CN107269354B

CN107269354B - 排放控制系统和还原剂喷射器

Info

Publication number: CN107269354B
Application number: CN201710181388.3A
Authority: CN
Inventors: 张小钢
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: US9708956B1; DE102017105716A1; RU2017108624A3; CN107269354A; RU2017108624A

Abstract

本申请涉及排放控制系统和还原剂喷射器。描述用于发动机的排放控制系统。排放控制系统包括延伸到催化剂上游的排气管道中的还原剂喷射器。还原剂喷射器包括选择性地从还原剂储存器接收还原剂的还原剂通道、从排气通道接收排气的排气入口以及邻近还原剂通道的内部排气通道，内部排气通道从排气入口接收排气并且与还原剂通道流体分离。

Description

排放控制系统和还原剂喷射器

技术领域

本申请涉及排放控制系统和还原剂喷射器。

背景技术

发动机可以实施称为选择性催化还原(SCR)的策略来减少排气系统中的发动机排放。SCR是气态或液态还原剂(例如，氨、尿素等)被引入催化剂上游的排气管道中的过程。SCR策略将排气流中的NO_x转换为N₂和水，从而减少发动机排放并且因此减少发动机对环境的影响。然而，许多因素可以影响SCR性能。例如，由低压还原剂喷射引起的减少的还原剂喷射雾化会对SCR操作产生负面影响。例如，在冷起动期间，减少的还原剂蒸发也会减少催化剂中的NO_x转换。还原剂和排气的不完全的流动混合也会减少催化剂中的NO_x转换。在之前的排放控制系统中，可以在还原剂喷射器的下游提供混合装置以改善SCR性能。然而，混合装置可能成本高、体积大并且增加排气背压。此外，混合装置没有显著改善排气系统中的还原剂雾化和蒸发。因此，混合装置可能使SCR催化剂不能达到期望的NO_x转换水平。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一些，在发动机中提供排放控制系统。本文描述用于发动机的排放控制系统。排放控制系统包括延伸到催化剂上游的排气管道中的还原剂喷射器。还原剂喷射器包括选择性地从还原剂储存器接收还原剂的还原剂通道、从排气管道接收排气的排气入口以及邻近(adjacent)还原剂通道的内部排气通道，内部排气通道从排气入口接收排气并且与还原剂通道流体分离。

当单独或结合附图时，根据下面的具体实施方式，本描述的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出包括排放控制系统的发动机的示意性描述；

图2示出处于闭合配置的图1所示的排放控制系统中的还原剂喷射器的示例性描述；

图3示出图2所示的还原剂喷射器的横截面视图；

图4示出处于打开配置的图2中的还原剂喷射器的描述；以及

图5示出用于排放控制系统的操作的方法。

具体实施方式

本文描述带有促进流动混合、还原剂雾化和还原剂蒸发增加的还原剂喷射器的排放系统。还原剂蒸发增加可以通过紧挨着(例如，之间)还原剂喷射器内部中的还原剂通道行进并且与还原剂通道流体分离的排气通道实现。排气流行进通过还原剂喷射器使热量能够经由分离还原剂和排气的共用壁从热排气传递到还原剂，从而增加还原剂的温度。因此，喷射到排气管道中的排气流中的还原剂的蒸发增加。此外，从还原剂喷射器流动的还原剂可以具有高压力。当带有高压力的还原剂流邻近行进通过还原剂喷射器的排气流喷射时，喷射的还原剂的雾化增加。具体地，当还原剂以高压力喷射时，在还原剂喷射器的尖端处产生真空，这使相邻的排气和还原剂会聚在一起。这种流动模式有益于增加还原剂雾化。另外，在一个示例中，还原剂喷射器可以包括与一个或多个排气喷嘴同心布置的中央还原剂喷嘴。还原剂喷嘴和(多个)排气喷嘴的同心布置进一步促进排气管道中的流动混合，还原剂在所述排气管道中喷射。流动混合、还原剂雾化和还原剂蒸发增加共同作用以增加在下游催化剂中转换的NO_x量。因此，发动机排放可以减少，从而减小发动机对环境的影响并且改善发动机操作。图1示出发动机和排放控制系统的示意性描述、图2至图4示出包括在图1中的排放控制系统中的示例性还原剂喷射器并且图5示出用于排放控制系统中的还原剂喷射器的操作的方法。

