用于基于尿素的系统的冷起动启动单元技术方案

描述了一种废气后处理系统。一般来说，该系统包括用于将还原剂输送到废气流的分开的主NOx还原系统和辅助NOx还原系统、用于确定相关运行条件的传感器系统、以及用于启动还原系统的电子控制模块。还描述了用于还原废气流中NOx的方法。一般来说，该方法包括确定废气流中对NOx还原的需求、确定废气温度、确定环境温度、并基于所确定的温度将主还原剂和辅助还原剂中的至少一个注入废气流。在冷起动期间以及环境温度低于使SCR催化器不能完全作用的45℉的条件下的轻载应用，该系统和方法尤其有用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于尿素的系统的冷起动启动单元相关申请的交叉引用本申请要求2011年9月6日提交的美国专利申请序列号第61/531,368的权益。
本公开涉及一种用于处理车辆排气系统中废气流的系统和方法。具体地，本专利技术提供一种用于通过向车辆废气流输送适当量的还原剂来提高对废气流中氮氧化物（NOx）的还原的方法。
技术介绍
柴油发动机高效、耐用且经济。在过去20年，诸如美国和欧盟等的各国政府都推出了更严格的柴油车尾气排放法规。这些环保法规要求柴油发动机符合日益严格的污染排放标准。通常，为了符合这些法规和标准，柴油发动机系统需要设备添加和更改。例如，稀燃发动机通过以超过完成燃料燃烧所必需量的氧气量运行而提供改进的燃料效率。这些发动机被称为“稀”运行或以“稀混合物”运行。但是，燃料效率的增加被形成氮氧化物（NOx）形式的不希望的污染排放物所抵消。氮氧化物排放通过定期排放测试的要求来调节。用于从稀燃内燃机还原NOx排放物的一种方法称为选择性催化还原（SCR）。当用于从柴油机还原NOx排放时，选择性催化还原涉及将无话尿素或氨气在催化器之前注入发动机的废弃流。普通SCR系统的主要部件是存储尿素的箱体和用于将尿素输送到废气中的注入系统以及用于进行NOX还原的SCR催化室。通常，车载诊断系统监测尿素水平并指示何时需要重新填充存储箱。但是，尽管尿素是含有32.5%的高纯度无色溶液，其高含水量（超过65%去离子水）使得该溶液非常易于在寒冷环境温度下在箱体内冻结，以及在冷废气流中非常难以蒸发。如果流体在箱体内冻结，则它就不能被泵送出并随后进行喷射。此外，当废气温度低时，会发生尿素雾化不良，并可能导致形成不希望的沉积，或者低排气温度导致不足以实现满足规定的所需NOx还原的催化器温度。因而，为了符合排放标准，在这些时候需要替代的定量方法。本系统和方法解决与现有技术NOx还原系统相关的这些和其它问题。
技术实现思路
在此描述了并要求保护一种废气后处理系统。一般来说，该系统包括用于将还原剂（通常分别是氨和尿素）输送到废气流的分开的主NOx还原系统和辅助NOx还原系统、用于确定相关运行条件的传感器系统、以及用于启用还原系统的电子控制模块。两个NOx还原系统包括联接到电子控制模块的流量控制模块。在一实施例中，描述了一种废气后处理系统。该系统包括：主系统，所述主系统具有箱体或罐体，该箱体或罐体中存储有预定量的第一含还原剂材料，所述主系统具有主流量控制模块；辅助系统，所述辅助系统具有箱体或罐体，该箱体或罐体中存储有预定量的第二含还原剂材料，所述辅助系统具有辅助流量控制模块；剂量控制系统，所述剂量控制系统用于相对于运行条件确定从所述主系统和所述辅助系统释放的还原剂的量；以及电子控制模块，所述电子控制模块基于运行条件最初启用所述主流量控制模块，然后启用所述辅助流量控制模块。还描述了和要求保护用于还原废气流中NOx的方法。一般来说，该方法包括如下步骤：确定废气流中对NOx还原的需求、确定运行条件和/或环境温度、以及基于所确定的条件和/或温度将主还原剂和辅助还原剂中的至少一个注入废气流。通常，主还原剂包括氨，而辅助还原剂包括尿素。在一实施例中，该方法包括如下步骤：提供主NOx还原单元，所述主NOx还原单元中存储有预定量的第一含还原剂材料，所述主单元具有主剂量控制系统；提供辅助NOx还原单元，所述辅助NOx还原单元中存储有预定量的第二还原剂材料，所述辅助单元具有辅助剂量控制系统；提供提供多个传感器，所述多个传感器连接到主剂量控制系统和辅助剂量控制系统；基于通过传感器确定的阈值环境温度，启动第一还原剂从主单元到废气流的释放；在启动时，将第一还原剂注入废气流；基于通过传感器确定的运行条件启动第二还原剂从辅助单元到废气流的释放；以及，将辅助还原剂注入废气流。