[发明专利]使用可变喷射角喷嘴用于NOx还原剂配给的组件和方法

说明书

根据各种实施例，在使用可变喷射角喷嘴用于NO_x还原剂配给的组件和方法中，还原剂用量被计算。可以指定后处理系统中的排气流区域中的还原剂输送区域和致动时段。至少基于还原剂输送区域和致动时段，还原剂引入组件可以被置于用于还原剂输送的状态，使得还原剂引入端口的第一阵列和还原剂引入端口的第二阵列中的一个处于打开位置。可变喷射角喷嘴的形状可以限定不同层面。还原剂输送端口的不同阵列可以具有不同的操作特性，例如直径、端口数量、致动时间和/或试剂输送角度，并且可以基于还原剂流动压力和/或还原剂流动速度来激活。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月29日提交的第15/473,106号美国专利申请的优先权，该专利申请通过引用以其整体并出于所有目的并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及用于内燃发动机(internal combustion engines)的后处理系统(after treatment systems)的领域。

背景

对于内燃发动机(例如，柴油发动机)，氮氧化物(NO_x)化合物可能在排气中被排放。为了减少NO_x排放，可实施选择性催化还原(SCR)过程，以借助于催化剂和还原剂将NO_x化合物转化成更中性的化合物，例如双原子氮和水。催化剂可以被包括在排气系统的催化剂室(例如，交通工具或动力产生单元的排气系统的催化剂室)中。还原剂，例如，无水氨、氨水或尿素，一般在催化剂室之前被引入到排气流中。为了将还原剂引入到排气流中以用于SCR过程，还原剂通过配给模块(dosing module)(配给器)被引入，该配给模块将还原剂喷射到催化剂室上游的排气系统的排气管中。SCR系统可以包括一个或更多个传感器以监控排气系统内的状况。

概述

本文中所述的实施方式涉及用于试剂(DEF，还原剂)引入的组件和方法，特别是可变喷射角喷嘴，其中喷射角和试剂配给速率通过控制还原剂在特定时间从特定还原剂引入端口(reductant insertion ports)排出而改变。

一个实施例涉及排气后处理系统中还原剂引入组件的可变角度喷嘴。喷嘴包括外壳(outer shell)，外壳限定了穿过外壳的通道。外壳包括流体地连接到通道的还原剂引入端口的第一阵列和流体地连接到通道的还原剂引入端口的第二阵列。还原剂引入端口的第一阵列中的每一个还原剂引入端口以第一角度从喷嘴中释放还原剂，还原剂引入端口的第二阵列中的每一个还原剂引入端口以第二角度从喷嘴释放还原剂，第一角度不同于第二角度。喷嘴的形状是圆锥形的。在一些实施方式中，喷嘴的形状是阶梯圆锥形的(steppedconical)。该形状可以包含多个层面，并且如果该形状是阶梯圆锥形，则阶梯圆锥形中的每个阶梯可以定义一个层面。第一层面包括还原剂引入端口的第一阵列，并且第二层面包括还原剂引入端口的第二阵列。还原剂引入端口的第一阵列中的至少一个第一端口具有与还原剂引入端口的第二阵列中的至少一个第二端口的第二直径不同的第一直径。在一些实施方式中，喷嘴包括第一节段、包括外壳的第二节段、还原剂入口和经由通道流体地联接到还原剂入口的还原剂出口。第一节段和第二节段的内径可以相等。圆柱形壳体的第二节段包括第一锥形边缘和第二边缘，并且圆柱形壳体的第二节段沿着第二边缘固定地联接到第一节段。

另一个实施例涉及还原剂引入组件，该还原剂引入组件包括壳体。该壳体包括第一节段和第二节段。第二节段包括外壳，并限定了穿过其中的通道。外壳包括流体地连接到通道的还原剂引入端口的第一阵列和流体地连接到通道的还原剂引入端口的第二阵列。还原剂引入端口的第一阵列中的每一个还原剂引入端口在第一打开位置和第一关闭位置之间交替，并且还原剂引入端口的第二阵列中的每一个还原剂引入端口在第二打开位置和第二关闭位置之间交替。壳体包括还原剂入口、经由通道流体地联接到还原剂入口的还原剂出口、以及设置在壳体的第一节段内的致动器。在一些实施方式中，还原剂引入组件包括定位于壳体内的固定多孔板(stationary perforated plate)、定位于固定多孔板上的转子和定位于壳体内的定子。