图1示出带有至少一个汽缸12并且通过电子发动机控制器100控制的车辆11中的内燃机10的示意性描述。发动机10包括汽缸12，其带有在其中定位并且连接到曲轴(未示出)的活塞(未示出)。燃料喷射器13被示出耦接到汽缸12。附加地或替代地，进气道喷射器可以被包括在发动机10中。应当理解，燃料喷射器13从可以包括燃料箱、燃料泵、燃料轨等燃料输送系统(未示出)接收燃料。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门14关闭并且进气门16打开。空气经由进气管道18(例如，进气歧管)被引入汽缸12中，并且活塞移动到汽缸的底部以增加汽缸12内的容积。活塞靠近汽缸的底部并且在其冲程结束时(例如，当汽缸处于其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门16和排气门14都关闭。活塞朝汽缸盖移动以压缩汽缸12内的空气。活塞在其冲程结束时并且最接近汽缸盖(例如，当汽缸12处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入汽缸中。在以下称为点火的过程中，喷射的燃料通过已知的点火设备(诸如火花塞)或压缩点火，从而产生燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞推回到BDC。曲轴将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门14打开以向排气管道20(例如，排气歧管)释放燃烧的空气-燃料混合物，并且活塞返回到TDC。需要注意的是，上述仅作为示例被示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负气门重叠、进气门延时关闭或各种其它示例。另外，发动机可以为压缩点火发动机，其被配置成利用例如柴油燃料操作，并且因此在操作期间可以省略经由火花塞的点火。

进气系统22被提供在发动机10中并且被配置成向耦接到汽缸12的进气门16提供进气。进气系统22包括耦接到向进气门16提供进气的进气管道18的节气门24。节气门24被配置成调整向汽缸12提供的进气量。进气系统22可以包括附加部件，诸如附加管道、压缩机、进气歧管等，其有助于向汽缸提供进气和/或提供其它有用的功能，诸如提供升压、冷却等。另外，在一个示例中，进气系统22可以包括进气门16。

图1还示出排放控制系统30。排放控制系统30被配置成从排气门14接收排气。排放控制系统30包括还原剂储存器32和还原剂泵34。还原剂管道36被定位在还原剂泵34和还原剂喷射器38之间并且使还原剂能够在其间流动。图1示意性地描述还原剂喷射器38。然而，应当理解，还原剂喷射器38可以具有本文将更详细图示说明的附加特征、功能、复杂性等。此外，还原剂管道36和还原剂喷射器38可以被包括在排放控制系统30中。

还原剂储存器32被配置成保持还原剂(例如，尿素、氨等)，其在一个示例中可以为液体形式。此外，还原剂储存器32还可以包括使储存器能够被使用者再填充的填充口。还原剂泵34被配置成在还原剂储存器32和还原剂喷射器38之间运送还原剂。还原剂泵34可以被设计为将还原剂的压力增加到期望水平以上。在一个示例中，可以在该系统中使用的一个液体尿素泵可以被设计为输送喷射压力从50bar至70bar。在另一示例中，排放控制系统30可以包括第二还原剂泵(例如，较高压力泵)以使还原剂能够达到较高的压力水平。

如图所示，还原剂喷射器38耦接到催化剂42(例如，选择性催化剂还原(SCR)催化剂)上游的排气管道40。应当理解，催化剂42以及排气管道40和/或20也可以被包括在排放控制系统30中。在一个示例中，催化剂42可以包括催化剂床43，其被配置成在选择的时间间隔期间接收排气和还原剂并且将NO_x转换为N₂。催化剂床43可以包括材料，诸如，基体金属氧化物、沸石和/或能够在催化剂中进行NO_x转换的任何其它材料。例如，催化剂床43可以包括涂有沸石的蜂窝状结构。然而，已应考虑许多合适的催化剂床配置。

在其它示例中，排放控制系统30可以包括附加部件，诸如(多个)附加催化剂(例如，氧化催化剂)、过滤器(例如，柴油机微粒过滤器)、涡轮、排气再循环分支等。这些部件可以被定位在催化剂42和/或还原剂喷射器38上游/下游。排放控制系统30还可以包括定位在还原剂管道36中的气门。气门可以被配置成调整流过其中的还原剂的量。

