具有动态独立喷射器控制的后处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及一种后处理系统，更具体地，涉及一种具有动态独立喷射器控制的后处理系统。
【背景技术】
[0002]包括柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机及本领域已知的其它发动机的内燃发动机排放空气污染物的复杂混合物。这些空气污染物尤其会包括诸如氮氧化物(N0X)的气体化合物。由于对环境保护的意识增强，排放物排放标准已经变得更严格，并且会根据发动机类型、发动机尺寸和/或发动机级别规定从发动机排出的N0X的量。为了确保满足这些化合物的规定，一些发动机制造商已经执行所谓选择性催化还原(SCR)的过程。
[0003]SCR是还原剂(最通常为尿素/水溶液)被喷射到发动机的排放气流中并被吸附在催化剂上的过程。还原剂与排气中的N0X反应以形成水(H20)和元素氮(N2)，这两者都是不受管理的。应当注意的是，喷射到排气流中的还原剂的量与排气流中的N0X的量对应。如果喷射过多的还原剂，一些还原剂会通过排放系统并排出到大气。这会增加成本和违反一些领域的规定。如果喷射过少的还原剂，N0X可能不会充分减少并且一些会通过排放系统且排出到大气。
[0004]虽然需要精确控制，但是还原剂喷射系统在其功能性方面受到限制。例如，总的还原剂喷射流速通常是唯一的可调节输入。因此，响应于排放流波动和排放系统不规律，很难微调还原剂喷射以有效地保持排放在法规限度内。
[0005]于2012年8月16日公布的Norris等人的美国专利公开N0.2012/0204542(“' 542公开”)描述了一种解决这种受限制的控制功能性问题的方法，该公开涉及一种示例性后处理系统。具体地，'542公开描述了一种具有两个排放腿部和一控制器的系统，排放腿部能够接收来自发动机的平行排放流，控制器能够选择性地调节经由节流阀通过腿部的排放流以补偿不均匀流动分布。该系统包括在SCR催化剂的上游位置处设置在每个腿部内的颗粒过滤器。碳氢化合物定量分配器定位在每个颗粒过滤器和相应SCR催化剂之间，并且传感器(例如，氨传感器、N0X传感器、温度传感器和/或压力传感器)位于每个催化剂的下游。控制器能够基于来自传感器的信号确定颗粒过滤器的堵塞，基于堵塞计算通过腿部的不均匀流动分布，并且选择性地调节排放流以补偿不均匀流动分布。另外，基于来自传感器的反馈控制碳氢化合物定量分配器的操作。
[0006]虽然'542公开的系统可能增加有助于在不均匀排放流过程中保持定量分配精确度的功能性，该系统仍不是最佳的。例如，该系统不能够检测或适应某些排放流波动和后处理系统不规律。
[0007]本发明旨在克服上面提及的缺点和/或现有技术的其它问题中的一项或多项。
【发明内容】
[0008]一方面，本发明涉及一种后处理系统。后处理系统可以包括至少一个排放通道和可被控制以向至少一个排放通道中定量分配还原剂的多个还原剂喷射器。后处理系统还可以包括能够产生指示排放参数的信号的至少一个传感器和与多个还原剂喷射器中的每个和传感器通信的控制器。控制器能够动态地调节多个喷射器的定量分配，其中调节定量分配包括基于信号调节喷射器正时、喷射器顺序、和同时喷射的多个喷射器的分组中的至少一项。
[0009]另一方面，本发明涉及一种定量分配还原剂的方法。该方法可以包括在沿着排放通道的多个不同位置处从喷射器向排放流中定量分配还原剂。该方法还可以包括检测排放流的排放参数并且基于检测的排放参数在限定的周期动态地调节定量分配。调节定量分配可以包括调节在多个不同位置中的每个处定量分配持续时间、多个不同位置的定量分配顺序、和用以同时喷射还原剂的多个不同位置的分组中的至少一项。
[0010]又一方面，本发明涉及一种发动机。发动机可以包括至少部分地限定多个燃烧室的发动机缸体。发动机还可以包括从多个燃烧室延伸的排放歧管和连接到排放歧管的涡轮增压器。发动机还可以包括连接到涡轮增压器的出口的至少一个排放通道和可被控制以将还原剂释放到至少一个排放通道中的多个还原剂喷射器。发动机还可以包括能够产生指示排放参数的信号的至少一个传感器和与多个还原剂喷射器中的每个和传感器通信的控制器。控制器能够动态地调节多个喷射器的定量分配，其中调节定量分配包括基于信号调节喷射器正时、喷射器顺序、和同时喷射的多个喷射器的分组中的至少一项。
