用於還原劑過濾的裝置、方法和系統的製作方法

2023-12-04 07:41:26 2

用於還原劑過濾的裝置、方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於還原劑過濾的裝置、方法和系統，用於內燃機的排氣處理系統可具有帶有還原劑罐的還原劑傳送系統。位於還原劑罐內的過濾模塊對還原劑在傳輸到還原劑泵去除雜質之前進行過濾。為了減少進入泵的氣流，過濾器模塊可包括導向還原劑泵的出口端和位於出口端之上的通氣端，從而在還原劑進入出口端之前氣泡向通氣端漂浮。過濾器模塊可固定於罐液位罐液位傳感器裝配件且能將氣體排放到位於還原劑罐內還原劑之上的氣體存儲區。這種過濾系統可獨立於將還原劑傳輸回還原劑罐的任意返回管線而操作。
【專利說明】用於還原劑過濾的裝置、方法和系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及內燃機，更具體地涉及對用於排氣後處理的還原劑傳送系統的過濾。

【背景技術】
[0002]近年來，對於內燃機的排放規定變得更為嚴格。對於環境的重視促使了在全世界大部分地區實行更嚴格的內燃機排放規定。政府機構，例如美國的環境保護局(EPA)，對發動機的排放量進行仔細監控並制定所有發動機必須遵循的合適的排放標準。其結果是，在發動機上使用排氣後處理系統來降低排放變得越來越多。
[0003]一般來說，根據發動機的類型，排放規定有所不同。對壓燃式(例如柴油)發動機的排放測試通常對所釋放的一氧化碳(CO)、未燃碳氫化合物(UHC)、例如灰塵或煤菸灰那樣的發動機顆粒物(PM)、及氮氧化物(NOx)進行監控。
[0004]對於減少NOx排放，應用包括選擇性催化還原(SCR)系統在內的NOx還原催化器將NOx (在一些成分是NO和NO2)轉化為N2和其他化合物。SCR系統應用還原劑，典型的是氨，來減少NOx。當前可用的SCR系統能提供較高的NOx轉化率，允許燃燒技術專注於動力和效率。然而，當前可用的SCR系統也有少量缺陷。
[0005]SCR系統應用還原劑傳送系統將氨還原劑引入SCR催化器上遊的排氣流。當在適當的條件下在SCR催化器中氨的可用量剛好合適時，應用氨來減少NOx。然而，如果還原反應率太低或者引入SCR催化器上遊的排氣流中的還原劑的量不足，SCR系統可能就無法轉化足夠的NOx來滿足與NOx相關的規定的排放標準。
[0006]由於還原劑泵的故障，可能會導致還原劑傳送系統無法滿足還原劑或氨的需求量。還原劑泵可設計為用於液體還原劑，因此會需要啟動循環以在操作之前清除來自泵的氣體。將夾帶氣體傳送到泵的情況下，這種氣體會導致「損失啟動」的情況，在該情況下直到能再次從還原劑泵清除氣體為止還原劑泵無法傳送還原劑。這會降低SCR系統的性能，會需要泵再啟動。
[0007]使用更高級別的還原劑過濾時會使該問題惡化。許多還原劑過濾系統會導致在還原劑流中夾帶氣體。因此在大多數情況下，現有的過濾系統會導致泵故障。


【發明內容】

[0008]針對現有技術，尤其是針對現有技術中還沒有被當前可用的排氣後處理系統完全解決的問題和需求，提出本申請的主題。因此，所提出的本申請的主題在於提供一種對用於還原劑傳送系統的還原劑進行過濾的裝置、方法和系統，來至少克服現有技術中後處理系統的缺點。
[0009]一種用於還原劑傳送系統的還原劑過濾器可包括:殼體；所述殼體內的過濾介質；及還原劑入口端，該還原劑入口端與所述過濾介質相通且提供還原劑。該還原劑入口端從還原劑源抽取還原劑，所述殼體的至少一部分浸入所述還原劑源。該還原劑過濾器也可包括還原劑出口端，該還原劑出口端與所述過濾介質相通且接收還原劑；及通氣端，該通氣端與所述過濾介質相通且接收氣體。該通氣部大約位於所述過濾介質的頂部。
[0010]在前述的還原劑過濾器中，入口端可大約位於第一過濾介質的底部。通氣端可高於出口端且相對於出口端有垂直偏移。垂直偏移可選擇為驅使過濾器模塊內的夾帶氣體不向出口端而向通氣端移動。
[0011]在前述的還原劑過濾器中，過濾器模塊的高度可至少是50_。
[0012]在前述的還原劑過濾器中，通氣端可相對於出口端有水平偏移。
[0013]在前述的還原劑過濾器中，所述過濾介質可位於通氣端和出口端之間。
[0014]前述的還原劑過濾器可進一步包括殼體，框架內包含所述過濾介質，框架配合所述過濾介質來規定濾筒，為了進行更換可通過入口端拆下濾筒。
[0015]在前述的還原劑過濾器中，所述過濾介質可以是第一過濾介質。該還原劑過濾器可進一步包括第二過濾介質，第二過濾介質位於第一過濾介質的內表面以規定第一與第二過濾介質之間的已過濾還原劑空間。第二過濾介質可包括與入口端流通的內空間。通氣端和出口端可都與已過濾還原劑空間流通。
[0016]本發明的內燃機系統可包括與燃燒排氣相通且供給還原劑的還原劑傳送系統。該還原劑傳送系統可包括:包含還原劑的還原劑罐；向燃燒排氣供給還原劑的投配器；從還原劑罐抽取還原劑且將還原劑傳送到投配器的還原劑泵；及位於還原劑罐內且對還原劑進行過濾的過濾器模塊。過濾器模塊可包括通氣端，通氣端釋放來自過濾器模塊的夾帶氣體以限制夾帶氣體進入還原劑泵。
[0017]前述的內燃機系統可進一步包括產生燃燒排氣的內燃機。
[0018]前述的內燃機系統可進一步包括與內燃機相通且接收燃燒排氣的排氣後處理系統。
[0019]在前述的內燃機系統中，過濾器模塊可進一步包括具有頂端和底端的殼體、及與還原劑泵流通以將被過濾器模塊過濾之後的還原劑輸送到還原劑泵的出口端。還原劑傳送系統可進一步包括將還原劑從出口端輸送到還原劑泵的還原劑供給管線。通氣端可形成於頂端，還原劑供給管線經過頂端延伸入殼體以規定大約在底端的出口端。
