用于涡轮增压内燃发动机的排放控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供用于运行包括排放控制系统的发动机的系统，该排放控制系统包括在增压装置的涡轮机下游的催化器和涡轮机上游的还原剂喷射器。以此方式，不仅可以通过利用涡轮机的运转来改进混合，还可以通过在排气温度下降(由于涡轮机从其中抽取能量)之前向涡轮机上游喷射还原剂来增加蒸发。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及用于涡轮增压内燃发动机的具有选择性催化还原(SCR)催化器和微粒过滤器的排放控制系统。
技术介绍
在车辆中可使用选择性催化还原(SCI )系统来减少NOx排放。SCR系统涉及在SCR 催化器上游的还原剂喷射。然后，该还原剂或还原剂的产物与排气中NOx的属类物质反应以产生例如氮气和水等副产物。该系统还可包括混合器以在喷射的还原剂与SCR催化剂相互作用之前促进其与排气的混合。可使用包括SCR催化器的多种方法来控制排放系统，以能够使还原剂和排气良好混合并且使源自催化器的还原剂泄漏最小化。Kimura等人在JP 2008-U8046A中说明了一种示例方法。其中在涡轮增压器涡轮机的下游和SCR催化器的上游提供还原剂喷射器。具体地，还原剂被喷射到从涡轮增压器流出的排气流中。然而，本专利技术人在此已经认识到这种方法的几个潜在问题。例如，由于还原剂在涡轮增压器的下游被喷射到排气中，所以还原剂蒸发可被显著减少。换言之，大量的排气热可以被涡轮机抽取，因此减少了当液体还原剂喷射到排气中时的初始蒸发。这种蒸发的减少可降低SCR催化器的NOx转化效率以及导致增加的还原剂淀积物。
技术实现思路
在一个示例中，可以通过一种运行包括排放控制系统的发动机的方法来解决上述问题，所述排放控制系统包括在增压装置的排气涡轮机下游的催化器，所述排放控制系统还包括在涡轮机上游的还原剂喷射器。在一个实施例中，所述方法包括将还原剂喷射到涡轮机上游的排气中，将喷射的还原剂与排气经涡轮机混合，以及输送混合的还原剂至催化ο根据另一方面，提供一种用于涡轮增压内燃发动机的排放控制系统。该排放控制系统包括在涡轮增压器的涡轮机上游的还原剂喷射器；以及在涡轮增压器的涡轮机下游的SCR催化器。以此方式，不仅可以通过利用涡轮机的运转来改进混合，还可以通过在排气温度下降(由于涡轮机从其中抽取能量)之前向涡轮机上游喷射还原剂来增加蒸发。具体地， 通过向排气涡轮机上游喷射还原剂，并且通过使还原剂流过涡轮机叶片和导向片，可实现还原剂的更细雾化。此外，在涡轮机中产生的湍流可改进还原剂和排气的混合。此外，通过向涡轮机上游喷射还原剂，由于涡轮机上游的排气温度与涡轮机下游相比更高，可通过增加的蒸发来协同增强一些改进的雾化和混合优点。此外，同时通过将 SCR催化器定位在涡轮机的下游，还可保持SCR催化器的适当温度范围。应理解上述
技术实现思路
仅以简化形式引入了进一步详细描述的概念的选择。其不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，保护范围是由权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述及本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1显示内燃发动机和相关排放控制系统的示意图。图2显示局部发动机示图。图3A-图;3B显示根据本技术用于运行图1的排放控制系统的高级流程图。图4显示用于基于过滤器再生条件解决驾驶员踩加速器踏板时的增压问题的高级流程图。图5显示用于解决还原剂混合问题的高级流程图。图6显示通过调整上游废气门来控制下游SCR催化器的温度的高级流程图。图7显示基于增压调整还原剂喷射的高级流程图。图8显示基于过滤器再生条件调整排气再循环的高级流程图。具体实施方式以下描述涉及用于运行与涡轮增压内燃发动机有关的排放控制系统的系统和方法。如图1-图2所示，该排放控制系统包括在涡轮增压器涡轮机下游的催化器(例如SCR 催化器)和在涡轮机上游的微粒过滤器(例如柴油微粒过滤器(DPF))。控制器可以被配置为执行控制程序(例如图3A-图;3B的程序)，以协调多种排放控制装置彼此之间的运行，并且协调多种排放控制装置的运行与发动机的其他运行(例如排气再循环和增压)。排放控制系统还包括在涡轮机上游的还原剂喷射器。通过在涡轮机上游喷射还原剂并且使喷射的还原剂经涡轮机和排气混合，可提高还原剂的蒸发。同时，通过将催化器定位在涡轮机的下游，可在不影响催化器温度特征的情况下将良好混合的还原剂输送至催化器。