[发明专利]试剂分布的基于温度的控制

说明书

本公开提供了一种处理柴油机排气系统的方法，该方法包括：将试剂加热到一定温度以使得试剂的至少一部分被加热成气相，在催化剂上游将试剂注射到柴油机排气流中，以及通过催化剂使柴油机排气与加热的试剂进行反应以将NO_x转化为N₂和H₂O。该加热通过将试剂的物质状态至少部分地转换成气相来调节试剂的质量流率，并且呈气态形式的加热的试剂减少了柴油机排气系统内的沉积物的形成。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月16日提交的序列号为62/520,959的美国临时申请的优先权和权益。上述申请的公开内容通过引用而整体并入本文。

技术领域

本公开涉及柴油机排气后处理系统，并且更具体地涉及用于在催化剂上游将尿素注射到柴油机排气流中以减少有害排放物的系统。

背景技术

该部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可不构成现有技术。

许多柴油机排气后处理系统使用SCR(选择性催化还原)来减少NO_x(氮的氧化物)排放物。SCR系统使用催化剂来促进NO_x与氨反应生成N₂和H₂O。通常，氨是通过尿素在催化剂上游的排气中的注射和随后分解(以尿素在水中的水溶液形式)而供应给催化剂的。由于系统从排气中去除NO_x的效率取决于氨在催化剂中的适当分布，并且由于氨的分布取决于注射过程所产生的尿素的分布，因此对尿素的分布的控制是提高SCR系统的转换效率的因素。

除了对氨在催化剂中的分布的敏感性外，SCR系统还存在与尿素的注射相关联的沉积物形成问题。撞击不够暖的表面的注射的尿素会在排气系统的内部形成持久性沉积物，其可导致系统失效。为了防止这些沉积物，尿素的注射通常仅限于排气流足够暖以防止沉积物形成的操作条件。仅在排气流足够暖时注射尿素会降低系统的整体效率(因为它在某些操作条件下无法有效运行)。为了减轻NO_x转化效率的降低，系统设计人员使用各种方法来提高排气温度(通常以节省燃料为代价)或注射点周围对排气结构加热。另外，系统设计者还必须考虑DEF(柴油机排气处理液)的量，即在任何给定时间需要被注射到系统中的尿素。在需要注射更高量的DEF的条件下，例如通常与更高水平的NO_x相关联的条件下，系统设计人员采用各种方法来减少或最小化DEF喷柱(spray plume)与排气系统内部的表面的接触。这有助于减少沉积物形成，例如使注射过程脉冲化或改变DEF的注射压力。这些方法通常在防止沉积物形成方面略有成功。

发明内容

在本公开的一种形式中，提供了一种处理柴油机排气系统的方法，该方法包括将试剂加热至一定温度以使得试剂的至少一部分被加热成气相，在催化剂的上游将试剂注射到柴油机排气流中，并利用催化剂使柴油机排气与加热的试剂进行反应，以将NO_x转化为N₂和H₂O。加热步骤通过将试剂的物质状态至少部分地转换成气相来调节试剂的质量流率，并且呈气态形式加热的试剂减少了柴油机排气系统内的沉积物形成。

在另一种形式中，加热是通过加热器、来自柴油机的热量、来自发动机冷却剂的热量以及来自柴油机排气流的热量中的至少一种来进行的。加热器可以选自由两线式加热器、管式加热器、筒式加热器和分层加热器组成的组。

在另一种形式中，该方法包括控制功率以完成以下中的至少一项：将试剂加热到期望的设定点温度和基于操作数据来加热试剂。