[发明专利]用于内燃机的排气处理系统

说明书

技术领域

本发明的示意性实施例涉及用于内燃机的排气处理系统，并且更具体地，涉及一种将反应物有效的引入到排气中的小型系统。

背景技术

应用于汽车内燃机的排气后处理系统还原或者转化规定的组分，例如一氧化碳(“CO”)、未燃的碳氢化合物(“HC”)、氮氧化物(“NO_x”)，以及在柴油机的情况下为由颗粒物质构成的浓缩相物质(液体和固体)。随着日益严格的排放规则，这些排气后处理系统在尺寸、组件数量和成本上变得日益复杂。现有的后处理系统通常利用多个单个组件，每一个都具有离散的功能。为了完成功能目标，所述组件必须设置成特定的构造，并具有特定的间距或者间隔。此外，引导反应物进入排气可能需要促进某些排气组分的还原和/或氧化。在各种不同的车辆结构中这些单个组件的尺寸和组装可能是一件困难且花费高的任务。

作为示例，一个在汽车应用中已经成熟的消除NO_x的技术是选择催化还原(“SCR”)，其中NO_x借助于氨还原剂在通常由沸石和各种贱金属组成的催化剂的作用下被还原成氮气(“N₂”)。沸石/贱金属催化剂设置在一个支承结构上，例如流动通过的陶瓷或者金属整料。在这些应用中，尿素(通常存在于水溶液中)或者气态NH₃一般地用作氨还原剂的原料。氨基还原剂优选在催化支承结构的上游足够远地喷射使在排气流中均匀混合。还原剂与排气的均匀分布对于实现SCR系统的最佳性能是必需的。在一些情况下，当无法达到足够的流动距离时，在催化支承件的上游将各种混合装置安装在排气管道中，用于帮助还原剂和排气充分混合。这种混合装置不是特别地理想，因为它昂贵且复杂，并且可能影响整个排气系统的效率。

此外，用于将反应物充分混入排气流所需的间距阻碍催化剂设备设置在紧密的安装结构中，在该安装结构中催化支承件设置在发动机的排气口处或者非常靠近发动机的排气口。这种安装方法会是期望的，因为随着发动机冷启动，它们提供了催化设备的快速加热和启动或者点火，同时提高了装置运行的温度，提高的温度与一些催化剂组合物一起，可以提高性能。

因此，期望提供一种装置，所述装置可通过有效且紧凑的方式实现喷入内燃机排气系统中的反应物的均匀混合和分布。

发明内容

在本发明的一个示意性实施例中，提供了一种用于内燃机的排气处理系统的还原剂输送系统，包括与内燃机流体地连接并且构造成接收来自内燃机的排气的涡轮增压器。排气驱动的涡轮机叶轮设置成在涡轮增压器的涡轮机壳体内转动。还原剂喷射设备与排气驱动的涡轮机叶轮流体地连通。管道系统将还原剂喷射设备与还原剂存储罐流体地连接，用于将还原剂输送给还原剂喷射设备和排气驱动的涡轮机叶轮。

在本发明的另一个示意性实施例中，一种用于内燃机的排气处理系统包括构造成收集来自内燃机的排气的排气歧管和与排气歧管流体地连接并且构造成接收排气的涡轮增压器。涡轮增压器包括设置成在涡轮增压器的涡轮机壳体中转动的排气驱动的涡轮机叶轮。排气处理设备设置在涡轮增压器下游并且与涡轮增压器流体地连通，并且构造成接收排气并且在其中转化或者还原排气中的组分。还原剂喷射系统与排气处理系统流体地连通并且构造成在排气处理系统中在位于涡轮机叶轮的上游的位置处将还原剂喷入排气中。涡轮机叶轮构造成将还原剂与排气混合以输送到排气处理设备中。

在本发明的又一个示意性实施例中，用于还原或者转化内燃机排气组分的方法包括在排气歧管中收集排气，将排气输送到涡轮增压器，涡轮增压器具有设置成在涡轮增压器的涡轮机壳体中转动的排气驱动的涡轮机叶轮，选择排气处理设备，将排气处理设备设置在涡轮增压器的下游并且与涡轮增压器流体地连通，且设置与涡轮增压器的涡轮机叶轮流体地连通的还原剂输送设备。

方案1：一种用于内燃机的排气处理系统的还原剂输送系统，包括：

涡轮增压器，流体地连接到内燃机并且构造成接收来自内燃机的排气；

排气驱动的涡轮机叶轮，设置成在涡轮增压器的涡轮机壳体内转动；

还原剂喷射设备，与涡轮增压器的涡轮机壳体流体地连通；和

管道系统，将所述还原剂喷射设备与还原剂存储罐中的还原剂流体地连接，用于将还原剂输送到还原剂喷射设备，从而输送到涡轮增压器的涡轮机壳体和设置在涡轮机壳体中的排气驱动的涡轮机叶轮。

方案2：如方案1所述的用于内燃机的排气处理系统的还原剂输送系统，其中，还原剂包括氨或尿素，或者它们的组合。