气助式还原剂输送系统

摘要

提供一种用于废气处理系统的泵组件(214)，该泵组件可以包括壳体(220)、气体流动路径(259)、还原剂流动路径(239)以及泵(224)。壳体可以包括构造成接纳来自罐(210)的还原剂的第一入口(236)、构造成接纳来自气体压缩机(13)的气体的第二入口(252)、以及气体和还原剂离开壳体所通过的出口(262)。气体流动路径可以在第二入口与出口之间延伸并且与第二入口和出口流体连通。还原剂流动路径可以在第一入口与出口之间延伸并且与第一入口和出口流体连通。泵可以至少部分地设置在壳体内并且可以包括与流过气体流动路径的气体处于热传递关系的马达。

权利要求

1.一种废气处理系统，包括：

气体流动路径，所述气体流动路径包括阀；

还原剂流动路径，所述还原剂流动路径包括能够操作成从存储容器通过所述还原剂流动路径抽取还原剂的泵，其中所述泵定位成使得流经所述气体流动路径的气体围绕所述泵流动以冷却所述泵；

喷嘴，所述喷嘴接纳所述阀的下游处的气体并且接纳来自所述泵的还原剂；以及净化管线，所述净化管线包括在所述阀的上游处流体连接至所述气体流动路径的第一部分以及在所述泵的上游处流体连接至所述还原剂流动路径的第二部分，所述净化管线包括选择性地允许来自所述气体流动路径的气体流动至所述净化管线中以及所述还原剂流动路径中的净化阀。

2.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，所述净化阀响应于所述气体流动路径内的达到预定阈值的压力而打开以允许气体流动至所述还原剂流动路径中。

3.根据权利要求2所述的废气处理系统，其中，所述净化阀是弹簧偏置的止回阀。

4.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，所述还原剂流动路径包括还原剂在所述净化阀关闭时进入所述还原剂流动路径所通过的入口，并且其中，流体在所述净化阀打开时从所述入口流出。

5.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，当所述净化阀处于关闭位置时，所述气体流动路径中的气体和所述还原剂流动路径中的还原剂彼此流体隔离。

6.根据权利要求1所述的废气处理系统，还包括接纳来自所述气体流动路径的气体和来自所述还原剂流动路径的还原剂的混合装置，其中，所述阀允许流体从所述气体流动路径流动至所述混合装置的混合室并且限制流体从所述混合室流动至所述气体流动路径。

7.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，所述气体包括空气。

8.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，所述喷嘴接纳所述气体和还原剂的混合物并且将所述混合物喷射至废气流中，所述喷嘴包括内构件和外帽，所述外帽包围所述内构件以在所述内构件与所述外帽之间形成腔，所述内构件包括与所述腔流体连通的径向延伸孔口，所述外帽包括与所述腔流体连通的轴向延伸孔口。

9.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，所述泵包括与流过所述气体流动路径的气体处于热传递关系的马达。

10.一种操作还原剂输送系统的方法，所述还原剂输送系统包括还原剂流动路径、空气流动路径以及与所述还原剂流动路径和所述空气流动路径选择性地流体连通的喷嘴，所述方法包括：在第一模式下操作所述系统，在所述第一模式下，防止还原剂流过所述喷嘴而允许空气流过所述空气流动路径和所述喷嘴；

在第二模式下操作所述系统，在所述第二模式下，限制从所述空气流动路径供应空气而允许还原剂至少部分地填充所述还原剂流动路径；

在第三模式下操作所述系统，在所述第三模式下，允许空气流过所述空气流动路径和所述喷嘴并且同时允许还原剂流过所述还原剂流动路径和所述喷嘴；以及在第四模式下操作所述系统，在所述第四模式下，允许空气流过所述空气流动路径和所述喷嘴，从所述还原剂流动路径与所述喷嘴之间的通路清除还原剂并且从所述还原剂流动路径的位于还原剂泵的上游处的部分清除还原剂。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一模式与所述第三模式中的至少一个模式下以及在所述第四模式下，将空气以第一预定压力供应至所述空气流动路径。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第四模式下操作所述系统包括从整个还原剂流动路径清除还原剂。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述第一模式和所述第三模式中的至少一个模式下，将空气以第一预定压力供应至所述空气流动路径，并且在所述第四模式下将空气以第二预定压力供应至所述空气流动路径。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述第四模式下操作所述系统包括打开净化阀以提供所述空气流动路径与所述还原剂流动路径之间的流体连通。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第三模式下操作所述系统包括将来自所述空气流动路径的空气与来自所述还原剂流动路径的还原剂在设置于所述喷嘴的上游处的混合室中进行混合。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一模式下操作所述系统之后，在所述第二模式下操作所述系统。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述第二模式下操作所述系统之后，在所述第三模式下操作所述系统。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述第三模式下操作所述系统之后，在所述第四模式下操作所述系统。

