用于分流式紧密联接催化剂的阀门装置的制作方法

1.本公开涉及通常用于与内燃发动机一起使用的后处理系统。
2.背景
3.排气后处理系统用于处理由内燃机产生的排气。排气后处理系统通常包括选择性催化还原系统，该选择性催化还原系统被配制为在存在催化剂和还原剂的情况下还原排气中的氮氧化物。排气后处理系统还可以包括一个或多个过滤器，以从排气中去除碎屑和其他颗粒。通过使用排气后处理系统处理排气，排气后处理系统降低了排气中有害排放物的水平，这些有害排放物原本会排放到大气中。然而，当今的排气后处理系统由于其构造和操作方式而具有局限性。
4.概述
5.根据本公开的一些方面，公开了一种后处理系统。该后处理系统包括第一排气路径、第二排气路径和选择器阀，该选择器阀被配置为基于排气的温度在第一排气路径和第二排气路径之间使排气转向(divert)。后处理系统还包括控制器，该控制器被编程为控制选择器阀，使得当排气的温度等于或小于预定温度阈值时，选择器阀将排气中的至少一部分转向到第一排气路径，并且当排气的温度大于预定温度阈值时，选择器阀将排气转向到第二排气路径。第一排气路径包括加热器，该加热器被配置为加热在第一排气路径中接收的排气。
6.根据本公开的一些其他方面，公开了一种方法。该方法包括由与后处理系统相关联的控制器确定排气的温度，由控制器将排气的温度与预定温度阈值进行比较，并且当排气的温度等于或小于预定温度阈值时，将选择器阀调节到第一位置，以便将排气中的至少一部分转向到第一排气路径，以及加热第一排气路径中的排气，并且当排气的温度大于预定温度阈值时，将选择器阀调节到第二位置，以便将排气中的至少一部分转向到第二排气路径。
7.应该认识到，前述构思和以下更详细讨论的附加构思(只要这些构思不是相互矛盾的)的所有组合被设想为本文公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开的末尾的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的主题的一部分。
8.附图简述
9.结合附图，从以下描述和所附权利要求中，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。应当理解，这些附图仅描绘了根据本公开的几种实施方式，因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图利用附加的特征和细节来描述本公开。
10.图1是根据本公开的一些实施例的后处理系统的示例框图。
11.图2是根据本公开的一些实施例的后处理系统的另一示例框图，示出了紧密联接系统，其中排气被转向到第一排气路径或第二排气路径。
12.图3是根据本公开的一些实施例的后处理系统的又一示例框图，示出了另一紧密联接系统，其中排气被转向到第一排气路径或第二排气路径。
13.图4a和图4b是根据本公开的一些实施例的后处理系统的示例框图，示出了紧密联
接系统，其中排气从第一排气路径或第二排气路径进入组合排气路径。
14.图5是根据本公开的一些实施例的概述用于操作图2-图4b的后处理系统的操作的示例流程图。
15.在下面的详细描述中参考了附图。在附图中，除非上下文另有规定，否则相似的符号通常标识相似的组件。详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式不意味着限制。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。将容易理解的是，如本文一般描述的和附图中示出的，本公开的方面可以以多种不同的配置来布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地设想并成为本公开的一部分。
16.详细描述
17.本技术涉及一种设计用于处理发动机排放的排气的后处理系统。后处理系统可以在将处理过的排气释放到大气中之前从排气中去除各种类型的不希望的成分。后处理系统可包括分解室，该分解室接收被转化成气态氨并与排气混合的还原剂。排气和气态氨的混合物被转向到选择性催化还原(“scr”)系统，在该系统中气态氨被催化以还原排气中的nox。
18.分解室和scr系统被配置为在特定温度(例如，温度高于180℃)下最佳地操作。在较低的温度下，例如在冷启动条件期间遇到的温度，注入到分解室中的还原剂更容易在分解室的壁上形成固体沉积物。沉积在分解室壁上的还原剂不会转化成气态氨，也不会与排气混合。如果混合物中没有足够的气态氨，则scr系统中的反应会受到影响，并且不能达到期望的nox还原水平。因此，可能需要增加还原剂的量，以在低温期间实现期望的nox还原水平。此外，在较低的温度下，即使分解室有效地操作，scr系统也可能无法达到其期望的nox还原水平，从而在大气中排放更大量的nox，并可能违反某些排放法规。
19.此外，scr系统使用scr催化剂，该scr催化剂需要在对排气中的nox还原之前吸附足够量的气态氨。在某些温度下(例如，接近300℃)，吸附的氨可能被解吸并流失到环境中。因此，不希望scr系统始终保持充满氨。然而，在低温期间，当scr系统已经以较低的效率操作时，等待足够的氨吸附在scr催化剂中会进一步降低性能。因此，低温带来了挑战，例如在分解室的壁上形成固体沉积物，以及scr系统不容易转化nox。
20.为了在低温期间提高分解室和scr系统的效率，还原剂可以以蒸发的形式插入到分解室中，以减少分解室壁上固体沉积物的形成。虽然蒸发器在低温期间是有益的，但是在发动机的正常温度的操作期间不一定需要蒸发器。在某些情况下，可在scr系统中使用针对低温操作条件而被优化的特殊scr催化剂。然而，优化的scr催化剂本身可能不足以达到期望的nox还原水平。保持scr系统始终充满氨也是不可行的，因为氨在常温操作条件下容易解吸。
