用于柴油机排气系统中的低温定量供给的系统、方法和装置制造方法及图纸

用于排气后处理系统中的还原剂定量供给的系统、装置和方法被公开。当排气系统在低温运行条件运行时，从还原剂定量供给系统被注入到排气后处理系统的还原剂的动态流量和注入持续时间被控制以响应于定量供给命令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本申请总体上涉及内燃机的柴油机排气系统，更具体地，但不排他地，涉及在柴油机排气系统中的还原剂的低温定量供给。包括内燃机的调制解调器系统通常包括控制排气系统排放的选择性催化还原(SCR)排气后处理系统。SCR系统通常包括连接到闭合器的还原剂储罐，闭合器将还原剂注入到排气流以减少NOx排放量。在正常工作条件下，还原剂是以连续速率被注入到排气流中。在低温工作条件下，以连续速率注入还原剂导致还原剂积累和还原剂下降。此外，在低温工作条件下不注入还原剂将引起NOx排放量超过对NOx排放量要求的限制。因此，为了在低温工作条件下在排气后处理系统中执行还原剂的定量供给,仍然需要在系统、装置、方法上进一步改进。概述一个实施方案是在发动机排气系统的低温工作条件期间调节在排气后处理系统中的还原剂的流量的独特的系统、方法和装置。本概述并不旨在表明所要求保护的主题的关键特征或本质特征，其也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。进一步的实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和益处将通过下面的描述和附图变得明显。附图简述图1是包括示例性发动机和排气后处理系统的系统示意图。图2是示出了用于控制在低温工作范围中的还原剂定量供给的示例性控制器装置的图。图3是可以连同在低温工作范围内的还原剂定量供给被执行的过程的流程图。说明性实施方案的描述为了增进对本专利技术的原理的理解，现将参考在附图中说明的实施方案和专用语言将被用于描述该实施方案。不过，应当理解，没有因此想要对本专利技术的范围进行限制，如本专利技术所涉及的领域的技术人员通常想到的、在说明的实施方案中的任何变化和进一步的修改，以及如其中说明的本发明的原理的任何进一步的应用在本文中被预期。参考图1，示出了包括排气后处理系统110的示例性系统100。系统100可设置在由发动机102如柴油发动机、或在例如发电或泵送系统的其它应用中使用的发动机102提供动力的车辆上。发动机102包括增压空气通过其进入的进气系统104、和燃烧产生的废气通过它排出的排气系统106，可以理解，不是这些系统通常存在的所有细节被示出。发动机102包括多个形成燃烧室的气缸，燃料通过燃料注入器被注入到气缸中以与已经通过进气系统104进入的增压空气一起燃烧。燃烧释放的能量给经由连接到曲轴的活塞来给发动机102提供动力。当用于推进车辆时，发动机102通过动力传动系统被耦合到推进车辆的驱动轮。进气阀对增压空气进入汽缸进行控制，以及排气阀对通过排气系统106并最终排向大气的废气的流出进行控制。但是，进入大气之前，废气被在排气后处理系统110中的一个或多个后处理设备处理。在一个实例中，排气系统106包括排气后处理系统110，其具有一个或多个选择性催化还原(SCR)催化器116，以及用于从还原剂定量供给系统150接收还原剂的一个或多个位置。排气后处理系统110还包括在SCR催化器116的上游的一个或多个柴油机氧化催化器(DOC)112、以及一个或多个柴油微粒过滤器(DPF)114。还原剂注入器140的出口或喷嘴被安装在排气系统106的在SCR催化器116上游的部分，还原剂注入器被布置为将还原剂喷洒到排气系统106中，还原剂在排气系统106中与由发动机102产生的发动机废气混合。SCR催化器116促进还原剂和废气中的NOx之间的化学反应，其在废气通入大气之前转换大量的NOx以减少NOx排放量。后处理系统110可以包括一个或多个其它未示出的后处理组件，诸如氨氧化催化器、以及各种温度、压力和废气成分传感器。排气系统106还可以包括未示出的各种组件，例如废气再循环系统、涡轮增压器系统、冷却器、和把排气系统106连接到进气系统104的其它组件。还原剂定量供给系统150接收来自还原剂储罐152的还原剂，并通过注入器140或用于注入或输送至分解室的其他结构将还原剂提供到排气系统106、或直接提供到排气系统106。还原剂通过注入器140的流动可由定量供给系统的双向控制阀156控制，其可以包括用于切换、停止、允许和/或限制还原剂从还原剂储罐152通过还原剂闭合器154流到注入器140的任何合适的设备。如本文中所使用的，注入器包括提供了用于还原剂输送的出口的任何喷嘴、静态设备、电子可控设备、和/或机械致动器。合适的还原剂的一个例子是柴油机排气处理液(DEF)，其包括32.5％的高纯度尿素和67.5％的去离子水的溶液。然而，应当理解的是，利用定量供给系统150注入到排气系统的任何合适的还原剂也可以被利用。在某些实施方案中，系统100还包括控制器160，其被构造成执行接收和解译来自系统100的任何组件或传感器的信号的某些操作。应当理解的是，控制器或控制模块可以以各种形式和配置被提供，包括形成整个或部分处理子系统的一个或多个计算设备，处理子系统具有存储计算机可执行指令的非瞬时存储器、处理、和通信硬件。在图1中，控制器160可操作地耦合并配置为在存储器中存储通过控制器160是可读和可执行的指令，以操作定量供给系统的控制阀。控制器160还可操作地耦合以下组件并可以从以下组件接收信号：排气流量传感器120、发动机排出的NOx量传感器122、DPF出口温度传感器124、SCR中间床温度传感器126、SCR催化器出口温度传感器128和SCR催化器出口NOx量传感器130。排气流量传感器120是可操作的以提供指示排气系统106中的柴油机排气流量，或质量流量的信号。发动机排出的NOx量传感器122是可操作的以提供指示排气系统106中的柴油机排气量的信号。DPF出口温度传感器124是可操作的以提供指示DPF114的下游的温度的信号。