尿素喷射系统冲洗循环技术方案

本发明专利技术描述了一种尿素喷射系统冲洗循环方法和系统。一个示意性的冲洗循环包括对尿素喷射系统进行操作以向混合室的第一入口提供尿素溶液，向所述混合室的第二入口提供气体，且从所述混合室输出增压气体和尿素溶液的混合流。对位于所述第一入口和所述第二入口下游处的混合流的压力进行监控。基于被监控的压力实行冲洗循环，其中切断增压气流且向所述混合室提供尿素溶液。一个示意性的系统包括控制器，该控制器配置为控制尿素喷射系统按照所述示意性的方法实行冲洗循环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】尿素喷射系统冲洗循环优先权当前申请要求2011年8月22日提交的美国临时专利申请第61/526，102号的优先权和权益，其在此通过引用而全部并入。
技术介绍
选择性催化还原(SCR)排气后处理系统是用于降低来自如柴油机那样的内燃机的NOx排放的重要技术。SCR系统一般包括：尿素溶液源、用于对尿素溶液进行增压的泵单元、用于向SCR催化器提供尿素溶液的受控制的数量或速率的计量单元、向位于SCR催化器的上游的排气流径的尿素分解区域提供尿素溶液的喷射器。许多SCR系统也应用增压气体来辅助尿素溶液流向喷射器。在能显著降低NOx排放的同时，SCR系统也存在着一些缺点和问题。在SCR系统中使用尿素溶液可能会导致在系统的多个组件上产生尿素晶体或沉积物，这可能会扰乱它们的运行。喷嘴可能会因为当尿素溶液暴露在较高温度下形成了尿素沉积物而被堵塞。暴露在高温下的话，也可能会在位于排气流径或其他位置的SCR催化器或其他组件上形成这种沉积物。泄漏到周边环境中的尿素也会损伤或损坏其他系统组件。促进减少与应用尿素溶液的SCR系统相关的这些或其他缺点是一个长期以来未能满足的需求。
技术实现思路
在某个的示例性的实施方式中，包括一个冲洗循环方法，该方法包括以下步骤：对尿素喷射系统进行操作以向混合室的第一入口提供尿素溶液；向混合室的第二入口提供增压气体；以及从所述混合室输出增压气体和尿素溶液的混合流。对所述第一入口和所述第二入口的下游位置的混合流的压力进行监控。基于监控的压力实行冲洗循环，在循环中切断增压气体流且向所述混合室提供尿素溶液。一个示例性的系统包括控制器，该控制器配置为控制尿素喷射系统按照所述示例性的方法来实行冲洗循环。通过在此提供的具体说明和附图，能显现出本申请更多的方面、实施方式、形态、特征、长处、目的、优点。附图说明图1是示例性地示出空气辅助尿素喷射系统的示意图。图2是示例性地示出空气辅助尿素喷射系统的一部分的剖视图。图3是图2中的某个组件的分解立体剖视图。图4A-4D是在阀关闭事件的过程中的不同时间点处的图2和图3中示出的某个组件的剖视图。图5-8是尿素喷射系统控制过程的流程图。图9是示例性地示出尿素喷射系统的泵单元的侧视图。图10是示例性地示出SCR后处理系统的排气流径的侧视图。图11是示例性地示出SCR后处理系统的混合器的立体图。图12是示出由带有和不带有混合器的多个SCR后处理系统所得的NOx转化百分比的图表。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的本质，以专用语言参照并描述附图中示出的实施方式。然而，可以理解的是，这些并非是对本专利技术的范围的限定，任何替代方式和对示出的实施方式的进一步修改以及对在此所述的本专利技术的本质的进一步的应用对于本领域的技术人员来说都是可预见的。参照图1，示例性地示出了一个系统100，该系统用于将尿素溶液喷射到SCR排气后处理系统。可在以柴油机那样的发动机为动力的车辆上提供系统100，或者也可以是应用了其他方式的发动机为动力的车辆，其他方式例如是电力或泵系统。系统100包括泵134，泵134经过滤网138和止回阀136从罐140抽出尿素溶液。一种优选的尿素溶液是包含32.5％的高纯尿素和67.5％的去离子水的车用尿素(DEF)。然而，可知也可应用其他尿素溶液。泵134优选为隔膜泵，然而可知也可应用其他类型的泵。泵134输出的预定压力的增压尿素溶液流过止回阀130、脉动阻尼器122、及过滤器124向计量阀118提供增压尿素溶液。系统100进一步包括了旁通阀128，例如在清洗操作中，可操作旁通阀128来打开和关闭以允许或阻止尿素溶液流过旁通线132，流向网138的下游的可能流回罐140的位置。