21.因此，本公开提供了用于提高分解室和/或scr系统的操作效率的技术解决方案。本公开的后处理系统提供了一种双支路系统，其中，如果排气的温度等于或小于预定温度阈值，则离开发动机的排气可以走第一排气路径，如果排气路径的温度大于预定温度阈值，则离开发动机的排气可以走第二排气路径。因此，在一些实施例中，排气可以在低温期间被引导至第一排气路径，并且在正常温度期间被引导至第二排气路径。选择器阀可用于在第一排气路径或第二排气路径之间使排气转向。第一排气路径可以针对低温操作进行优化。
22.例如，在一些实施例中，加热器可用于加热转向到第一排气路径的气体中的至少一部分。加热器可以被启动一段时间，直到排气的温度达到期望的目标温度。在一些实施例中，控制器可以使用反馈输入、基于分解室中和/或scr系统内的当前和期望温度，选择性地和动态地启动和停用加热器。在一些实施例中，所有排气可以在低温条件期间被加热，而在其他实施例中，只有一部分排气可以在低温条件期间被加热。在低温期间，甚至加热一部分排气就可以提高分解室和/或scr系统的效率。
23.此外，在一些实施例中，可以在第一排气路径中使用蒸发器，以进一步提高分解室的效率。在一些实施例中，scr系统可以使用针对低温操作而被优化的scr催化剂。因为在低温期间，氨不容易解吸，所以在一些实施例中，scr系统可以始终充满氨。
24.因此，本公开提供了一种在发动机低温操作条件期间提高后处理系统效率的有效机制。
25.现在参考图1，根据本公开的一些实施例，示出了后处理系统100的示例框图。后处理系统100被配置为接收来自发动机105的排气。发动机105可以是压燃式内燃发动机(例如柴油发动机)、火花点燃式内燃发动机(例如汽油发动机)，或者任何其他类型的发动机(例如天然气发动机、双燃料发动机、生物柴油发动机、e-85发动机等)。发动机105由于来自大气的空气与燃料一起燃烧而排放排气。排气经由入口管道110从发动机105排放到壳体115中。
26.壳体115限定了内部容积，用于处理排气的一个或多个元件设置在该内部容积内。为了承受操作条件，壳体115可以由刚性、耐热和耐腐蚀材料形成，例如不锈钢、铁、铝、金属、陶瓷或任何其他合适的材料。尽管壳体115在图1中被示出为具有特定的形状和尺寸，但是壳体可以具有任何合适的横截面(例如，圆形、正方形、矩形、卵形、椭圆形、多边形等)和任何合适的尺寸。壳体115可以容纳氧化催化剂120，用于氧化来自排气的一氧化氮和某些类型的颗粒物质，并分解来自排气的未燃烧的碳氢化合物。在一些实施例中，氧化催化剂120可以是柴油氧化催化剂(“doc”)或适合于后处理系统100的其他类型的氧化催化剂。
27.在一些实施例中，后处理系统100可以包括碳氢化合物插入组件125，用于选择性地将碳氢化合物(例如，燃料)注入到氧化催化剂120中。氧化催化剂120可以催化碳氢化合物的点燃，从而提高用于使氧化催化剂再生的排气的温度。在一些实施例中，后处理系统100在壳体115内还可以包括颗粒过滤器(图1中未示出)。颗粒过滤器可以设置在氧化催化剂120的下游或上游。当位于氧化催化剂120的“上游”时，颗粒过滤器可以位于入口管道110和氧化催化剂之间，使得离开颗粒过滤器的排气进入氧化催化剂。当位于氧化催化剂120的“下游”时，颗粒过滤器可位于氧化催化剂和选择性催化还原(“scr”)系统130之间，使得离开氧化催化剂的排气进入颗粒过滤器。在一些实施例中，颗粒过滤器可以既设置在氧化催化剂120的上游也设置在氧化催化剂120的下游。颗粒过滤器可以被配置为从排气中去除颗粒物质(例如，烟灰、碎屑、无机颗粒等)。颗粒过滤器可以是适合用于后处理系统100内的多种过滤器中的任何一种。例如，在一些实施例中，颗粒过滤器可以是具有陶瓷过滤器(例如堇青石)的柴油颗粒过滤器(“dpf”)，并且可以是对称的或非对称的。在一些实施例中，颗粒过滤器可受催化作用。在一些实施例中，氧化催化剂120和颗粒过滤器可以集成到单个部件中。
28.壳体115还可以包括scr系统130，该scr系统130被配置为还原来自排气的诸如氮
lta、铜-aei、铜-zsm、铜-β、铜-菱沸石或任何其他合适的催化剂。在其他实施例中，scr催化剂150可以包括钒、铁沸石或铜/铁沸石催化剂。在其他实施例中，scr催化剂150可以包括多区催化剂，该多区催化剂例如具有包括铜沸石催化剂的第一区和包括铁沸石催化剂的第二区，反之亦然。scr催化剂150可以设置在合适的基底上，例如，诸如陶瓷(例如堇青石)或金属(例如坝塔尔合金(kanthal))整体芯，其可以例如限定蜂窝结构。修补基面涂层(washcoat)也可以用作scr催化剂150的载体材料。这种修补基面涂层材料可以包括例如氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、任何其他合适的修补基面涂层材料或其组合。整体芯可牢固地定位在罐中以形成可安装在后处理系统100中的scr系统130。在一些实施例中，加热器155可以联接到scr系统130，并且被配置为加热scr系统和/或分解室中的排气。在一些实施例中，scr系统130可以包括选择性催化还原过滤器(scrf)。经处理的排气(例如，经处理以还原诸如nox气体、未燃烧的碳氢化合物等成分)经由出口管道160排出到环境中。
