[发明专利]用于混合柴油机排气流体的后处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及提高排气后处理系统的效率，特别是涉及通过在涡轮增压器的涡轮中预先混合柴油机排气流体（柴油机排放处理液，diesel exhaust fluid）提高选择性催化还原作用。

背景技术

近年来用于内燃机的排放标准已经变得更加严格。环境问题促使全世界的许多国家执行更严格的内燃机排放要求。因此，将燃烧反应中产生的有害污染物转化成较少有害的副产物的排气后处理系统变得更加普遍。

一般而言，排放要求根据发动机的类型而变化。例如，用于压缩点火的发动机（例如，以柴油机为动力的发动机）的排放测试通常监测从尾气管释放的一氧化碳、氮氧化物（NO_x）和未燃烧的碳氢化合物（UHC）的浓度，以确保离开尾气管的这些化合物的浓度在一定的排放标准之内。至于减少NO_x排放，包括选择性催化还原（SCR）组分（component）的NO_x还原催化剂已被用于将NO_x（某种比值的NO和NO₂）转化成N₂和其他化合物。

常规的SCR组分利用柴油机排气流体（DEL）（例如，氨）作为试剂（reagent）以还原NO_x。当适量的氨存在于在SCR催化剂处的排气流（exhaust gas stream）中时，氨在反应中被消耗（氧化）而NO_x被还原。但是，精确地控制排气流中的氨的量和分散可能是困难的。虽然能够利用无水氨，但是无水的氨是有毒的并且难以安全储存。氨水和尿素能够用作还原剂，因为这种化合物的储存比无水氨安全。由通过羰基结合的两种伯胺基团构成的尿素的储存是最安全的，但是，尿素必须热分解成氨并且在作为SCR中的试剂被氧化之前汽化。

由于催化反应（例如，SCR）的选择性和总体反应性主要取决于整个催化剂表面上的反应剂（reactant）和试剂的分散程度（例如，化学计量比），因此，充分混合并扩散DEF到排气流中对于SCR的成功是关键性的。常规的利用氨促进的SCR部件（component）的后处理系统通常包括DEF喷射器和DEF混合器，分别用于将DEF引进和汽化/分散到排气流中。因此，虽然常规的DEF混合器对于实现SCR是重要的，但是DEF混合器给常规的后处理系统带来额外的成本和复杂性，并且还容易积累尿素沉积物。

发明内容

本申请的主题根据本领域的当前状况，具体说根据本领域的问题和需要而研发，本领域的这些问题和需要还没有通过当前可得到的排气后处理系统完全解决。与现有技术的排气后处理系统有关的一个问题是利用独立的（stand alone）混合器来分散和混合排气流中的DEF的效率低并且困难。

因此，开发了本申请的主题以提供排气后处理系统，其利用涡轮增压器中的涡轮作为DEF混合器，因此至少克服现有技术系统中的一些缺点。本公开内容涉及发动机后处理系统，该后处理系统包括接收来自发动机的排气流的排气歧管，包括涡轮的涡轮增压器，该涡轮具有与排气流流体连通的叶片和涡轮壳体。系统还包括将柴油机排气流体引入排气流的柴油机排气流体喷射器，柴油机排气流体包括氨水源并且柴油机排气流喷射器设置在至少一个涡轮叶片的上游。

柴油机排气流体喷射器可以设置成将柴油机排气流体引入排气歧管。在另一实施例中，柴油机排气流体喷射器被设置以将柴油机排气流体引入涡轮壳体。涡轮壳体也可以直接连接于排气歧管。系统还可以进一步包括位于涡轮下游的选择性催化还原部件。在一个实施例中，系统可以不包括柴油机氧化催化剂和/或系统可以不包括颗粒滤器。发动机后处理系统还可以包括经由柴油机排气流体供应管道、柴油机排气流体冷却子系统、高压排气再循环管道和低压排气再循环管道连接于柴油机排气流体喷射器的柴油机排气流体源。

本公开主题的描述的特征、结构、优点和/或特性可以在一个或多个实施例和/或装置中以任何合适的方式组合。在下面的描述中，提供许多具体的细节，以充分理解本公开的主题。相关领域的技术人员将会认识到，在没有具体实施例或装置的特定的特征、细节、部件、材料和/或方法的其中一个或多个的情况下可以实施本公开的主题。在其他的情况下，在某些实施例和/或装置中会认识到可能并非在所有的实施例或装置中存在的附加特征和优点。而且，为了避免使本公开的主题的方面模糊不清，在一些情况下不详细示出或描述熟知的结构、材料或操作。本公开主题的特征和优点根据下面的描述和所附的权利要求将变得更加充分地显而易见，或者通过实施在下文中提出的本公开的主题而了解。