说明书

气助式还原剂输送系统

[0001] 交叉引用

[0002] 本申请要求于2012年2月23日提交的中国申请No.201210042798.7的权益。上述申请的公开内容通过引用合并到本文中。

技术领域

[0003] 本公开涉及一种废气处理系统。更具体地，提供了一种气助式还原剂输送系统。

背景技术

[0004] 该部分提供与本公开相关但不必为现有技术的背景信息。

[0005] 选择性催化还原技术已经与减少存在于内燃机的废气中的氮氧化物结合使用。许多利用内燃机的车辆配备有用于减少氮氧化物排放的废气后处理装置。这些系统中的一些系统使用尿基技术进行构造，这些系统包括用于存储尿素的容器以及用于将尿素从容器传输至废气流的输送系统。虽然这些系统可能过去表现良好，但是理想的是提供一种气助式输送系统以将尿素(或其他还原剂)更高效且更有效地输送至废气流。

发明内容

[0006] 该部分提供本公开的总体概括，并不是本公开全部范围或其全部特征的全面披露。

[0007] 在一个形式中，本公开提供了一种用于废气处理系统的泵组件，泵组件可以包括壳体、气体流动路径、还原剂流动路径和泵。壳体可以包括构造成接纳来自罐的还原剂的第一入口、构造成接纳来自气体压缩机的气体的第二入口、以及气体和还原剂离开壳体所通过的出口。气体流动路径可以在第二入口与出口之间延伸并且与第二入口和出口流体连通。还原剂流动路径可以在第一入口与出口之间延伸并且与第一入口和出口流体连通。泵可以至少部分地设置在壳体内并且可以包括与流过气体流动路径的气体处于热传递关系的马达。

[0008] 在另一个形式中，本公开提供了一种用于废气处理系统的泵组件，泵组件可以包括壳体、气体流动路径、还原剂流动路径和混合装置。壳体可以包括构造成接纳来自罐的还原剂的第一入口、构造成接纳来自气体压缩机的气体的第二入口、以及气体和还原剂离开壳体所通过的出口。气体流动路径可以在第二入口与出口之间延伸并且与第二入口和出口流体连通。还原剂流动路径可以在第一入口与出口之间延伸并且与第一入口和出口流体连通。混合装置可以至少部分地设置在壳体内并且可以包括接纳来自气体流动路径的气体和来自还原剂流动路径的还原剂的混合室。混合装置可以包括气体入口以及设置在气体入口与混合室之间的阀。阀可以允许流动从气体入口流动至混合室并且可以限制流体从混合室流动至气体入口。

[0009] 在另一个形式中，本公开提供了一种废气处理系统，该废气处理系统可以包括气体流动路径、还原剂流动路径、喷嘴以及净化线路。气体流动路径可以包括阀。还原剂流动路径可以包括能够操作用于从存储容器通过还原剂流动路径抽取还原剂的泵。喷嘴可以接纳阀的下游处的气体并且可以接纳来自泵的还原剂。净化线路可以包括在阀的上游处流体连接至气体流动路径的第一部分以及流体连接至还原剂流动路径的第二部分。净化线路可以包括净化阀，该净化阀选择性地允许来自气体流动路径的气体流动至净化线路中以及至还原剂流动路径中。

[0010] 在另一个形式中，本公开提供了一种操作还原剂输送系统的方法。还原剂输送系统可以包括还原剂流动路径、空气流动路径以及与还原剂流动路径和空气流动路径选择性地流体连通的喷嘴。该方法可以包括在第一模式下操作系统，在第一模式下，防止还原剂流过喷嘴而允许空气流过空气流动路径和喷嘴。该方法还可以包括在第二模式下操作系统，在第二模式下，限制从空气流动路径供应空气而允许还原剂至少部分地填充还原剂流动路径以及还原剂流动路径与喷嘴之间的通路。该方法还包括在第三模式下操作系统，在第三模式下，允许空气流过空气流动路径和喷嘴并且同时允许还原剂流过还原剂流动路径和喷嘴。该方法还可以包括在第四模式下操作系统，在第四模式下，允许空气流过空气流动路径和喷嘴以及从还原剂流动路径与喷嘴之间的通路清除还原剂。

