利用涡轮前还原剂喷射器的排气系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了排气系统及其控制方法。系统包括与排气管道流体连通的水解催化剂装置(HCD)、设置在所述HCD下游并且经由所述管道与其流体连通的涡轮增压器涡轮、设置在所述涡轮下游并且经由所述管道与其流体连通的选择性催化还原装置(SCR)；以及配置成在所述HCD上游将还原剂喷射到所述管道中。所述HCD可以包括TiO2、V2O5、Al2O3以及SiO2。方法可以包括在涡轮上游喷射还原剂，诸如在所述SCR低于NOx起燃温度和/或还原剂分解温度时。所述系统还可以包括第二还原剂喷射器，所述第二还原剂喷射器配置成在所述涡轮下游和所述SCR上游的第二喷射位置处将还原剂喷射到所述管道中，并且所述方法可以包括经由所述第二喷射器喷射还原剂。

【技术实现步骤摘要】
利用涡轮前还原剂喷射器的排气系统及其控制方法引言在内燃机(ICE)的燃烧循环期间，向ICE的汽缸提供空气/燃料混合物。空气/燃料混合物被压缩和/或点燃并燃烧以提供输出扭矩。燃烧后，ICE的活塞迫使汽缸中的废气通过排气阀开口排出并排入排气系统中。从ICE特别是柴油机排放的废气是含有气体排放物(诸如一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOX))以及构成颗粒物质的冷凝相材料(液体和固体)的非均相混合物。废气处理系统可以采用一种或多种组分中的催化剂，所述催化剂被配置用于实现后处理过程，诸如还原NOx以产生更可耐受的氮气(例如N2)和水的排气成分。一种用于还原NOx排放的废气处理技术是选择性催化还原装置(SCR)，其通常包括能够还原NOx物种的催化组合物。诸如尿素的还原剂通常被喷洒到SCR上游的热废气中，分解成氨并由SCR装置吸收。然后氨在存在SCR催化剂下将NOx还原成氮气和水。另一种类型的废气处理装置是氧化催化剂(OC)装置，其通常定位在SCR上游以用于几种催化功能，包括氧化HC和CO物种。此外，为了提高下游SCR的NOx还原效率，OC可以将NO转化成NO2以改变废气的NO：NOx比率。
技术实现思路
根据示例性实施例的方面，提供了一种排气系统。所述系统可以包括与排气管道流体连通的水解催化剂装置(HCD)、设置在HCD下游并且经由排气管道与其流体连通的涡轮增压器涡轮、设置在涡轮增压器涡轮下游并且经由排气管道与其流体连通的选择性催化还原装置(SCR)以及配置成在HCD上游将还原剂喷射到排气管道中的还原剂喷射器。HCD可以包括TiO2和V2O5中的一个或多个。HCD可以包括TiO2、V2O5、Al2O3和SiO2中的一个或多个。还原剂可以包括尿素和/或能够分解成氨的富氮物质。还原剂的分解温度阈值可以高于SCR的起燃温度。SCR可以紧密联接到涡轮增压器涡轮。根据示例性实施例的另一个方面，提供了一种内燃机(ICE)排气系统。所述系统可以包括配置成向排气管道排放废气的ICE、设置在ICE下游并且经由排气管道与其流体连通的涡轮增压器涡轮、设置在涡轮增压器涡轮下游并且经由排气管道与其流体连通的选择性催化还原装置(SCR)以及配置成在涡轮增压器涡轮上游的第一喷射位置处将还原剂喷射到排气管道中的第一还原剂喷射器。还原剂的分解温度阈值可以高于SCR的起燃温度。所述系统还可以包括与排气管道流体连通并且设置在还原剂喷射位置和涡轮增压器涡轮之间的水解催化剂装置(HCD)。HCD可以包括TiO2、V2O5、Al2O3和SiO2中的一个或多个。所述系统还可以包括第二还原剂喷射器，所述第二还原剂喷射器配置成在涡轮增压器涡轮下游和SCR上游的第二喷射位置处将还原剂喷射到排气管道中。ICE可以是柴油ICE。还原剂可以包括尿素和/或能够分解成氨的富氮物质。所述系统还可以包括与排气管道流体连通并设置在SCR下游的氧化催化剂装置。根据示例性实施例的另一个方面，提供了一种用于控制内燃机(ICE)排气系统的方法。所述系统可以包括配置成向排气管道排放废气的ICE、设置在ICE下游并且经由排气管道与其流体连通的涡轮增压器涡轮、设置在涡轮增压器涡轮下游并且经由排气管道与其流体连通的选择性催化还原装置(SCR)以及配置成在涡轮增压器涡轮上游的第一喷射位置处将还原剂喷射到排气管道中的第一还原剂喷射器。还原剂的分解温度阈值可以高于SCR的起燃温度。还原剂可以包括尿素和/或能够分解成氨的富氮物质。所述方法可以包括在涡轮增压器涡轮上游喷射还原剂。在涡轮增压器涡轮上游喷射还原剂可以在SCR低于NOx起燃温度和/或还原剂分解温度阈值时发生。所述方法还可以包括随后在SCR达到NOx起燃温度和/或还原剂分解温度阈值之后，停止在涡轮增压器涡轮上游喷射还原剂。所述系统还可以包括第二还原剂喷射器，所述第二还原剂喷射器配置成在涡轮增压器涡轮下游和SCR上游的第二喷射位置处将还原剂喷射到排气管道中，并且所述方法还可以包括在SCR达到NOx起燃温度和/或还原剂分解温度阈值之后，经由第二喷射器喷射还原剂。虽然本文中的许多实施例是相对于ICE排气系统描述的，但本文的实施例通常适用于能够使用选择性氧化/还原催化剂接受和处理NOx物种的所有系统。