[0020]前述的內燃機系統可包括通氣管線。過濾器模塊可位於還原劑罐的底壁的附近，通氣管線可實質上垂直延伸以將氣體從通氣端通過還原劑罐內的還原劑傳輸到在還原劑罐內位於還原劑之上的氣體存儲區。
[0021]前述的內燃機系統可包括至少一部分位於還原劑罐內以測量還原劑罐內的還原劑液位的罐液位傳感器裝配件。過濾器模塊可固定於罐液位傳感器裝配件。
[0022]在前述的內燃機系統中，過濾器模塊可進一步包括與還原劑泵流通以將被過濾器模塊過濾之後的還原劑傳輸到還原劑泵的出口端。過濾模塊可包括位於通氣端和出口端之間的第一過濾介質。
[0023]在前述的內燃機系統中，還原劑傳送系統可獨立於從還原劑泵下遊的任意位置將還原劑傳輸回還原劑罐的任意管線而運行。
[0024]根據一種用於對還原劑傳送系統內的還原劑進行過濾的方法，該方法可包括以下步驟:將還原劑儲存在還原劑罐內；以過濾器模塊的第一過濾介質對還原劑進行過濾以提供已過濾還原劑；從已過濾還原劑排放夾帶氣體以提供已過濾除氣還原劑；及將已過濾除氣還原劑抽入還原劑泵。可不從還原劑罐移除夾帶氣體地從已過濾還原劑排放夾帶氣體。
[0025]在前述的方法中，過濾器模塊可包括第二過濾介質。第一和第二過濾介質中的一個可位於第一和第二過濾介質中的另一個之中以規定第一與第二過濾介質之間的已過濾還原劑空間。對還原劑進行過濾可包括將還原劑通過第一過濾介質移入已過濾還原劑空間。
[0026]前述的方法可包括以下步驟:用至少一部分位於還原劑罐內的罐液位傳感器裝配件來測量還原劑罐內的還原劑液位，過濾器模塊固定於罐液位傳感器裝配件。
[0027]在前述的方法中，還原劑罐可包含還原劑和位於還原劑之上的氣體存儲區。從已過濾還原劑排放夾帶氣體可包括將夾帶氣體導向過濾器模塊的通氣端，通過還原劑罐內的還原劑進入氣體存儲區。
[0028]在前述的方法中，通氣端可高於過濾器模塊的出口端。將夾帶氣體導向通氣端可包括允許夾帶氣體向上漂浮不達到出口端而是達到通氣端。
[0029]整個說明書中提到的特徵、優點或類似語言並不意味著根據本公開的主題可以實現的所有特徵和優點應該在或在任何單一的實施例中。相反，所指特徵和優點的語言應被理解為意味著與實施例有關的特定的特徵、優點或特性被包括在本發明公開的至少一個實施例中。因此，特徵、優點和類似語言的討論，在整個說明書中可以但並非必須指代同一個的實施例。
[0030]本發明所公開的主題中所述的特徵、結構、優點和/或特性可以在一個或多個實施例和/或實現方式中以任何合適的方式組合。在下面的描述中，提供了許多具體細節以使本發明所公開的主題的實施例的能得到充分理解。相關領域技術人員將認識到本發明所公開的主題可以在無需一個或多個特定的特徵、細節、組件、材料的情況下和/或無需特定的實施例或實施方式的方法的的情況下實踐。在其他實例中，在某些實施例和/或實施方式中可以認識到額外的特徵和優點，這些額外的特徵和優點可能不存在於所有的實施例或實現方式中。此外，在某些情況下，眾所周知的結構、材料或操作沒有被示出或詳細描述，從而避免掩蓋了本發明所公開的主題的各方面。本發明所公開的主題的特徵和優點根據下面的描述和所附權利要求將變得更加顯而易見，或者可通過下文所述的主題的實踐來獲知。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了使本主題的優點可被更容易地理解，上文簡要描述的本發明的主題的更具體的描述將參考附圖中示出的具體實施例來提供。可以理解的是這些附圖僅為本發明的主題的典型實施例，因此不認為是其範圍的限定，通過使用附圖對本發明的主題的附加特徵和細節進行描述和解釋，其中:
[0032]圖1是根據一個代表性的實施方式的發動機系統的示意圖，該發動機系統包括內燃機和還原劑傳送系統。
[0033]圖2是圖1的實施方式中的還原劑罐的側視投影圖。
[0034]圖3是圖1的實施方式中的過濾器模塊的透視分解圖。
[0035]圖4是圖1的實施方式中的過濾器模塊在完全組裝態下的部分剖面側視投影圖。【具體實施方式】
[0036]圖1示出了發動機系統10的一個實施方式。發動機系統10的主要組件包括內燃機20和排氣後處理系統,排氣後處理系統可以是選擇性催化還原(SCR)系統18的形式,SCR系統18包括催化室22，催化室22與內燃機20相通且通過排氣管線24接收排氣。催化室22包括任意種類的催化劑，例如SCR催化劑，配置為與排氣相互作用且在有氨的情況下減少NOx。內燃機20可以是壓燃式發動機，例如柴油燃料發動機，或者是火花點火式內燃機，例如操作為傾斜的汽油燃料發動機。在內燃機20的壓縮室內對燃料和空氣進行燃燒以提供排氣，該排氣排入排氣管線24。在通過排氣管26排入大氣之前，排氣流的至少一部分從排氣管線24流入或流經排氣後處理系統。
[0037]—般來說，SCR系統18配置為從排氣管線24接收的排氣中移除多種化合物和微粒排放物。除了催化室22之外，SCR系統18可包括還原劑傳送系統30。除此之外或者作為另一種選擇，SCR系統18可包括任意的多種已知的排氣處理組件，例如一般的氧化催化器、顆粒物過濾器、氨氧化催化器。還原劑傳送系統30可包括還原劑源32，還原劑泵34、及投配器，其作為傳送結構來操作且可採用噴射器36的形式，但是作為另一種選擇可以是向排氣流傳送還原劑的任意結構。還原劑源32可以是能保留還原劑的容器或罐，還原劑例如是氨水(NH3)、尿素、柴油燃料、車用尿素、或柴油。還原劑源32與泵34相通且供給還原劑，泵34配置為將還原劑從還原劑源32泵送到噴射器36。噴射器36可以是位於催化室22上遊的還原劑噴射器。噴射器36可選擇為可控，通過促動控制閥42來在排氣進入催化室22之前將想要的量的還原劑直接噴入經過排氣管線24的排氣流。
