[发明专利]排气系统

说明书

本申请涉及排气系统。提供用于沿排气通道级联设置的SCR装置的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括基于SCR装置中的一个或多个的温度，调整还原剂喷射压力。

技术领域

本发明大体涉及具有第一SCR装置和第二SCR装置的排气系统。

背景技术

一种用于发动机排气的后处理的技术利用选择性催化还原法(SCR)，这促进某些化学反应在排气中的NO_X和氨气(NH₃)之间发生。NH₃通过将还原剂(例如，尿素)喷射到排气通路中而被引入到SCR装置的上游的发动机排气系统中，或者在上游催化剂中产生。尿素是还原剂的一种示例，其中在高温条件下尿素无序状态地(entropically)分解成NH₃。SCR促进NH₃和NO_X之间的反应，以将NO_X转化成氮气(N₂)和水(H₂O)。然而，如由本发明人在本文认识到，关于反应的问题在冷启动(例如，发动机温度小于环境温度)期间发生，其中SCR不可以达到适合于与NO_X反应的温度。

为了解释冷启动排放，一种排气系统可以包括邻近或更接近排气歧管的第一紧凑式SCR和在相对于排气流的方向的在第一SCR下游的位置处的第二SCR。通过这样做，第一SCR可以快速地达到起燃温度，甚至在冷启动期间，而大于第一SCR的第二SCR可以处理发动机冷启动之外的排放。然而，此类系统可以是昂贵的且无效率的。作为示例，多SCR系统可以包括用于供应尿素至第一SCR和第二SCR的分开的尿素喷射器。这可以涉及更卷曲/复杂的控制系统来操作喷射器。作为另一个示例，多SCR系统可以包括在第一SCR的上游的单个尿素喷射器，其中尿素喷射器淹没第一SCR并允许排气使过量的NH₃流动至第二SCR。然而，因为在第一SCR处的过量尿素在较高发动机负载(例如，高负载)期间被消耗，所以这可以是无效率的。

解决多SCR系统的其他尝试包括经由旁路重新引导尿素喷射。一种示例方法由Hirota等人在US 6,192,675中示出。在其中，旁路将与尿素混合的排气的一部分重新引导至第一SCR下游的第二SCR，而不流过第一SCR。此外，第一SCR可以包括毛细管和/或不包括催化部件其他流通道，使得尿素穿过其中而不与第一SCR相互作用。

然而，本发明人在本文已经认识到关于此类系统的潜在问题。作为一个示例，流控制阀和适当的阀致动器位于旁路中，从而增加排气系统的制造成本并引入易于劣化的部件。此外，旁路通道引入对排气系统的包装限制，增大其尺寸并导致系统的重量增加。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以由一种用于处理排气的方法解决，所述方法包括：调整定位在排气通道中的第一催化剂的上游的还原剂喷射器的压力，其中响应于SCR温度该压力改变在排气通道中的还原剂分布，其中第二SCR装置被布置在第一SCR装置的下游。以这种方式，还原剂被充分地供应至沿无旁路和对应旁通阀的通道串联布置的两个后处理装置。

作为一个示例，第一SCR装置还包括一个或多个流通区域，其允许还原剂从喷射器到第二SCR装置的通过。与第一SCR装置的催化区域相比较，流通区域包括减少的催化成分。因此，运送流过流通区域的还原剂的排气几乎不沉积还原剂。流过流通区域的还原剂的量由还原剂喷射压力调整，这可以调整还原剂径向分布。在一个示例中，流通区域位于第一SCR的外区域上并且催化区域沿中心核心定位，因此增大的还原剂压力将还原剂朝向第一SCR装置的外区域引导。因此，相对于增大的还原剂压力，减小的还原剂压力将还原剂朝向第一SCR装置的催化区域(例如，中心核心)引导。因此，流通区域策略上沿第一SCR装置定位。为了进一步减少与Hirota的相比的本公开的成本，第一SCR装置可以小于第二SCR装置。因此，与由Hirota使用的量相比，较少量的贵金属可以被包括在本公开中。