[0011] 根据本文所提供的描述，其它应用领域将变得明显。本概述中的描述及具体示例仅意在出于说明的目的而并非意在限制本公开的范围。

附图说明

[0012] 这里所描述的附图仅以说明所选的实施方式而并非所有可能的实现方式为目的，并且并非意在限制本公开的范围。

[0013] 图1是根据本公开的原理的气助式还原剂计量及喷射系统的结构示意图；

[0014] 图2是图1的气助式还原剂计量及喷射系统的计量部件的结构示意图；

[0015] 图3是根据本公开的原理的另一个计量部件的结构示意图；

[0016] 图4是根据本公开的原理的另一个计量部件的结构示意图；

[0017] 图5是根据本公开的原理的另一个计量部件的结构示意图；

[0018] 图6是气助式还原剂计量及喷射系统的计量部件和还原剂存储罐的固定以及连接方式的示意图；

[0019] 图7是根据本公开的原理的另一个还原剂存储罐和泵组件的侧视图；

[0020] 图8是图7的泵组件的第一截面图；

[0021] 图9是图7的泵组件的第二截面图；

[0022] 图10是图7的泵组件的第三截面图；

[0023] 图11是图7的泵组件的第四截面图；

[0024] 图12是根据本公开的原理的泵组件的示意性表示；

[0025] 图13是根据本公开的原理的喷射器的部分立体图；以及

[0026] 图14是图13的喷射器的截面图。

[0027] 贯穿附图中的若干视图，对应的附图标记指示对应的部件。

具体实施方式

[0028] 通过参照附图，现将更全面地描述示例性实施方式。

[0029] 提供示例性实施方式以使本公开将透彻地并全面地向本领域的技术人员传达本公开的范围。阐述许多具体细节，比如具体部件、装置及方法的例子，以提供对本公开的实施方式的透彻的理解。对本领域的技术人员而言，明显的是，无需应用具体的细节，所述示例性实施方式能够以许多不同的形式实施，且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，对公知的过程、公知的装置结构及公知的技术不进行详细地描述。

[0030] 本文中所使用的术语仅以描述特定的示例性实施方式为目的而非意在限制。如本文中所使用的，除非上下文中另外清楚地表明，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”也意在包括复数形式。术语“包括”和“具有”是可兼的，并因此指出所描述的特征、整体件、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或更多其它特征、整体件、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在和附加。本文中所描述的方法步骤、过程及操作不应被解释为必须要求按照所论述或说明的特定顺序执行，除非具体指明按顺序执行。还应当理解的是，可以采用添加的步骤或替代性步骤。

[0031] 当元件或层被称为“在另外的元件或层之上”、“接合至”、“连接至”、或“联接至”另外的元件或层时，该元件或层可以直接位于其它元件或层之上、直接地接合至、直接地连接至、直接地联接至其它元件或层，或者可以存在有介入元件或层。相反，当元件被称为“直接在另外的元件或层之上”、“直接接合至”、“直接连接至”、或“直接联接至”另外的元件或层时，无介入元件或层存在。用于描述元件之间的关系的其它词语应该以同样的方式解释(例如，“在…之间”对“直接地在…之间”，“相邻”对“直接地相邻”等)。如本文中所使用的，术语“和/或者”包括一个或更多所列出的相关项目的任何组合及全部组合。

[0032] 尽管术语第一、第二、第三等在本文中可被用于描述多个元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开来。诸如“第一”、“第二”的术语和其它表示数字的术语在本文中应用时，并不意指次序或顺序，除非上下文清楚地表明。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分能够被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离示例性实施方式的教示。

[0033] 为便于描述，空间上相对的术语，比如“内部”、“外部”“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等应用在本文中可以对附图中所示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系进行描述。空间上相对的术语能够意在包括装置的除了附图中所描绘的定向之外的使用或操作中的不同定向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件此时将被定向为在所述其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“在…下方”能够不仅包括上方的定向而且包括下方的定向。所述装置也可以其它方式定向(旋转90度或处于其它方位)并且本文中所使用的空间上相对的描述用语被相应地解释。

[0034] 通过参照图1，提供了一种气助式还原剂输送系统，该还原剂输送系统可以包括用于存储还原剂的还原剂存储罐3、设置在还原剂存储罐中并且加热还原剂的加热装置11、用于运输或提供压缩空气的压缩空气产生装置13、设置在还原剂存储罐3中的计量部件1(例如，泵组件)、废气排放装置10、喷射喷嘴2以及控制装置5。压缩空气产生装置13可以为空气压缩机或用于存储压缩空气的空气存储罐。

[0035] 还原剂存储罐3通常可以存储还原剂，比如尿素溶液、柴油或酒精。在加热装置11中，例如，可以采用PTC或电阻加热丝来加热还原剂，或者也可以使用发动机的冷却水的热量来加热，这些都是在现有技术中采用的加热方法并且在这里将不再详细描述。加热装置11通常靠近计量部件1的还原剂入口(以下描述)设置，以高效地加热进入计量部件1的还原剂。喷射喷嘴2设置在废气排放装置10上，喷射喷嘴2的一个端部通过混合液体运输管线4连接至用于混合的压缩空气和还原剂的出口(以下描述)、接纳混合的压缩空气和还原剂、使接纳到的混合的压缩空气和还原剂雾化、并且随后将雾化的混合的压缩空气和还原剂喷射至废气排放装置10的废气中。