33.尽管氧化催化剂120、颗粒过滤器、分解室和scr系统130已经被描述为设置在单个壳体(例如，壳体115)内，但是在一些实施例中，这些部件中的一个或多个可以设置在单独的壳体中，并且以可操作的关联连接在一起。此外，尽管已经描述了氧化催化剂120、颗粒过滤器、分解室和scr系统130中的每一个的单个实例，但是在一些实施例中，如果合适，可以在后处理系统100内提供这些元件中的一个或多个的多个实例。
34.仍然参考图1，后处理系统100还包括控制器165，该控制器165被配置成控制后处理系统的各个元件在处理排气时的操作。例如，控制器165可以可操作地连接到还原剂插入组件140，以指示还原剂插入组件选择性地将还原剂从还原剂储罐135输送到还原剂端口145。控制器165还可以可操作地连接到还原剂端口145，以选择性地操作还原剂端口，从而将从还原剂储罐135接收的还原剂插入分解室中。在一些实施例中，还原剂插入组件140可以被配置为控制还原剂端口145的操作。
35.控制器165还可被配置成控制碳氢化合物插入组件125，以选择性地将碳氢化合物插入氧化催化剂120中，并控制加热器155以在需要时操作加热器。控制器165也可以连接到由控制器控制的后处理系统100的其他元件。控制器165可以使用任何类型和任何数量的有线或无线连接来可操作地联接到后处理系统100的各种部件。例如，在一些实施例中，诸如串行电缆、光纤电缆、cat5电缆等有线连接可用于将控制器165可通信地连接到后处理系统100的一个或多个元件。在其他实施例中，可以使用诸如互联网、无线网络、蜂窝、无线电、蓝牙、紫蜂等无线连接。在一些实施例中，可以使用有线连接和无线连接的组合。此外，在一些实施例中，控制器局域网(can)总线可以在控制器165和后处理系统100的各种元件之间提供信号、信息和/或数据的交换。
36.控制器165可以包括一个或多个处理单元，或者与一个或多个处理单元相关联。处理单元可以包括微处理器、可编程逻辑控制器(plc)芯片、专用集成电路(asic)、一个或多个现场可编程门阵列(fpgas)、数字信号处理器(dsp)、一组处理部件或其他合适的电子处理部件。控制器165的处理单元可以被配置成执行用于执行本文描述的操作的指令。处理单元可以用硬件、固件、软件或其任意组合来实现。“执行指令”意味着处理单元可以执行该指令所要求的操作。处理单元可以从与控制器165相关联的存储器中检索指令以供执行，并将指令以可执行的形式复制到物理存储器中。在一些实施例中，处理单元可以被配置为在不用首先将指令复制到物理存储器的情况下执行指令。可以使用一种或多种编程语言、脚本
语言、汇编语言等来编写指令。因此，控制器165可以经由其相关联的处理单元被配置为执行存储在与控制器相关联的存储器中的指令、算法、命令或程序。
37.尽管示出了被配置成控制后处理系统100多个元件(例如还原剂插入组件140、碳氢化合物插入组件125、加热器155等)的单个控制器(例如控制器165)，但在一些实施例中，可以使用用于这些元件中的一个或多个的单独控制器。控制器165可以包括在执行本文所描述的功能时可能需要或被认为有用的其他硬件、软件和/或固件部件或与其相关联。控制器165可被配置成控制还原剂插入组件140、碳氢化合物插入组件125、加热器155和后处理系统100的任何其他元件，其由控制器基于从一个或多个传感器(例如传感器170、175和180)接收的数据来控制。
38.在一些实施例中，传感器170可以被定位成测量流经入口管道110的排气中的一个或多个参数。传感器170可以包括nox传感器，其被配置为测量流入壳体115的排气中的nox气体的量。在一些实施例中，传感器170可以包括温度传感器，以测量壳体115入口处的排气温度。在一些实施例中，传感器170可包括压力传感器、氧气传感器、颗粒物质传感器或任何其他传感器，以测量控制器165在控制后处理系统100的各种元件时可能需要或被认为期望具有的参数。此外，尽管在入口管道110中示出了单个传感器(例如，传感器170)，但是在一些实施例中，可以使用位于入口管道的不同位置的多个传感器。此外，在一些实施例中，传感器170的单个实例可以被配置成测量单个参数(例如，温度、nox量等)，而在其他实施例中，传感器的单个实例可以被配置成测量多个参数。
39.类似地，传感器175可定位成测量流经出口管道160的排气中的一个或多个参数，而传感器180可定位成测量与发动机105相关联的一个或多个参数。类似于传感器170，传感器175可以包括单个传感器或多个传感器，并且可以被配置成测量所需或期望的参数，例如排放到环境中的nox气体的量、温度、压力、颗粒物质、氨(例如，以确定氨逃逸(ammonia slip))等。同样，传感器180可以包括单个传感器或多个传感器，并且可以被配置成测量来自发动机105的一个或多个操作参数。
40.尽管传感器170、175和180已经在后处理系统100中示出为定位在特定位置，但是这些传感器的定位可以适当地变化。此外，可以在后处理系统100的各种适当位置使用附加的或更少的传感器。传感器170、175、180可以是物理传感器或虚拟传感器。传感器170、175、180可以被配置成收集数据并将该数据传输到控制器165。基于该数据，控制器165然后可以控制后处理系统100的其他元件(例如，碳氢化合物插入组件125、还原剂插入组件140、加热器155等)的操作。
41.尽管后处理系统100的某些部件在图1中示出和描述，但后处理系统可包括可能合适的其他或附加元件。例如，在一些实施例中，后处理系统100可包括氨逃逸催化剂(“asc”)或氨氧化催化剂(“amox”)，以减少氨逃逸(通过氨逃逸，未被scr催化剂150催化的氨可被分解)。在一些实施例中，后处理系统100可包括混合器、挡板、二级过滤器(例如，二级分流或催化过滤器)，或在正确操作后处理系统100时可能需要或被认为期望的任何其他部件。
