排气系统及废气后处理方法技术方案

本发明专利技术涉及可变废气后处理系统。公开了系统和方法，其基于催化设备内的温度分布，调节引入催化设备的上游的发动机排气中的还原剂的锥角。在一个具体的实例中，描述了包括可调节的活塞的计量装置，其调节进一步控制从其输送的反应流体的分布和量。这样，可基于废气系统内占主导的条件，控制流体流动形状，以实现更理想的废气转化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及可变废气后处理系统。公开了系统和方法，其基于催化设备内的温度分布，调节引入催化设备的上游的发动机排气中的还原剂的锥角。在一个具体的实例中，描述了包括可调节的活塞的计量装置，其调节进一步控制从其输送的反应流体的分布和量。这样，可基于废气系统内占主导的条件，控制流体流动形状，以实现更理想的废气转化。【专利说明】可变废气后处理系统相关申请的交叉参考本申请要求2012年6月15日提交的德国专利申请102012210115.2的优先权，为了所有的目的将其全部内容通过弓I用并入本文。
本说明书涉及废气后处理系统，和用于调节其中还原剂流动的方法。
技术介绍
为了将污染物排放减少到预先限定的限制之下和遵守越来越严格的环境保护要求，由内燃机产生的废气可经历后处理措施。例如，在应用点火的发动机中，使用催化反应器，其通过使用催化材料增加某些反应的速率，从而确保碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化。为了氧化未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳，特别地在废气流中提供氧化催化转化器。在利用过量空气操作的内燃机的情形中，例如，直接喷射柴油机或直接喷射应用点火的发动机，在没有添加还原剂的情况下，不能还原废气中的氮氧化物(NOx)。在选择性地起作用的催化转化器上，或选择性的催化还原(SCR)催化转化器上，例如，可利用含有氨的还原剂作为反应流体，进行NOx排放物的还原以形成氮气(N2)和水(H20)。这里，术语“选择性的”意味着，尽管存在分子氧和在某些情形存在其他化学种类(例如，HC)，引入的还原剂优先与NOx反应。
技术实现思路
专利技术人已经认识到，如在城市交通中占主导的低废气温度下达到充分的废气转化可能是困难的。专利技术人通过开发包括计量装置的废气后处理系统解决了这些问题，其中所述计量装置具有可调节的活塞，其调节进一步控制从其输送的反应流体的分布和量。在一个具体的实例中，可基于催化设备内的温度分布，调节引入催化设备上游的发动机排气中的喷射还原剂的锥角(cone angle)。在另一个实例中，根据本公开的排气系统，描述了用于调节还原剂的流动的方法，其包括响应排气管道中布置的催化转化器的温度分布，调节位于催化转化器上游的进料设备，以便调节来自其的流体的供应，和通过调节进料设备内活塞的位置和形状，控制供应的流体的分布和量。这样，实现技术效果，其中可基于废气系统内占主导的条件控制流体流动形状，以便实现更加理想的废气转化。当单独和结合附图时，从下述【具体实施方式】中，本说明书的上述优势和其他优势以及特征将显而易见。应该理解，提供上述的
技术实现思路
，以便以简化形式介绍进一步在【具体实施方式】中描述的概念的选择。这不表示指出了所要求保护主题的关键的或本质的特征，主题范围唯一地通过权利要求书限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开任何部分叙述的任何劣势的实施方式。【专利附图】【附图说明】当单独或参考附图时，通过阅读本文称为【具体实施方式】的实施方式的实例，将更全面地理解本文所述的优势，其中:图1显示根据本公开的示例性废气后处理系统；图2A-C显示图1的废气后处理系统基于活塞位置的各种操作状态；图3A-B显示图2A废气后处理系统基于可延伸流动活门(extendable flowflaps)的两种不同的示例性操作状态；图4是基于催化转化器温度分布调节还原剂流动的示例性流程图。【具体实施方式】本公开的废气后处理系统可基于下游的催化转化器的温度分布调节还原剂流动的分布和量。因此，公开了示例性实施方式，其描述响应温度分布调节流动的分布和量的方式。