控制器100在图1中被示出为常规微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、不失效存储器110以及常规数据总线。除了之前讨论的那些信号之外，控制器100被示出还从耦接到发动机10的传感器接收的各种信号，包括：来自例如耦接到冷却套筒的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦接到加速踏板130以用于感测由脚132施加的力的位置传感器134；来自耦接到进气管道18的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自感测曲轴位置的霍尔效应传感器(未示出)的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器123的节气门位置的测量。也可以感测大气压(传感器未被示出)以便通过控制器100处理。控制器100还可以从位于排放控制系统30中的传感器(诸如排气成分传感器140、温度传感器142、被配置成确定催化剂氧化的催化剂床传感器144和/或气流传感器146)接收信号。控制器100还可以被配置成触发在发动机10中并且具体地在排放控制系统30中的的一个或多个致动器。例如，控制器100可以被配置成调整节气门24、还原剂喷射器38、燃料喷射器13、还原剂泵34等。具体地，控制器100可以被配置成在选择的时间间隔期间命令排放控制器系统30并且特别是命令还原剂喷射器38以执行SCR操作。因此，控制器100从图1的各种传感器接收信号并且采用图1的各种致动器以基于所接收的信号以及储存在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。

图2至图4示出示例性还原剂喷射器38的详细图示。具体地，图2示出处于闭合配置的还原剂喷射器，在所述闭合配置中还原剂喷射受抑制，并且图4示出处于打开配置的还原剂喷射器，在所述打开配置中允许还原剂喷射。图3示出还原剂喷射器的横截面，其图示说明内部通道。还原剂喷射器38包括当与之前的排放控制系统相比时在排放控制系统30中实现还原剂蒸发和雾化增加的若干特征。

在图2中，还原剂喷射器38被示出通过管道壁200延伸到排气管道40中。应当理解，排气管道40在图1所示的催化剂42上游。催化剂喷射器38包括从排气管道40接收排气流的排气入口202。在该示例中，在喷射器中并且通过喷射器内部行进的排气以在围绕喷射器的外部的排气的通道中占主导的排气压力被接收，与可以处于不同于还原剂喷射到的排气的压力的排气的外部源相反。以此方式，行进通过喷射器的排气可以不通过泵或其它压力生成装置加压，而在于流可以经由通过面向上游的入口捕获的通道中占主导的排气流生成。

如图所示，排气入口202(例如，排气入口202的轴线204)垂直于还原剂喷射器38的中心轴线206。此外，如图2所示，排气入口202平行于排气管道40的中心轴线208。当排气入口202以这种方式布置时，进入还原剂喷射器38的排气的流速可以增加。增加流经还原剂喷射器38的排气的量使得还原剂蒸发量能够增加。因此，图1所示的下游催化剂42中的NO_x的转换率可以增加。然而，已经考虑排气入口202的其它布置。

催化剂喷射器38包括内部排气通道211，其具有内部区段212、外部区段214以及流体地连接内部区段212和外部区段214的连接区段216。应当理解，在发动机中的燃烧操作期间，排气可以持续流经排气入口202和内部排气通道211。然而，在其它示例中，气门可以被包括在还原剂喷射器中以调节流过其中的排气。箭头260指示排气从排气入口202向内部排气通道211的外部区段214的总体流动。箭头262指示排气从排气入口202向连接区段216的总体流动。此外，箭头264指示排气通过内部排气通道211的内部区段212的总体流动。

连接区段216延伸通过还原剂通道218的部分217。此外，内部排气通道211邻近还原剂通道218并且与还原剂通道流体分离。在所述示例中，内部排气通道211的内部区段212和外部区段214与还原剂通道218同心布置。通道的同心布置使得在还原剂喷射期间增加的热量能够从排气传递到还原剂。此外，还原剂喷射器中的排气通道和还原剂通道的同心布置使得排气管道40中的还原剂和排气的混合能够增加。因此，可以增加下游催化剂中的NO_x的转换。

此外，内部区段212被还原剂通道218围绕(例如，周向地封闭)。此外，外部区段214围绕还原剂通道218。然而，在其它示例中，内部区段212可以仅部分被还原剂通道218围绕和/或外部区段214可以仅部分围绕还原剂通道218。

此外，在所述示例中，内部区段212与还原剂通道218共享共用壁220。即，壁220分开内部区段212和还原剂通道218(即，在内部区段212和还原剂通道218之间提供流体分离)。另一共用壁222分离外部区段214和还原剂通道218。当还原剂通道和内部排气通道共享共用壁时，在还原剂喷射期间增加的热量可以从排气传递到还原剂。然而，已经考虑其它还原剂喷射器配置。例如，已经考虑带有分离排气通道和还原剂通道的多层壁的喷射器。

