排气系统技术方案

技术编号:18045828 阅读:22 留言:0更新日期:2018-05-26 05:37
本申请涉及排气系统。提供用于沿排气通道级联设置的SCR装置的方法和系统。在一个示例中,一种方法包括基于SCR装置中的一个或多个的温度,调整还原剂喷射压力。

【技术实现步骤摘要】
排气系统
本专利技术大体涉及具有第一SCR装置和第二SCR装置的排气系统。
技术介绍
一种用于发动机排气的后处理的技术利用选择性催化还原法(SCR),这促进某些化学反应在排气中的NOX和氨气(NH3)之间发生。NH3通过将还原剂(例如,尿素)喷射到排气通路中而被引入到SCR装置的上游的发动机排气系统中,或者在上游催化剂中产生。尿素是还原剂的一种示例,其中在高温条件下尿素无序状态地(entropically)分解成NH3。SCR促进NH3和NOX之间的反应,以将NOX转化成氮气(N2)和水(H2O)。然而,如由本专利技术人在本文认识到,关于反应的问题在冷启动(例如,发动机温度小于环境温度)期间发生,其中SCR不可以达到适合于与NOX反应的温度。为了解释冷启动排放,一种排气系统可以包括邻近或更接近排气歧管的第一紧凑式SCR和在相对于排气流的方向的在第一SCR下游的位置处的第二SCR。通过这样做,第一SCR可以快速地达到起燃温度,甚至在冷启动期间,而大于第一SCR的第二SCR可以处理发动机冷启动之外的排放。然而,此类系统可以是昂贵的且无效率的。作为示例,多SCR系统可以包括用于供应尿素至第一SCR和第二SCR的分开的尿素喷射器。这可以涉及更卷曲/复杂的控制系统来操作喷射器。作为另一个示例,多SCR系统可以包括在第一SCR的上游的单个尿素喷射器,其中尿素喷射器淹没第一SCR并允许排气使过量的NH3流动至第二SCR。然而,因为在第一SCR处的过量尿素在较高发动机负载(例如,高负载)期间被消耗,所以这可以是无效率的。解决多SCR系统的其他尝试包括经由旁路重新引导尿素喷射。一种示例方法由Hirota等人在US6,192,675中示出。在其中,旁路将与尿素混合的排气的一部分重新引导至第一SCR下游的第二SCR,而不流过第一SCR。此外,第一SCR可以包括毛细管和/或不包括催化部件其他流通道,使得尿素穿过其中而不与第一SCR相互作用。然而,本专利技术人在本文已经认识到关于此类系统的潜在问题。作为一个示例,流控制阀和适当的阀致动器位于旁路中,从而增加排气系统的制造成本并引入易于劣化的部件。此外,旁路通道引入对排气系统的包装限制,增大其尺寸并导致系统的重量增加。
技术实现思路
在一个示例中,上述问题可以由一种用于处理排气的方法解决,所述方法包括:调整定位在排气通道中的第一催化剂的上游的还原剂喷射器的压力,其中响应于SCR温度该压力改变在排气通道中的还原剂分布,其中第二SCR装置被布置在第一SCR装置的下游。以这种方式,还原剂被充分地供应至沿无旁路和对应旁通阀的通道串联布置的两个后处理装置。作为一个示例,第一SCR装置还包括一个或多个流通区域,其允许还原剂从喷射器到第二SCR装置的通过。与第一SCR装置的催化区域相比较,流通区域包括减少的催化成分。因此,运送流过流通区域的还原剂的排气几乎不沉积还原剂。流过流通区域的还原剂的量由还原剂喷射压力调整,这可以调整还原剂径向分布。在一个示例中,流通区域位于第一SCR的外区域上并且催化区域沿中心核心定位,因此增大的还原剂压力将还原剂朝向第一SCR装置的外区域引导。因此,相对于增大的还原剂压力,减小的还原剂压力将还原剂朝向第一SCR装置的催化区域(例如,中心核心)引导。因此,流通区域策略上沿第一SCR装置定位。为了进一步减少与Hirota的相比的本公开的成本,第一SCR装置可以小于第二SCR装置。因此,与由Hirota使用的量相比,较少量的贵金属可以被包括在本公开中。应该理解的是提供上述
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意在识别所要求保护的主题的关键或主要特征,所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中所提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出具有气缸的发动机。图2示出包括沿排气通道布置的后处理装置的第一排气系统。图3A、图3B、图3C和图3D示出位于排气通道的上游部分中的后处理装置的示例性实施例。图4示出一种方法,其用于监控排气系统中的后处理装置,以及从定位在后处理装置的上游的排气系统中的尿素喷射器喷射尿素。图5示出包括沿排气通道的后处理装置的第二排气系统。图6示出一种方法,其用于监控排气系统中的后处理装置,以及调整来自于定位在后处理装置的上游的排气系统中的尿素喷射器的尿素喷射。图7是示例发动机操作顺序随时间变化的曲线图,其中尿素喷射压力基于一个或多个后处理装置的条件被调整。图8是示例发动机操作顺序随时间变化的曲线图,其中在喷射之后的阈值持续时间的完成之后执行诊断例程。具体实施方式下列描述涉及用于排气通道的系统和方法,所述排气通道包括沿排气通道串联/级联设置的第一后处理装置和第二后处理装置。在其中,后处理装置是SCR装置。排气通道流体地联接到包括一个或多个气缸的发动机的出口,如图1中所示。排气通道包括位于最上游SCR装置的上游的单个尿素喷射器,如图2中所示。该图还示出位于相对于排气流的方向的第二SCR装置的上游的第一SCR装置。SCR装置沿排气通道布置并由排气通道流体地联接。因此,无其他出口和/或通道位于第一SCR装置和第二SCR装置之间。第一SCR装置被部分地涂布有SCR涂层(例如,催化元素)并且第二SCR装置被完全地涂布有涂层。通过这样做,各种几何形状可以实现用于位于第一SCR装置中的流通通道(例如,缺少催化元素的区域),如图3A、图3B、图3C和图3D中所示。第一SCR装置的流通通道和/或旁路通道经配置以允许来自于第一SCR装置上游的喷射器的还原剂自由地流动至第二SCR装置。图4中示出了用于操作在第一SCR装置的上游的喷射器的方法。图5中示出了排气通道的第二实施例。在其中,排气通道包括直接地在第一SCR装置下游和与第一SCR装置邻近的第一NOX传感器和第二NOX传感器以及直接地在第二SCR装置的下游的第三NOX传感器。在第一SCR装置的下游的传感器不同,因为第一传感器位于催化区域的下游并且第二传感器位于流通区域后面。图6中示出了用于基于从图5中所示的传感器感测的信息调整喷射压力的方法。图7中示出了第一操作顺序,其描述用于第一SCR装置和第二SCR装置的喷射条件随时间的变化。图8中示出了第二操作顺序,其描述在喷射之后的阈值持续时间之后的诊断顺序。图1至图3D和图5示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。如果经示出直接地彼此接触或直接地联接,则至少在一个示例中此类元件可以被分别称为直接地接触或直接地联接。类似地,经示出彼此连续或邻近的元件可以至少在一个示例中分别与彼此连续或邻近。作为示例,彼此共面接触放置的部件可以称为共面接触。作为另一个示例,具有仅一空间在其之间且无其他部件的彼此间隔开定位的元件可以在至少一个示例中这样指代。作为另一个示例,经示出在另一个上面/下面、在彼此相对的侧面处或到彼此的左边/右边的元件可以相对于彼此如此指代。此外,如图中所示,最顶元件或元件的点可以称为部件的“顶部”,并且最底部件或元件的点可以在至少一个示例中称为部件的“底部”。如本文所用,在顶部/在下面、在上部/在下部、在上面/在下面可以相对于附图的垂直轴线,并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。本文档来自技高网
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排气系统