[0036] 计量部件1可以固定在还原剂存储罐3(以下描述)的底部处、侧面处或顶部处。

[0037] 控制装置5可以从发动机接收各种信号。同时，控制装置5通过控制线束6连接至设置在废气排放装置10上的后处理反应器14的前方废气温度传感器12和后方废气温度传感器7、氮氧化物传感器8以及计量部件1的还原剂温度传感器(未示出)，并且从传感器接收信号。同时，控制装置5连接至加热装置11、计量部件1的还原剂运输装置(例如，泵)以及计量装置(以下描述)。控制装置5控制加热装置11、计量部件1的还原剂运输装置以及计量装置的工作。计量部件1的还原剂温度传感器可以设置在还原剂溶液所流过的管线的表面处或者靠近表面处。通过接收来自发动机的信号和来自计量部件1的还原剂温度传感器的信号来判断还原剂存储罐3中的还原剂是否需要加热。如果还原剂存储罐3中的还原剂需要被加热，则控制装置5的控制部分15起动以加热还原剂存储罐3，从而将还原剂存储罐3中的冷冻还原剂加热成液体还原剂。控制装置5将信号发送至计量部件1以启动还原剂运输装置和计量装置9(以下描述)工作，并且同时，压缩空气产生装置13的阀打开。通过此方式，压缩空气穿过管线9与精确计量的还原剂混合，并且随后混合物通过混合液体运输管线4运输至设置在废气排放装置10上的喷射喷嘴2。混合的还原剂溶液通过喷射喷嘴2被雾化，随后被喷射至废气排放装置10，并且在设置在废气排放装置10上的后处理反应器14中与发动机的废气经历化学反应，以实现减少废气中的有害组分的目的。

[0038] 参照图2，计量部件1包括密封罩104、设置在罩中的还原剂运输装置111、用于从还原剂存储罐3接纳还原剂并且将还原剂输入至还原剂运输装置111的入口管线102a、用于从计量装置排出还原剂的排出管线103a、以及设置在罩104中并且计量来自还原剂运输装置的还原剂的计量装置112。用于将压缩空气从压缩空气产生装置13排出的管线9与计量部件1处的排出管线103a连通。排出管线103a与混合液体运输管线4连通。通过此方式，从排出管线103a排出的混合的压缩空气和还原剂进入混合液体运输管线4。还原剂运输装置111通过管线104a连接至计量装置112。入口管线102a通过还原剂入口102与还原剂存储罐3连通。还原剂存储罐3的还原剂从还原剂入口102通过入口管线102a进入压缩空气产生装置13、经历还原剂运输装置111的动力运输、随后通过管线104a运输至计量装置112。压缩空气产生装置13的压缩空气通过管线9进入管线103a。管线9与排出管线103a之间的连通部分位于罩
104的内侧。同时，从计量装置112排出的还原剂也进入排出管线103a。通过此方式，进入排出管线103a的压缩空气和进入排出管线103a的还原剂混合并且进入混合液体运输管线4。
还原剂运输装置111可以为各种泵，例如，离心泵或齿轮泵。正如现有技术，计量装置112可以为计量阀或计量泵。

[0039] 在图2中所示的计量部件1的第一实施方式中，密封罩104为密封的罩，并且还原剂运输装置111、计量装置112、管线9的一部分、还原剂入口管线102a的一部分、排出管线103a的一部分以及管线104a的全部安装在罩104中。通过此方式，密封装置——例如，密封环或密封胶——设置在管线102a和罩104连接的位置A处、管线9和罩104连接的位置B处、以及管线103a和罩104连接的位置C处以防止还原剂存储罐3的还原剂渗入到罩104中。通过此方式，包括在罩104中的还原剂运输装置111、计量装置112以及管线完全地密封在罩104中。即使计量部件1浸没在还原剂存储罐3的还原剂中，计量部件1仍然不受还原剂液体的影响。如果还原剂是腐蚀性的，则密封罩104的表面可以涂有防腐涂层或添加防腐盖。明确地，也可以选择防腐材料例如不锈钢来制作罩104。温度传感器19设置在管线104a的外表面上并且用于测量流过管线的还原剂的温度。温度传感器19在端部K处通过控制线束6的一条控制线连接至控制装置5，并且同时，控制线还连接至还原剂运输装置111和计量装置112使得控制装置5可以控制例如还原剂运输装置111和计量装置112的打开及关闭的工作。明确地，温度传感器19还可以设置在其他管线例如管线102a或103a上，或甚至可以设置在还原剂存储罐3中。可以从前述描述中明白的是，在该实施方式中，流过还原剂运输装置111和计量装置
112的还原剂以及与压缩空气不混合的还原剂均位于罩104中，以确保两种还原剂的温度接近还原剂存储罐3中的还原剂的温度以及两种还原剂可以通过加热装置11加热。明确地，可以由本领域技术人员知晓的是，如果管线102a和103a以及管线9与罩104紧密配合并且被密封，则还可以省去密封装置。