[0038]還原劑傳送系統30可包括還原劑流過的還原劑管線。在示出的實施方式中，系統30包括還原劑供給管線38，還原劑供給管線38促使還原劑從還原劑源32流向噴射器36。泵34可以是現有技術中已知的任意種類的流體泵。泵34以輸入壓力從還原劑源32抽取還原劑且以高於輸入壓力的輸出壓力對還原劑進行傳送。進入泵34的還原劑規定為還原劑輸入流，離開泵的還原劑規定為還原劑輸出流。還原劑傳送系統30也可包括位於泵34下遊的投配管線40。投配管線40可具有能作為允許包含足夠流體的累積器的長度和剖面幾何形狀。作為另一種選擇，可在投配管線40上的任意位置提供一個分離的累積器(未圖示)。累積器40可累積和臨時儲存在輸出壓力下的還原劑輸出流的儲藏。在某個實施方式中，投配管線40減少了向噴射器36提供增壓還原劑的響應時間。投配管線40可提供其他好處，例如能量轉化、吸收液壓管線衝擊、壓力保持、及彌補流體洩露、熱膨脹、熱收縮等等。還原劑傳送系統30也可包括一個或更多的壓力傳感器46、48以檢測系統內的還原劑的壓力。在一些實施方式中，系統30隻包括位於泵34下遊的高壓傳感器38,而在其他實施方式中，系統也包括位於泵34上遊的低壓傳感器46。
[0039]發動機系統10包括控制器50，控制器50對發動機系統10和相關的子系統，例如內燃機20和還原劑傳送系統30，的操作進行控制。控制器50在圖1和2中都示出為一個單獨的物理單元，但是在一些實施方式中，如果需要的話，可包括兩個或更多的分離的單元或組件。一般來說，控制器50接收多輸入，對輸入進行處理，並且傳遞多輸出。多輸入可包括來自傳感器和各種用戶輸入的感應測量。控制器50使用各種算法、儲存數據、及其他對存儲數據和/或一般輸出值進行更新的數據來處理輸入。向控制器50的其他組件和/或發動機系統10的一個或更多的元件傳遞一般輸出值和/或命令以控制系統來得到想要的結果，更詳細地，得到想要的排氣排放。
[0040]一般來說，在一個實施方式中，控制器50配置為對控制閥42的操作進行控制以將所命令的量的還原劑噴射入排氣流。控制器50可基於各種操作條件中的任意一種和現有技術中已知的要素來生成還原劑投配命令54。控制器50也通過規定泵速對流體泵34的操作進行控制。在一個實施方式中，控制器50生成與想要的泵速相關的泵命令且向還原劑泵34傳遞泵命令52。大體上，與泵命令52相關的想要的泵速與還原劑輸出流的想要的輸出壓力對應。
[0041]優選地，在確保經過噴射器36的還原劑的適當和精確噴射的過程中還原劑輸出流的實際輸出壓力維持在想要的輸出壓力。因此，以將還原劑輸出流的第二壓力維持在或接近想要的輸出壓力的速度操作還原劑泵34。因此，基於由壓力傳感器48檢測或感應到的壓力，控制器50生成與泵速相關的泵命令52以將實際輸出壓力維持在或接近想要的輸出壓力。例如，如果壓力傳感器48感應到的還原劑輸出流的實際輸出壓力低於想要的輸出壓力(或者壓力傳感器46、48感應到的壓差低於想要的壓差)，則控制器50發送泵命令52以增加泵34的速度，從而增加了泵34外的還原劑的積流，相應增加了實際輸出壓力以達到想要的輸出壓力。反之，如果實際輸出壓力高於想要的輸出壓力(或者壓差高於想要的壓差)，則控制器50發送泵命令52以減少泵34的速度，從而減少了實際輸出壓力以達到想要的輸出壓力。因此，當系統壓力穩定後，泵命令52和泵速提供了離開泵34的輸出流的可靠表示。
[0042]控制器50可設計為向車載診斷系統56，或0BD56，提供性能狀態。0BD56可向用戶，例如包含發動機系統10的車輛的駕駛員，提供狀態。例如通過燈或LED、聲音信號或警報、模擬評估、數字讀數等等方式來提供。
[0043]還原劑罐32內的還原劑可能會遭遇顆粒侵入，特別是在高汙染或重型工程的區域。還原劑泵34、控制閥42、噴射器36、和/或還原劑傳送系統30的其他組件都容易受到顆粒堆積的影響。因此，在到達還原劑泵34之前對還原劑進行過濾是可取的。
[0044]參照圖2，詳細示出了圖1中的還原劑罐32的側視投影圖。還原劑罐32可包括頂壁60、底壁62、及四個側壁64。本領域的技術人員會認識到在圖2中示出的矩形形狀只不過是一個實施方式的一個示例。在其他實施方式中，還原劑罐可以具有已知的任意形狀。一般來說，還原劑罐32可以是任意類型的容器、盛器、或者能儲存還原劑的物體。還原劑罐32實質上是空心的且規定了可儲存還原劑在內的內腔33。如圖2所示，還原劑罐32包含一定體積的還原劑70。在內腔33中沒有被還原劑70所佔據的部分包含位於還原劑70之上的氣體或者氣體存儲區72。氣體存儲區72可包含空氣，而且在消耗了還原劑70的情況下能擴大。如果在消耗了還原劑70的情況下想要更多的空氣進入氣體存儲區72，可密封還原劑罐32，也可與周圍空氣相通。
[0045]在示出的實施方式中，還原劑罐32包括一般位於還原劑罐32的內腔33內的罐液位傳感器裝配件80，以測量保持在還原劑罐32內的還原劑的液位且將其報告給0BD56、操作員、分離的車載計算機等等。罐液位傳感器裝配件80可具有現有技術中已知的任意配置。
