[发明专利]降低柴油机后处理系统中固体沉积物形成的风险的多重DEF喷射构思

说明书

提供一种用于与柴油机排气流体（DEF）喷射系统一起使用的紧凑型SCR装置，该DEF喷射系统具有多个喷射器以便向废气提供柴油机排气流体以降低NOsubgt;x/subgt;排放。DEF喷射器安置在紧密联接的SCR混合器中。第一喷射器利用具有开口的向侧向定向的冲击板喷射到混合器的腔室中。径向间隔开且偏移的第二喷射器具有与第一喷射器不同的角度以便将DEF喷射到SCR混合器中。涡流板迫使流动路径中的废气转向并通过出口开口离开。混合器的入口开口在第一喷射器附近被横向地排列并从出口开口偏移。因此，在进入紧凑型SCR混合器时，废气必须改变方向，并且在离开混合器之前经过至少一个喷射器以及具有瓣片和开口的冲击板。

相关申请

本申请要求2017年8月2日提交的美国临时申请62/540,208的优先权，该申请的公开内容特此通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本布置涉及一种用于降低在柴油机后处理系统中固体沉积物形成的风险的方法和系统，该柴油机后处理系统包括用于选择性催化还原（SCR）混合器的多个柴油机排气流体喷射器。

发明内容

选择性催化转化器在通过执行选择性催化还原（SCR）降低柴油机NO_x排放时作为一种有效的方法被广泛使用。为了满足未来的低氮氧化物（NO_x）排放要求，诸如针对乘用车辆的超低排放车辆（SULEV）30和针对重载和非公路应用的CARB低0.02 NO_x，将需要高柴油机排气流体（DEF）流体喷射速率。高尿素剂量给送速率将增加DEF流体液膜壁厚的水平，这因此可能导致固体沉积物副产物形成的风险增加。在发动机冷起动和/或低负载操作条件期间，固体沉积物形成的风险甚至更高。选择性催化还原（SCR）装置中的固体沉积物显著阻碍了SCR混合器功能。沉积物也可能增加SCR背压、DEF流体消耗并减少通向SCR的入口处的氨分布。

可能需要SCR装置中的高剂量给送速率以满足未来的低NO_x排放要求，且尤其是低排放车辆（LEV）III NO_x排放要求。在低温操作点，即排气温度在180℃至250℃之间，由于DEF液膜蒸发速率不足，缩二脲和其他不期望的固体副产物很有可能能够形成。这些副产物能够沿着SCR混合器瓣片、混合器壁和/或沿着SCR催化器入口锥体形成。固体沉积物积聚能够不利地增加背压和/或降低SCR催化器入口处所递送的氨的量或均匀度，因此阻碍SCR系统功能。

一个实施例涉及一种用于喷射柴油机排气流体（DEF）的紧凑型SCR装置，该紧凑型SCR装置包括柴油机氧化催化器（DOC）、选择性催化转化器（SCR）和SCR混合器。SCR混合器包括大体圆筒形的外壁，其限定腔室；顶板中的至少一个入口开口，其安置在外壁的顶侧/上游侧上以接收废气流；底板中的出口开口，其安置在外壁的底侧/下游侧上；以及涡流板，其安置在腔室中并且围绕出口开口的一部分被定向，其中，涡流板沿与外壁类似的方向被定向。SCR混合器也包括第一喷射器凸缘，其被定向以便将DEF喷射到腔室中；以及第二喷射器凸缘，其被定向以便将DEF喷射到腔室中。DOC与SCR混合器和SCR串联。

另一个实施例涉及一种用于喷射柴油机排气流体（DEF）的紧凑型SCR装置，该紧凑型SCR装置包括：柴油机氧化催化器（DOC）、选择性催化转化器（SCR）和SCR混合器，其中，DOC与SCR混合器和SCR串联。SCR混合器包括大体圆筒形的外壁，其限定腔室；顶板中的至少一个入口开口，其安置在外壁的顶侧/上游侧上以接收废气流；以及底板中的出口开口，其安置在外壁的底侧/下游侧上。SCR混合器也包括涡流板，其安置在腔室中并且围绕出口开口的一部分被定向；第一喷射器凸缘，其安置在入口开口附近并被定向以便将DEF喷射到腔室中；第二喷射器凸缘，其安置在第一喷射器凸缘下游并被定向以便将DEF喷射到腔室中；以及冲击板，其安置在腔室中，在第一喷射器凸缘下游。