[0040] 此外，还原剂运输装置111和计量装置112可以集成为一体或用具有流体运输功能和计量功能的装置例如计量泵替换。

[0041] 可以从图2中看出的是，密封罩104主要用于密封还原剂运输装置111、计量装置112以及罩104内的用于传输还原剂的管线，使得还原剂运输装置111、计量装置112以及管线可以安置在还原剂存储罐3中。参照图3，示出了计量部件1的第二实施方式。该实施方式与图2中的实施方式的区别在于：图3的密封罩104实际上由还原剂运输装置111的罩1104、计量装置112的罩2104、管线104a的罩形成，并且在管线104a与罩1104之间的结合点D处以及管线104a与罩2104之间的结合点E处密封(未示出)。如果还原剂是腐蚀性的以及管线
104a的罩不具有防腐能力，则可以在管线104a的外表面上添加防腐涂层。如同图2中的第一实施方式，密封装置——例如密封环或密封胶——设置在管线102a与罩1104之间的结合点A以及管线103a与罩2104之间的结合点F处。然而，在该实施方式中，管线9与管线103a之间的连通部分位于罩2104的外侧但是靠近罩2104。实际上，本发明正好使连通部分能够随意地靠近罩2104。通过此方式，还能够确保流出计量装置112并且与流出管线9的压缩空气不混合的还原剂溶液的温度仍然非常接近还原剂存储罐3的还原剂的温度，因此，可以实现本发明的目的。从连通部分至罩2104的距离可以由本领域技术人员根据具体结构容易地设定，并且可以大体为1cm至5cm，以确保流出计量装置112并且与流出管线9的压缩空气不混合的还原剂溶液的温度仍然较高并且接近还原剂存储罐3中的还原剂的温度，因此还原剂溶液不冷凝。

[0042] 参照图4，示出计量部件1的第三实施方式。该实施方式与图3中的第二实施方式的区别在于，管线9与管线103a之间的连通部分位于罩2104内。通过此方式，如同图3中的第二实施方式，流过还原剂运输装置111和计量装置112的还原剂以及与压缩空气不混合的还原剂均位于罩1104或2104中，以确保两种还原剂也可以通过加热装置11加热。

[0043] 参照图5，示出计量部件1的第四实施方式。该实施方式与图2中的实施方式的区别在于，还在密封罩104中设置了加热装置109，以进一步加热流出计量装置112并且与流出管线9的压缩空气不混合的还原剂。应当指出的是，如以上描述的，如果加热装置109不存在，则本发明的气助式还原剂计量和喷射系统也可以实现本发明的目的。然而，设置加热装置109以进一步防止计量部件1中的还原剂在极端温度下冷凝。

[0044] 图6为本发明的气助式还原剂计量及喷射系统的计量部件1和还原剂存储罐3的固定和连接方式的实施方式的示意图。参照图6，计量部件1通过使用螺钉或螺栓149穿过凸缘139固定在还原剂存储罐3的侧面处，通常在靠近压缩空气产生装置13的侧面处。还原剂存储罐3的侧面处设置有两个孔。管线9和混合液体运输管线4分别从两个孔向外延伸以连接至压缩空气产生装置13和喷射喷嘴2。凸缘139可以在计量部件1的右侧处延伸，或可以在右侧处通过焊接或螺栓固定为一体式凸缘。

[0045] 如以上描述的，流出管线9和混合液体运输管线4在计量部件1的罩处密封。密封装置——例如，密封环或者密封胶——设置用于在流出管线9与还原剂存储罐3的侧面之间的结合点M处进行密封。另外，密封装置——例如，密封环或者密封胶——设置用于在混合液体运输管线4与还原剂存储罐3的侧面之间的结合点N处进行密封。明确地，根据前述固定方式的技术，本领域技术人员可以根据具体结构通过螺钉或螺栓或其他常见的机械方式将计量部件1容易地固定至还原剂存储罐3的下表面或上表面上。

[0046] 可以从前述的描述中清楚明白的是，在由本发明提供的气助式还原剂计量及喷射系统中，还原剂运输装置111和计量装置112安装在密封罩104中或者由将罩1104和2104组合而形成的罩中，管线9与管线103a之间的连通部分也位于密封罩104中或容易地设置成靠近罩104，整个罩104安装在用于存储还原剂的还原剂存储罐3中，并且还原剂存储罐3通常设置有加热装置11。通过此方式，还原剂运输装置111、计量装置112以及与压缩空气不混合的还原剂都可以通过加热装置11加热，并且流过还原剂运输装置111和计量装置112的还原剂溶液(液体)不会由于外面的低温而冷凝，因此，还原剂的工作不受影响。与来自压缩空气产生装置13的压缩空气混合的还原剂通过压缩空气驱动以被传输至喷射喷嘴2，在此期间，还原剂不冷凝。在现有的气助式还原剂计量及喷射系统中，还原剂运输装置111和计量装置112设置在还原剂存储罐3与喷射喷嘴之间的运输管线上。通过此方式，不仅流过还原剂运输装置111和计量装置112的还原剂液体完全地暴露于空气中，而且流出还原剂运输装置
111和计量装置112的液体在与压缩空气混合之前所流过的管线的全部或者绝大部分暴露于空气中(由于还原剂和压缩空气通常在还原剂从还原剂运输装置111和计量装置112排出之后混合)，因此可以安装额外的加热装置以加热管线中的液体还原剂。

