[发明专利]向废气流中注入氨的方法

说明书

背景技术

本文所述的实施方式涉及向气流中注入排放物液体还原剂的方法，更具体地，涉及向柴油发动机的废气流中注入氨的方法。

柴油发动机燃烧导致废气中形成氮的氧化物(NO_x)。使用后处理系统（通常是选择性催化还原系统(SCR系统)）来减少发动机排放的氮氧化物(NO_x)。氮氧化物可以通过氨(NH₃)进行还原，得到N₂,H₂O和CO₂。在后处理工艺中，NO_x与注入SCR催化剂上游的废气流中的氨反应。

所述后处理工艺控制氨的注入速率。注入不充分可能导致低的NO_x转化率，注入速率过高可能导致氨泄漏到大气中，称为氨逸出。在较高的NH₃/NO_x比条件下，氨逸出现象增加。所述氨注入取决于注入特性和废气的能量。如果根据用量、时间、温度、空速、当前存储水平(current storage level)和NO_x质量流量投配的氨不合适，可能导致氨逸出。

当后处理系统的柴油机颗粒过滤器(DPF)处于主动再生模式时，排气温度和流速相对于基本操作增加。在这种情况下，投配的氨量增大，这使得DPF上存储的氨耗尽。

此外，对于使用固态氨的后处理系统，车辆中存储的氨量应当足以维持车辆的使用寿命，同时该氨量在车辆使用寿命结束时应几乎耗尽。因此，注入的氨应当足以还原NO_x，同时应与SCR系统的存储能力相当。

发明内容

一种向后处理系统的催化剂上游的废气注入氨(NH₃)的方法，其包括在预定参数的基础上确定是否即将发生再生过程，和确定是否满足投配参数(dosing parameter)的步骤。所述方法还包括计算填充所述催化剂的NH₃量(amount)，和在再生过程发生之前调节投配的NH₃用量(quantity)的步骤。

向后处理系统的催化剂上游的废气注入氨(NH₃)的另一种方法包括确定再生过程是否会在小于将要驾驶的预定距离处发生，和确定废气温度是否低于预定温度的步骤。计算填充催化剂至指定存储水平所需的NH₃量。所述方法还包括在同时满足再生过程将在小于预定距离处发生和废气温度低于预定温度的情况下，在再生过程发生之前调节投配的NH₃的量。

向后处理系统的催化剂上游的废气注入氨(NH₃)的另一种方法包括确定再生过程是否会在小于将要驾驶的约20英里内发生，和确定废气温度是否低于约250℃。对催化剂中NH₃的实际存储水平读数，计算填充催化剂至指定的存储水平所需的NH₃量。所述方法还包括当再生过程将在小于将要驾驶的约20英里内发生和废气温度低于约250℃时，在所述再生过程发生之前增加投配的NH₃量，以及随后当废气温度超过约250℃时，减少投配的NH₃量。

附图简要说明

图1是示出向废气流注入氨的方法的流程图。

具体实施方式

参照图1，10总体上示出向柴油发动机的废气流中注入氨的注入方法。虽然以下描述针对向车辆后处理系统注入氨的方法，图1所示的系统和方法可以用于排放NO_x的任意柴油发动机。

当柴油发动机燃烧柴油时，氮氧化物形成并随着废气(EG)释放。氮氧化物NO_x是一种污染物，它可以在后处理系统中被氨(NH₃)还原，得到危害较小的排放物氮气N₂、水H₂O和二氧化碳CO₂。

在注入方法10中，NH₃的注入速率基于柴油机颗粒过滤器(DPF)上的烟灰加载量（soot loading）。来自废气中的颗粒物质或“烟灰”累积在柴油机颗粒过滤器上，如果不对其加以控制，会在后处理系统中产生背压。再生过程是指在柴油发动机日常操作过程中，后处理系统中收集的颗粒物质的定期氧化。当废气系统的柴油机颗粒过滤器产生烟灰累积时，烟灰被氧化从而对过滤器进行“再生”。根据烟灰加载量、最后一次再生之后的驾驶距离或最后一次再生之后的时间以及其它因素周期性地启动主动再生。