还原剂喷射器38还包括内部喷嘴224和外部喷嘴226，每个从内部排气通道211接收排气流。还原剂喷射器38还包括中央喷嘴228，其基于还原剂喷射器38的配置(即，打开或闭合配置)选择性地从还原剂通道218接收还原剂。应当理解，中央喷嘴228与内部喷嘴224和外部喷嘴226流体分离。

此外，在所述示例中，外部喷嘴226和中央喷嘴228朝还原剂喷射器38的中心轴线206延伸。这种喷嘴布置可以进一步促进在还原剂喷射期间排气管道40中的还原剂与排气的流动混合。然而，已经考虑喷射器喷嘴的其它角布置。

还原剂喷射器38还包括安装凸台230，其被配置成使还原剂喷射器38附接到排气管道壁200。还原剂喷射器38还包括定位在还原剂室236内的喷射器针232。如图所示，还原剂室236可以被配置成从图1所示的还原剂储存器32接收还原剂。因此，还原剂室236中的还原剂可以周向地围绕喷射器针232。

喷射器针232包括下游端233。当还原剂喷射器38处于图2所述的闭合配置时，下游端233的一部分安置并且密封在邻近还原剂通道218的入口237的表面235上。以此方式，喷射器针232用于防止还原剂流进入还原剂通道218。因此，喷射器针232延伸跨越还原剂通道218的入口237。在所示示例中，下游端233在朝喷射器喷嘴延伸的轴向方向上渐缩并且形成尖端。然而，已经考虑使针能够阻挡处于闭合位置的还原剂通道218的喷射器针232的许多合适的几何结构。

还原剂喷射器38还包括致动器234，其被配置成从图1所示的控制器100接收控制信号。控制信号可以命令致动器移动喷射器针232以打开和关闭还原剂喷射器38。因此，喷射器针232可以通过致动器234移动，从而使还原剂能够从还原剂室236流入还原剂通道218中。在所述示例中，致动器234可以在轴向方向上移动喷射器针232以打开和关闭还原剂喷射器38。另外，在一个示例中，致动器234可以直接耦接到喷射器针232。在这种示例中，致动器234可以为螺线管或其它合适的致动机构。

图2所述的还原剂喷射器38处于闭合配置并且因此喷射器针232防止还原剂流从还原剂室236到还原剂通道218。在其它示例中，致动器234可以被配置成旋转还原剂喷射器以打开和关闭喷射器。当还原剂喷射没有发生时，旋转还原剂喷射器38可以实现降低排气系统中的背压。在这种示例中，当还原剂喷射器打开时，排气入口202可以与排气管道40的中心轴线208对齐(例如，基本平行)。即，在打开配置中，排气入口202可以与排气管道40中的排气流的总体方向对齐。另一方面，当还原剂喷射器38处于闭合配置时，在闭合配置中，排气入口202可以不与排气管道40的中心轴线208对齐。继续该示例，喷射器针232可以具有不同的配置，在所述配置中，喷射器主体相对于针的旋转或反之亦然阻挡和允许还原剂流进入还原剂通道218。此外，图2示出用于图3图示说明的横截面的剖切面250。

图3示出还原剂喷射器38的横截面。图3图示说明排气入口202和还原剂通道218。此外，图2还示出内部排气通道211的内部区段212、外部区段214和连接区段216。如图所示，还原剂通道218、内部区段212和外部区段214相对于彼此同心布置。同心布置使大量的热在还原剂喷射期间能够从排气传递到还原剂，从而增加还原剂被喷射在其中的排气流中的还原剂蒸发。此外，连接区段216还被示出延伸通过还原剂通道218。

图4示出处于打开配置的还原剂喷射器38。致动器234可以由图1所示的控制器100命令以移动喷射器针232，从而使还原剂能够从上游部件(即，图1所示的还原剂管道36、还原剂储存器32等)流入还原剂通道218中。箭头401指示还原剂从还原剂室236向还原剂通道218的流动。

