排气后处理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种排气后处理系统，尤其是用于内燃发动机的排气后处理系统(100)，其包括：

【技术实现步骤摘要】
排气后处理系统


[0001]本专利技术涉及一种用于内燃发动机的排气后处理系统。本专利技术还涉及一种用于控制该排气后处理系统的方法、一种排气后处理系统的电子控制单元和一种车辆。
[0002]本专利技术可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然将针对卡车来描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定车辆，而是还可用在其它车辆中，例如，乘用轿车和工程机械。本专利技术也可以应用于其中使用了燃烧式发动机和排气后处理系统的船舶和固定式建筑设备。

技术介绍

[0003]排气后处理系统(EATS)通常用于汽车领域中，以减少来自燃烧式发动机的排放，例如微粒排放和氮氧化物(NOx)排放。为了符合现有的和即将出台的排放法规，特别希望将冷启动排放减到最少。此外，EATS的稳健性和耐久性对于确保符合这些排放法规来说变得越来越重要。
[0004]EATS中的NOx转化性能的主要限制因素是尿素计量和氨缓冲在EATS的选择性催化还原(SCR)单元中的可用性。通常，尿素计量系统硬件具有通常受到排气温度和质量流量的限制的最大计量能力(maximum dosing ability)。例如，通常需要某个最低温度和排气质量流量才能完全允许尿素计量，而较高的温度和增大的排气质量流量又将允许来自尿素计量系统的尿素的流量增大，只要温度不是太高。
[0005]混合器可以用于有效地将尿素和排气混合，并帮助将来自尿素计量系统的尿素分解成氨，氨在NOx转化成氮气和水的过程中充当还原剂。氨被储存在SCR单元中，并且用于NOx还原。混合器例如可以被设计成产生涡流。它还可以包括涡轮，该涡轮由于来自发动机的排气质量流而旋转，从而导致所喷射的尿素落在涡轮上或涡轮周围而被混合。该混合过程帮助将尿素分解成氨。
[0006]为了提高EATS的NOx转化性能并减少燃烧式发动机的排放，通常希望在SCR中储存尽可能多的氨，只要温度不是太高。然而，在高运行温度下，来自SCR单元的氨泄漏(ammonia slip)的风险增大。通常有必要减少由尿素计量系统添加的尿素的量，以避免这种氨泄漏。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的是提供一种EATS和一种用于控制该EATS的方法，它们至少在某方面相对于已知的EATS和方法有所改进。特别地，一个目的是提供如下一种EATS：其中，相对大量的氨可以储存在SCR中，而氨泄漏的风险降低。另一目的是提供一种具有改进的排放控制的EATS。
[0008]根据本专利技术的第一方面，至少所述主要目的通过根据本专利技术的用于内燃发动机的排气后处理系统(EATS)来实现。该排气后处理系统包括：
[0009]‑
外部壳体，该外部壳体具有排气入口和排气出口，在该排气入口与排气出口之间设置有用于来自内燃发动机的排气的排气流动路径，
[0010]‑
选择性催化还原(SCR)单元，该选择性催化还原(SCR)单元设置在排气流动路径中，以用于还原氮氧化物，
[0011]‑
尿素计量装置，该尿素计量装置用于在所述选择性催化还原单元的上游将尿素添加到排气流中，以及
[0012]‑
可旋转的混合器装置，该混合器装置用于在所述选择性催化还原单元的上游将尿素与排气混合。
[0013]该排气后处理系统还包括：进气阀，该进气阀设置在混合器装置的上游，以用于将空气引入到排气流动路径中；以及电动机，该电动机被布置成使混合器装置旋转，以产生空气经由该进气阀到排气流动路径中的吸入。
[0014]通过提供包括处于排气流动路径中的进气阀以及被布置成使混合器装置旋转的电动机的EATS，穿过EATS中的其中尿素被分解的部分的质量流量可以由于所产生的空气吸入而显著增大。这促进了尿素分解成氨和二氧化碳。因此，可以增大尿素剂量，进而增大了能够储存在SCR单元中的氨(即，还原剂)的量。由此，可以提高EATS的NOx转化性能。
[0015]由于提供所述进气阀和电动机而获得的额外益处是：它们允许对SCR单元的更通用的温度控制。例如，通过打开进气阀并使电动机运行，SCR单元可以被冷却以降低氨泄漏的风险，而与发动机的温度无关。SCR单元的氨缓冲能力通常随着温度升高到高于特定温度阈值而降低。因此，通过将SCR单元冷却到低于例如300℃的温度，能够在SCR单元中储存更大量的氨，而没有氨泄漏的风险。因此，可以由尿素计量装置添加更大量的尿素。
[0016]如本文中所使用的，术语“上游”和“下游”涉及穿过EATS的排气流动路径。
[0017]所述混合器装置可以被设计为风扇，该风扇具有固定到由电动机驱动的可旋转轮毂的一个或多个叶片(优选至少两个叶片)。Ss混合器装置可以设置在EATS的混合室或混合管中。
[0018]经由进气阀引入的空气优选是环境空气。换句话说，进气阀被布置成在打开时允许环境空气从排气后处理系统的外部流入排气流动路径中。