【附图说明】
[0011]图1是具有示例性公开的后处理系统的发动机的图解说明。
【具体实施方式】
[0012]图1图示示例性发动机10。出于本发明的目的，发动机10被描绘和描述为柴油燃料内燃发动机。但是，可以设想，发动机10可以具体化为任何其它类型的内燃发动机，诸如像汽油发动机或燃烧压缩或液压天然气、丙烷或甲烷的气体燃料动力发动机。发动机10可以包括至少部分地限定多个气缸14的发动机缸体12，和设置在气缸14内以形成多个燃烧室(未示出)的多个活塞组件(未示出)。可以设想，发动机10可以包括任何数量的燃烧室，并且燃烧室可以以直列构造(所示)、“V”型构造、对置活塞构造、或任何其它常规构造设置。
[0013]多个分离的子系统可以与发动机10相联并且协作以利于产生动力。例如，发动机10可以包括进气系统16、排放系统18和后处理系统20。进气系统16能够将空气或空气和燃料混合物引入发动机10用于随后燃烧。排放系统18可以将燃烧副产物排到大气。后处理系统20可以用以减少由发动机10产生的受管制排放成分排出到大气。
[0014]进气系统16可以包括能够调节并将压缩空气引入气缸14的多个部件。例如，进气系统16尤其可以包括位于一个或多个压缩器24的下游的空气冷却器22。压缩器24可以连接以加压引导经过冷却器22的进气。可以设想，如果希望的话，进气系统16可以包括与上述不同或附加的部件，诸如像节流阀、与每个气缸14相联的可变阀致动器、过滤部件、压缩器旁通部件、和可以被选择性地控制以影响发动机10的空气燃料比的其它已知部件。还可以设想，如果希望自然吸气发动机，可以将压缩器24和/或冷却器22省略。
[0015]排放系统18可以包括调节并将排放物从气缸14引导到大气的多个部件。例如，排放系统尤其可以包括排放歧管26和由流经歧管26的排放物驱动的一个或多个涡轮28。来自涡轮28的排放物可以经由后处理通道30引导到后处理系统20。可以设想，如果希望的话，排放系统18可以包括与上述不同或附加的部件，诸如像旁通部件、排放压缩或限制制动器、衰减装置、和其它已知部件。
[0016]每个涡轮28可以定位为接收离开发动机10的排放物，并且可以借助于公共轴连接到进气系统16的一个或多个压缩器24以形成涡轮增压器。随着离开发动机10的热排气运动经过涡轮28并且相对于其叶片(未示出)膨胀，涡轮28可以旋转并驱动连接的压缩器24以加压进气。
[0017]后处理系统20可以包括能够在通道30的排放流排出到大气之前从通道30的排放流捕集、催化、还原或以其它方式去除受管制的排放成分的部件。例如，后处理系统20尤其可以包括还原剂喷射器系统32和位于还原剂喷射器系统32下游的一个或多个催化剂载体34。还原剂喷射器系统32可以包括多个还原剂喷射器36、多个阀38、还原剂供给装置40、和栗42。在一些实施方式中，每个喷射器36可以设有专用供给装置和专用栗42。但是，在本发明的实施方式中，单个供给装置40和单个栗42与所有喷射器36流体连通。在本发明的实施方式中，公开四个还原剂喷射器36和四个相应的阀38。但是，在其它实施方式中，多于或少于四个还原剂喷射器36和阀38可以被包括在还原剂喷射器系统32中。例如，在另一实施方式中，可以包括八个还原剂喷射器36和八个相应的阀38。在又一实施方式中，阀38可以与多于一个喷射器36相联。例如，一个阀38可以向两个或更多个喷射器36供给还原剂流体。
[0018]栗42能够从供给装置40抽吸还原剂并且加压且经由管道43栗送还原剂经过相应阀38到还原剂喷射器36，还原剂可以从还原剂喷射器36分配到通道30中。通过控制与每个喷射器36相联的每个单独的阀38的操作可以独立地控制还原剂从还原剂喷射器36的分配。每个阀38的位置(例如，打开、关闭、或部分打开/关闭)可以确定还原剂是否从相联的还原剂喷射器36分配。例如，对于限定的定量分配周期，通过打开所有相应的阀38持续所述定量分配周期，可以从所有还原剂喷射器36分配还原剂。替代地，通过在定量分配周期过程中仅打开一个、两个或三个阀38，还原剂的分配可以限制为一个、两个或三个还原剂喷射器36。在其它实