排放控制系统和还原剂喷射器技术方案

本申请涉及排放控制系统和还原剂喷射器。描述用于发动机的排放控制系统。排放控制系统包括延伸到催化剂上游的排气管道中的还原剂喷射器。还原剂喷射器包括选择性地从还原剂储存器接收还原剂的还原剂通道、从排气通道接收排气的排气入口以及邻近还原剂通道的内部排气通道，内部排气通道从排气入口接收排气并且与还原剂通道流体分离。

Emission control system and reductant ejector

This application relates to the emission control system and the reducing agent ejector. Describes emission control systems for engines. The emission control system consists of a reductant injector extending into the exhaust pipe upstream of the catalyst. The reducing agent injector comprises a selective reducing agent from the reservoir receiving channel, reducing agent reducing agent receives exhaust gases from the exhaust passage entrance and the adjacent channel reducing agent within the exhaust channel, internal exhaust gas from the exhaust passage entrance receiving exhaust gas separation and reducing agent and fluid channel.

【技术实现步骤摘要】
排放控制系统和还原剂喷射器
本申请涉及排放控制系统和还原剂喷射器。
技术介绍
发动机可以实施称为选择性催化还原(SCR)的策略来减少排气系统中的发动机排放。SCR是气态或液态还原剂(例如，氨、尿素等)被引入催化剂上游的排气管道中的过程。SCR策略将排气流中的NOx转换为N2和水，从而减少发动机排放并且因此减少发动机对环境的影响。然而，许多因素可以影响SCR性能。例如，由低压还原剂喷射引起的减少的还原剂喷射雾化会对SCR操作产生负面影响。例如，在冷起动期间，减少的还原剂蒸发也会减少催化剂中的NOx转换。还原剂和排气的不完全的流动混合也会减少催化剂中的NOx转换。在之前的排放控制系统中，可以在还原剂喷射器的下游提供混合装置以改善SCR性能。然而，混合装置可能成本高、体积大并且增加排气背压。此外，混合装置没有显著改善排气系统中的还原剂雾化和蒸发。因此，混合装置可能使SCR催化剂不能达到期望的NOx转换水平。
技术实现思路
为了解决上述问题中的至少一些，在发动机中提供排放控制系统。本文描述用于发动机的排放控制系统。排放控制系统包括延伸到催化剂上游的排气管道中的还原剂喷射器。还原剂喷射器包括选择性地从还原剂储存器接收还原剂的还原剂通道、从排气管道接收排气的排气入口以及邻近(adjacent)还原剂通道的内部排气通道，内部排气通道从排气入口接收排气并且与还原剂通道流体分离。当单独或结合附图时，根据下面的具体实施方式，本描述的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，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提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包括排放控制系统的发动机的示意性描述；图2示出处于闭合配置的图1所示的排放控制系统中的还原剂喷射器的示例性描述；图3示出图2所示的还原剂喷射器的横截面视图；图4示出处于打开配置的图2中的还原剂喷射器的描述；以及图5示出用于排放控制系统的操作的方法。具体实施方式本文描述带有促进流动混合、还原剂雾化和还原剂蒸发增加的还原剂喷射器的排放系统。还原剂蒸发增加可以通过紧挨着(例如，之间)还原剂喷射器内部中的还原剂通道行进并且与还原剂通道流体分离的排气通道实现。排气流行进通过还原剂喷射器使热量能够经由分离还原剂和排气的共用壁从热排气传递到还原剂，从而增加还原剂的温度。因此，喷射到排气管道中的排气流中的还原剂的蒸发增加。此外，从还原剂喷射器流动的还原剂可以具有高压力。当带有高压力的还原剂流邻近行进通过还原剂喷射器的排气流喷射时，喷射的还原剂的雾化增加。具体地，当还原剂以高压力喷射时，在还原剂喷射器的尖端处产生真空，这使相邻的排气和还原剂会聚在一起。这种流动模式有益于增加还原剂雾化。另外，在一个示例中，还原剂喷射器可以包括与一个或多个排气喷嘴同心布置的中央还原剂喷嘴。还原剂喷嘴和(多个)排气喷嘴的同心布置进一步促进排气管道中的流动混合，还原剂在所述排气管道中喷射。流动混合、还原剂雾化和还原剂蒸发增加共同作用以增加在下游催化剂中转换的NOx量。因此，发动机排放可以减少，从而减小发动机对环境的影响并且改善发动机操作。图1示出发动机和排放控制系统的示意性描述、图2至图4示出包括在图1中的排放控制系统中的示例性还原剂喷射器并且图5示出用于排放控制系统中的还原剂喷射器的操作的方法。图1示出带有至少一个汽缸12并且通过电子发动机控制器100控制的车辆11中的内燃机10的示意性描述。发动机10包括汽缸12，其带有在其中定位并且连接到曲轴(未示出)的活塞(未示出)。燃料喷射器13被示出耦接到汽缸12。附加地或替代地，进气道喷射器可以被包括在发动机10中。应当理解，燃料喷射器13从可以包括燃料箱、燃料泵、燃料轨等燃料输送系统(未示出)接收燃料。在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门14关闭并且进气门16打开。空气经由进气管道18(例如，进气歧管)被引入汽缸12中，并且活塞移动到汽缸的底部以增加汽缸12内的容积。活塞靠近汽缸的底部并且在其冲程结束时(例如，当汽缸处于其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门16和排气门14都关闭。活塞朝汽缸盖移动以压缩汽缸12内的空气。活塞在其冲程结束时并且最接近汽缸盖(例如，当汽缸12处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入汽缸中。在以下称为点火的过程中，喷射的燃料通过已知的点火设备(诸如火花塞)或压缩点火，从而产生燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞推回到BDC。曲轴将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门14打开以向排气管道20(例如，排气歧管)释放燃烧的空气-燃料混合物，并且活塞返回到TDC。需要注意的是，上述仅作为示例被示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负气门重叠、进气门延时关闭或各种其它示例。另外，发动机可以为压缩点火发动机，其被配置成利用例如柴油燃料操作，并且因此在操作期间可以省略经由火花塞的点火。进气系统22被提供在发动机10中并且被配置成向耦接到汽缸12的进气门16提供进气。进气系统22包括耦接到向进气门16提供进气的进气管道18的节气门24。节气门24被配置成调整向汽缸12提供的进气量。进气系统22可以包括附加部件，诸如附加管道、压缩机、进气歧管等，其有助于向汽缸提供进气和/或提供其它有用的功能，诸如提供升压、冷却等。另外，在一个示例中，进气系统22可以包括进气门16。图1还示出排放控制系统30。排放控制系统30被配置成从排气门14接收排气。排放控制系统30包括还原剂储存器32和还原剂泵34。还原剂管道36被定位在还原剂泵34和还原剂喷射器38之间并且使还原剂能够在其间流动。图1示意性地描述还原剂喷射器38。然而，应当理解，还原剂喷射器38可以具有本文将更详细图示说明的附加特征、功能、复杂性等。此外，还原剂管道36和还原剂喷射器38可以被包括在排放控制系统30中。还原剂储存器32被配置成保持还原剂(例如，尿素、氨等)，其在一个示例中可以为液体形式。此外，还原剂储存器32还可以包括使储存器能够被使用者再填充的填充口。还原剂泵34被配置成在还原剂储存器32和还原剂喷射器38之间运送还原剂。还原剂泵34可以被设计为将还原剂的压力增加到期望水平以上。在一个示例中，可以在该系统中使用的一个液体尿素泵可以被设计为输送喷射压力从50bar至70bar。在另一示例中，排放控制系统30可以包括第二还原剂泵(例如，较高压力泵)以使还原剂能够达到较高的压力水平。如图所示，还原剂喷射器38耦接到催化剂42(例如，选择性催化剂还原(SCR)催化剂)上游的排气管道40。应当理解，催化剂42以及排气管道40和/或20也可以被包括在排放控制系统30中。在一个示例中，催化剂42可以包括催化剂床43，其被配置成在选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机的排放控制系统，其包括：还原剂喷射器，其延伸到催化剂上游的排气管道中，所述还原剂喷射器包括：还原剂通道，其选择性地从还原剂储存器接收还原剂；排气入口，其从所述排气管道接收排气；以及内部排气通道，其邻近所述还原剂通道，所述内部排气通道从所述排气入口接收排气并且与所述还原剂通道流体分离。

