[发明专利]排放温度控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助发动机系统使用的排气系统，且尤其涉及一种用于如双燃料发动机系统的多模式发动机系统的排气系统。本发明还涉及一种排气系统的催化剂组件形成部，以及包含该排气系统的发动机系统。

背景技术

双燃料发动机适合于以两种模式运行。典型地，第一种模式是柴油模式，其中发动机燃料完全是柴油燃料，而第二模式是气体燃料模式，其中发动机燃料主要是诸如天然气（甲烷）或丙烷等气体燃料，上述气体燃料借助相对少量的柴油来点燃。

本发明特别地但并非排他性地涉及一种排气系统，其用于包括依靠柴油以及如天然气等另一种燃料来运转的发动机的双燃料发动机系统。然而应理解，本发明涉及用于依靠任何组合式燃料来运转的任一种多模式发动机系统。

依靠液体燃料（如柴油）与气体燃料（如甲烷）的混合物来运行的诸如内燃式发动机这样的发动机需要保持燃料经济性以及发动机的发动机效率，同时减小不期望的废气的排放水平。随着人们普遍地更加了解碳氢燃料的消耗对环境和天气的灾难性影响，更加需要减少来自如重型货车等车辆的碳排放。一种能够减少这类排放的方法是以双燃料发动机来为这样的车辆提供动力，例如，双燃料发动机至少在部分的时间主要以甲烷作为燃料。

虽然制造能够依靠柴油和甲烷两者运行的发动机系统是公知的，但是出于经济原因，有很多现有的传统的柴油发动机不能简单地被替换。

因此，需要能够将原本被设计成例如依靠柴油来运转的现有的内燃式发动机转换成能依靠柴油或甲烷、或者两种或更多种燃料的结合来运转的双燃料发动机。

现有的柴油发动机，尤其是喷油器或共轨式的柴油发动机通过电子控制模块（ECU）来控制。这类ECU（被知晓为柴油ECU）控制注入到发动机内的柴油量。ECU包括由原始设备制造商（OEM）安装的基本上是三维数据组的发动机控制图，原始设备制造商允许柴油ECU根据多个参数确定被注入到发动机中的柴油量以及注入的时间。注入到发动机中的柴油量根据最普通的条件向发动机提供适当的能量。

公知的发动机系统包括多个传感器，这些传感器测量以下多个变量：

加速踏板位置；

进气歧管压力；

发动机温度；

车辆速度；

发动机速度；

发动机位置；

油压；以及

燃料压力。

传感器将与这些参数有关的信息提供给ECU。发动机控制图使ECU能够根据这些参数，并且与车辆上其他具有ECU的部件（如电子变速箱控制器，电子制动系统以及牵引力控制器）共同确定所需的燃料注入的水平。典型地，组成的ECU将通过控制器局域网（CAN）来共享信息，并且可对最终需要的燃料注入水平起作用。

柴油ECU根据测量到的参数，在预定的时间，通过向喷油器发送脉冲信号来指示每个发动机的喷油器，以将预定量的柴油注入到发动机中。喷油器通常由脉冲宽度来控制，因此脉冲宽度调制可用于改变注入到发动机中的燃料量。柴油ECU还借助多个喷油器中的每一个来控制柴油注入到发动机中的时间。

如果发动机适合于以第二模式运转（在第二模式中柴油与甲烷的混合物被用作发动机的燃料），则当发动机以第二模式运转时，ECU必须适合于指示每个柴油喷油器将较少的柴油注入到发动机中。

换言之，当发动机以第二模式运转时，每单位时间需要将比当发动机仅依靠柴油运转时更少的柴油注入到发动机中。在第二模式中，所需柴油量的减少由甲烷来补充，以便发动机系统具有充足燃料以第二模式运行。换言之，部分的柴油被气体所替代。

在世界上的大多数国家，存在限制例如由公路车辆产生的废气排放水平的规定。为了防止环境变得更加污染，这些规定变得越来越有必要。

以柴油作为燃料的发动机的排放气体中包含的主要污染物之一是氮氧化物（NOx）。如在本行业中公知的，NOx是用于单氮化物（mono-nitrogen，NO和NO₂）的通用术语。

为了满足这样的排放规定，公知地是在柴油发动机的排气系统中使用被称为选择性催化还原（SCR）催化剂的催化剂，以便使排放气体中的NOx的水平能够降低。这类催化剂形成选择性催化还原（SCR）系统的一部分。公知的SCR系统包括与尿素结合使用的SCR催化剂。

选择性催化还原（SCR）系统是通过排放气体、还原剂与催化剂之间的化学反应从排放气体中去除氮氧化物的装置。