可操作计量阀118来向混合室112提供速率可控的尿素溶液。混合室112也从气源102接收增压气流且在出口116排放增压空气和尿素溶液的混合流。气源102可与车辆一体形成，也可与发动机一体形成，或者也可以是系统100专用的气源。可以理解的是，另外的实施方式中也可以应用空气之外的增压气体，例如一种或多种惰性气体的混合物。气源102向空气调节器104提供增压空气。增压空气从空气调节器104进入空气切断阀106，空气切断阀106可选择为打开一允许增压空气流向止回阀110或关闭以阻碍增压空气的流动。止回阀110当其入口处的空气的压力高于阈值压力时打开，当空气的压力低于阈值时关闭。增压气流从止回阀110流向混合室112。带有增压空气的尿素水溶液的混合流离开混合室的出口116以提供给喷嘴113，喷嘴113配置为将混合流喷射入排气后处理系统，排气后处理系统例如是通向SCR催化器的尿素分解管或排气流道。控制器101功能可靠地配置为在存储器中存储指令且与该指令相关联，该指令可被控制器101读取和执行，用于对隔膜泵134、空气切断阀106、计量阀108、及旁通阀128进行控制。控制器101也功能可靠地从压力传感器114、压力传感器120和温度传感器126接收信号且和它们相关联。可操作压力传感器114以提供表明混合室112内位于尿素入口和增压空气入口的下游位置的压力的信号。此处的压力可以是增压空气和尿素的混合流的压力，可以只是空气的压力，可以只是尿素的压力，或者依照计量阀118和空气切断阀106的操作状态可以是没有尿素和压缩空气的压力。可操作温度传感器126以向控制器101提供表明位于隔膜泵134和计量阀118之间的位置的尿素溶液的温度的信号。可操作压力传感器120以向控制器101提供表明位于计量阀118的上游位置的尿素溶液的压力的信号。参照图2，示例性地示出了一个混合设备200，可操作混合设备200以输出尿素溶液和增压空气的混合流。混合设备200包括计量阀202，计量阀202具有出口203，从出口203向混合室204提供尿素溶液。可用控制器101对计量阀进行控制以提供受控制数量的受控制速率的尿素溶液。混合室204也从气道205接收增压气流，气道205从出口206延伸至阀座表面208。对通过气道205的增压气流进行控制来得到有效提供气幕的速度和流特性，气幕阻止了结晶的形成和迁移。在上述实施形式中，混合室204实质上是圆柱形通道且配置为接收自计量阀202的尿素带有接收自气道205的压缩空气，而且向连接于喷射器的出口构件230提供压缩空气和尿素溶液的混合流，喷射器配置为向排气后处理系统提供混合流。可操作压力传感器207以感受位于尿素出口203和空气出口206的下游位置的混合流的压力。由止回阀209和上游空气切断阀来对去向气道205的增压气流进行控制。止回阀209具有关闭构件210，关闭构件210在从柔性隔膜223朝向阀座表面208的方向上延伸。在图2中，关闭构件210示出为位于关闭位置以与阀座表面208接触来形成密封，从而防止了从气源通道212去向气源通道205的流。倾斜构件214向柱塞212施加锻造，柱塞212向关闭构件210施力以将止回阀209维持在关闭位置。倾斜构件214示出为弹簧的形式，但也可以是可操作为在朝着阀座表面208的方向上向关闭构件210提供力的各种其他倾斜构件。阀盖216与倾斜构件214接触且将其保持在与柱塞212相对应的位置。阀盖216也与隔膜223接触且将其紧固在混合设备200的下层结构上。下表面隔膜223与气源通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于排气后处理系统的尿素投配的系统，包括：具有尿素入口、气体入口、及出口的混合室；配置为向所述尿素入口提供尿素溶液的尿素阀；从所述气体入口延伸的气流通道；配置为对流向所述气流通道和所述气体入口的增压气体进行控制的气阀；配置为对所述气体入口和所述尿素入口的下游处进行压力感应的压力传感器；以及与所述压力传感器、所述尿素阀、及所述气阀可靠通信的控制器，该系统的特征在于，所述控制器配置为：促动所述尿素阀和所述气阀以在所述混合室的出口提供尿素溶液和空气的混合流；对来自所述压力传感器的的压力信息进行评估，该压力信息表示所述混合流的压力；基于对所述压力信息和压力阈值的比较关闭所述气阀；当所述压力信息低于第二阈值时促动所述尿素泵，以尿素溶液填充所述混合室的至少一部分；以及打开所述气阀以从所述混合室排出尿素溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.22 US 61/526,1021.