在一个示例中，控制器100可以被配置成基于催化剂氧化状态和排气温度命令致动器234打开和关闭还原剂喷射器38。例如，当排气温度降低或低于阈值时，还原剂喷射器可以打开以允许还原剂喷射。在另一示例中，当催化剂的转换率小于阈值时，还原剂喷射器可以打开。以此方式，还原剂可以选择性地从喷射器喷射以增加催化剂中的NO_x转换。在致动器234打开还原剂喷射器38之后，还原剂流经还原剂通道218，而排气持续流经从排气入口202接收排气的内部排气通道211的各个区段(即，内部区段212、外部区段214和连接区段216)。因此，分离的排气流和还原剂流邻近彼此流动以增加还原剂的温度。应当理解，在所述示例中，在还原剂喷射操作期间，行进通过还原剂通道218的还原剂和行进通过内部排气通道211的排气在每个相应的通道的长度上保持不混合。然而，在其它示例中，在还原剂喷射器中可以发生还原剂和排气的混合。此外，通过还原剂通道218的还原剂流可以处于比流经内部排气通道211的排气更高的压力处。

图4还描述内部喷嘴224、外部喷嘴226和中央喷嘴228。图4还总体示出内部喷嘴流400、外部喷嘴流402和中央喷嘴流404。箭头410描述中央喷嘴流404中的还原剂和内部喷嘴流400和外部喷嘴流402中的排气的流动混合。如前所述，还原剂和排气的流动混合增加下游催化剂中的NO_x转换。应当理解，还原剂和排气的流动模式可以远比图4所述的流动模式复杂，并且图4所述的流动模式被提供以有助于理解一般流动特征。

此外，应当理解，还原剂可以通过中央喷射228以高压力喷射。当该高压还原剂流邻近排气流喷射时，喷射的还原剂的雾化增加。具体地，当还原剂以高压力喷射时，在还原剂喷射器38的尖端处产生真空，这使相邻的排气和还原剂会聚在一起。该流动模式有益于增加还原剂雾化。图4还示出轴线204和中心轴线206以供参考。

图1至图4示出具有各种部件的相对定位和尺寸的示例配置，尽管可以进行修改，包括改变部件的相对比例和定位。至少在一个示例中，如果示出彼此直接接触或直接耦接，则这种元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示出相互连续或邻近的元件可以分别为彼此连续或邻近。作为一个示例，彼此共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，彼此分离且在其间仅有空间而无其他部件的元件可以被如上称呼。作为又一示例，被示出在彼此的上方/下方、彼此的相对侧或彼此的左侧/右侧的元件可以相对于彼此被如上称呼。另外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶部点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底部点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于附图的竖直轴线，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出在其他元件上方的元件被定位在其他元件的竖直上方。作为又一示例，附图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如环形的、直的、平面的、弯曲的、圆形的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示出彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示出在另一元件内或者被示出在另一元件外的元件可以被如上称呼。

图5示出用于排放控制系统中的还原剂喷射器的操作的方法500。方法500可以经由上面关于图1至图4所讨论的还原剂喷射器和排放控制系统实施或可以通过另一合适的还原剂喷射器和排放控制系统实施。

在502处，该方法包括使排气持续流入定位在排气管道中的还原剂喷射器中的排气入口中。然后，在504处，该方法包括使排气从排气入口流到还原剂喷射器中的内部排气通道。在506处，该方法包括使排气通过内部喷嘴和外部喷嘴流入排气管道中，内部喷嘴和外部喷嘴从内部排气通道接收排气。然后，在508处，该方法包括确定排放控制系统中的操作参数，诸如排气温度、催化剂氧化状态等。

在510处，该方法包括基于在508处确定的操作参数确定是否应当实施SCR操作。如果确定不应当实施SCR操作(在510处为否)，则该方法返回到508。然而，如果确定应当实施SCR操作(在510处为是)，该方法前进到512。在512处，该方法包括打开还原剂喷射器。以此方式，还原剂喷射器可以基于例如催化剂氧化状态和/或排气温度以选择的时间间隔打开。打开还原剂喷射器可以包括步骤514至516。在514处，该方法包括使还原剂在内部排气通道的区段之间流动，同时保持还原剂喷射器中的排气和还原剂之间的流体分离。在516处，该方法包括使还原剂流出还原剂喷射器中的中央喷嘴。应当理解，中央喷嘴可以邻近使排气流过其中的内部喷嘴和外部喷嘴。具体地，在一个示例中，中央喷嘴、内部喷嘴和外部喷嘴可以同心布置。另外，在一个示例中，在508处打开还原剂喷射器可以包括旋转还原剂喷射器以将还原剂喷射器布置在打开配置中。以此方式，排气入口的布置可以相对于排气管道中的排气流改变，从而降低排气系统中的背压。

