還原劑噴射控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尾氣后處理系統(tǒng)，尤其涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理的還原劑噴射系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性催化還原(“SCR”)尾氣后處理系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，以從減少來(lái)自于內(nèi)燃機(jī)如柴油機(jī)的氮氧化物(NOx)的排放。SCR系統(tǒng)通常包括還原劑源例如尿素溶液、用于對(duì)所述尿素溶液加壓的泵裝置、用于向SCR催化劑提供數(shù)量或者速率可控的尿素水溶液的計(jì)量單元、以及用于向位于所述SCR催化劑的上游的尾氣流動(dòng)通道的尿素溶液區(qū)域提供尿素水溶液的噴嘴。許多SCR系統(tǒng)利用加壓氣體以協(xié)助所述尿素溶液流動(dòng)到所述噴嘴。
[0003]雖然大幅度降低了 NOx的排放，SCR系統(tǒng)仍然存在一些不足和問(wèn)題。在壓力下的尿素溶液的供應(yīng)可導(dǎo)致所述系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行后的高壓振蕩。高壓振蕩不利的影響系統(tǒng)性能，并降低噴射的準(zhǔn)確度。此外，在一些設(shè)計(jì)限制之外的情況下，高壓振蕩將給所述系統(tǒng)部件施加壓力，這可能產(chǎn)生可靠性和保修的問(wèn)題。緩解上述問(wèn)題以及與利用壓力噴射還原劑例如尿素溶液的SCR系統(tǒng)相關(guān)的其他缺點(diǎn)的改進(jìn)點(diǎn)是長(zhǎng)期的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]某些示例性的實(shí)施例包括系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法以通過(guò)減輕在所述噴射系統(tǒng)中的壓力振蕩的方式，控制還原劑噴射系統(tǒng)的計(jì)量閥的打開(kāi)和關(guān)閉。根據(jù)噴射命令大于最小閾值以及通過(guò)所述計(jì)量閥的壓力差大于壓力差閾值，所述計(jì)量閥被打開(kāi)。根據(jù)或者通過(guò)所述計(jì)量閥的壓力差降低到低于壓力差閾值，或者所述實(shí)際噴射的還原劑的量大于所述綜合噴射命令(integrated dosing command)，所述計(jì)量閥被關(guān)閉。
[0005]本
【發(fā)明內(nèi)容】
目的是介紹將一些可選的、且在下面的說(shuō)明性的實(shí)施例中進(jìn)一步描述的概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并的目的不在于確定主題所要求保護(hù)的關(guān)鍵或必要特征，也不在于用作限制所要求保護(hù)的主題的范圍。進(jìn)一步的實(shí)施方式，形式，目的，特征，優(yōu)點(diǎn)，方面和好處將在下面的說(shuō)明書和附圖中變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是示例性的還原劑噴射控制系統(tǒng)的示意圖；
[0007]圖2是還原劑噴射控制過(guò)程的流程圖；
[0008]圖3是又一還原劑噴射控制過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為了增加對(duì)本發(fā)明的原理的理解，將參考用【附圖說(shuō)明】的實(shí)施例，且采用特殊的語(yǔ)言描述所述實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，并沒(méi)有限制本發(fā)明的范圍的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可能做出的與本發(fā)明相關(guān)的所示的實(shí)施例中的任何改變和進(jìn)一步的修改，以及在所述實(shí)施例中對(duì)本發(fā)明的原理的任何的進(jìn)一步應(yīng)用都是經(jīng)過(guò)仔細(xì)考慮的。
[0010]參考圖1示出一個(gè)示例性的還原劑噴射系統(tǒng)100，所述系統(tǒng)100用于將還原劑噴射到所述尾氣后處理系統(tǒng)130。所述還原噴射系統(tǒng)100可以使用在由內(nèi)燃機(jī)120例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的車輛(未示出)上，或者以其他的應(yīng)用形式使用的發(fā)送機(jī)例如發(fā)電機(jī)或泵送系統(tǒng)上。所述內(nèi)燃機(jī)120包括流體連接到進(jìn)氣系統(tǒng)122的進(jìn)氣歧管124，所述進(jìn)氣系統(tǒng)122用于接收新鮮空氣流，且在一些實(shí)施方案中用于將排出氣態(tài)進(jìn)行再循環(huán)以向發(fā)動(dòng)機(jī)120的多個(gè)氣缸(未示出)提供充量流(charge flow)。在所述充量流與燃料混合后，且在氣缸的燃燒室中燃燒后，所產(chǎn)生的排出氣體被提供給排氣岐管126。所述排氣歧管126流體地連接到排氣系統(tǒng)128，以使所述排出氣體的至少一部分被輸送到所述后處理系統(tǒng)130。
