類型和線，但應理解為不限制相對應方法的范圍。實際上，一些箭頭或其它連接器可用于僅指示方法的邏輯流。例如， 箭頭可指示所示方法的列舉步驟之間的不定期間的等待或監控期間。另外，特定方法中發生的順序可以或可以不嚴格遵守所示的相對應步驟。[〇〇52]本領域的技術人員可以理解，本公開的各個方面可以包含在一個模塊、方法或計算機程序產品中。因此，本公開的方法和模塊的各方面可以采取全硬件實施例、全軟件實施例(包括固件、常駐軟件、微代碼等)或結合軟件和硬件方面的實施例的形式，其可以總體上稱為本文的“方法”。此外，本模塊的各方面可以采用這種形式，即將計算機程序產品嵌入一個或多個嵌入有計算可讀程序代碼的計算機可讀介質。[〇〇53]該說明書中描述的很多功能性單元已經標記為方法中的步驟或模塊，以更具體地強調它們的實施獨立性。例如，模塊可以使用硬件電路來實施，該硬件電路包括定制VLSI電路或門陣列、諸如邏輯芯片的現成半導體、晶體管或其他分離元件。模塊中的步驟也可以使用可編程硬件器件來實施，諸如現場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯器件等。 [〇〇54]各模塊也可使用軟件來實施，其由各種類型處理器執行。可識別的計算機刻度程序代碼模塊可例如包括一個或多個計算機指令的物理或邏輯塊，其可例如組織為目標、程序或功能。然而，識別模塊的可執行代碼不必在物理上在一起，而是可以包括存儲在不同位置的完全不同的指令，當這些指令邏輯上結合在一起時，包括該模塊并實現該模塊所宣稱的目的。
[0055]實際上，計算機可讀程序代碼模塊可以是單個指令，或很多指令，且甚至可以在多個不同代碼段上分布，在不同程序之間分布，以及跨越多個存儲器件分布。類似地，運行數據可以在模塊內識別和說明，并可以以任何合適的方式實施和在任何合適類型的數據結構內組織。運行數據可以被收集為單個數據組，或可以在包含不同存儲器件的不同位置上分布，并可至少部分地僅存在為系統或網路上的電子信號。當在軟件中實施模塊或模塊的各部分時，計算機可讀程序代碼可以存儲在一個或多個計算機可讀介質和/或在一個或多個計算機可讀介質上傳播。
[0056]可以利用一個或多個計算機可讀介質的任何組合。該計算機可讀介質可以是計算機可讀信號介質或計算機可讀存儲介質。例如，一種計算機可讀存儲介質可以是但不限于: 電子、磁、光、電磁、紅外或半導體的系統、裝置或設備，或上述任何合適組合。
[0057]計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮盡列表)將包括以下內容:具有一個或多個電線的電氣連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、 可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、光纖、便攜式光盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲裝置、磁存儲裝置或上述物質的任何合適的組合。在本文的上下文中，計算機可讀存儲介質可以是任何有形介質，其可以包含和/或存儲計算機可讀程序代碼，該計算機可讀程序代碼由指令執行系統、裝置或設備使用和/或與指令執行系統、裝置或設備結合。
[0058]用于執行操作的本發明的各方面的計算機程序代碼可以以一種或多種編程語言的任何組合來編寫，包括面向對象的編程語言，如Java、Smalltalk、C++等，以及常規過程編程語言，如“C”編程語言或類似的編程語言。該程序代碼可以完全在用戶的計算機上執行、 部分地在用戶的計算機上執行、作為獨立的軟件包、部分地在用戶的計算機上執行且部分在遠程計算機上執行，或完全在遠程計算機或服務器上執行。在后一種情形中，遠程計算機可以通過任何類型的網絡，包括局域網(LAN)或廣域網(WAN)來連接至用戶計算機，或者可以連接至外部計算機(例如，通過使用因特網服務提供商的因特網)。
[0059]本說明書全文中，參考“一個實施例”、“一實施例”或者類似的語言意思是結合該實施例描述的具體特征、結構或特性包含在本發明的至少一個實施例中。因此，本說明書全文中，詞匯“在一個實施例中”、“在一實施例中”或者類似的語言可以但不必須是都指相同的實施例。類似地，術語“實現”的運用是指結合本公開的一個或多個實施例描述的具有特定特征、結構或特性的實現，然而，在沒有明確的相關性指示時，實現可以與一個或多個實施例關聯。
