[發明專利]用于混合柴油機排氣流體的后處理系統

在審

• 申請號: 201310084100.2
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104047681A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: J·K·萊特-呼雷茨;J·F·懷特
• 申請（專利權）人: 酷敏斯IP公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明涉及提高排氣后處理系統的效率，特別是涉及通過在渦輪增壓器的渦輪中預先混合柴油機排氣流體（柴油機排放處理液，diesel?exhaust?fluid）提高選擇性催化還原作用。

背景技術

近年來用于內燃機的排放標準已經變得更加嚴格。環境問題促使全世界的許多國家執行更嚴格的內燃機排放要求。因此，將燃燒反應中產生的有害污染物轉化成較少有害的副產物的排氣后處理系統變得更加普遍。

一般而言，排放要求根據發動機的類型而變化。例如，用于壓縮點火的發動機（例如，以柴油機為動力的發動機）的排放測試通常監測從尾氣管釋放的一氧化碳、氮氧化物（NO_x）和未燃燒的碳氫化合物（UHC）的濃度，以確保離開尾氣管的這些化合物的濃度在一定的排放標準之內。至于減少NO_x排放，包括選擇性催化還原（SCR）組分（component）的NO_x還原催化劑已被用于將NO_x（某種比值的NO和NO₂）轉化成N₂和其他化合物。

常規的SCR組分利用柴油機排氣流體（DEL）（例如，氨）作為試劑（reagent）以還原NO_x。當適量的氨存在于在SCR催化劑處的排氣流（exhaust?gas?stream）中時，氨在反應中被消耗（氧化）而NO_x被還原。但是，精確地控制排氣流中的氨的量和分散可能是困難的。雖然能夠利用無水氨，但是無水的氨是有毒的并且難以安全儲存。氨水和尿素能夠用作還原劑，因為這種化合物的儲存比無水氨安全。由通過羰基結合的兩種伯胺基團構成的尿素的儲存是最安全的，但是，尿素必須熱分解成氨并且在作為SCR中的試劑被氧化之前汽化。

由于催化反應（例如，SCR）的選擇性和總體反應性主要取決于整個催化劑表面上的反應劑（reactant）和試劑的分散程度（例如，化學計量比），因此，充分混合并擴散DEF到排氣流中對于SCR的成功是關鍵性的。常規的利用氨促進的SCR部件（component）的后處理系統通常包括DEF噴射器和DEF混合器，分別用于將DEF引進和汽化/分散到排氣流中。因此，雖然常規的DEF混合器對于實現SCR是重要的，但是DEF混合器給常規的后處理系統帶來額外的成本和復雜性，并且還容易積累尿素沉積物。

發明內容

本申請的主題根據本領域的當前狀況，具體說根據本領域的問題和需要而研發，本領域的這些問題和需要還沒有通過當前可得到的排氣后處理系統完全解決。與現有技術的排氣后處理系統有關的一個問題是利用獨立的（stand?alone）混合器來分散和混合排氣流中的DEF的效率低并且困難。

因此，開發了本申請的主題以提供排氣后處理系統，其利用渦輪增壓器中的渦輪作為DEF混合器，因此至少克服現有技術系統中的一些缺點。本公開內容涉及發動機后處理系統，該后處理系統包括接收來自發動機的排氣流的排氣歧管，包括渦輪的渦輪增壓器，該渦輪具有與排氣流流體連通的葉片和渦輪殼體。系統還包括將柴油機排氣流體引入排氣流的柴油機排氣流體噴射器，柴油機排氣流體包括氨水源并且柴油機排氣流噴射器設置在至少一個渦輪葉片的上游。

柴油機排氣流體噴射器可以設置成將柴油機排氣流體引入排氣歧管。在另一實施例中，柴油機排氣流體噴射器被設置以將柴油機排氣流體引入渦輪殼體。渦輪殼體也可以直接連接于排氣歧管。系統還可以進一步包括位于渦輪下游的選擇性催化還原部件。在一個實施例中，系統可以不包括柴油機氧化催化劑和/或系統可以不包括顆粒濾器。發動機后處理系統還可以包括經由柴油機排氣流體供應管道、柴油機排氣流體冷卻子系統、高壓排氣再循環管道和低壓排氣再循環管道連接于柴油機排氣流體噴射器的柴油機排氣流體源。

本公開主題的描述的特征、結構、優點和/或特性可以在一個或多個實施例和/或裝置中以任何合適的方式組合。在下面的描述中，提供許多具體的細節，以充分理解本公開的主題。相關領域的技術人員將會認識到，在沒有具體實施例或裝置的特定的特征、細節、部件、材料和/或方法的其中一個或多個的情況下可以實施本公開的主題。在其他的情況下，在某些實施例和/或裝置中會認識到可能并非在所有的實施例或裝置中存在的附加特征和優點。而且，為了避免使本公開的主題的方面模糊不清，在一些情況下不詳細示出或描述熟知的結構、材料或操作。本公開主題的特征和優點根據下面的描述和所附的權利要求將變得更加充分地顯而易見，或者通過實施在下文中提出的本公開的主題而了解。