在以下段落中进一步描述本公开的主题。根据一方面，提供用于发动机的排放控制系统。排放控制系统包括延伸到催化剂上游的排气管道中的还原剂喷射器，还原剂喷射器包括：选择性地从还原剂储存器接收还原剂的还原剂通道、从排气管道接收排气的排气入口以及邻近还原剂通道的内部排气通道，内部排气通道从排气入口接收排气并且与还原剂通道流体分离。

根据另一方面，提供用于排放控制系统中的还原剂喷射器的操作的方法。该方法包括使排气从还原剂喷射器定位其中的排气管道流入还原剂喷射器中，排气管道布置在催化剂上游，并且当还原剂喷射器处于打开配置时，使还原剂在还原剂喷射器中的内部排气通道的区段之间流动，同时保持还原剂喷射器中的排气和还原剂之间的流体分离。

根据另一方面，提供定位在催化剂上游的排放控制系统中的排气管道中的还原剂喷射器。还原剂喷射器包括选择性地从还原剂储存器接收还原剂的还原剂通道、在发动机中的燃烧操作期间从排气通道接收排气的排气入口以及内部排气通道，其从排气入口接收排气并且与还原剂通道流体分离，使得分别流经还原剂通道和内部排气通道的还原剂和排气不沿着它们的长度混合，还原剂通道被定位在内部排气通道的两个区段之间。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，在还原剂喷射操作期间，行进通过还原剂通道的还原剂和流经内部排气通道的排气在每个相应的通道的长度上可以保持不混合。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，内部排气通道的外部区段可以围绕还原剂通道的至少一部分延伸。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，内部排气通道的内部区段可以被还原剂通道包围。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，在发动机中的燃烧操作期间，排气可以持续流经内部排气通道。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，排气入口可以垂直于还原剂喷射器的中心轴线。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，排放控制系统还可以包括从内部排气通道接收排气的内部喷嘴和外部喷嘴，以及选择性地从还原剂通道接收还原剂的中央喷嘴，所述中央喷嘴与内部喷嘴和外部喷嘴流体分离。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，排放控制系统还可以包括控制器，其基于催化剂氧化状态和排气温度中的一个或多个命令还原剂喷射器中的致动器打开和关闭还原剂喷射器。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，致动器可以被配置成将还原剂喷射器旋转到打开配置和闭合配置。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，该方法还可以包括使排气流经还原剂喷射器中的内部喷嘴和外部喷嘴，并且使还原剂流经中央喷嘴，所述中央喷嘴与内部喷嘴和外部喷嘴流体分离。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，还原剂可以在选择的时间间隔期间基于催化剂氧化状态和排气温度在内部排气通道的区段之间流动。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，在发动机中的燃烧操作期间，排气可以持续流入还原剂喷射器中。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，该方法还可以包括使排气通过连接区段从排气入口流到内部排气通道的内部区段，所述连接区段与还原剂通道的一部分流体分离并且延伸通过该部分，在打开配置中还原剂流经所述还原剂通道的部分。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，该方法还可以包括旋转还原剂喷射器以将还原剂喷射器布置在打开配置中。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，还原剂喷射器还可以包括：内部喷嘴和外部喷嘴，每个喷嘴从内部排气通道接收排气并且使排气流出还原剂喷射器；以及中央喷嘴，其连接到还原剂通道并且当还原剂喷射器处于打开配置时使还原剂流出还原剂喷射器。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，内部排气通道的两个区段可以通过延伸通过还原剂通道的一部分的连接区段耦接。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，内部喷嘴、中央喷嘴和外部喷嘴可以同心布置。

在本文所述的方面中的任一个或方面的组合中，排气入口可以垂直于还原剂喷射器的中心轴线并且排气入口可以平行于排气通道的中心轴线。

注意，包括在本文中的示例控制例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文描述的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种行为、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文面描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述提供。根据使用的特定策略，所示的行为或功能中的一个或多个可以被重复地执行。此外，所述行为可以图形化地被程序化到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的代码。

应当认识到，本文所公开的构造和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述技术可以应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。另外，各种系统配置中的一个或多个可以结合所述诊断例程中的一个或多个使用。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

