具有動(dòng)態(tài)獨(dú)立噴射器控制的后處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種后處理系統(tǒng)，更具體地，涉及一種具有動(dòng)態(tài)獨(dú)立噴射器控制的后處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)及本領(lǐng)域已知的其它發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排放空氣污染物的復(fù)雜混合物。這些空氣污染物尤其會(huì)包括諸如氮氧化物(N0X)的氣體化合物。由于對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)增強(qiáng)，排放物排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)變得更嚴(yán)格，并且會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和/或發(fā)動(dòng)機(jī)級(jí)別規(guī)定從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的N0X的量。為了確保滿(mǎn)足這些化合物的規(guī)定，一些發(fā)動(dòng)機(jī)制造商已經(jīng)執(zhí)行所謂選擇性催化還原(SCR)的過(guò)程。
[0003]SCR是還原劑(最通常為尿素/水溶液)被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的排放氣流中并被吸附在催化劑上的過(guò)程。還原劑與排氣中的N0X反應(yīng)以形成水(H20)和元素氮(N2)，這兩者都是不受管理的。應(yīng)當(dāng)注意的是，噴射到排氣流中的還原劑的量與排氣流中的N0X的量對(duì)應(yīng)。如果噴射過(guò)多的還原劑，一些還原劑會(huì)通過(guò)排放系統(tǒng)并排出到大氣。這會(huì)增加成本和違反一些領(lǐng)域的規(guī)定。如果噴射過(guò)少的還原劑，N0X可能不會(huì)充分減少并且一些會(huì)通過(guò)排放系統(tǒng)且排出到大氣。
[0004]雖然需要精確控制，但是還原劑噴射系統(tǒng)在其功能性方面受到限制。例如，總的還原劑噴射流速通常是唯一的可調(diào)節(jié)輸入。因此，響應(yīng)于排放流波動(dòng)和排放系統(tǒng)不規(guī)律，很難微調(diào)還原劑噴射以有效地保持排放在法規(guī)限度內(nèi)。
[0005]于2012年8月16日公布的Norris等人的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)N0.2012/0204542(“' 542公開(kāi)”)描述了一種解決這種受限制的控制功能性問(wèn)題的方法，該公開(kāi)涉及一種示例性后處理系統(tǒng)。具體地，'542公開(kāi)描述了一種具有兩個(gè)排放腿部和一控制器的系統(tǒng)，排放腿部能夠接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的平行排放流，控制器能夠選擇性地調(diào)節(jié)經(jīng)由節(jié)流閥通過(guò)腿部的排放流以補(bǔ)償不均勻流動(dòng)分布。該系統(tǒng)包括在SCR催化劑的上游位置處設(shè)置在每個(gè)腿部?jī)?nèi)的顆粒過(guò)濾器。碳?xì)浠衔锒糠峙淦鞫ㄎ辉诿總€(gè)顆粒過(guò)濾器和相應(yīng)SCR催化劑之間，并且傳感器(例如，氨傳感器、N0X傳感器、溫度傳感器和/或壓力傳感器)位于每個(gè)催化劑的下游?？刂破髂軌蚧趤?lái)自傳感器的信號(hào)確定顆粒過(guò)濾器的堵塞，基于堵塞計(jì)算通過(guò)腿部的不均勻流動(dòng)分布，并且選擇性地調(diào)節(jié)排放流以補(bǔ)償不均勻流動(dòng)分布。另外，基于來(lái)自傳感器的反饋控制碳?xì)浠衔锒糠峙淦鞯牟僮鳌?br>[0006]雖然'542公開(kāi)的系統(tǒng)可能增加有助于在不均勻排放流過(guò)程中保持定量分配精確度的功能性，該系統(tǒng)仍不是最佳的。例如，該系統(tǒng)不能夠檢測(cè)或適應(yīng)某些排放流波動(dòng)和后處理系統(tǒng)不規(guī)律。
[0007]本發(fā)明旨在克服上面提及的缺點(diǎn)和/或現(xiàn)有技術(shù)的其它問(wèn)題中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一方面，本發(fā)明涉及一種后處理系統(tǒng)。后處理系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)排放通道和可被控制以向至少一個(gè)排放通道中定量分配還原劑的多個(gè)還原劑噴射器。后處理系統(tǒng)還可以包括能夠產(chǎn)生指示排放參數(shù)的信號(hào)的至少一個(gè)傳感器和與多個(gè)還原劑噴射器中的每個(gè)和傳感器通信的控制器?？刂破髂軌騽?dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)多個(gè)噴射器的定量分配，其中調(diào)節(jié)定量分配包括基于信號(hào)調(diào)節(jié)噴射器正時(shí)、噴射器順序、和同時(shí)噴射的多個(gè)噴射器的分組中的至少一項(xiàng)。