[0046]如圖2所示，罐液位傳感器裝配件80包括基部82、U形導管84、杆86、及信號線88。信號線88可穿過還原劑罐32上的壁60、62、64中的任意一個上的開孔(未圖示)。可密封開孔以防止還原劑70離開還原劑罐32。U形導管84可具有第一部分90和第二部分92且可用於還原劑液位測量，或者作為另一種選擇可通過循環熱或冷流體經過U形導管84以允許熱傳遞到周圍的還原劑70或從周圍的還原劑70向外傳遞來提供對還原劑罐32內的還原劑70的加熱或冷卻。信號線88可提供表明還原劑罐32內的還原劑70的液位的電信號。
[0047]過濾器模塊100可固定於罐液位傳感器裝配件80。在另一個實施方式中(未圖示)，過濾器模塊100可不依靠支撐物或浮於還原劑罐內、固定於還原劑罐的壁上、或者固定於還原劑罐內的任意其他設備上。根據再另外一個實施方式，過濾器模塊100可位於還原劑罐之外，且可通過供給管線接收來自還原劑罐的還原劑。
[0048]儘管在各種實施方式中，在圖2所示的實施方式中，過濾器模塊100浸入還原劑罐32的還原劑70內大約底壁62的地方。這種布置提供了很多優點，包括減少了零件計數(例如通過去除過量流體管線、安裝組件等等)、減少了系統內可能的阻塞點的數量、及減少了需要將還原劑傳送到噴射器36的流體路徑的長度。減少流體路徑的長度可以使還原劑傳送系統30相比於在還原劑罐之外具有過濾器的對應的系統(未圖示)更敏感且更易於控制。此外，將過濾器模塊100固定於罐液位傳感器裝配件80提供了額外的優點，進一步減少了製造還原劑罐32所需的硬體和組裝步驟。
[0049]如圖所示，過濾器模塊100與導向還原劑泵34的還原劑供給管線38 (如圖1所示)連接。還原劑供給管線38可穿過還原劑罐32上的壁60、62、64中的任意一個上的開孔(未圖示)。可密封開孔以防止還原劑70離開還原劑罐32。過濾器模塊100也可與通氣管線102連接，通氣管線102將氣體從過濾器模塊100內部輸送到氣體存儲區72。因此通氣管線102可具有接近基部82或罐32的頂壁60的開口 104。通氣管線102和還原劑供給管線38可分別通過夾具105或者其他連接方法固定於U形導管84的第一和第二部90、92。
[0050]過濾器模塊100可具有殼體106，殼體106包含了過濾器模塊的內部組件。過濾器模塊100的各種組件將在圖3中更詳細地示出和記載。
[0051]參照圖3，示出了過濾器模塊100的各種組件的分解圖。如圖所示，殼體106可具有第一組件110和第二組件112。過濾器模塊100也可包括第一過濾器114和第二過濾器116。此外，各種緊固件、夾具、或其他工具(在圖3中未圖示)可用於將殼體106的第一和第二組件110、112保持在一起和/或將第一和第二過濾器114、116固定在殼體內。過濾器模塊100可以是「濾筒型」過濾器。因此，第一和第二過濾器114、116兩者或者其中的每一個都可規定易於體會的分立封裝。
[0052]如圖3所示，殼體106的第一組件110可具有頂端120、底端122、第一側部124、第二側部126、及面128，面128將頂端120、底端122、及側部124、126連接在一起。底端122可包括開口 130及一對凸緣132，開口 130的尺寸允許插入和/或移除過濾器114、116，凸緣132有助於第一組件110和第二組件112的組裝。頂端120可具有帶有兩個開口 136的凸緣134，開口 136允許管線38、102穿過其進入殼體106。凸緣134也可包括次級通氣孔138，如後所述有助於防止氣體累積在過濾器模塊100內的未過濾的還原劑中。側部124、126可張開以更嚴密符合罐液位傳感器裝配件80的導管84的端部的形狀。
[0053]殼體106的第二組件112可具有頂端140、底端142、第一側部144、第二側部146、及高原部148，當第一和第二組件110、112固定在一起時，它們中的每一個都與第一組件110中的對應部分120、122、124、126鄰近或對齊。底部142可具有開口 150和可連接於凸緣132的一對凸緣152，從而通過緊固件(在圖3中未圖示)或類似的物體將第一和第二組件110、112固定在一起。底部142也可具有中央凸緣154，有助於例如通過提供將殼體106連接於柱86來將殼體106連接到罐液位傳感器裝配件80。
[0054]頂端140可具有位於高原部148的任何一側的兩個開口 156。開口 156可導入U形槽158，U形槽158的形狀能容納和納入U形導管154，從而提供了將過濾器模塊100固定安裝於罐液位傳感器裝配件80。開口 150的尺寸可以使U形導管84的底部從底端暴露，從而也提供了還原劑70從殼體106之外進入第一過濾器114的通路。第二組件112的頂端140可選地具有一個或更多額外的特徵(未圖示)以連接於凸緣134或第一組件110的其他部分，從而有助於將組件110、112固定在一起。
[0055]第一過濾器114可具有頂端160、底端162、第一側部164、第二側部166、第一面168 (相對於圖3的視角來說面朝上)、及第二面169 (相對於圖3的視角來說面朝下)。第一過濾器114 一般可包括框架170和介質172，其可以是現有技術中一直的任意類型的過濾介質。如圖所示，介質172可通過形成在框架170上的窗口 173而暴露。底端162可具有導向第一過濾器114內的內空間175的開口 174。在內空間175內也可存在窗口(未圖示)以將介質172暴露於內空間175。因此，還原劑流體可流經介質172，從第一過濾器114之外的空間穿過內空間175。