一种用于排气后处理系统的尿素投配的系统，包括：具有尿素入口、气体入口、及出口的混合室；配置为向所述尿素入口提供尿素溶液的尿素阀；从所述气体入口延伸的气流通道；配置为对流向所述气流通道和所述气体入口的增压气体进行控制的气阀；配置为对所述气体入口和所述尿素入口的下游处进行压力感应的压力传感器；以及与所述压力传感器、所述尿素阀、及所述气阀可靠通信的控制器，该系统的特征在于，所述控制器配置为：促动所述尿素阀和所述气阀以在所述混合室的出口提供尿素溶液和空气的混合流；对来自所述压力传感器的的压力信息进行评估，该压力信息表示所述混合流的压力；基于对所述压力信息和压力阈值的比较关闭所述气阀；当所述压力信息低于第二阈值时促动所述尿素泵，以尿素溶液填充所述混合室的至少一部分；以及打开所述气阀以从所述混合室排出尿素溶液。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，混合室呈圆柱状，所述尿素入口位于所述混合室的第一端，所述出口位于所述混合室的第二端，所述气体入口位于所述混合室的侧面。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混合室具有从所述第一端向所述第二端延伸的轴，所述气体入口在与所述轴垂直的方向上延伸。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括止回阀，该止回阀位于所述气阀和所述气体入口之间且配置为当该止回阀上游处的气体压力低于预定气压时关闭向所述气流通道的开口。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为基于评估和比较的联合来关闭所述气阀，该评估是对经过时间的评估，该比较是对所述压力信息和压力阈值的比较。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为当所述压力信息低于所述第二阈值时促动所述尿素泵，从而有效地以尿素溶液填充所述混合室和所述气流通道的至少一部分。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为当所述压力信息低于所述第二阈值时促动所述尿素泵，以在预定持续时间内提供尿素溶液。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，凭经验来确定所述预定持续时间以从所述混合室和所述气流通道移除尿素结晶。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为当所述压力信息低于所述第二阈值时促动所述尿素泵，以提供预定量的尿素溶液。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，凭经验来确定所述预定量以从所述混合室和所述气流通道移除尿素结晶。11.一种用于尿素喷射系统冲洗循环的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供系统，该系统配置为可选地向混合室的第一入口提供尿素溶液且可选地向所述混合室的第二入口提供增压气体；对该系统进行操作以向所述第一入口提供尿素溶液，向所述第二入口提供气体，且从所述混合室输出增压气体和尿素溶液的混合流；对位于所述第一入口和所述第二入口下游处的混合流的压力进行监控；当被监控的压力低于第一值时切断气流；当被监控的压力低于第二值时保持气流被切断向所述第一入口提供尿素溶液，以尿素溶液有效填充所述混合室的至少一部分；以及接通气流以从所述混合室排出尿素溶液。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄威，柴永全，A·迈尔，J·F·伯克，J·查克拉巴蒂，M·奈克，J·安西斯，J·海彻尔贝赫，G·施雷斯塔，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：
国别省市：