還原劑噴射控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種廢氣處理流體噴射控制系統。
【背景技術】
[0002]本節提供涉及本發明的背景信息，該背景信息不一定為現有技術。
[0003]已知內燃機產生可能對環境有害的廢氣。在減少引擎可能具有的對環境的影響的努力中，廢氣后處理系統經歷了全面的評估和發展。有助于處理引擎廢氣的多種構件包括氧化和還原催化劑。根據引擎設備的大小，所述構件的成本極大地增加。在這方面，例如，諸如機車、船舶和大馬力固定設備的大引擎設備能產生大致比牽引車引擎設備更多的廢氣。廢氣后處理系統因此在規模上通常很大，以滿意地減少這些大型規模設備產生的有害排放。然而，當后處理系統的規模增加，生產、安裝和維修此類系統的成本極大地增加。因此，需要生產在規模上更常規同時仍然能減少大型引擎設備所排放的有害氣體排放的效果的廢氣后處理系統。
【發明內容】
[0004]本節提供本發明的總體概述，并且不是其全部范圍或其所有特征的全面的公開。
[0005]本發明提供廢氣系統，其包括多個廢氣處理裝置、用于將廢氣處理流體投入到廢氣流中的多個噴嘴以及用于控制多個噴嘴中的每一個的控制器。基于廢氣流率和廢氣流溫度中的至少一項，控制器主動地控制通過多個噴嘴中的每一個被投入到廢氣流中的廢氣處理流體的量。
[0006]進一步適用的領域將通過在此提供的描述變得顯而易見。本
【發明內容】
中的描述和實施例的目的僅在于說明，而不是限制本發明的范圍。
【附圖說明】
[0007]在此描述的附圖僅作為所選實施方式而非所有可行實施的說明用途，并且不旨在限制本發明的范圍。
[0008]圖1是根據本發明的原理的廢氣系統的示意圖；
[0009]圖2是根據本發明的原理的廢氣系統的示意視圖；
[0010]圖3是表示圖2的廢氣系統中的示例性監控溫度的圖表；并且
[0011]圖4是根據本發明的原理的廢氣系統的示意圖；
[0012]遍及附圖的多個視圖，相應的附圖標記表示相應的部分。
【具體實施方式】
[0013]將參考附圖更全面的描述示例實施方式。
[0014]圖1示意性地說明了根據本發明的廢氣系統10。廢氣系統10至少包括連通燃料源14的引擎12，燃料源14 一旦被消耗，將產生廢氣，該廢氣被排進具有廢氣后處理系統18的廢氣通道16。一般來說，廢氣后處理系統18位于引擎12的下游并且可包括柴油氧化催化(DOC)構件20、柴油顆粒過濾(DPF)構件22和選擇性催化還原(SCR)構件24。廢氣后處理系統18可進一步包括諸如加熱裝置或燃燒爐26的構件，以提升穿過廢氣通道16的廢氣的溫度。提升廢氣的溫度有利于在寒冷天氣條件下以及在引擎12啟動時實現DOC和SCR構件20和24中的催化劑的點火，同時也有利于在需要時引發DPF22的再生。為了提供燃料給燃燒爐26，燃燒爐可包括連通燃料源14的進口管路28。
[0015]DPF24可被作為廢氣處理構件以過濾存在于廢氣14中的煙塵和任何其他顆粒物。當煙塵和其他顆粒物開始堵塞DPF24的小孔(未示出)時，DPF24卻能通過升高廢氣的溫度而燒掉來自DPF24的過量的煙塵和顆粒物的方式被清潔(即再生)。出于上述理由，燃燒爐26優選地位于D0C20、SCR24以及DPF22的各自的上游。然而可以理解的是，DPF22可位于D0C20的上游以及SCR24的上游，并且包括用于再生目的DPF22的其自身特定的燃燒爐，同時第二燃燒爐(未示出)可位于D0C20的上游和SCR24的上游。用于D0C20、SCR24和DPF22中的每一個的替代實施方式包括特定的燃燒爐。
[0016]為了幫助減少引擎12產生的排放量，廢氣后處理系統18可包括用于將廢氣處理流體周期性地噴射到廢氣流中的噴嘴30和32。如圖1所示，噴嘴30可位于D0C20的上游，并且可操作地噴射至少幫助減少廢氣流中的NOx的碳氫化合物廢氣處理流體。在這方面，噴嘴30通過進口管路34與燃料源14流體連通，以將諸如柴油燃料的碳氫化合物噴射到D0C20的上游的廢氣通道16中。噴嘴30還可通過回流管路36連通燃料源14。回流管路36容許任何未被噴射到廢氣流中的碳氫化合物流回燃料源14。流過進口管路34、噴嘴30和回流管路36的碳氫化合物的流動還有助于冷卻噴嘴30，以使噴嘴30不會過熱。然而，也可考慮其他類型的冷卻。例如，噴嘴30可設置冷卻套(未示出)，冷卻劑可在冷卻套中通過以冷卻噴嘴30。