42.转向参考图2，根据本公开的一些实施例，示出了后处理系统200的示例框图。后处理系统200可以包括与后处理系统100类似的元件，但是在图2中仅示出了这些元件中的一些。后处理系统200包括发动机205，发动机205将排气排放到入口管道210中。温度传感器215被配置成测量流经入口管道210的排气的温度。在一些实施例中，温度传感器215可以是
热敏电阻。在其他实施例中，温度传感器215可以是另一种类型的温度测量装置，其适于测量流经入口管道210的排气的温度。来自入口管道210的排气被引导通过doc 220，用于氧化排气中的碳氢化合物，并且可选地通过位于doc下游的柴油颗粒过滤器(“dpf”)225，用于从排气中去除某些颗粒物质。doc 220类似于氧化催化剂120，且dpf 225类似于上述的颗粒过滤器。
43.排气从dpf 225被引导至位于dpf下游的选择器阀230。选择器阀230被配置成基于由温度传感器215测量的排气温度将排气转向到第一排气路径235或第二排气路径240。第一排气路径235包括第一注入器245a，其将第一还原剂注入到第一排气路径的第一分解室250a中。第一分解室250a中的还原剂被转化成气态氨，并与转向到第一排气路径235的排气混合。排气和气态氨的混合物被转向到在第一排气路径235中位于第一分解室250a的下游的第一scr 255a。在第一scr 255a中，气态氨在scr催化剂的存在下被氧化，以还原排气中的nox气体。处理后的排气被转向到位于第一scr 255a的下游的第一asc 260a。第一asc 260a分解从第一scr 255a接收的排气中的任何未经反应的氨。然后，来自第一asc 260a的排气经由出口管道265排入大气。第一排气路径235还包括加热器270，加热器270被配置成加热已经转向到第一排气路径的排气。在一些实施例中，加热器270可以是电加热器。
44.类似地，第二排气路径240包括第二注入器245b，用于将第二还原剂注入到第二分解室250b中，以在其中产生气态氨。转向到第二排气路径240的排气流入第二分解室250b并与气态氨混合。混合物然后进入位于第二分解室250b的下游的第二scr 255b。在第二scr 255b中，气态氨在scr催化剂的存在下被氧化，以还原排气中的nox。位于第二scr 255b下游的第二asc 260b分解排气中任何未经反应的氨。经处理的排气经由出口管道265从第二排气路径240排放到环境中。
45.因此，基于选择器阀230的位置，离开dpf 225的排气可以采用两个紧密联接的平行路径中的一个，即第一排气路径235或第二排气路径240。选择器阀230的位置可以由控制器275基于由温度传感器215测量的排气温度来控制。控制器275类似于控制器165。在一些实施例中，控制器275可以基于在其他位置(诸如doc 320的出口或dpf 325的出口)测量的排气温度来控制选择器阀230的位置。
46.在一些实施例中，选择器阀230可以是多位置阀。在一些实施例中，选择器阀230可以默认处于关闭位置，该关闭位置不允许排气被转向到第一排气路径235或第二排气路径240。一旦从控制器275接收到将排气转向到第一排气路径235的指令，则选择器阀230可以移动到第一打开位置，该第一打开位置被配置为将所有排气转向到第一排气路径。类似地，一旦从控制器275接收到将排气转向到第二排气路径240的指令，则选择器阀230可以移动到第二打开位置，该第二打开位置被配置为将所有排气转向到第二排气路径。在一些实施例中，如下面进一步讨论的，选择器阀230的位置可以在第一打开位置和第二打开位置之间是可调节的，使得排气的部分可以流到第一排气路径235和第二排气路径240两者。因此，选择器阀230的位置决定了排气是否被转向到第一排气路径235、第二排气路径240、第一排气路径和第二排气路径两者或不转向到第一和第二排气路径中的任一者。
47.第一排气路径235可以被配置为在冷启动条件期间当排气温度(例如，由温度传感器215测量的)低于预定温度阈值时使用。例如，在一些实施例中，如果排气的温度在大约70℃-180℃之间，则第一排气路径235可用于处理离开dpf 225的排气。在一些实施例中，当排
气温度高于180℃时，第二排气路径240可以在正常条件期间使用。在其他实施例中，用于将排气转向到第一排气路径235或第二排气路径240的温度范围可以变化。因此，控制器275可以通过温度传感器215接收流经入口管道210的排气的温度。基于排气的温度，控制器275可以调节选择器阀230的位置，以将所有排气转向到第一排气路径235或第二排气路径240。例如，如果预定温度阈值是180℃，则当排气的温度等于或小于180℃时，控制器275可以指示选择器阀230移动到第一打开位置，以将所有排气转向到第一排气路径235。类似地，如果排气的温度高于180℃，则控制器275可以指示选择器阀230移动到第二打开位置，以将所有排气转向到第二排气路径240。
48.因为第一排气路径235被配置为在冷启动条件期间使用，所以第一排气路径235可以被优化以在那些冷启动条件期间高效操作。例如，在冷启动条件期间，以液体形式注入第一分解室250a中的还原剂可能更容易沉积在第一分解室的壁上，并降低第一分解室的操作效率。因此，在一些实施例中，第一注入器245a可以与蒸发器相关联，以在注入之前蒸发还原剂。注入蒸发形式的还原剂可以减少在第一分解室250a的壁上还原剂沉积物的形成。减少还原剂沉积物的形成可以增加第一分解室250a的操作效率。在其他实施例中，可以使用商用还原剂输送注入系统或被配置为在冷启动条件期间减少第一分解室250a中还原剂沉积物的另一机构。