在又一实施例中，该方法还包括在启动所述第二还原剂进入废气流的释放时停止所述第一还原剂进入废气流的流动的步骤。附图的简要说明图1是本系统的一个实施例的示意图；图2是本系统的另一实施例的示意图；以及图3是本系统的又一实施例的示意图。具体实施方式参见图1-3，示出废气后处理系统10及其变型。可改装到现有基于尿素的系统或与作为新的总体后处理系统的一部分的基于尿素的系统相结合而设置的本废气后处理系统可用于包含有尿素系统的系统的冷环境启动。本系统10包括主NOx还原系统12，其用于将诸如氨的还原剂初始输送到废气流40。主系统12包括可再填充或可更换箱体或罐体14和主流量控制模块16，可再填充或可更换箱体或罐体14用于存储含有还原剂的材料（未示出），主流量控制模块16调节从罐体14到废气流40的还原剂流量。例如，主系统可以是氨存储和输送系统（ASDS）。可包含在该系统中的其它部件包括：DOC（柴油氧化催化器）50、SCR（选择性催化还原催化器）60以及DPF（柴油颗粒过滤器）70。这些部件在系统中的运行和结合是已知的，且因此不再进一步详细讨论。辅助系统20也是后处理系统10的部件。辅助系统20也向废气流40输送还原剂，比如尿素。辅助系统20包括可再填充或可更换的箱体或罐体22和流量控制模块24，可再填充或可更换的箱体或罐体22用于存储还原剂或含还原剂的材料（未示出），流量控制模块24联接到罐体22。流量控制模块调节从辅助系统20进入废气流40的还原剂流量。主系统12和辅助系统20还包含剂量控制系统，剂量控制系统包括一个传感器或多个传感器30以及连接到每个罐体上的相应流量控制模块16、24的电子控制模块（ECM）32。替代地，ECM32可包含到相应罐体内。一个或多个传感器30用于确定车辆（未示出）的相关运行条件，包括测量环境温度、废气流中的NOx含量以及发动机运行，并用于将表示这些条件的电子输入发送到电子控制模块32。电子控制模块32接收传感器的输入并基于传感器的输入启用主流量控制模块16或辅助流量控制模块24中的至少一个或两个。当然，可能存在电子控制模块32接收到两模块都不启用的输入的情况。基于传感器读数，主系统12对在DPF70上游从主罐体14进入废气流40的诸如氨之类的还原剂进行计量。替代地，特别是在冷起动期间，主系统12将在紧接着SCR的DPF下游进行计量配给。传感器30包括从如下各传感器中选取的一种或多种：废气温度传感器、环境温度传感器、废气NOx传感器以及主NOx还原剂流量传感器。根据系统要求可使用其它传感器。选定的传感器联接到适当的系统部件和电子控制模块32以输送信息，该信息然后用于确定流量模块中哪一个（如果是启动其中一个）启用。应理解，包含到系统的传感器的数量可根据特定系统的要求而变化。在发动机初始启动期间，尤其是在冷环境温度下，辅助系统20的尿素通常冻结。根据各条件，可能花费一个小时或更久使尿素充分解冻以进行有效的NOx还原。因此，包含主系统12的还原剂容纳罐体14来提供进入废气流的通常为氨的还原剂的“跳跃启动”初始计量配给。由于其紧凑的尺寸，主系统罐体14可在接收到从传感器30到电子控制模块（ECM）32的适当信号之后快速加热，适当信号发送到在主罐体上或与之连接的加热装置（未示出）。这样，主罐体14可实际上从发动机的初始启动开始将氨气释放到废气流40中，同时解冻和准备好包含有尿素的辅助罐体22。来自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.06 US 61/531,3681.一种还原废气流中NOx的方法，所述方法包括以下步骤：提供主箱体，所述主箱体中存储有预定量的第一含还原剂材料，所述第一含还原剂材料包括金属氨盐，以提供氨的固态存储介质，所述主箱体具有主剂量控制系统；提供辅助箱体，所述辅助箱体中存储有预定量的第二还原剂材料，所述第二还原剂材料包括尿素，所述辅助箱体具有辅助剂量控制系统；提供多个传感器，所述多个传感器连接到主剂量控制系统和辅助剂量控制系统；基于通过所述传感器对阈值环境温度的确定和对废气流中NOx的含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·卡沙尼泊，J·L·卡格纳伊，
申请(专利权)人：万国引擎知识产权有限责任公司，
类型：
国别省市：