[0060]在上述說明中，某些術語被使用，諸如“向上”、“向下”、“上”、“下”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”等。適當使用這些術語是為了在處理相互關系時提供清楚的描述。但是，這些術語并不意圖暗示絕對的關系、位置和/或方向。例如，對于一個對象，通過轉動物體， “上”表面可以簡單地變成“下”表面。然而它仍然是相同的對象。此外，除非另有明確說明， 術語“包括”、“包含”、“具有”及其變體的意思是“包括但不限于”。除非另有明確說明，術語的枚舉清單并不意味著任何或全部術語是互相排斥和/或相互包容的。除非另有明確說明， 術語“一”、“一個”和“該”也指“一個或多個”。
[0061]此外，在本說明書的實例中，一個元件被“連接”到另一個元件可以包括直接和間接連接。直接連接可以定義為一個元件連接到并與另一個元件有一些接觸。間接連接可以被定義為兩個元件之間沒有相互直接接觸，但在連接的元件之間具有一個或多個附加元件。此外，如本文所用，將一個元件固定到另一個元件可以包括直接固定和間接固定。此外， 如本文所用，“鄰近”并不一定表示接觸。例如，一個元件可以與另一個元件鄰近而不與該元件接觸。
[0062]如本文所用，當結合多個術語使用時，短語“至少一個”是指可以使用一個或多個所列術語的不同組合和僅僅需要所列術語的一個。該術語可以是一個特定對象、物品或類另IJ。換句話說，“至少一個”指所列術語或所列術語的數量的任一組合，但不是所列的所有術語都可能需要。例如，“術語A、B和C的至少一個”可能指術語A、術語A和術語B、術語B、術語A 和術語B和術語C、術語C、或術語B和術語C。例如，在某些情況下，“術語A、術語B和術語C中的至少一個”可能意味著但不限于，2個術語A、1個術語B、以及10個術語C、4個術語B和7個術語 C、或一些其他合適的組合。
[0063]本發明的主題內容可以通過其他具體形式實現而不脫離其精神或本質特征。所述實施例在所有方面都應考慮為僅是說明性的而非限制性的。因此本發明的范圍由所附的權利要求而不是前面的說明書來限定。所有落入權利要求書的等同意義和范圍的改變都包含在該范圍內。
【主權項】
1.一種柴油機尾氣流體清除系統，其特征在于，所述系統包括:計量閥，所述計量閥包括供給口和輸送口；栗組件，所述栗組件流體連接到所述計量閥的所述供給口并包括栗和單條供給管線， 所述單條供給管線能夠與柴油機尾氣流體源流體連接；注射組件，所述注射組件流體連接到所述計量閥的所述輸送口并包括空氣供給管線， 所述空氣供給管線能夠與空氣供給源流體連接；控制器，所述控制器與所述計量閥、所述栗組件以及所述注射組件電通信，并配置成使 用來自所述空氣供給管線的空氣對殘留有柴油機尾氣流體的所述栗組件進行清除。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述栗包括入口和出口，所述單條供給管 線流體連接到所述栗的所述入口。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述系統還包括積聚管線和旁通管線，所 述積聚管線將所述栗的所述出口流體連接到所述計量閥的所述供給口，所述旁通管線將所 述積聚管線流體連接到所述供給管線，以及所述旁通管線包括旁通閥。4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述注射組件包括:輸送管線，所述輸送管線流體連接到所述計量閥的所述輸送口并能夠與尾氣后處理系 統流體連接;以及空氣供給閥，其中，所述空氣供給閥位于所述供氣供給管線上，其中所述空氣供給管線 流體連接到所述輸送管線。5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述積聚管線包括用來容納加壓流體的容器。6.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述控制器配置成當所述旁通管線關閉 時，關閉所述旁通管線上的旁通閥并打開所述計量閥，從而允許來自空氣供給源的空氣經 由所述空氣供給管線進入所述積聚管線。