49.在一些实施例中，代替使用蒸发器或除了使用蒸发器之外，加热器270可以用于加热已经转向到第一排气路径235的排气，以提高排气的温度，这又可以提高第一分解室250a的内腔中的温度。向第一分解室250a提供足够的热量可以进一步帮助减少在第一分解室250a的壁上还原剂沉积物的形成。例如，在一些实施例中，来自加热器270的热量可以减小还原剂在第一分解室250a中的微滴尺寸(无论是液体形式还是蒸发形式)，从而减少在第一分解室中还原剂沉积物的形成。
50.加热器270可以由控制器275控制。控制器275可以基于转向到第一排气路径235的排气的温度和第一分解室250a中期望的目标温度来启动加热器270。控制器275可以被配置为当达到第一分解室250a内的目标温度时停用加热器270。温度传感器(未示出)可以定位在第一分解室250a内，以测量第一分解室的内腔中的温度。加热器270被启动的时间量可以基于加热器的容量和达到期望温度所需的热量。例如，在一些实施例中，加热器可以被配置成使得1千瓦功率的加热器270以大约每秒5℃的速率增加排气温度。在其他实施例中，加热器270可以被配置为达到其他加热速率。因此，第一排气路径235，特别是第一排气路径的第一分解室250a，可以通过在插入前使用蒸发器蒸发还原剂和/或在插入后使用来自加热器270的热量蒸发还原剂(或减小还原剂的微滴尺寸)来优化以减少还原剂沉积物。在其他实施例中，可以使用可以被配置成减少第一分解室250a中还原剂沉积物的其他或附加机构。
51.在一些实施例中，第一scr 255a也可以被优化用于在冷启动条件期间操作。例如，在一些实施例中，在第一scr 255a中使用的scr催化剂的类型可以是更适合在冷启动条件期间使用的类型。在一些实施例中，第一scr 255a中的scr催化剂可以是铜基、钒基、铁基或其组合。此外，在一些实施例中，第一scr 255a可以被配置成始终充满氨。在正常操作条件期间(例如，当排气温度高于180℃时)，来自scr催化剂的氨可能被解吸并损失到大气中。因此，在正常操作条件期间，在scr催化剂中的连续的氨储存是不希望的。然而，在冷起动条件期间，吸附到scr催化剂中的氨不容易解吸。
52.因此，在一些实施例中，第一scr 255a中的scr催化剂可以一直充满氨，使得第一scr 255a能够在第一scr接收到来自第一分解室250a的气态氨和排气的混合物时立即还原来自排气的nox，而不必首先等待气态氨吸附在第一scr 255a的scr催化剂中。在其中第一scr 255a被配置为始终用于高氨储存的这样的实施例中，注入到第一分解室250a中的还原剂的量可以减少，以考虑第一scr中的氨储存。因此，第一scr 255a中的scr催化剂可以被选择用于低温期间(例如，在冷启动条件期间)的高nox还原和高氨储存。
53.此外，第一scr 255a可以被配置成在给定温度下开始实现期望的nox还原水平。加热器270可用于加热排气，使得第一scr 255a在其内腔中达到给定温度。例如，在一些实施例中，如果第一scr 255a开始实现期望的nox还原水平的给定温度约为150℃，并且进入第一排气路径235(和/或在第一scr的入口处)的排气的温度约为90℃，则控制器275可以启动加热器270，直到排气的温度至少为150℃，使得来自排气的热量加热第一scr 255a的内腔。在一些实施例中，第一scr 255a内的scr催化剂可以是联接的还原剂催化剂，其可以被配置为在低于特定温度时以硝酸铵的形式存储排气中的nox物质，并且当第一scr加热(例如，使用加热器270)到特定温度时以受控的速率释放nox，从而实现最佳的nox还原效率，并且加速冷启动条件下的各种过滤器上的烟灰氧化。因此，可以通过使用针对冷启动条件优化和/或针对高氨储存优化的scr催化剂和/或通过使用来自加热器270的热量提高第一scr内的温度来优化第一排气路径235，特别是第一排气路径的第一scr 255a，以实现期望的nox还原水平。因此，第一分解室250a和/或第一scr 255a可以被配置为在冷启动条件下最佳地操作。
54.另外，控制器275可被配置成基于一个或多个输入而动态地控制还原剂在第一分解室250a中的插入。例如，在一些实施例中，控制器275可以被配置成基于进入第一排气路径235的排气的温度、第一scr 255a的腔内的温度、第一scr内的总氨储存量、环境压力、期望的nox还原效率和/或发动机排出的nox通量(例如，离开出口管道265的排气中的nox的量)来控制插入第一分解室250a中的还原剂的量。在其他实施例中，控制器275可以使用其他或附加输入(例如出口管道265中的排气温度、第一scr的入口处的排气温度、第一scr的入口处的nox量等)，以动态改变注入到第一分解室250a中的还原剂。为了动态地改变注入到第一分解室250a的还原剂的量，控制器可以接收一个或多个上述输入，并实时或基本实时地确定需要插入第一分解室250a中的还原剂的量。在确定还原剂的量后，控制器275可以控制第一注入器245a插入确定量的还原剂。尽管未示出，但第一排气路径235可包括安装在适当位置的传感器，用于向控制器275提供数据，基于该数据，控制器可动态地调节注入到第一分解室250a中的还原剂。