[0056]開口 174可被凸緣176環繞。頂端160可具有第一軸套177和第二軸套178，第一軸套177在組裝過濾器模塊100之後從殼體106的第一組件110頂端120的開口 136中的一個開口伸出，第二軸套178在組裝過濾器模塊100之後從殼體106的第一組件110頂端120的開口 136中的另一個開口伸出。第一和第二軸套177、178可分別接收通氣管線102和還原劑供給管線38。頂端160也可包括次級通氣孔139，如後所述有助於防止氣體累積在過濾器模塊100內的未過濾的還原劑中。
[0057]第二過濾器116可具有頂端180、底端182、第一側部184、第二側部186、第一面188 (相對於圖3的視角來說面朝上)、及第二面189 (相對於圖3的視角來說面朝下)。第二過濾器116 —般可包括框架190和介質192，介質192可通過形成在框架190上的窗口193而暴露。在內空間195內也可存在窗口(未圖示)以將介質192暴露於內空間195。因此，還原劑流體可流經介質192，從第一過濾器116之外的空間穿過內空間175。
[0058]底端182可具有導向第二過濾器116內的內空間195的開口 194。開口 194可被凸緣196環繞。軸套197從凸緣196朝頂端180伸出。頂端180可具有軸套198，軸套198在組裝第一和第二過濾器114、116之後從第一過濾器114的次級通氣孔179伸出。軸套198具有次級通氣孔199 (如圖4所示)，允許來自內空間195內的未過濾的還原劑的夾帶氣體通過殼體106的第一組件110的次級通氣孔138離開過濾器模塊100。在本申請中，「夾帶氣體」是指與液體一同輸送的氣體。因此，夾帶氣體並非需要氣體具有任意特定的與液泡尺寸或其他特性相關的化學製品。
[0059]可將各種組件110、112、114、116組裝來提供過濾器模塊100。如果需要的話，殼體106可組裝於導管84上，例如，通過首先將導管84的底部插入槽158然後可選地將導管84以壓接、焊接、機械連接、粘合劑等等方式固定於槽158內。然後第一和第二組件110、112可固定在一起來形成殼體106，例如通過將凸緣132固定於凸緣152且將頂端120固定於頂端140。然後殼體106完全組裝和固定於罐液位傳感器裝配件80，準備接收第一過濾器114和第二過濾器116。
[0060]如果需要的話，過濾器模塊100可以是濾筒型過濾器模塊100。因此，無須拆開或分解殼體106,第一過濾器114和/或第二過濾器116能容易地插入殼體106和/或從殼體106移除。使用框架170、190有助於簡單的更換，因為相對於介質172、192，框架170、190更堅硬，從而能相對容易地從殼體106滑出或鎖入殼體106。
[0061]根據一個實施例，可首先將第一過濾器114插入第一組件110的開口 130，從而第一面168位於第一組件110的面128的內部附近且第一過濾器114的第二面169位於殼體106內的導管84的底端。第一軸套177可穿過對應的頂端120的開口 130以從第一組件110的頂端120之上伸出。類似地，第二軸套178可穿過對應的頂端120的開口 136以從頂端120之上伸出。
[0062]在將第一過濾器114插入第一組件110之後，次級通氣孔179可與第一組件的次級通氣孔138對齊。第一和第二軸套177、178之間的頂端160可與頂端120的凸緣134鄰接，第一過濾器114的底端162的凸緣176可與第一組件110的底端122鄰接，從而停止運動來控制第一組件110內的第一過濾器114的靜止位置。卡止器、夾具、緊固件、或其他設備(未圖不)可用於將第一過濾器114固定在第一組件110內。
[0063]然後，第二過濾器116可通過開口 174插入過濾器114的內空間175從而第二過濾器116位於第一過濾器114之內。頂端180的軸套198可延伸入次級通氣孔179以確保軸套198與次級通氣孔179對齊。凸緣196可與凸緣176鄰接，從而停止運動來控制第一過濾器114內的第二過濾器116的靜止位置。卡止器、夾具、緊固件、或其他設備(未圖示)可用於將第二過濾器116固定在第一過濾器114內。
[0064]作為前述處理的另一種選擇，可首先將第一和第二過濾器114、116組裝在一起，然後插入第一組件110。第一和第二過濾器114、116可設計為獨立的更換，或可設計為配對更換。因此，如果需要的話，為過濾器模塊100更換濾筒可包括第一過濾器114和第二過濾器116這兩者。第一和第二過濾器114、116可在交給消費者之前預組裝以有助於更換濾筒。
[0065]在組裝之後，一般會在第二過濾器116的外部和環繞第一過濾器114的內空間175的壁之間存在間隙。如上所述，框架170、190中的每一個都設計為允許過濾器114、116的外部之間的流體通過對應的介質172、192流向內空間175、195。一般來說，過濾器114、116在它們的嵌套狀態下設計為還原劑從第一過濾器114的外部和從第二過濾器116的內空間195內流向第一和第二過濾器114、116之間的空間。從而該空間規定了已過濾還原劑空間，在該空間中還原劑已被過濾來移除顆粒物和/或其他雜質。
[0066]具體來說，會在第二過濾器116的第一面188和面向第一面188的第一過濾器114的內空間175之間，和第二過濾器116的第二面189和面向第二面189的內空間175之間存在間隙。而且，如圖4所示，在第二過濾器116的第二側部186和第一過濾器114的第二側部166的內部之間可存在大間隙以容納還原劑供給管線38的端部來允許已過濾除氣還原劑流入還原劑供給管線38。第一和第二過濾器114、116有利於形成密封，從而流體只能通過第一過濾器114的軸套177、178內的開孔從內空間175離開。不需要將殼體106的組件110、112裝在一起來形成密封。
