[发明专利]用于选择性催化还原系统的还原剂输送单元的排放系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于作为选择性催化还原系统的一部分的还原剂输送单元的排放程序。

背景技术

欧洲和北美洲的新排放法规驱使实施新的排气后处理系统，特别是用于稀燃技术的，比如压缩点火(柴油)发动机，以及分层进气火花点火发动机(通常为直接喷射)，其在稀薄和超稀薄状态下操作。稀燃发动机呈现出高水平的氧化氮排放(NOx)，其在稀燃燃烧的富氧排气环境特性中难以处理。当前开发了排气后处理技术，其在这些状态下处理NOx。

这些技术之一包括催化剂，其促进氨(NH₃)与排气氧化氮(NOx)反应，以产生氮(N₂)和水(H₂O)。该技术被称为选择性催化还原(SCR)。氨在其处于汽车环境中的纯净形式中难以处理，因此这些系统惯用的是使用液态的含水尿素溶液，尿素(CO(NH₂)₂)的浓度一般为32%。该溶液被称为AUS-32，并且还以其商用名称AdBlue被知晓。尿素一般是通过使用喷射器被输送至热排气流，并在进入催化剂中之前被转变为氨。更具体地，尿素被输送至热排气流，并在经历热解之后在排气中转变为氨，或热分解为氨和异氰酸(HNCO)。异氰酸然后在排气中存在水的情况下经历水解，并转变为氨和二氧化碳(CO₂)，并且源自热解和水解的氨然后如前面描述那样经历与氧化氮的催化反应。

AUS-32或AdBlue具有-11C的冰点，并且在寒冷气候中预期会发生系统冻结。因为这些流体是含水的，所以在冻结时过渡到固态之后发生体积膨胀。这样膨胀的冰可在比如喷射器或流体供应管等任何封闭空间上施加显著的作用力。该膨胀可能对喷射单元造成损坏，因此，喷射系统一般在发动机关闭时排放喷射单元，以移除容纳在其中的流体。

在已知的系统构造中，喷射器排放用于在不使用喷射器时从喷射器移除流体。已发现的是，该方法的效率不是100%的，即，在喷射器单元中会残留一定量的流体。尽管残留流体量可能不会总是足以导致在冻结(对于膨胀的冰可获得膨胀体积)时损坏喷射器，但是还在存在风险，即在发动机热浸期间，残留的流体会暴露于高温。该高温暴露可能导致AUS-32分解，其也会对喷射单元造成损坏。

在其它类型的设计中，已发现的是，残留的流体趋于聚集在喷射器的上部，处于过滤器与入口管之间的空间中。许多类型的喷射器具有O形圈，其与喷射器杯一起使用，以提供密封性能，并防止残留流体泄漏。然而，在一些喷射器中，可能存在AUS-32穿过与喷射器杯协作以提供密封性能的所安装O形圈的泄漏路径。尽管由O形圈生成的该密封路径一般足以应付液体，但是已发现的是，AUS-32溶液易于以蠕变尿素晶体的形式破坏这种类型的密封。在流体边界层处，如果存在密封接头的最小旁路，则流体蒸发并留下处于其固体形态的尿素。这提供芯吸路径来用于更多的液态尿素溶液，其建立另一边界层，蒸发并留下更多的固态尿素。该蠕变机制常常在AUS-32系统上观测到。

相应地，需要一种方法来排放RDU，由此从RDU充分地移除流体，并降低或防止如以上描述的蠕变机制。

发明内容

本发明的排放程序(purge procedure)是喷射器的一部分，所述喷射器可以用作还原剂输送单元(RDU)的一部分，其中RDU是用于向排气系统中喷射柴油排气流体(DEF)的选择性催化还原(SCR)系统的一部分，并用于控制排气排放。

RDU将还原剂载体(例如含水尿素溶液)输送至发动机排气系统。该溶液转变为氨，其然后在催化环境中与排出的氮氧化物反应，以生成氮和H₂O。一种类型的尿素，在商业上被称作AdBlue，具有-11℃的冰点。为了防止冻结状态期间的部件损坏，AdBlue喷射系统通过排放(purging)从喷射器移除流体。本发明改善RDU的排放效率。

在一个实施例中，本发明是一种用于排放喷射器的系统，其包括：具有多个操作模式的泵送机构；与所述泵送机构处于流体连通的喷射器；和作为所述喷射器的一部分的阀部，其中所述阀部具有打开位置和关闭位置。所述泵送机构设置在第一操作模式，以便所述泵送机构将加压流体引导至所述喷射器，并且所述阀部在打开位置与关闭位置之间变化，以向排气流动路径中选择性地分配流体。所述泵送机构还可以设置在第二操作模式，以便所述泵送机构在所述阀部处于关闭位置时生成真空，并且所述泵送机构在阀部处于打开位置时引导流体离开喷射器。