55.控制器275还可以使用来自一个或多个这样的传感器的数据来控制加热器270的操作。例如，控制器275可以确定第一分解室250a和/或第一scr 255a的内腔内的温度。控制器275还可以知道使第一分解室250a内的还原剂沉积物减少的目标温度。因此，基于排气的温度、第一分解室250a内的当前温度、第一分解室内的目标温度以及加热器270的容量(例如功率)，控制器275可以确定排气需要被加热到的温度以及加热器需要被启动以达到第一分解室内的目标温度的时间量。类似地，基于排气的温度、第一scr 255a的内腔内的温度、期望的nox还原水平、实现期望的nox还原水平的温度以及加热器270的容量，控制器275可以确定排气需要被加热到的温度以及加热器需要被启动以实现期望的nox还原水平的时
间。
56.因此，通过动态启动和停用加热器270，并基于在操作期间接收的反馈而实时(或基本实时)控制注入到第一分解室250a中的还原剂，第一排气路径235提供了紧密联接的系统。
57.关于第二排气路径240，因为第二排气路径被配置用于正常操作(例如，当排气的温度高于180℃时)，所以第二分解室250b不像第一分解室250a那样容易受到还原剂沉积物的影响。因此，还原剂可以继续以液体形式(例如，使用湿式或液体定量给料器)注入到第二分解室250b中，但是如果需要，蒸发器可以与第二注入器245b相关联，以在注入第二分解室中之前蒸发还原剂。类似地，标准scr可以继续用于第二scr 255b。标准scr可以包括scr催化剂，该scr不是专门为高氨储存设计的和/或为低温优化的。
58.此外，在一些实施例中，第一scr 255a和第二scr 255b的相对尺寸可以变化。例如，因为与第二scr 255b相比，第一scr 255a使用的时间较短(例如，直到排气温度变得大于180℃)，所以第一scr在尺寸上可以小于第二scr。类似地，在一些实施例中，第一分解室250a在尺寸上可以小于第二分解室250b，并且注入到第一分解室和第二分解室中的每一个的还原剂的量可以变化。在一些实施例中，固定量的还原剂可以被插入到第二分解室250b中，而控制器275可以动态地调节插入到第一分解室250a中的还原剂的量。在其他实施例中，控制器275还可以动态调节插入到第二分解室250b中的还原剂的量。
59.现在参考图3，根据本公开的一些实施例，示出了后处理系统300的示例框图。后处理系统300类似于后处理系统100的地方在于，后处理系统300包括与后处理系统100类似的元件，但是在图3中仅示出了这些元件中的一些。后处理系统300包括发动机305，排气从发动机305进入入口管道310。在入口管道310中，排气的温度由温度传感器315测量，在一些实施例中，温度传感器315可以是热敏电阻。排气从入口管道310进入doc 320，并可选地经过位于doc下游的dpf 325，然后被位于dpf下游的选择器阀330转向。doc 320类似于氧化催化剂120，dpf 325类似于上述颗粒过滤器，且选择器阀330类似于选择器阀230。因此，选择器阀330是多位置阀，其基于从控制器345接收的指令在第一排气路径335和第二排气路径340之间使排气转向。控制器345类似于控制器165。
60.类似于第一排气路径235，第一排气路径335被配置为在冷启动条件期间使用(例如，当排气的温度在大约70℃-180℃之间时)。第一排气路径335包括用于将还原剂注入到第一分解室355a中的第一注入器350a，而第二排气路径340包括用于将还原剂注入到第二分解室355b中的第二注入器350b。第一排气路径335和第二排气路径340组合形成组合排气路径360。组合排气路径360位于第一分解室355a和第二分解室355b的下游。组合排气路径360包括scr 365和位于该scr下游的asc 370。来自asc 370的排气利用出口管道375排放到大气中。
61.因此，与后处理系统200(在后处理系统200中，第一排气路径235和第二排气路径240中的每一个具有其相应的scr(例如，第一scr 255a，第二scr 255b)和asc(例如，第一asc 260a，第二asc 260b))不同，第一排气路径335和第二排气路径340不包括scr和asc。而是，来自第一排气路径335和第二排气路径340中的每一个的排气和气态氨的混合物流入组合排气路径360的scr 365。scr 365在scr催化剂的存在下氧化氨，以还原排气中的nox，并且asc 370分解来自排气的任何未反应的氨。在一些实施例中，scr 365可以是标准scr。
62.此外，选择器阀330可以被配置为当排气的温度(例如，由温度传感器315测量)等于或低于预定温度阈值(例如，180℃)时，将至少一部分排气转向到第一排气路径335。具体而言，控制器345可以确定流过入口管道310的排气的温度，并且如果排气的温度小于或等于预定温度阈值(例如，180℃)，则将选择器阀330的位置调节到第一打开位置或第一打开位置和第二打开位置之间的位置，以将至少一部分排气转向到第一排气路径335。
63.在一些实施例中，控制器345可以被配置成当排气的温度等于或低于预定温度阈值(例如，180℃)时，将所有排气转向到第一排气路径335。在这样的实施例中，控制器345可以将选择器阀330的位置调节到第一打开位置。在一些实施例中，控制器345可以被配置成当排气的温度等于或低于预定温度阈值(例如，180℃)时，仅将一部分排气转向到第一排气路径335。在这样的实施例中，控制器345可以基于将被转向到第一排气路径335的那部分排气，将选择器阀330的位置调整为处于第一打开位置和第二打开位置之间。此外，没有被转向到第一排气路径335的任何排气被转向到第二排气路径340。