[0067]組件110、112和過濾器114、116可用任意合適的材料來形成，包括金屬、陶瓷、聚合物、複合材料、及它們的其他組合。在一個實施例中，組件110、112可用金屬形成同時框架170、190可用選擇為可承受還原劑70內的長時間浸泡的聚合物形成。
[0068]參照圖4，示出了圖2和圖3中的過濾器模塊100及過濾器模塊100在罐液位傳感器裝配件80上的完全組裝態下的部分剖面側視投影圖。如圖所示，經過殼體106的第一組件110的側部124、126且經過第一過濾器114的中心得到該剖面。未切開第二過濾器116、還原劑供給管線38、及通氣管線102。圖3中的各組件110、112、114、116的頂端120、140、160、180 —般相互鄰近而且為了清楚在圖4中獨立編號。然而，頂端120、140、160、180共同表示為附圖標號200，代表過濾器模塊100的頂端200。類似地，底端122、142、162、182共同表示為過濾器模塊100的底端202，第一側部124、144、164、184共同表示為過濾器模塊100的第一側部204,第二側部126、146、166、186共同表不為過濾器模塊100的第二側部206。
[0069]如圖4所示，通氣管線102的入口端固定在第一過濾器114的第一軸套177內，而且還原劑供給管線38經過第一過濾器114的第二軸套178且固定於第二過濾器116的軸套197之內。通氣管線102的入口端可規定通氣端或入口 210，還原劑供給管線38的端部可規定還原劑出口端212或向著還原劑供給管線的入口端。軸套197可規定還原劑流入其來到達出口端212的內腔214。內腔214可通過將內腔214連接於內空間175的通道或開孔(未圖示)與第一過濾器114的內空間175流通。作為另一種選擇，可省略內腔214，還原劑供給管線38的部分大致在軸套197之外，可具有直接接收來自內空間175的還原劑的洞(未圖示)。
[0070]通氣端210和出口端212與內空間175流通，從而與第二過濾器之外的由內空間175規定的已過濾還原劑空間流通。在本申請中，「流通」是指在大量流體內有兩個特徵，在流體內的這兩個特徵之間存在連續且不堵塞的流體通路。
[0071]過濾器模塊100浸入還原劑罐32內的還原劑70。在操作中，還原劑70可包含顆粒、氣泡、和/或其他雜質，可經過第二過濾器116的開口 194和經過殼體106的第二組件112的開口 150抽入過濾器模塊100。因此，開口 194、150中的每一個都可作為入口端以允許還原劑流入過濾器模塊100，在本申請中，「端」是指在表面上的能讓流體經過的任意類型的洞。端可具有任意的形狀和尺寸。
[0072]還原劑可從第二過濾器116的開口 194流經第二過濾器116的介質192且可被介質192過濾，從而已過濾還原劑流入第一過濾器114內的內空間175，第二過濾器116位於第一過濾器114內。還原劑可從第二組件112的開口 150流經第一過濾器114的介質172且可被介質172過濾，從而已過濾還原劑流入內空間175。因此，在第二過濾器116之外的內空間175作為一般在其中只存在已過濾還原劑的已過濾還原劑空間。
[0073]內空間195內的未過濾的還原劑70內的任意氣泡可通過經過第二過濾器116的次級通氣孔199和經過殼體106的次級通氣孔138返回還原劑罐32內的還原劑70。這有助於通過避免氣體累積在內空間195內來保持第二過濾器的能力以接收經過對應的介質192的還原劑70。
[0074]當還原劑經過介質172、192時,會在還原劑中生成氣泡。提供較高過濾的介質(即更緊的網眼或增強捕捉小顆粒的能力)很不幸會導致生成更多的氣泡。如上所述，流入還原劑泵34的氣體可妨礙還原劑泵34的操作。因此，如有向箭頭233所示，想要在已過濾還原劑進入出口端212之前從已過濾還原劑通氣。
[0075]本發明利用了氣體傾向於漂浮到液體表面。因此，在過濾器模塊100內通氣端210高於出口端212。進一步參照圖4中的實施方式，通氣端210可位於或接近內空間的最高處，出口端212可位於或接近內空間175的最低處。其結果是，內空間175內的氣泡傾向於在它們抽入出口端212之前漂浮到通氣端210。
[0076]通氣端210相對於出口端212的垂直偏移提供了通氣端210和出口端212之間的顯著壓差。該壓差一般可以與氣體的相比於流向出口端212更會流向通氣端210的傾向相對應。在圖4的實施方式中，過濾器模塊100的高度可以是50mm或更高。該高度有助於確保已過濾還原劑70的氣體220 (可以泡的形式)自由地漂浮，從而向出口端212提供已過濾除氣還原劑222。在本申請中，「除氣」是指已移除了氣體的液體。「除氣」液體並不需要從中清除所有氣體，實際上，可以接受在進入還原劑泵34的已過濾除氣還原劑222中保留一些氣體，特別是如果這些氣體的形式是相對分散的小氣泡。
[0077]通過確保已過濾還原劑70在內空間175內的時間足夠長到發生除氣，在到達出口端212之前還原劑70在內空間175內必須流過的距離有助於除氣處理。因此，出口端212鄰近第二側部206會是有利的，這是因為第二過濾器116上的窗口 193和第一過濾器114的內部的窗口(未圖示)可為還原劑提供從內空間175直接到出口端212的路徑。類似地，將出口端212置於內腔214也有助於確保當進入出口端212時已過濾還原劑70進行了充分的除氣，特別是如果連接內腔214到內空間175的通道足夠小以造成流動限制，減緩了已過濾還原劑70進入內腔214的流動。
