[发明专利]降低发动机排气中形成尿素沉积物的可能性

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机、尤其是类似于那些用于推进大卡车的柴油发动机，具体地说本发明涉及发动机排气后处理，且该发动机排气后处理包括将尿素溶液喷入发动机排气系统，用以促使发动机排气的某些成分进行选择性的催化还原（SCR）。

背景技术

使用选择性催化还原（SCR）的柴油机排气后处理系统的一个示例包括喷射器，含水尿素溶液通过该喷射器喷入废气流中。理想的是，在废气流流经催化表面之前，溶液应完全汽化并与废气彻底混合。

废气后处理系统的几何形状和尿素喷射器的喷流型式可致使其中一些喷射出的溶液在汽化之前将排气系统的内表面润湿。当那些内表面的温度足够低时，尿素可能会从溶液析出并在那些内表面上形成沉积物。固体沉积物的聚积随着时间会例如通过改变排气系统的流动特性和/或尿素喷射器的喷流型式而影响后处理系统的有效性，和/或它们会损坏排气和后处理系统的部件。

尿素甚至可能会沉积在喷射器的喷嘴上，而如果发生此种情形的话，会不利地影响喷流质量和均匀性，从而可能会致使由于选择性催化还原产生的氮氧化物转换效率较低。移除大量尿素沉积物通常需要将各部件进行拆解，因为在不进行此种拆解的情形下，缺乏有效的方式来令人满意地将尿素沉积物移除。

为了避免冷表面被所喷射的溶液润湿而导致尿素沉积在那些冷表面上，在首先启动冷发动机时、尤其是在寒冷环境条件下，需要暂时延迟尿素喷射。然而，这会使废气由选择性催化还原进行处理的初始时间延迟。

发明内容

本发明提供用于降低在发动机排气系统中形成尿素沉积物的可能性的系统和方法，尤其是在寒冷环境条件下，例如低于通常尿素溶液的大约-10°C凝固点的环境条件。

一个或多个电加热器构件与排气系统的某些表面相关联。当指示存在有在那些表面上形成尿素沉积物的可能性时，这些电加热器构件有效地加热那些表面。

这些表面包括尿素喷射凸部、该凸部上游和下游的排气系统壁、诸如用于使喷射小滴破裂的栅格之类的壁内结构以及用于使流入流体混合的混合器。当经由居中地位于喷射点上游的传感器测出的排气气体温度低于选定温度（通常示例为200°C）时，会进行电加热，而在该选定温度以下尿素喷射被禁止。持续进行加热，直到所测得的排气温度足够高，以适度地确保被加热表面的温度会保持在一定最小值之上，而在该最小值之上不会形成尿素沉积物。加热器构件的供电需求基于将最小温度保持于至少约150°C至约200°C（对最后一句进行解释）。

一个或多个加热器构件可与排气系统的壁、尤其是与尿素喷射的直接通路中的加热表面以及在缺少电加热的情形下进行尿素喷射之前和过程中会具有过低温度的表面成一体。

例如如果执行大量尿素喷射以更快速地馈入SCR催化剂的话，在较温暖的条件下也可短时间启动加热器。

所披露的系统和方法能在冷发动机首次启动时、降低尿素沉积物形成的可能性和/或减小尿素喷射的时长。

本发明的总的方面涉及内燃发动机，该内燃发动机包括：排气系统，由于在发动机燃烧室中燃烧产生的废气通过该排气系统通入大气，且该排气系统包括用于在废气离开排气系统之前对废气进行处理的后处理装置，喷射器，该喷射器用于将后处理装置对废气进行处理所用的液态还原剂在后处理装置上游喷入废气系统，用以由通过所述排气系统的废气流卷带并在所述废气流中汽化，以及一个或多个电加热器构件，这些电加热器构件用以将会由液态还原剂润湿的表面加热至这样一温度，该温度足够高到能防止还原剂从液态还原剂析出并沉积在表面上。

本发明的又一总体方面涉及一种用于减少液态还原剂中析出的还原剂沉积在内燃发动机排气系统的表面上的方法，由发动机燃烧室中燃烧所产生的废气通过排气系统通入大气，且排气系统包括后处理装置和喷射器，该后处理装置用于在废气离开排气系统之前对废气进行处理，而喷射器用于将后处理装置对废气进行处理所用的液态还原剂在后处理装置上游喷入废气系统，用以由通过排气系统的废气流卷带并在废气流中汽化。

该方法包括操作一个或多个电加热器构件，以将会由液态还原剂润湿的表面加热至这样一温度，该温度足够高到能防止还原剂从液态还原剂析出并沉积在表面上。

通过本发明进一步详细说明而实现的前述发明内容将存在于参见作为本发明一部分的以下附图的下文详细说明中。

附图说明

图1是包括后处理在内的发动机及其排气系统的总体示意图。

图2是排气系统中尿素喷射型式的示意图。

具体实施方式