64.被转向到第一排气路径335的那部分排气可以预先确定。例如，在一些实施例中，当排气的温度等于或低于预定温度阈值(例如，180℃)时，大约50％的排气可以被转向到第一排气路径335。剩余的大约50％的排气可以被转向到第二排气路径340。为了将大约50％的排气转向到第一排气路径335，控制器345可以将选择器阀330的位置调节到第一打开位置和第二打开位置之间的大概中间位置。在其他实施例中，不同比例的排气可以被转向到第一排气路径335。因此，当排气的温度小于或等于预定温度阈值(例如，180℃)时，通过在第一打开位置和第二打开位置之间改变选择器阀330的位置，控制器345可以将一部分排气转向到第一排气路径335，并将一部分排气转向到第二排气路径340。当排气的温度高于预定温度阈值(例如，180℃)时，控制器345可以将所有排气转向到第二排气路径340。
65.此外，尽管控制器345控制选择器阀330所基于的排气的温度在入口管道310中测量，但是在一些实施例中，排气的温度可以在doc 320的出口和/或dpf 325的出口处测量。
66.此外，转向到第一排气路径335的排气可由加热器380加热。加热器380可由控制器345控制，以减少第一分解室355a中的还原剂沉积物。因此，基于进入第一排气路径335的排气的温度、第一分解室355a中的排气的温度、第一分解室内的期望温度、加热器380的容量以及可能有助于提高第一分解室效率的任何其他输入，控制器可以启动加热器一段时间以加热第一分解室的内腔。在一些实施例中，第一分解室355a还可以被配置成使用与第一注入器350a联接的蒸发器接收蒸发形式的还原剂，以减少还原剂在第一分解室壁上的沉积。类似地，在一些实施例中，还原剂可以使用湿式或液体定量给料器以液体形式注入第二分解室355b中。在一些实施例中，第二注入器350b可以联接到蒸发器，以在插入第二分解室355b中之前蒸发还原剂。
67.此外，在一些实施例中，如上所述，控制器345可被配置成动态地调节插入第一分解室355a和/或第二分解室355b中的还原剂的量。例如，控制器345可以实时或基本实时地从第一排气路径335和组合排气路径360的一个或多个部件接收数据，以动态地改变插入第一分解室355a的还原剂的量。类似地，控制器345可以接收来自第二排气路径340和组合排气路径360的一个或多个部件的数据，以动态地改变插入第二分解室355b的还原剂的量。因此，第一排气路径335与组合排气路径360一起形成第一平行紧密联接系统，而第二排气路径340与组合排气路径一起形成另一平行紧密联接系统。
68.参考图4a和图4b，根据本公开的一些实施例，分别示出了后处理系统400和400’的示例框图。后处理系统400和400’类似于后处理系统100的地方在于，后处理系统400和400’包括与后处理系统100类似的元件，但是在图4a和图4b中仅示出了这些元件中的一些。后处理系统400示出了第一系列实施方式，而后处理系统400’示出了第二系列实施方式。
69.具体参考图4a，后处理系统400包括发动机405，排气从发动机405进入入口管道410。在入口管道410中，排气的温度由温度传感器415测量，在一些实施例中，温度传感器415可以是热敏电阻。排气从入口管道410由选择器阀420转向。选择器阀420类似于选择器阀230。选择器阀420将排气从入口管道410转向到第一排气路径425或第二排气路径430。第一排气路径425和第二排气路径430组合在一起，以在第一排气路径和第二排气路径的下游形成组合排气路径435。
70.第一排气路径425可以在冷启动条件下使用，以在进入组合排气路径435之前通过加热器440将排气加热到期望的温度。因此，当排气的温度处于或低于预定温度阈值(例如，180℃)时，控制器445可以将选择器阀420的位置调节到第一打开位置，以将所有排气转向到第一排气路径425中。当排气的温度高于预定温度阈值(例如，180℃)时，控制器445可以将选择器阀420的位置调节到第二打开位置，以将所有排气转向到第二排气路径430。在第一排气路径425中，排气被加热器440加热到期望的温度。排气被加热到的温度可以取决于组合排气路径435的一个或多个元件中所需的目标温度。在一些实施例中，加热器也可以设置在第二排气路径430和/或组合排气路径435中。
71.来自第一排气路径425的加热排气进入组合排气路径435，特别是组合排气路径的doc 450。排气可以可选地从doc 450流到位于doc下游的dpf 455。doc 450类似于氧化催化剂120，且dpf 455类似于上文关于图1讨论的颗粒过滤器。来自dpf 455的加热排气在第一分解室460中与还原剂混合。还原剂由第一注入器465插入第一分解室460。还原剂可以液体形式(例如，使用湿式或液体定量给料器)或蒸发形式(例如，使用蒸发器)插入。排气和还原剂的混合物在经由出口管道480释放到大气中之前，被转向经过组合排气路径435的第一scr 470和asc 475。第一scr 470可以是标准scr。
72.控制器445可被配置成加热第一排气路径425中的排气，以在第一分解室460和/或第一scr 470内达到目标温度。通过将第一分解室460和第一scr 470定位在组合排气路径435中，相同的分解室和scr可用于第一排气路径425和第二排气路径430两者。此外，通过使用加热器440来加热被转向到第一排气路径425的排气以实现第一分解室460和/或第一scr470内的目标温度，第一分解室和/或第一scr的操作效率可以在冷启动条件期间增加。