Claims

1.一种用于发动机的排放控制系统，其包括：

还原剂喷射器，其延伸到催化剂上游的排气管道中，所述还原剂喷射器包括：

还原剂通道，其选择性地从还原剂储存器接收还原剂；

排气入口，其从所述排气管道接收排气；以及

内部排气通道，其邻近所述还原剂通道，所述内部排气通道从所述排气入口接收排气并且与所述还原剂通道流体分离。

2.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中在还原剂喷射操作期间，行进通过所述还原剂通道的所述还原剂和流经所述内部排气通道的所述排气在每个相应的通道的长度上保持不混合。

3.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中所述内部排气通道的外部区段围绕所述还原剂通道的至少一部分延伸。

4.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中所述内部排气通道的内部区段被所述还原剂通道包围。

5.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中在所述发动机中的燃烧操作期间，所述排气持续流经所述内部排气通道。

6.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中所述排气入口垂直于所述还原剂喷射器的中心轴线。

7.根据权利要求1所述的排放控制系统，还包括从所述内部排气通道接收排气的内部喷嘴和外部喷嘴，以及选择性地从所述还原剂通道接收还原剂的中央喷嘴，所述中央喷嘴与所述内部喷嘴和所述外部喷嘴流体分离。

8.根据权利要求1所述的排放控制系统，还包括控制器，其基于催化剂氧化状态和排气温度中的一个或多个命令所述还原剂喷射器中的致动器打开和关闭所述还原剂喷射器。

9.根据权利要求8所述的排放控制系统，其中所述致动器被配置成将所述还原剂喷射器旋转到打开配置和闭合配置中。

10.一种用于排放控制系统中的还原剂喷射器的操作的方法，其包括：

使排气从排气管道流入还原剂喷射器中，所述还原剂喷射器被定位在所述排气管道中，所述排气管道布置在催化剂上游；以及

当所述还原剂喷射器处于打开配置时，使还原剂在所述还原剂喷射器中的内部排气通道的区段之间流动，同时保持所述还原剂喷射器中的所述排气和所述还原剂之间的流体分离。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括使排气流经所述还原剂喷射器中的内部喷嘴和外部喷嘴，并且使还原剂流经中央喷嘴，所述中央喷嘴与所述内部喷嘴和所述外部喷嘴流体分离。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述还原剂在选择的时间间隔期间基于催化剂氧化状态和排气温度在所述内部排气通道的所述区段之间流动。

13.根据权利要求10所述的方法，其中在发动机中的燃烧操作期间，所述排气持续流入所述还原剂喷射器中。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括使排气通过连接区段从排气入口流到所述内部排气通道的内部区段，所述连接区段与还原剂通道的一部分流体分离并且延伸通过所述部分，在所述打开配置中还原剂流经所述还原剂通道的部分。

15.根据权利要求10所述的方法，还包括旋转所述还原剂喷射器以将所述还原剂喷射器布置在所述打开配置中。

16.一种定位在催化剂上游的排放控制系统中的排气管道中的还原剂喷射器，其包括：

还原剂通道，其选择性地从还原剂储存器接收还原剂；

排气入口，其在发动机中的燃烧操作期间从所述排气管道接收排气；以及

内部排气通道，其从所述排气入口接收排气并且与所述还原剂通道流体分离，使得分别流经所述还原剂通道和所述内部排气通道的所述还原剂和所述排气不沿它们的长度混合，所述还原剂通道被定位在所述内部排气通道的两个区段之间。

17.根据权利要求16所述的还原剂喷射器，还包括：

内部喷嘴和外部喷嘴，每个喷嘴从所述内部排气通道接收排气并且使排气流出所述还原剂喷射器；以及

中央喷嘴，其连接到所述还原剂通道并且当所述还原剂喷射器处于打开配置时使还原剂流出所述还原剂喷射器。

18.根据权利要求17所述的还原剂喷射器，其中所述内部排气通道的所述两个区段通过延伸通过所述还原剂通道的一部分的连接区段耦接。

19.根据权利要求17所述的还原剂喷射器，其中所述内部喷嘴、所述中央喷嘴和所述外部喷嘴同心布置。

20.根据权利要求16所述的还原剂喷射器，其中所述排气入口垂直于所述还原剂喷射器的中心轴线，并且其中所述排气入口平行于所述排气管道的中心轴线。