[0078]類似地，將第二過濾器116，或者更精確來說是過濾介質192，置於通氣端210和出口端212之間可有助於除氣，這是因為已過濾還原劑70在到達出口端212之前必須首先繞第二過濾器116流動。此外，將第二過濾器116置於通氣端210和出口端212之間有助於保持過濾器模塊100緊湊，這是因為內空間175內的已過濾還原劑空間相對較小。因此，將第二過濾器116置於通氣端210和出口端212之間能使得在流體進入出口端212之前在相對小容積的空間內發生除氣。
[0079]此外，通氣端210相對於出口端212的水平偏移是有利的，氣體和還原劑一般在相反的方向上流體以分別到達它們的端210、212。這種流動變化上的差異，更確切的說，實質上是相反的流動變化可有助於釋放還原劑70的流動中的夾帶氣體。這種流動變化上的差異用附圖標記220和222所代表的箭頭來示出，示出為指向相反的方向，分別朝向通氣端210和出口端212。
[0080]另外，第一過濾器114 (或至少是介質172)和/或第二過濾器116 —般位於通氣端210和出口端212之間是有利的，只是因為進入內空間175的已過濾還原劑立刻遇到這種流動變化上的差異。這增加了在還原劑70到達出口端212之前從還原劑70清除夾帶氣體的可能性。
[0081]在任意情況下，如233所示已過濾還原劑70從內空間175流向出口端212，在途中編程已過濾除氣還原劑222。已過濾除氣還原劑70抽入出口端212，通過還原劑供給管線38去向還原劑泵34。如有向箭頭221所示，來自內空間175內的已過濾除氣還原劑70的氣體220 (可以泡的形式)流向通氣端210且進入通氣管線102。氣泡經過通氣管線102且經過通氣管線102的頂部的開口 104釋放入氣體存儲區72。
[0082]在替代性的實施方式中，能使用各種過濾器模塊。例如，過濾器模塊(未圖示)不需要設計為濾筒型的過濾器，但是作為替代可以具有永久介質、松的介質、或在不使用更換濾筒的情況下可更換的介質。過濾器模塊(未圖示)不需要具有多個過濾器。可使用任意類型的過濾器，包括平面的、圓筒狀的、褶狀的、或其他類型。
[0083]在其他替代性的實施方式(未圖示)中，過濾器模塊無須連接於罐液位傳感器裝配件，但是作為替代可固定於還原劑罐的內壁、固定於還原劑罐內的其他裝置等等。此外，過濾器模塊可位於還原劑罐之外，可通過導管接收來自罐的還原劑，可通過另外的從還原劑罐之外進入氣體存儲區的管線將氣體排放回罐的氣體存儲區。在這種實施方式中，過濾器模塊需要相對於還原劑罐的底部位於最高處，或至少足夠低於還原劑罐內的還原劑70的最高液位已提供足夠的壓力來趨勢氣泡進入通氣端。
[0084]有利的是，還原劑傳送系統30無須提供連接到還原劑泵34下遊的還原劑供給管線38的管線。過濾器模塊100的通氣特徵可消除從還原劑泵34清除氣體且將氣體返回還原劑罐32的需要。事實上，過濾器模塊100置於還原劑罐32內有效允許了所有氣體留在還原劑罐32之內。無須有結構來提供氣體返回還原劑罐32，這是因為氣體一般不允許離開還原劑罐32進入還原劑傳送系統30的其他組件。
[0085]在本發明的另一個其他替代性的實施方式中，在此所述的方式可從通氣改為應用於其他液體。在內燃機的背景下，一些這種液體是:汽油、柴油燃料、噴氣發動機燃料、機油、冷卻液、制動液、動力轉向液、傳動液、防凍劑等等。本發明並不限於使用內燃機，可用於任何想要在將液體傳送到系統的操作組件之前從液體中移除氣體的應用。
[0086]貫穿本說明書提及的「一個實施例」、「實施例」，或類似的語言意味著結合實施例描述的特定的特徵、結構或特性包括在至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書的「在一個實施例中，」、「在實施例中」和類似短語的出現，可以但不一定全部指的是相同的實施例。類似地，術語「實現」的使用意味著具有結合本公開的一個或多個實施例所描述的特定的特徵、結構或特性的實現，但是，如果沒有明確的相關性表述，該實現可以與一個或多個實施例相關。
[0087]在上述說明書中哦和那個使用了某些術語，例如「上」、「下」、「上方」、「下方」、「水平」、「垂直」、「左」、「右」等等。這些使用的術語適用於在處理相對關係時提供一些清楚的表述。但是，這些術語並不是指絕對關係、位置、和/或方向。例如，考慮一個物體，通過簡單地翻轉該物體，「上」表面可變為「下」表面。儘管如此，仍然是相同的物體。此外，術語「包括」、「包含」、「具有」和其他變動除非特別指出，否則意味著「包括但不限於」。物品的枚舉列表除非特別指出，否則並不是指物品的所有或任意一個相互排除和/或相互包含。術語「一個」除非特別指出，否則也指「一個或更多」。
[0088]此外，在本說明書中一個元件「連接」於另一個元件的情況可包括直接連接和間接連接。直接連接可規定為一個元件通過一些接觸與另一個元件李娜接。間接連接可規定為彼此之間沒有直接接觸但是在其間具有一個或更多的額外的元件地連接兩個元件。此外，在此所述的將一個元件固定於另一個元件包括直接固定和間接固定。此外，在此所述的「鄰近」無須表示接觸。例如，一個元件可鄰近於另一個元件而不接觸那個元件。