7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述控制器配置成在關閉所述旁通管線的 所述旁通閥和打開所述計量閥之前，打開所述旁通管線的所述旁通閥以降低所述積聚管線 的壓力。8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述DEF源包含水和尿素。9.一種用于清除柴油機尾氣流體系統的方法，其特征在于，所述柴油機尾氣流體系統 具有柴油機尾氣流體源、在該源下游的栗、所述栗下游的計量閥、所述栗下游和所述計量閥 上游的旁通閥、以及所述計量閥下游的空氣供給閥，所述方法包括:打開所述旁通閥和所述空氣供給閥；在打開所述旁通閥和所述空氣供給閥之后打開所述計量閥；在打開所述計量閥之后關閉所述計量閥；在關閉所述計量閥之后，關閉所述旁通閥和所述空氣供給閥；以及 在關閉所述旁通閥和所述空氣供給閥之后，啟動所述栗。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，僅僅只有單條流體供給管線從所述柴油 機尾氣流體源接收柴油機尾氣流體。11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，在所述栗和所述計量閥之間僅僅存在用 于柴油機尾氣流體源的單條流體供給管線。12.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，在所述栗和所述空氣供給閥之間僅僅存 在用于柴油機尾氣流體源的單條流體供給管線。13.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括預測所述柴油機尾氣流 體源和所述栗之間的流體管線上的離散空氣柱的存在，其中在預測到所述流體管線上存在 離散空氣柱后，打開所述旁通閥和所述空氣供給閥。14.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，在打開所述計量閥之前，用加壓空氣對所 述計量閥與所述空氣供給閥之間的流體管線進行加壓。15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，只有單條流體供給管線從所述柴油機尾 氣流體源接收柴油機尾氣，以及在打開所述計量閥之后，使用加壓空氣對具有離散空氣柱 的所述單條流體供給管線進行清除。16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述加壓空氣的壓力大于所述單條供給 管線上的柴油機尾氣流體的壓力。17.—種用于柴油機尾氣流體系統的控制裝置，其特征在于，所述系統包括栗組件，所 述栗組件通過計量閥流體連接到注射組件，所述控制裝置包括:初始化模塊，所述初始化模塊配置來接收系統條件；清除模塊，所述清除模塊配置來從所述初始化模塊接收運行請求，并發送運行指令來 對所述系統進行清除，所述清除模塊包括:空氣供給模塊，所述空氣供給模塊配置成控制空氣流進入所述注射組件；計量閥模塊，所述計量閥模塊配置成控制空氣流進入所述栗組件，用于清除所述栗組 件；以及旁通閥模塊，所述旁通閥模塊配置成控制柴油機尾氣流體流回柴油機尾氣流體源。18.根據權利要求17所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括灌注模塊，所述灌注模 塊配置成從所述初始化模塊或所述清除模塊接收運行請求，并發送運行指令來灌注所述系統。19.根據權利要求17所述的裝置，其特征在于，所述清除模塊還包括柴油機尾氣流體源 模塊，所述柴油機尾氣流體源模塊配置成控制柴油機尾氣流體源。20.根據權利要求17所述的裝置，其特征在于，響應清除所述系統的運行指令，所述旁 通模塊打開所述旁通閥以允許柴油機尾氣流體流回所述柴油機尾氣流體源，所述空氣供給 模塊控制所述空氣流來增加所述計量閥下游的空氣壓力，以及所述計量閥模塊打開所述計 量閥從而允許所述計量閥下游的加壓空氣流入所述注射組件。
【文檔編號】F01N3/20GK106062330SQ201480012792
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年3月14日
【發明人】S·錢德拉帕蒂, A·邁爾, G·芒蒂恩, S·V·拉賈戈帕蘭, 黃威, M·奈克, 張述
【申請人】康明斯知識產權公司