根据示例性实施例的以下详细描述和附图，示例性实施例的其它目的、优点和新颖特征将变得更加明显。附图说明图1示出了根据一个或多个实施例的排气处理系统的示意图；图2示出了根据一个或多个实施例的用于控制排气系统的方法。具体实施方式本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其它实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些特征可能被扩大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考任何一个附图示出和描述的各种特征可以与一个或多个其它附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施可能是期望的。通常，本公开涉及利用涡轮增压器、选择性催化还原装置(SCR)和还原剂喷射器的排气处理系统，所述还原喷射器配置成在涡轮增压器上游喷射还原剂。在涡轮增压器上游喷射还原剂提供更好的还原剂分解并提高SCR性能，特别是在低温下。本文所述的废气处理系统可以在各种ICE系统中实施，所述ICE系统可以包括但不限于柴油机系统、汽油直喷系统和均质充气压缩点火发动机系统。本文将描述用于产生车辆扭矩的ICE，但其它非车辆应用也在本公开的范围内。因此，当提到车辆时，这种公开应被解释为适用于ICE的任何应用。此外，仅为了说明的目的，结合可选的ICE来描述废气处理系统，并且本文的公开不限于由ICE提供的气体源。还应当理解，本文公开的实施例可以适用于处理任何排放流，包括氮的氧化物(NOx)或期望通过SCR还原的其它化学物种。图1示出了排气系统100，所述排气系统包括配置成经由排气管道9接收废气8的涡轮增压器10以及配置成经由排气管道9接收废气8和还原剂36的SCR20。还原剂36可以在还原剂喷射位置处经由喷射器30喷射到排气管道9中。例如，废气8可以由ICE1产生并传送。系统100还可以可选地包括与排气管道9流体连通并且设置在还原剂喷射位置和涡轮增压器10之间的水解催化剂装置(HCD)40。系统100还可以可选地包括配置成接收废气8的氧化催化剂装置(OC)50。如本文所使用，“上游”和“下游”可以关于来自ICE1的废气8的流动方向来定义；因此，相对于下游部件位于上游的部件通常意味着其相对更接近ICE1，或者废气8在下游部件之前先到达上游部件。ICE1可以包括一个或多个汽缸2，每个汽缸能够接受可以在其中往复运动的活塞(未示出)。空气和燃料在一个或多个汽缸中燃烧，从而使其中的附属活塞往复运动。例如，空气4可以经由进气歧管3供应到一个或多个汽缸2。例如，活塞可以附接到可操作地附接到车辆传动系(未示出)的曲轴(未示出)，以便向其传递牵引扭矩。ICE1可以是火花点火或压缩点火设计，并且通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排气系统，包括：水解催化剂装置(HCD)，其与排气管道流体连通；涡轮增压器涡轮，其设置在所述HCD下游并且经由所述排气管道与其流体连通；选择性催化还原装置(SCR)，其设置在所述涡轮增压器涡轮下游并且经由所述排气管道与其流体连通；以及还原剂喷射器，其配置成将还原剂喷射到所述HCD上游的所述排气管道中，其中所述还原剂包括能够分解成氨的尿素和/或富氮物质。

【技术特征摘要】
2017.06.06 US 15/6151071.一种排气系统，包括：水解催化剂装置(HCD)，其与排气管道流体连通；涡轮增压器涡轮，其设置在所述HCD下游并且经由所述排气管道与其流体连通；选择性催化还原装置(SCR)，其设置在所述涡轮增压器涡轮下游并且经由所述排气管道与其流体连通；以及还原剂喷射器，其配置成将还原剂喷射到所述HCD上游的所述排气管道中，其中所述还原剂包括能够分解成氨的尿素和/或富氮物质。2.一种内燃机(ICE)排气系统，包括：ICE，其配置成将废气排放到排气管道；涡轮增压器涡轮，其设置在所述ICE下游并且经由所述排气管道与其流体连通；选择性催化还原装置(SCR)，其设置在所述涡轮增压器涡轮下游并且经由所述排气管道与其流体连通；以及第一还原剂喷射器，其配置成在所述涡轮增压器涡轮上游的第一喷射位置处将还原剂喷射到所述排气管道中，其中所述还原剂包括能够分解成氨的尿素和/或富氮物质。3.根据权利要求2所述的排气系统，还包括与所述排气管道流体连通并设置在所述还原剂喷射位置和所述涡轮增压器涡轮之间的水解催化剂装置(HCD)。4.根据上述权利要求中任一项所述的排气系统，还包括第二还原剂喷射器，所述第二还原剂喷射器配置成在所述涡轮增压器涡轮下游和所述SCR上游的第二喷射位置处将还原剂喷射到所述排气管道中。5.根据上述权利要求中任一项所述的排...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·里奇，E·雷尼耶，K·F·汉森，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US