[0009]另一方面，本發(fā)明涉及一種定量分配還原劑的方法。該方法可以包括在沿著排放通道的多個(gè)不同位置處從噴射器向排放流中定量分配還原劑。該方法還可以包括檢測(cè)排放流的排放參數(shù)并且基于檢測(cè)的排放參數(shù)在限定的周期動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)定量分配。調(diào)節(jié)定量分配可以包括調(diào)節(jié)在多個(gè)不同位置中的每個(gè)處定量分配持續(xù)時(shí)間、多個(gè)不同位置的定量分配順序、和用以同時(shí)噴射還原劑的多個(gè)不同位置的分組中的至少一項(xiàng)。
[0010]又一方面，本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括至少部分地限定多個(gè)燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括從多個(gè)燃燒室延伸的排放歧管和連接到排放歧管的渦輪增壓器。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括連接到渦輪增壓器的出口的至少一個(gè)排放通道和可被控制以將還原劑釋放到至少一個(gè)排放通道中的多個(gè)還原劑噴射器。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括能夠產(chǎn)生指示排放參數(shù)的信號(hào)的至少一個(gè)傳感器和與多個(gè)還原劑噴射器中的每個(gè)和傳感器通信的控制器?？刂破髂軌騽?dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)多個(gè)噴射器的定量分配，其中調(diào)節(jié)定量分配包括基于信號(hào)調(diào)節(jié)噴射器正時(shí)、噴射器順序、和同時(shí)噴射的多個(gè)噴射器的分組中的至少一項(xiàng)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是具有示例性公開(kāi)的后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的圖解說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1圖示示例性發(fā)動(dòng)機(jī)10。出于本發(fā)明的目的，發(fā)動(dòng)機(jī)10被描繪和描述為柴油燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，可以設(shè)想，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以具體化為任何其它類(lèi)型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，諸如像汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或燃燒壓縮或液壓天然氣、丙烷或甲烷的氣體燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括至少部分地限定多個(gè)氣缸14的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體12，和設(shè)置在氣缸14內(nèi)以形成多個(gè)燃燒室(未示出)的多個(gè)活塞組件(未示出)?？梢栽O(shè)想，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括任何數(shù)量的燃燒室，并且燃燒室可以以直列構(gòu)造(所示)、“V”型構(gòu)造、對(duì)置活塞構(gòu)造、或任何其它常規(guī)構(gòu)造設(shè)置。
[0013]多個(gè)分離的子系統(tǒng)可以與發(fā)動(dòng)機(jī)10相聯(lián)并且協(xié)作以利于產(chǎn)生動(dòng)力。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括進(jìn)氣系統(tǒng)16、排放系統(tǒng)18和后處理系統(tǒng)20。進(jìn)氣系統(tǒng)16能夠?qū)⒖諝饣蚩諝夂腿剂匣旌衔镆氚l(fā)動(dòng)機(jī)10用于隨后燃燒。排放系統(tǒng)18可以將燃燒副產(chǎn)物排到大氣。后處理系統(tǒng)20可以用以減少由發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的受管制排放成分排出到大氣。