[0089]本發明所公開的內容可以以其他具體形式體現而不背離其精神或本質特徵。所述實施例被認為在所有方面都僅是說明性的而不是限制性的。本公開的範圍因此由所附的權利要求不是由前面的描述來表明。所有在權利要求的等同物的含義和範圍內的變化都在其範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於還原劑傳送系統的還原劑過濾器，其特徵在於，包括: 殼體； 所述殼體內的過濾介質； 還原劑入口端，該還原劑入口端與所述過濾介質相通且提供還原劑，該還原劑入口端從還原劑源抽取還原劑，所述殼體的至少一部分浸入所述還原劑源； 還原劑出口端，該還原劑出口端與所述過濾介質相通且接收還原劑；及通氣端，該通氣端與所述過濾介質相通且接收氣體，該通氣端大約位於所述過濾介質的頂部。
2.根據權利要求1所述的還原劑過濾器，其特徵在於， 入口端大約位於第一過濾介質的底部,通氣端高於出口端且相對於出口端有垂直偏移，垂直偏移選擇為驅使過濾器模塊內的夾帶氣體不向出口端而向通氣端移動。
3.根據權利要求2所述的還原劑過濾器，其特徵在於， 過濾器模塊的高度至少是50mm。
4.根據權利要 求1所述的還原劑過濾器，其特徵在於， 通氣端相對於出口端有水平偏移。
5.根據權利要求1所述的還原劑過濾器，其特徵在於， 所述過濾介質位於通氣端和出口端之間。
6.根據權利要求1所述的還原劑過濾器，其特徵在於， 過濾器模塊進一步包括殼體，框架內包含所述過濾介質，框架配合所述過濾介質來規定濾筒，為了進行更換可通過入口端拆下濾筒。
7.根據權利要求1所述的還原劑過濾器，其特徵在於， 所述過濾介質是第一過濾介質，該還原劑過濾器進一步包括第二過濾介質，第二過濾介質位於第一過濾介質的內表面以規定第一與第二過濾介質之間的已過濾還原劑空間，第二過濾介質包括與入口端流通的內空間，通氣端和出口端都與已過濾還原劑空間流通。
8.—種內燃機系統,其特徵在於,包括: 與燃燒排氣相通且供給還原劑的還原劑傳送系統，該還原劑傳送系統包括: 包含還原劑的還原劑罐； 向燃燒排氣供給還原劑的投配器； 從還原劑罐抽取還原劑且將還原劑傳送到投配器的還原劑泵；及 位於還原劑罐內且對還原劑進行過濾的過濾器模塊， 過濾器模塊包括通氣端，通氣端釋放來自過濾器模塊的夾帶氣體以限制夾帶氣體進入還原劑泵。
9.根據權利要求8所述的內燃機系統，其特徵在於， 進一步包括產生燃燒排氣的內燃機。
10.根據權利要求9所述的內燃機系統，其特徵在於， 進一步包括與內燃機相通且接收燃燒排氣的排氣後處理系統。
11.根據權利要求8所述的內燃機系統，其特徵在於， 過濾器模塊進一步包括具有頂端和底端的殼體、及與還原劑泵流通以將被過濾器模塊過濾之後的還原劑輸送到還原劑泵的出口端，還原劑傳送系統進一步包括將還原劑從出口端輸送到還原劑泵的還原劑供給管線， 通氣端形成於頂端，還原劑供給管線經過頂端延伸入殼體以規定大約在底端的出口端。
12.根據權利要8所述的內燃機系統，其特徵在於， 進一步包括通氣管線， 過濾器模塊位於還原劑罐的底壁的附近，通氣管線實質上垂直延伸以將氣體從通氣端通過還原劑罐內的還原劑傳輸到在還原劑罐內位於還原劑之上的氣體存儲區。
13.根據權利要求12所述的內燃機系統，其特徵在於， 還包括至少一部分位於還原劑罐內以測量還原劑罐內的還原劑液位的罐液位傳感器裝配件，過濾器模塊固定於罐液位傳感器裝配件。
14.根據權利要求8所述的內燃機系統，其特徵在於， 過濾器模塊進一步包括與還原劑泵流通以將被過濾器模塊過濾之後的還原劑傳輸到還原劑泵的出口端， 過濾模塊包括位於通氣端和出口端之間的第一過濾介質。
15.根據權利要求8所述的內燃機系統，其特徵在於， 還原劑傳送系統獨立於從還原劑泵下遊的任意位置將還原劑傳輸回還原劑罐的任意管線而運行。
16.一種用於對還原劑傳送系統內的還原劑進行過濾的方法，包括以下步驟: 將還原劑儲存在還原劑罐內； 以過濾器模塊的第一過濾介質對還原劑進行過濾以提供已過濾還原劑； 從已過濾還原劑排放夾帶氣體以提供已過濾除氣還原劑；及 將已過濾除氣還原劑抽入還原劑泵， 該方法的特徵在於， 不從還原劑罐移除夾帶氣體地從已過濾還原劑排放夾帶氣體。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於， 過濾器模塊包括第二過濾介質，第一和第二過濾介質中的一個位於第一和第二過濾介質中的另一個之中以規定第一與第二過濾介質之間的已過濾還原劑空間，對還原劑進行過濾包括將還原劑通過第一過濾介質移入已過濾還原劑空間。
18.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，進一步包括以下步驟: 用至少一部分位於還原劑罐內的罐液位傳感器裝配件來測量還原劑罐內的還原劑液位，過濾器模塊固定於罐液位傳感器裝配件。
19.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於， 還原劑罐包含還原劑和位於還原劑之上的氣體存儲區，從已過濾還原劑排放夾帶氣體包括將夾帶氣體導向過濾器模塊的通氣端，通過還原劑罐內的還原劑進入氣體存儲區。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於， 通氣端高於過濾器模塊的出口端，將夾帶氣體導向通氣端包括允許夾帶氣體向上漂浮不達到出口端而是達到通氣端。
【文檔編號】B01D53/94GK104043282SQ201410084056
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2013年3月14日
【發明者】A·邁爾, J·海徹爾貝赫, G·芒蒂恩, S·霍爾, J·伯克, J·安西斯 申請人:康明斯智慧財產權公司