[0047] 现参照图7，提供了另一种气助式还原剂输送系统，该气助式还原剂输送系统可以包括罐210、加热元件212和泵组件214。罐210可以存储例如大量尿素或任何其他合适的还原剂并且可以包括填充管215，还原剂可以通过填充管215添加到罐210。加热元件212可以设置在罐210内并且能够操作用于加热罐210内的还原剂以使还原剂的温度维持在预定阈值以上。泵组件214可以至少部分地设置在罐210内并且可以接纳来自空气压缩机13(图1)的加压空气和来自罐210的还原剂，如以下将更详细地描述。如同以上描述的系统，泵组件214可以通过控制装置5控制并且可以经由混合液体运输管线4和喷射器216(图13和图14)对废气排放部件10(图1)提供空气和还原剂的混合物。例如，可以在罐210中设置一个或更多个传感器218以测量罐210中的还原剂的水平或量和/或还原剂的温度。传感器218可以与控制装置5、泵组件214和/或加热元件212通信。

[0048] 现参照图8至图10，泵组件214可以包括壳体220，还原剂过滤器222(图8)、泵224和空气阀组件226(图9)。壳体220可以包括容置还原剂过滤器222的第一室228、容置泵224的第二室230以及容置空气阀组件226的第三室232。在一些实施方式中，还原剂加热器234(图8和图11)可以设置在壳体220中(例如，在第一室228中)以当还原剂流过泵组件214时加热还原剂。除以上描述的加热元件212之外的或者取代以上描述的加热元件212，可以设置还原剂加热器234。还原剂加热器234可以通过控制装置5(图1)控制。

[0049] 如在图8中所示，来自罐210的还原剂通过还原剂入口236流入至泵组件214中。还原剂入口236可以与还原剂过滤器222流体连通。还原剂过滤器222可以经由导管238与泵224流体连通。导管238可以例如为形成在壳体220中的通道。通过此方式，泵组件214可以限定还原剂通路239，还原剂通路239包括还原剂入口236、还原剂过滤器222、导管238、泵224的入口240以及泵224的出口242。泵224的运行可以将还原剂从罐210通过还原剂通路239抽取至混合装置245的混合室244中。在混合室244中，还原剂可以与从空气压缩机13和空气阀组件226接纳到的空气混合，如将在以下更详细地描述。

[0050] 如在图9中示出的，空气阀组件226可以包括阀本体246和阀构件248。阀本体246可以包括空气通道250，空气通道250将空气入口252与容置泵224的第二室230流体连接。阀构件248可以控制通过阀本体246的空气流。在一些实施方式中，阀构件248可以为机械电子阀(例如，电磁阀)并且可以通过控制装置5控制。在其他实施方式中，阀构件248可以为气动致动阀。要领会的是，阀构件248可以为任何合适类型的阀。

[0051] 来自空气压缩机13(图1)的空气可以通过空气入口252流到泵组件214中，如图9中所示。空气可以从空气入口252流到阀本体246的空气通道250中。当阀构件248处于打开位置时，允许空气流过阀本体246并且到第二室230中。在第二室230中，空气可以绕泵224(如图10所示)流动和/或流过泵224的马达组件254以冷却泵224的马达组件254和/或其他部件。空气可以从第二室230流动至混合装置245的空气入口256中，如在图10中所示。通过此方式，泵组件214可以限定空气流动路径259(图9、图10和图12)，空气流动路径259包括空气入口252、空气阀组件226(具体地，空气通道250)、第二室230(在一些实施方式中，马达组件254)以及混合装置245的空气入口256。将要领会的是，压缩机13可以将除空气之外的或者取代空气的其他类型的气体(例如，氮气)提供至空气流动路径259。

[0052] 混合装置245可以包括控制混合装置245的空气入口256与混合室244之间的流体连通的止回阀260。止回阀260可以包括弹簧偏置的阀构件，该弹簧偏置的阀构件允许空气从空气入口256流动至混合室244，但是防止流体沿相反方向流过(即，防止流体从混合室244流动至空气入口256)。通过此方式，止回阀260可以限制或防止混合室244中的还原剂流动至空气阀组件226中和/或流动至将泵组件214与空气压缩机13连接的空气供应线路中。

