[发明专利]用于内燃发动机的排气处理系统

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2012年8月8日提交的美国专利申请序列号61／680,826的优先权，其全部内容并入本文以供参考。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及用于内燃发动机的排气处理系统，并且更具体地涉及能够完全混合和汽化进入排气气体流内的被喷射流体以改进其性能的排气处理系统。

背景技术

内燃发动机的制造商必须满足顾客要求且同时遵守用于减少排放和改进燃料经济性的各种政府法规。一种改进燃料经济性的方法的例子是以处于稀贫化学计量比(过量氧)的空燃比来运转发动机。这种稀燃发动机的示例包括压缩点火发动机(柴油发动机)和稀燃火花点火发动机。然而，虽然稀燃发动机可以改进燃料经济性，但是从这样的发动机，特别是从柴油发动机排出的排气气体会是异质混合物，其包括气态排放物，例如一氧化碳(“CO”)、未燃烧碳氢化合物(“HC”)和氮的氧化物(“NO_x”)，以及构成微粒物(“PM”)的凝聚相物质(液体和固体)。在各种排气系统装置中提供通常被置于催化剂支撑件或基体上的催化剂成分以便将这些排气组分中的某些或全部转化成非管制排气气体成份。

用于高水平的微粒物减少(特别是在柴油发动机中)的排气处理技术是柴油微粒过滤器(“DPF”)装置。存在用于DPF装置中的多种已知过滤器结构，其在从发动机排气气体去除微粒物方面呈现高效性，例如陶瓷蜂窝壁流动过滤器、缠绕或填充纤维过滤器、开孔泡沫过滤器、烧结金属泡沫等等。在汽车应用中已经在实践中显著地接受了陶瓷壁流动过滤器。

过滤器是用于从排气气体去除微粒的结构，并且因此，被过滤的微粒物的累积将最终具有增加发动机所经历的排气系统背压的效果。背压的这种增加将最终对发动机性能和燃料经济性产生负面影响。为了解决微粒物的累积导致的排气系统背压增加的问题，DPF装置被周期性地清洁或再生。在车辆应用中的DPF装置的再生通常是自动的，并且基于发动机和排气系统传感器所接收的信号由发动机或其他控制器来执行。再生事件通常包括将DPF装置的温度升高到通常600C之上的水平，以便燃烧累积的微粒，从而清洁DPF装置。

一种产生用于DPF装置的再生的在排气系统中所需的温度的方法是将未燃烧HC(通常是原料燃料的形式)输送到被置于DPF装置上游的氧化催化剂(“OC”)装置。OC装置通常承载氧化催化剂化合物，其有助于在升高排气气体温度的放热事件中氧化HC。被加热的排气气体向下游行进到DPF装置，在此其燃烧被捕集在其内的微粒。通常使用类似于发动机中所用的燃料喷射器的喷射装置来实现向排气处理系统中喷射燃料。对于排气系统设计者的共同的挑战在于，以允许HC完全散开的方式在OC装置的上游喷射HC以便利用全部OC来氧化并且完全汽化从而在其穿过OC装置时完全燃烧。

因此，希望的是提供一种HC输送系统，其实现被喷射到排气气体处理系统的排气气体内的流体的基本均匀混合、分布和汽化。

发明内容

在示例性实施例中，用于内燃发动机的排气处理系统包括排气气体管道，其被构造成接收来自内燃发动机的排气气体并且将排气气体输送到排气处理装置。流体输送系统被置于排气处理装置的上游并且被构造成向其输送流体。流体输送系统包括流体喷射器、流体管、控制器和管内的开口，其中该流体管与所述流体喷射器流体连通并且径向延伸到排气气体管道内以便接收来自流体喷射器的喷嘴尖端的流体，该控制器被构造成给流体喷射器充能以便将流体输送到流体管，该开口被设置成越过排气气体管道内的排气气体流的边界层以用于将流体释放到排气气体流中。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1.一种用于内燃发动机的排气处理系统，所述排气处理系统包括：

排气气体管道，所述排气气体管道被构造成接收来自所述内燃发动机的排气气体并且将所述排气气体输送到排气处理装置；

流体输送系统，所述流体输送系统被置于所述排气处理装置的上游并且被构造成向所述排气处理装置输送流体，所述流体输送系统包括：

流体喷射器；

流体管，所述流体管与所述流体喷射器流体连通并且延伸到所述排气气体管道内以便从所述流体喷射器的喷嘴尖端接收流体；

控制器，所述控制器被构造成给所述流体喷射器充能以便将流体输送到所述流体管；和

在所述管内的开口，所述开口居中地位于所述排气气体管道中的排气气体流内以将所述流体释放到所述排气气体流中。

方案2.根据方案1所述的排气处理系统，所述排气处理装置包括氧化催化剂，并且所述流体包括未燃烧碳氢化合物。