[0014]進(jìn)氣系統(tǒng)16可以包括能夠調(diào)節(jié)并將壓縮空氣引入氣缸14的多個(gè)部件。例如，進(jìn)氣系統(tǒng)16尤其可以包括位于一個(gè)或多個(gè)壓縮器24的下游的空氣冷卻器22。壓縮器24可以連接以加壓引導(dǎo)經(jīng)過(guò)冷卻器22的進(jìn)氣?？梢栽O(shè)想，如果希望的話(huà)，進(jìn)氣系統(tǒng)16可以包括與上述不同或附加的部件，諸如像節(jié)流閥、與每個(gè)氣缸14相聯(lián)的可變閥致動(dòng)器、過(guò)濾部件、壓縮器旁通部件、和可以被選擇性地控制以影響發(fā)動(dòng)機(jī)10的空氣燃料比的其它已知部件。還可以設(shè)想，如果希望自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，可以將壓縮器24和/或冷卻器22省略。
[0015]排放系統(tǒng)18可以包括調(diào)節(jié)并將排放物從氣缸14引導(dǎo)到大氣的多個(gè)部件。例如，排放系統(tǒng)尤其可以包括排放歧管26和由流經(jīng)歧管26的排放物驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)渦輪28。來(lái)自渦輪28的排放物可以經(jīng)由后處理通道30引導(dǎo)到后處理系統(tǒng)20?？梢栽O(shè)想，如果希望的話(huà)，排放系統(tǒng)18可以包括與上述不同或附加的部件，諸如像旁通部件、排放壓縮或限制制動(dòng)器、衰減裝置、和其它已知部件。
[0016]每個(gè)渦輪28可以定位為接收離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)10的排放物，并且可以借助于公共軸連接到進(jìn)氣系統(tǒng)16的一個(gè)或多個(gè)壓縮器24以形成渦輪增壓器。隨著離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)10的熱排氣運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)渦輪28并且相對(duì)于其葉片(未示出)膨脹，渦輪28可以旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)連接的壓縮器24以加壓進(jìn)氣。
[0017]后處理系統(tǒng)20可以包括能夠在通道30的排放流排出到大氣之前從通道30的排放流捕集、催化、還原或以其它方式去除受管制的排放成分的部件。例如，后處理系統(tǒng)20尤其可以包括還原劑噴射器系統(tǒng)32和位于還原劑噴射器系統(tǒng)32下游的一個(gè)或多個(gè)催化劑載體34。還原劑噴射器系統(tǒng)32可以包括多個(gè)還原劑噴射器36、多個(gè)閥38、還原劑供給裝置40、和栗42。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)噴射器36可以設(shè)有專(zhuān)用供給裝置和專(zhuān)用栗42。但是，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，單個(gè)供給裝置40和單個(gè)栗42與所有噴射器36流體連通。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，公開(kāi)四個(gè)還原劑噴射器36和四個(gè)相應(yīng)的閥38。但是，在其它實(shí)施方式中，多于或少于四個(gè)還原劑噴射器36和閥38可以被包括在還原劑噴射器系統(tǒng)32中。例如，在另一實(shí)施方式中，可以包括八個(gè)還原劑噴射器36和八個(gè)相應(yīng)的閥38。在又一實(shí)施方式中，閥38可以與多于一個(gè)噴射器36相聯(lián)。例如，一個(gè)閥38可以向兩個(gè)或更多個(gè)噴射器36供給還原劑流體。
[0018]栗42能夠從供給裝置40抽吸還原劑并且加壓且經(jīng)由管道43栗送還原劑經(jīng)過(guò)相應(yīng)閥38到還原劑噴射器36，還原劑可以從還原劑噴射器36分配到通道30中。通過(guò)控制與每個(gè)噴射器36相聯(lián)的每個(gè)單獨(dú)的閥38的操作可以獨(dú)立地控制還原劑從還原劑噴射器36的分配。每個(gè)閥38的位置(例如，打開(kāi)、關(guān)閉、或部分打開(kāi)/關(guān)閉)可以確定還原劑是否從相聯(lián)的還原劑噴射器36分配。例如，對(duì)于限定的定量分配周期，通過(guò)打開(kāi)所有相應(yīng)的閥38持續(xù)所述定量分配周期，可以從所有還原劑噴射器36分配還原劑。替代地，通過(guò)在定量分配周期過(guò)程中僅打開(kāi)一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)閥38，還原劑的分配可以限制為一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)還原劑噴射器36。在其它實(shí)