[0053] 虽然混合装置245在图10中示出为包括与出口262一体地形成的本体261，但是在一些实施方式中，本体261和出口262可以为紧固在一起的两个单独件。例如，出口262可以为螺纹连接至本体261中的单独管道以用于混合室244与出口262之间的流体连通。可以设置一个或更多个O形环和/或其他密封件以防止流体在出口262与本体261之间的管接头处从混合装置245泄露出。如图10中所示，塞子可以与其中设置止回阀260的孔口接合以将止回阀260保持在该孔口中。

[0054] 在混合室244中，来自空气入口256的空气可以与来自泵224的出口242的还原剂混合。空气和还原剂的混合物可以通过混合装置245的出口262离开泵组件214。空气和还原剂的混合物可以从出口262流过混合液体运输管线4至喷射器216。喷射器216可以使还原剂雾化并且将混合物喷射至废气排放部件10中的废气流中，如将在以下更详细地描述。

[0055] 如在图11中所示，可以定位空气压力传感器264以检测第二室230内的空气压力。空气压力传感器264可以将检测到的空气压力传送至控制装置5。在一些实施方式中，控制装置5可以至少部分基于从空气压力传感器264接收的信息来控制空气压缩机13和/或空气阀组件226的阀构件248。虽然空气压力传感器264在以上描述为被定位来检测第二室230中的空气压力，但是应当领会的是，空气压力传感器264可以定位在别处以检测泵组件214内的其他位置处的空气压力。

[0056] 如图11和图12所示，泵组件214还可以包括净化通道270和净化阀272。净化通道270可以与位于泵224和还原剂入口236之间的一个或更多个位置比如导管238和/或还原剂过滤器222流体连通。当第二室230内的空气压力足够高时，净化阀272可以选择性地允许净化通道270与第二室230之间(或沿着空气流动路径259的别处)的流体连通。

[0057] 如图11所示，净化阀272可以包括弹簧偏置的阀构件274，弹簧偏置的阀构件274通常处于关闭位置以防止净化通道270与第二室230之间的流体连通。当第二室230内的空气压力增加至预定水平时，弹簧偏置的阀构件274可以通过空气压力移动至打开位置，从而允许空气从第二室230通过净化阀272流动至净化通道270中。高压空气可以从净化通道270流过还原剂通路239并且可以通过混合装置245的还原剂入口256和/或出口262离开泵组件214。

[0058] 在一些实施方式中，壳体220可以为密封单元。因此，将要领会的是，壳体220中的流体导管(例如，入口236、252和出口262)和/或电线(例如，连接至泵224、空气压力传感器264、还原剂加热器234以及空气阀组件226的电线)延伸穿过的开口可以例如用合适的塞子、封装材料和/或其他密封剂密封。

[0059] 现参照图13和图14，喷射器216可以包括导管280、衬圈282以及喷嘴284。导管280可以流体联接至混合液体运输管线4或与混合液体运输管线4一体地形成，并且可以延伸至排放部件10中以将空气和还原剂的混合物传输至排放部件10中的废气流。喷嘴284可以设置在导管280的第一端部286处。导管280可以包括接近远端部286的弯曲部287以使喷嘴284相对于排放部件10内的废气流适当地定向。

[0060] 衬圈282可以在导管280的弯曲部287与第二端部288之间附接至导管280。衬圈282可以包括径向向外延伸的定向突部290。定向突部290可以接合排放部件10的对应凹入特征以使导管280和喷嘴284相对于排放部件10正确地定向。

[0061] 喷嘴284可以包括内构件292和外帽294。内构件292可以为大体杯形构件并且可以包括内腔296(图14)和一个或更多个孔口298(图13)。孔口298可以与内腔296流体连通并且可以径向延伸穿过内构件292的侧壁300。外帽294还可以为大体杯形构件并且可以接纳内构件292以在外帽294与内构件292之间形成腔302(图14)。如图14所示，腔302可以包括大体U形截面并且可以与内构件292的一个或更多个孔口298流体连通。腔302可以包括轴向延伸穿过外帽294的端部306的出口304。雾化的还原剂可以流出出口304并且进入到排放部件10的废气流中。

[0062] 参照图12，将详细描述气助式还原剂输送系统的操作。在初始起动与气助式还原剂输送系统相关联的发动机后，控制装置5可以在放气模式下操作气助式还原剂输送系统，在放气模式下，空气阀组件226的阀构件248移动至打开位置并且空气压缩机13操作成允许空气在第一预定压力(例如，大约0.2帕至3.5帕(绝对值))下流动至空气流动路径259中。在放气模式下，泵224可以处于停用状态中。空气可以在第一预定压力下流动通过空气阀组件226、通过止回阀260以及通过喷射器216。通过此方式，穿过空气流动路径259和喷射器216的空气流可以防止来自排放部件10的废气和/或其他污染物流动到气助式还原剂输送系统中而污染或损坏空气流动路径259和/或还原剂通路239。空气流在第一预定压力下可能不足够强至能够打开净化阀272。