[0017]噴嘴32可用于將諸如尿素的廢氣處理流體噴射到在SCR24的上游位置的廢氣通道16中。噴嘴30通過進口管路40與還原劑箱38連通。噴嘴32還通過回流管路42與箱38連通。回流管路42容許任何沒有噴射進廢氣流的尿素回流到箱38。與噴嘴30相同，流過進口管路34、噴嘴32和回流管路42的尿素的流動還有助于冷卻噴嘴32，以使噴嘴32不會過熱。然而，噴嘴32也可以相似于噴嘴30的方式設置冷卻套(未示出)。
[0018]控制器44可被設置為控制廢氣系統18的多個部件，包括引擎12和廢氣處理系統18。具體地，關于控制廢氣處理系統18的元件，控制器44可操作地控制燃燒爐26和噴嘴30和32。為了控制這些元件中的每一個，多種傳感器(未示出)可設置在遍及廢氣處理系統18的位置，以監控例如廢氣溫度、NOx濃度、壓強、流率、廢氣處理流體的溫度和壓強等。
[0019]用于機車、船舶設備和固定設備的大型柴油引擎可具有超過如圖1示意性地示出的單個廢氣管路的容量的廢氣流率。因此，廢氣系統10可被設計為包括廢氣后處理系統，該廢氣后處理系統是具有多個廢氣管路的多支路系統，其中每個廢氣管路都具有D0C20、DPF22和SCR24。在圖2中，示意性地示出了示例性多支路廢氣后處理系統50。
[0020]從而，盡管對于碳氫化合物噴射僅示出了單個噴嘴30并且對于尿素噴射僅示出了單個噴嘴32，但是應該理解的是，本發明考慮了用于碳氫化合物噴射和尿素噴射的多個噴嘴。
[0021]在諸如機車、船舶和固定設備的大型引擎設備中，由于有效地處理在引擎12運行時大量產生的廢氣所需的規模，因此多種廢氣處理構件的生產可能成本昂貴。在此方面，例如D0C20、DPF22和SCR24的陶瓷基板的生產成本就非常高。當以非常大的尺寸生產時，D0C20、DPF22和SCR24的生產成本尤其高。因此，不制造在尺寸上與大引擎設備相稱的大型廢氣處理構件，而可以將廢氣流分流到多個廢氣通道16，每個廢氣通道16均包括在規模上更常規的燃燒爐26、D0C20、DPF22和SCR24元件。
[0022]圖2示意性地示出了多支路廢氣后處理系統50。多支路廢氣后處理系統50與產生較大的廢氣質量流率的大型引擎52連通。例如，大型引擎52可為在機車、固定和船舶設備中使用的引擎。由引擎52產生的廢氣進入可包括渦輪歧管56的廢氣通道54。在渦輪歧管56處，廢氣可被分到多個支路58中。應該理解的是，盡管圖2中僅示出了三個支路58，本發明應該不被限制于此。在這方面，多支路廢氣處理系統50可包括一對支路58或比圖2中所示的3個數量更多的支路58。進一步，盡管上述參考產生大量廢氣的大型引擎，但本發明對小型引擎同樣適用，例如，在客運車輛、拖拉機等上使用的小型引擎。
[0023]每個支路58都可被配置為包括D0C20、DPF22和SCR24。更進一步，每個支路58都可包括用于提升廢氣流的溫度的相應的燃燒爐26，以實現D0C20和SCR24中的催化劑的點火，并且在需要時實現DPF22的再生。此外，每個支路58可包括用于在D0C20和SCR24的各自的上游位置處噴射諸如碳氫化合物處理流體和尿素處理流體的噴嘴(未示出)。最后，與后處理系統18相似，每個噴嘴以及每個燃燒爐26可與控制器44連通，控制器44可操作地控制進入到廢氣流中的廢氣處理流體的噴射，并且控制每個支路58的燃燒爐26的操作。
[0024]控制器44容許多支路廢氣后處理系統50的嚴格的操作控制。在某些類似機車的設備中，通過知曉機車行駛的具體路線，能夠提前預測引擎輸出的每次增加和減少。例如，通過知曉機車行駛的具體路線，將提前知道軌道上的任何坡度變化(例如，高度變化)。使用這個信息，控制器44可被編程以識別出在高度增加處將經歷引擎輸出的增加，并且識別出在高度減少處將經歷引擎輸出的減少。據此，控制器44能夠可操作地以更主動的方式來控制引擎廢氣的后處理