[0011]所述還原劑噴射系統(tǒng)100包括噴射器102，所述噴射器用于接收來(lái)自于存儲(chǔ)罐106的還原劑104，并在壓力作用下向噴嘴108或者其他結(jié)構(gòu)提供還原劑，所述其他結(jié)構(gòu)可以向分解室或者直接向所述尾氣系統(tǒng)128噴射或者輸送還原劑。合適的還原劑的例子是車用尿素溶液(DEF)，所述車用尿素溶液包括32.5%的高純度尿素和67.5%的去離子水溶液。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，任何可注入到具有噴射系統(tǒng)100的尾氣系統(tǒng)的合適的還原劑都可以使用。
[0012]在圖示的實(shí)施例中，所述尾氣系統(tǒng)128將排出氣體提供到具有一個(gè)或多個(gè)SCR催化劑132的后處理系統(tǒng)130。所述尾氣系統(tǒng)128包括用于從還原劑噴射系統(tǒng)100接收還原劑104的一個(gè)或多個(gè)位置。所述后處理系統(tǒng)130可以包括一個(gè)或多個(gè)其它的后處理部件(未示出)，例如，一個(gè)或多個(gè)氧化催化器、一個(gè)或多個(gè)顆粒過(guò)濾器、氨氧化催化器、以及各種溫度、壓力和排出氣體構(gòu)成的傳感器。所述尾氣系統(tǒng)128還可以包括各種部件(未示出)，例如，一個(gè)或多個(gè)廢氣循環(huán)(EGR)系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)渦輪增壓器系統(tǒng)、中間冷卻器、后冷卻器、節(jié)流閥、控制閥和其他部件。所述還原劑噴嘴108安裝在位于所述SCR催化劑132上游的排氣系統(tǒng)128的一部分上，并且其出口(例如，位于排氣管道內(nèi)的噴嘴)用于將水霧化還原劑噴入到所述尾氣系統(tǒng)，所述還原劑與由發(fā)動(dòng)機(jī)120產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)排出氣體在所述尾氣系統(tǒng)中混合。所述SCR催化劑132促進(jìn)了所述還原劑與排出氣體中的NOx的化學(xué)反應(yīng)，所述化學(xué)反應(yīng)在所述排出氣體排入到大氣之前，轉(zhuǎn)換大量的NOx以降低NOx的排放量。
[0013]所述噴射系統(tǒng)100還包括各種結(jié)構(gòu)，以方便從所述存儲(chǔ)罐106接收還原劑，并將所述還原劑輸送到所述尾氣系統(tǒng)128。例如，噴射器102可以包括還原劑吸入管線112，所述吸入管線112用于從所述存儲(chǔ)罐106吸收還原劑104。所述存儲(chǔ)罐106保持含水還原劑104的供應(yīng)，且允許還原劑被排出以通過(guò)還原劑吸入管線112回收到噴射器102。
[0014]所述噴射器102還可以包括積累器(accumulator) 116，所述積累器116用于當(dāng)還原劑注入到所述尾氣系統(tǒng)所攜帶的尾氣時(shí)，維持壓力下的累計(jì)的還原劑的量足以保證還原劑的適當(dāng)?shù)撵F化和混合。所述噴射器102還包括泵114，所述泵114用于對(duì)積累器116中的還原劑進(jìn)行加壓，以使在一次循環(huán)內(nèi)和不同的循環(huán)之間使所述還原劑處于壓力狀態(tài)下。
[0015]第一壓力傳感器136與在積累器116中的還原劑流體連通。計(jì)量閥118用于促使和測(cè)量以流動(dòng)速率通過(guò)還原劑供給管線I1流向噴嘴108的還原劑104的數(shù)量，所述噴嘴108將還原劑注入到所述尾氣中。第二壓力傳感器138位于所述計(jì)量閥118的下游，且與供給管線110中的還原劑流體連通。通過(guò)計(jì)量閥118的壓力差ΛΡ可以根據(jù)來(lái)自于第一壓力傳感器136和第二壓力傳感器138的壓力讀數(shù)的差值來(lái)確定?？蛇x的，第一壓力傳感器136或者另一個(gè)壓力傳感器可以直接地設(shè)置在計(jì)量閥118的所述入口。在另外一個(gè)實(shí)施例中，可以具有用于指示所述壓力差ΔΡ的單個(gè)的壓力傳感器。
[0016]可以設(shè)想，還原劑供給管線110可包括節(jié)流閥、過(guò)濾器、止回閥以及其他沒(méi)有示出的部件。所述噴射系統(tǒng)100還包括還原劑返回管線134，所述還原劑返回管線134用于提供從積累器116的下游流回到存儲(chǔ)罐106的可控制的還原劑流，以形成穩(wěn)定的泵控制。
[0017]同時(shí)，圖1示出了噴射系統(tǒng)100的一個(gè)例子，其它的未示出的結(jié)構(gòu)和部件也是可能的。例如，泵114可以是隔膜泵的形式，應(yīng)當(dāng)被理解的是，也可以使用其他類型的泵。止回閥可位于各種部件之間。脈沖阻尼器、過(guò)濾器和計(jì)量設(shè)備可以設(shè)置在所述噴射器102內(nèi)。所述噴射器102進(jìn)一步還可以包括在所述泵114周圍具有支路閥的支路管線，所述支路閥可以打開(kāi)和關(guān)閉以允許或防止例如在清洗操作過(guò)程中還原劑流過(guò)所述支路管線到達(dá)可以返回所述存儲(chǔ)罐106的位置。噴射器102還可以包括空氣輔助裝置用于將壓縮空氣接收到混合室中，所述混合室以可控制的速率從所述計(jì)量閥接收還原劑。所述混合室還可以從空氣源(未示出)接收加壓的空氣流，并且在所述噴射器102的出口排出所述加壓的空氣和還原劑的組合流。所述空氣源可以集成到車輛中、集成到發(fā)動(dòng)機(jī)120中、或者可以是安裝到所述噴射系統(tǒng)100的空氣供給。應(yīng)當(dāng)理解的是，除