SCR催化器中间床温度传感器126是可操作的以提供指示SCR催化器116的在上游的SCR催化器床116a和下游的SCR催化器床116b之间的中间床的还原剂温度的信号。SCR催化器出口温度传感器128是可操作的以提供指示SCR催化器116的下游的温度的信号。SCR催化器出口NOx量传感器130是可操作的以提供指示SCR催化器116的下游的NOx水平的信号。排气流量传感器120、发动机排出的NOx量传感器122、DPF出口温度传感器124、SCR催化器中间床温度传感器126、SCR催化器出口温度传感器128、和SCR催化器出口NOx量传感器130不必直接与排气系统106连通，并且可以位于排气系统106内的任何位置，提供适用的排气系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：确定在排气后处理系统中的选择性催化还原(SCR)催化器的床的中间床温度是在低温工作范围内；当在所述低温工作范围内时，开始低温定量供给周期，以通过一系列的还原剂的脉冲注入来给所述排气后处理系统提供一定量的还原剂，其中脉冲的长度根据所述SCR催化器的床的中间床温度在所述定量供给周期内被动态调整。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.17 US 14/028,8931.一种方法，包括：
确定在排气后处理系统中的选择性催化还原(SCR)催化器的床的中
间床温度是在低温工作范围内；
当在所述低温工作范围内时，开始低温定量供给周期，以通过一系列
的还原剂的脉冲注入来给所述排气后处理系统提供一定量的还原剂，其中
脉冲的长度根据所述SCR催化器的床的中间床温度在所述定量供给周期
内被动态调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气后处理系统包括用于
容纳所述还原剂的储罐、可操作来从所述储罐泵送还原剂的闭合器、用于
调节从所述闭合器排出的还原剂的量的阀、用于将还原剂从所述闭合器通
过所述阀注入到内燃机的排气系统中的注入器和在所述注入器的下游的
选择性催化还原催化器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述SCR催化器的中间床的所
述低温工作范围介于150℃和190℃之间。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括当排气流量低于预定排气流量
阈值时终止所述低温定量供给周期。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述SCR催化器的效率高
于预定的SCR催化器效率阈值时终止所述低温定量供给周期。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述预定的SCR催化器效率阈
值基于所述SCR催化器的中间床温度在所述低温定量供给周期中动态变
化。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述还原剂是尿素水溶液。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气后处理系统还包括柴油
微粒过滤器(DPF)，其中所述还原剂的量受限于所述SCR催化器的撞击
极限，其中所述撞击极限被根据所述DPF的出口温度、废气流量和环境温

\t度来确定。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在开始所述低温定量供给周期
之前确定启用条件组被满足，其中所述启用条件组包括：所述排气后处理
系统的柴油微粒过滤器(DPF)的出口温度高于DPF温度阈值；环境温度
高于环境温度阈值；环境压力高于环境压力阈值；尿素沉淀计时器小于尿
素沉淀计时器阈值；累积的低温定量供给量小于累积的还原剂阈值；以及
氨存储计时器小于氨存储计时器阈值。
10.一种方法，包括：
当选择性催化还原(SCR)催化器在低温工作范围时将还原剂定量供
给到SCR催化器上游的发动机废气中，其中定量供给所述还原剂包括在工
作周期中通过一系列脉冲注入预定量的所述还原剂，所述系列脉冲中的每
一个具有工作时间与在连续脉冲之间的不工作时间，其中，所述工作时间
和所述不工作时间是在所述低温工作范围期间的所述SCR催化器的中间
床温度的函数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述预定量的还原剂被选择以
满足在所述SCR催化器的出口的氨与一氧化二氮的比率，其中所述氨与一
氧化二氮的比率是所述SCR催化器的所述中间床温度的函数。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述低温工作范围对应于所述
SCR催化器的介于150℃和190℃之间的中间床温度。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括当所述SCR催化器的效率
超过基于所述SCR催化器的所述中间床温度变化的动态SCR催化器效率
阈值时终止所述工作周期。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括当所述发动机废气的排气流
量小于预定排气流量阈值时终止所述工作周期。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述预定量的还原剂是受所述
SCR催化器上的还原剂的撞击极限限制的，其中所述撞击极限是所述SCR
催化器的上游的所述发动机废气的流量、柴油微粒过滤器的出口温度和环<...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚谨谦，邵佳斯，法阔志，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国;US