基于提供的示例性实施方式，参考附图，详细地描述了该系统。通过示意图，图1根据本公开图解了用于废气的废气后处理的排气系统10的第一示例性实施方式。排气系统10包括连接到产生废气的内燃机14上的导气管(guide duct)12。从内燃机14引导废气，用于通过同样地布置在导气管12中的催化转化器16后处理。位于催化转化器16的上游，布置具有出口孔20的进料设备18，其用于将与废气反应的流体进料至导管。即，通过进料设备，将可与废气反应的反应流体22引入导气管12。因此，废气和反应流体22 二者冲击催化转化器16的入口端面24，通过入口端面24它们随后进入催化转化器16。进料设备18包括连接到存储反应流体22的容器28的管线26。在管线26中，布置输送设备30，通过该输送设备30，可将反应流体22输送到出口孔20。进料设备18具有计量装置32，通过其可改变引入导气管12的反应流体22的量和输送至入口端面24的量的分布，如下面更详细地解释。在图解的实施例中，计量装置32具有形成为活塞36的示例性主体34，其可沿着进料设备18的纵轴L移动。其中提供用于安装和移动活塞36的轴承和驱动装置38。关于计量装置，在一个实施方式中，计量装置具有用于输送反应流体的输送设备。输送设备用于提供足够量的反应流体，从而既不会有太少也不会太多的反应流体冲击催化转化器。例如，太少的反应流体的量导致不完全的转化，然而太大的量引起反应流体的损失(slippage)，其从而未改变地流动通过催化转化器，并且可产生令人不悦的气味，尤其是，如果将氨(NH3)用作反应流体。此外，输送设备可以在高压将反应流体引入导气管，其中更高的压力产生更精细分布的反应流体，其可增强废气混合以增强NOx转化。在图1的示例性实施方式中，根据本公开的排气系统10配置为用于还原NOx，如在直接喷射应用点火的发动机或柴油机中产生的。这样，催化转化器16形成为SCR催化转化器40,并且反应流体22是还原剂42,如氨或尿素。排气系统10进一步包括许多传感器44，通过其可记录与废气的废气后处理有关的数据。具体地，第一氮氧化物传感器46和第二氮氧化物传感器48布置在导气管12中，其中第一氮氧化物传感器46位于SCR催化转化器40的上游，和第二氮氧化物传感器48位于SCR催化转化器40的下游。NOx传感器46和48可在导气管12内它们的安装位置记录氮氧化物浓度。所述传感器可另外配置为便于记录安装位置的废气温度。此外，在容器28中布置试剂传感器50，通过其，例如可确定反应流体22的装填水平(fill level)和/或温度。尽管其中未显示，仍然也可提供其他传感器，例如，测定内燃机14输出的功率的功率传感器。这样，可通过控制单元52处理测定的数据。可通过如图解的电缆54进行传感器44和控制单元52之间的数据传输，或可无线地进行该数据传输。在一种配置中，根据本公开的排气系统包括许多传感器，其记录与废气的后处理有关的数据，其可通过控制单元52处理。可将控制单元52连接到一个或更多个传感器，用于处理和记录与废气有关的数据，其中控制单元进一步利用测量的数据确定催化转化器内的温度分布，并且基于数据致动计量装置。如上述，传感器可例如确定内燃机的功率输出，可将其分配给系统的操作时间。从这样的测量，例如，通过与特性曲线图(characteri st i cmap)的比较，可能确定催化转化器中的温度分布。接着，关于温度分布的信息可用于致动计量装置，用于还原剂的最佳输送。此外，温度传感器可用于测量催化转化器上游的废气温度和反应流体的温度，并且这些同样可提供用于致动计量装置的信息。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排气系统，包括：导管，其用于引导离开发动机的废气，催化转化器，其具有入口端面，随着所述废气流动，其冲击所述入口端面，在所述催化转化器上游的进料设备，用于将与所述废气反应的流体进料至所述导管，其中所述进料设备具有计量装置，其用于控制从其输送的反应流体的分布和量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：Y·M·S·雅各布，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：