【技术保护点】
一种用于处理排气的方法,所述方法包括:调整定位在排气通道中的第一SCR装置的上游的还原剂喷射器的压力,其中响应于SCR温度所述压力改变在所述排气通道中的还原剂分布,其中第二SCR装置布置在第一SCR装置的下游。

【技术特征摘要】
2016.11.17 US 15/354,1911.一种用于处理排气的方法,所述方法包括:调整定位在排气通道中的第一SCR装置的上游的还原剂喷射器的压力,其中响应于SCR温度所述压力改变在所述排气通道中的还原剂分布,其中第二SCR装置布置在第一SCR装置的下游。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述调整进一步响应于发动机操作参数、NOX泄漏和SCR装置温度。3.根据权利要求1所述的方法,其中当所述第一SCR装置的所述SCR温度大于阈值SCR温度时,所述还原剂喷射器的所述压力是高的。4.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一SCR装置包括涂布有SCR涂层的多个催化剂区域,所述SCR涂层包括经配置以存储还原剂的催化元件。5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一SCR装置包括无SCR涂层的至少一个流通区域,并且其中还原剂容易地流过其中。6.根据权利要求5所述的方法,其中所述第一SCR装置还包括监控离开所述第一SCR装置的中心的排气的第一传感器和监控离开所述第一SCR装置的与所述流通区域对应的外区域的排气的第二传感器。7.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二SCR装置被完全地涂布有SCR涂层,并且其中所述第二SCR装置大于所述第一SCR装置。8.一种排气系统,所述排气系统包括:排气通道;沿所述排气通道串联的第一SCR装置和第二SCR装置,所述第一SCR装置相对于排气流的方向位于所述第二SCR装置的上游;位于所述第一SCR装置的上游的还原剂喷射器;和将指令存储在非临时性存储器中的控制器,所述指令当被执行时使所述控制器能够:响应于在所述第一SCR装置或第二SCR装置的下游的NOX浓度小于阈值NOX浓度,调整喷射压力和发动机操作参数。9.根据权利要求8所述的排气系统,其中所述第一SCR装置包括用于测量第一NOX浓度的第一传感器,所述第二SCR装置包括用于测量第二NOX浓度的第二传感器,并且其中所述第一NOX浓度和第二NOX浓度分别与第一NOX浓度阈值和第二NOX浓度阈值相比较。10.根据权利要求9所述的排气系统,其中所述第一传感器延伸到所述排气通道的中心轴线并且在所述第一SCR装置的催化区域的下游直接测量排气。11.根据权利要求8所述的排气系统,其中所述控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·S·亨德里克森M·J·V·尼乌斯塔特C·K·兰姆波特
申请(专利权)人:福特环球技术公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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