控制器可以被配置为执行控制程序(例如图5和图7的程序)，以基于工况(例如由涡轮增压器提供的增压量)调整喷射的还原剂的量，并且调整涡轮增压器废气门从而使得能够改进喷射的还原剂和排气的混合。通过在涡轮增压器的上游包括微粒过滤器，可实现额外的优点。例如，可在过滤器再生期间协同解决涡轮迟滞条件。通过将燃料在发动机循环的排气冲程中经后喷射喷入一个或多于一个发动机汽缸，可在旋入涡轮增压器涡轮机之前升高排气的温度。通过升高排气温度，过滤器可被再生同时排气还增加涡轮机速度并且减少涡轮迟滞。控制器可以被配置为执行控制程序(例如图4的程序)，以基于为再生而升高微粒过粒器的温度所需要的的热量和/或为提供期望扭矩而增加涡轮机速度所需要的热量来调整喷射正时和/或喷射量。通过将过滤器定位在涡轮机的上游，并且将催化器定位在涡轮机的下游，还可实现温度控制和排放控制装置之间的协调。例如，即使过滤器正在被再生，也可以保持SCR催化器的温度。控制器可以被配置为执行控制程序(例如图6的程序)，以在过滤器再生期间调整涡轮机废气门，从而调整朝向SCR催化器的排气流动。以此方式，可在不同过滤器运行模式中控制SCR催化器的温度。发动机系统可进一步包括用于将至少一些排气再循环进入发动机进气的一个或多于一个EGR通道。例如，EGR通道可将排气从涡轮机上游和微粒过滤器下游转移到压缩机下游的发动机进气中。通过将微粒过滤器定位在涡轮增压器涡轮机的上游和EGR通道入口的上游，可实现EGR和微粒过滤器的优势。因此，当期望EGR时，在排气穿过过滤器之后， 可再循环更多排气穿过EGR通道，由此提供清洁的EGR流动至进气。以此方式，例如可降低 EGR冷却器、EGR阀、进气歧管和进气门的退化。然后，当期望过滤器再生时，在排气穿过过滤器之后，可将更少排气再循环穿过EGR通道，由此降低由于热EGR流动而发生的发动机性能退化。控制器可以被配置为控制程序(例如图8的程序)，以基于过滤器运行而调整EGR 流量，由此协调EGR系统和排放控制系统。图1显示车辆系统6的示意图。车辆系统6包括发动机系统8，发动机系统8包括被联接至排放控制系统22的发动机10。发动机10包括多个汽缸30。发动机10还包括进气23和排气25。进气23包括经进气通道42流控联接至发动机进气歧管44的节气门62。 排气25包括通向排气通道45的排气歧管48，排气通道45经由尾管35将排气传送至大气中。发动机10可进一步包括增压装置，例如涡轮增压器50。涡轮增压器50可包括沿进气通道42设置的压缩机52。压缩机52可至少部分由沿排气通道45设置的涡轮机M经轴56驱动。由涡轮增压器提供的增压量可由发动机控制器改变。例如，可通过控制废气门 58来调整增压量。在一个示例中，可通过打开废气门58并允许更多排气绕过涡轮机而减少增压量。可替代地，可通过关闭废气门(或减少废气门的打开程度)并允许更少排气绕过涡轮机而升高增压量。在其他示例中，涡轮机M可以是可变几何形状涡轮机(VGT)或可变喷嘴涡轮机(VNT)。这种VGT或VNT可被调整以满足增压需求。此外，废气门、VNT和/ 或VGT可被调整以防止涡轮增压器中超速状况的发生。在一些实施例中，可选的增压后冷却器34可被包括在进气通道42中压缩机52的下游本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于涡轮增压内燃发动机的排放控制系统，其特征在于，包括：位于涡轮增压器涡轮机上游的还原剂喷射器；和位于所述涡轮增压器涡轮机下游的ＳＣＲ催化器。

【技术特征摘要】
2009.12.23 US 12/645,7801.一种用于涡轮增压内燃发动机的排放控制系统，其特征在于，包括位于涡轮增压器涡轮机上游的还原剂喷射器；和位于所述涡轮增压器涡轮机下游的SCR催化器。2.如权利要求1所述的用于涡轮增压内燃发动机的排放控制系统，其特征在于，进一步包括在所述涡轮机上游的微粒过滤器。3.如权利要求1所述的用于涡轮增压内燃发动机的排放控制系统，其特征在于，进一步包括EGR通道，该EGR通道被配置为将至少一部分排气从发动机排气传送至发动机进气。4.如权利要求1所述的用于涡轮增压内燃发动机的排放控制系统，其特征在于，进一步包括控制器，该控制器被配置为基于由所述涡轮增压器提供的增压量，调整在所述涡轮机的上游从所述还原剂喷射器喷射到所述排气中的还原剂的量。5.如权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·赫伯恩，W·C·罗那，B·L·福尔顿，G·苏尼拉，E·M·库尔茨，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：实用新型
国别省市：US