【技术特征摘要】
2016.04.06 US 15/092,2701.一种用于发动机的排放控制系统，其包括：还原剂喷射器，其延伸到催化剂上游的排气管道中，所述还原剂喷射器包括：还原剂通道，其选择性地从还原剂储存器接收还原剂；排气入口，其从所述排气管道接收排气；以及内部排气通道，其邻近所述还原剂通道，所述内部排气通道从所述排气入口接收排气并且与所述还原剂通道流体分离。2.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中在还原剂喷射操作期间，行进通过所述还原剂通道的所述还原剂和流经所述内部排气通道的所述排气在每个相应的通道的长度上保持不混合。3.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中所述内部排气通道的外部区段围绕所述还原剂通道的至少一部分延伸。4.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中所述内部排气通道的内部区段被所述还原剂通道包围。5.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中在所述发动机中的燃烧操作期间，所述排气持续流经所述内部排气通道。6.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中所述排气入口垂直于所述还原剂喷射器的中心轴线。7.根据权利要求1所述的排放控制系统，还包括从所述内部排气通道接收排气的内部喷嘴和外部喷嘴，以及选择性地从所述还原剂通道接收还原剂的中央喷嘴，所述中央喷嘴与所述内部喷嘴和所述外部喷嘴流体分离。8.根据权利要求1所述的排放控制系统，还包括控制器，其基于催化剂氧化状态和排气温度中的一个或多个命令所述还原剂喷射器中的致动器打开和关闭所述还原剂喷射器。9.根据权利要求8所述的排放控制系统，其中所述致动器被配置成将所述还原剂喷射器旋转到打开配置和闭合配置中。10.一种用于排放控制系统中的还原剂喷射器的操作的方法，其包括：使排气从排气管道流入还原剂喷射器中，所述还原剂喷射器被定位在所述排气管道中，所述排气管道布置在催化剂上游；以及当所述还原剂喷射器处于打开配置时，使还原剂在所述还原剂喷射器中的内部排气通道的区段之间流动，同时保持所述还原剂喷射器中的所述排气和所述还原剂之间的流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小钢，
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