[0019]所提到的SCR单元可以是EATS的主SCR单元，例如EATS的单个SCR单元。该SCR单元也可以是通常小于主SCR单元的、所谓的预SCR单元(pre
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SCR unit)，即，额外的SCR单元。因此，本专利技术适用于EATS内的一个或多个SCR单元。可以与SCR单元结合来提供氨泄漏催化剂(ASC)单元。在EATS的普通配置中，两个平行组件设置在混合器装置的下游，每个组件都包括SCR单元，SCR单元之后是ASC单元。
[0020]所述排气后处理系统还可以包括被配置成控制进气阀和电动机的电子控制单元。该电子控制单元可以配置成控制进气阀和电动机，使得通过混合器装置的质量流量增大。由此，能够增大由尿素计量装置添加的尿素的量，这提高了SCR单元中的NOx还原的效率。该电子控制单元实现了对EATS内的空气量和温度的改进的控制。通过控制进气阀的位置(也称为状态，例如进气阀的开度)来控制所述进气阀。
[0021]该电子控制单元可以配置成控制电动机的转速，而不改变进气阀的位置。例如，如果希望在不添加空气流的情况下改进混合，可以在不打开进气阀的情况下增大电动机的转速。
[0022]可选地，该电子控制单元被配置成基于以下项中的至少一个来控制进气阀的位置和电动机的转速：由排气后处理系统中的温度传感器测量的温度；所确定的来自内燃发动
机的排气的质量流量；以及由尿素计量装置添加的尿素的量。通过基于所定义的变量来控制进气阀的位置以及所述转速，可以改进SCR单元内的用于催化NOx还原的条件。
[0023]该温度传感器例如可以是已设置在EATS内的某位置处的、测量排气或EATS的部件之一的温度的温度传感器。来自内燃发动机的排气的质量流量通常可以是基于发动机运行条件而在例如发动机控制单元中确定的，但也可以使用质量流量传感器以确定该质量流量。
[0024]在本文中，该电子控制单元可以配置成从EATS的一个或多个温度传感器、从发动机控制单元、从EATS的质量流量传感器和/或从尿素计量装置接收数据。
[0025]通常，该电子控制单元可以配置成：至少基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于内燃发动机(110)的排气后处理系统(100)，所述排气后处理系统包括：外部壳体(101)，所述外部壳体具有排气入口(102)和排气出口(103)，在所述排气入口与所述排气出口之间设置有用于来自所述内燃发动机(110)的排气的排气流动路径(104)，选择性催化还原单元(105)，所述选择性催化还原单元设置在所述排气流动路径(104)中，以用于还原氮氧化物，尿素计量装置(108)，所述尿素计量装置用于在所述选择性催化还原单元(105)的上游将尿素添加到排气流中，以及可旋转的混合器装置(109)，所述混合器装置用于在所述选择性催化还原单元(105)的上游将所述尿素与排气混合，特征在于所述排气后处理系统(100)还包括：进气阀(111)，所述进气阀设置在所述混合器装置(109)的上游，以用于将空气引入到所述排气流动路径(104)中；以及电动机(112)，所述电动机被布置成使所述混合器装置(109)旋转，以产生空气经由所述进气阀(111)到所述排气流动路径中的吸入。2.根据权利要求1所述的排气后处理系统，还包括被配置成控制所述进气阀(111)和所述电动机(112)的电子控制单元(120)。3.根据权利要求2所述的排气后处理系统，其中，所述电子控制单元(120)被配置成基于以下项中的至少一个来控制所述进气阀(111)的位置和所述电动机(112)的转速：由所述排气后处理系统(100)中的温度传感器(107)测量的温度；所确定的来自所述内燃发动机(110)的排气的质量流量；以及由所述尿素计量装置(108)添加的尿素的量。4.根据权利要求2或3所述的排气后处理系统，其中，所述电子控制单元(120)被配置成响应于以下项中的至少一个来增大所述进气阀(111)的开度和/或所述电动机(112)的转速：由所述排气后处理系统(100)中的温度传感器(107)测量的温度的、所检测到的升高；由所述尿素计量装置(108)添加的尿素的量的、所检测到的减少；以及所确定的来自所述内燃发动机(110)的排气的质量流量的、所检测到的减少。5.根据权利要求2
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3中的任一项的排气后处理系统，其中，所述电子控制单元(120)被配置成仅在所述电动机(112)运行时将所述进气阀(111)控制到打开位置。6.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的排气后处理系统，其中，所述进气阀(...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊尔曼，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：