[0063] 接着，控制装置5可以响应于例如发动机运行参数和/或废气流参数在干填充模式下操作气助式还原剂输送系统。在干填充模式下，控制装置5可以关闭空气阀组件226的阀构件248并且开启泵224以将还原剂从罐210通过还原剂过滤器222泵送直至泵224的入口240。通过此方式，还原剂通路239中的空气可以被泵送出罐210与泵224的入口240之间的还原剂通路。当还原剂到达泵224的入口240时，控制装置5可以停止泵224并且开启空气阀组件226以允许空气在第一预定压力下流动穿过空气流动路径259和混合装置245。在一些实施方式中，控制装置5可以就在发动机起动之后在干填充模式下操作气助式还原剂输送系统，在该情况下，上述的初始放气模式可以被跳过或在干填充模式后实施。

[0064] 接着，控制装置5可以响应于例如发动机运行参数和/或废气流参数在定量配给模式下操作气助式还原剂输送系统。在定量配给模式下，控制装置5可以将泵224重新开启以迫使还原剂和空气的混合物流过喷射器216并且到排放部件10的废气流中。在一些实施方式中，控制装置5可以在将系统在定量配给模式下运行一段时间后响应于例如发动机运行参数和/或废气流参数在放气模式下和/或干填充模式下操作气助式还原剂输送系统。在定量配给模式、放气模式以及/或干填充模式之间的切换可以在一段连续的发动机运行或一段连续的车辆运行期间发生一次或更多次。

[0065] 当发动机停止(或刚好在发动机停止之前)时，控制装置5可以在初次净化模式下操作气助式还原剂输送系统。在初次净化模式下，控制装置5可以停止泵224以在继续空气(在第一预定压力下)的流动的同时中止还原剂的流动以从喷射器216的出口304与泵224的出口242之间的通路清除还原剂。在清除还原剂完成并且发动机已经完全停止后，可以切断空气压缩机13。

[0066] 如果控制装置5判定外侧环境温度足够低(例如，如果外侧环境温度接近或者低于还原剂的冰点)，则控制装置5可以在取代上述初次净化模式(或除上述初次净化模式之外)的二次净化模式下操作气助式还原剂输送系统。在二次净化模式下，控制装置5可以停止泵224以中止还原剂的流动并增加空气压缩机5的输出以使空气在第二预定压力(例如，大约
4.5帕至6.5帕(绝对值))下流过系统以从喷射器216的出口304与泵组件214的壳体220的还原剂入口236之间的通路清除还原剂(即，净化包括泵224和过滤器222的整个还原剂通路
239)。空气流在第二预定压力下可能足够强以打开净化阀272并且流过净化通道270，从而有助于整个泵组件214的净化。在清除还原剂完成并且发动机已经完全停止后，空气压缩机
13可以关掉。二次净化模式可以防止还原剂在泵组件214和喷射器216内冷冻，从而防止损坏泵组件214和喷射器216。

[0067] 将要领会的是，在一些实施方式中，控制装置5可以在取代初次净化模式的二次净化模式下常规地操作气助式还原剂输送系统，即使在发动机停止时外侧环境温度不接近或者不低于还原剂的冰点的情况下亦是如此。在一些实施方式中，控制装置5可以在发动机已经停止后的任何时间(例如，仅当就在发动机停止之前或刚刚停止之后实施初次净化模式时)在二次净化模式下操作气助式还原剂输送系统，可能即使在发动机已经停止较长时间段(即，数小时、数天、数周、数月或数年)的情况下亦是如此。

[0068] 在一些实施方式中，控制装置5可以在以定量配给模式运行之后启动初次和/或二次净化模式，即使发动机尚未停止或即使发动机停止事件不会即将发生或不可预见时亦是如此。例如，如果室外环境温度冷得足以冻结还原剂流动路径239中的还原剂(即使在发动机运行期间)，则控制装置5可以启动初次净化模式或二次净化模式以防止还原剂冻结。

[0069] 在一些实施方式中，比如发动机为混合动力系统(即，由内燃机和电动马达选择性地提供动力的动力系统)的一部分的实施方式，当车辆的整个动力系统已经停止和/或当动力系统已经在电动马达驱动模式(即，电动马达推进车辆的模式)下运行较长时间段(例如，在长时怠速或高速公路巡航期间)时，控制装置5可以在初次净化模式下或二次净化模式下操作系统。在这种实施方式中，控制装置5在车辆行驶状态期间可以不启动初次净化模式或二次净化模式，这将导致在电动马达驱动模式与发动机驱动模式(即，发动机推进车辆的模式)之间的频繁切换。

[0070] 出于说明和描述的目的已经提供了对于实施方式的前面的描述。该描述并不意在穷举或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征一般并不限于该特定实施方式，但在适用的情况下能够互换并且能够被用于选择的实施方式，即使没有具体地示出或描述亦是如此。这些实施方式也可以以多种方式变化。这些变化并不能被视为脱离本公开，并且所有这些变化都应包括在本公开的范围内。