73.当控制器445将排气转向到第二排气路径430时，排气进入第二分解室485a，第二分解室485a经由第二注入器485b接收还原剂。第二分解室485a可以被配置成接收液体形式或蒸发形式的还原剂。在一些实施例中，可以通过使用位于第二分解室485a下游的混合器490来促进排气和来自还原剂的气态氨的混合。尽管未示出，但是混合器也可以与在图2和图3的实施例中的第一分解室和第二分解室结合使用。来自混合器490的排气和还原剂的混合物在将排气传送到组合排气路径435之前被转向到第二scr 495。在组合排气路径435中，排气在经由出口管道480排出之前穿过第一分解室460、第一scr 470和asc 475。
74.因此，来自入口管道410的排气在穿过组合排气路径435之前穿过第一排气路径425或第二排气路径430。此外，在一些实施例中，控制器445可被配置成基于从后处理系统
400的一个或多个部件接收的反馈来动态调节被插入到第一分解室260和/或第二分解室285a中的还原剂的量。例如，当排气被转向通过第一排气路径425时，控制器445可以基于来自第一排气路径425和组合排气路径435的一个或多个部件的反馈来动态地调节被插入到第一分解室460中的还原剂的量。当排气被转向通过第二排气路径430时，控制器445可以基于来自第二排气路径和组合排气路径435的一个或多个部件的反馈来动态地调节被插入第一分解室460和/或第二分解室485a中的还原剂的量。
75.图4b的实施例在很大程度上类似于图4a的实施例，除了第一排气路径和第二排气路径在图4b中相反。因此，后处理系统400’包括发动机405’，排气从发动机405’进入入口管道410’。排气的温度可以通过温度传感器415’在入口管道410’中测量，在一些实施例中，温度传感器415’可以是热敏电阻。选择器阀420’可以将排气转向到第一排气路径425’或第二排气路径430’。第一排气路径425’和第二排气路径430’可以组合在一起，以在第一排气路径和第二排气路径的下游形成组合排气路径435’。当控制器440’确定由温度传感器415’测量的排气温度等于或小于预定温度阈值(例如，180℃)时，控制器可以将选择器阀420的位置调节到第一打开位置，以将所有排气转向到第一排气路径425’。当控制器440’确定排气温度大于预定温度阈值(例如180℃)时，控制器可以将选择器阀420’的位置调节到第二打开位置，以将所有排气转向到第二排气路径430’。排气从第一排气路径425’或第二排气路径430’进入组合排气路径435’。
76.组合排气路径435’可以包括doc 445’、doc下游的dpf 450’、dpf下游的第一分解室455’、用于将还原剂注入第一分解室的注入器460’、第一分解室下游的第一scr 465’和第一scr下游的asc 470’。排气通过asc 470’下游的出口管道475’排放到大气中。
77.第一排气路径425’包括加热器480’，加热器480’被配置成加热由选择器阀420’转向到第一排气路径的排气。加热的排气在第二分解室485’内与气态氨混合，第二分解室485’经由第二注入器485b’接收还原剂。混合器490’可以促进排气与气态氨的混合。然后，第二scr 495’氧化至少一部分气态氨，以在流入组合排气路径435’进行进一步处理之前还原排气中的nox。控制器440’可以将排气加热到第二分解室485a’、第二scr 495’、第一分解室455’和/或第一scr 465’中所需的温度。此外，如上所述，控制器440’可以基于来自一个或多个输入的反馈来动态调节插入第一分解室455’和/或第二分解室485a’中的还原剂的量。在一些实施例中，加热器也可以设置在第二排气路径430’和/或组合排气路径435’中。
78.转向图5，根据本公开的一些实施例，示出了概述使用后处理系统处理排气的过程500的示例流程图。过程500可以使用上述后处理系统200、300、400、400’来实施，特别是通过那些后处理系统的控制器(例如，控制器285、控制器345、控制器445、控制器440’)来实施。该过程从操作505开始，发动机(例如，发动机205、发动机305、发动机405、发动机405’)将排气排放到进气管道(例如，进气管道210、进气管道310、进气管道410、进气管道410’)中。在操作510，控制器接收入口管道中的排气温度。例如，控制器285可以接收由温度传感器215测量的进气管道210中的排气温度。类似地，控制器345可以接收入口管道310中的由温度传感器315测量的排气温度，而控制器445可以接收入口管道410中的由温度传感器415测量的排气温度，并且控制器440’可以通过入口管道410’中的温度传感器415’接收排气温度。
79.在其他实施例中，控制器285可以附加地或替代地确定其他位置处(例如dpf 225
的出口和/或doc 220的出口)的排气温度。类似地，在一些实施例中，控制器345可以附加地或替代地确定doc 320的出口和/或dpf 325的出口处的排气温度。当控制器确定多个位置处的排气温度时，控制器可将数学函数(例如，平均值)应用于各种确定的排气温度，并基于计算的平均温度调节选择器阀(例如，选择器阀230、选择器阀330、选择器阀420、选择器阀420’)。
80.在操作515，控制器确定在操作510确定的排气温度是否小于预定温度阈值(例如，180℃)。如果控制器确定排气温度大于预定阈值，则控制器在操作520将选择器阀的位置调节到第二打开位置，以将所有排气转向到第二排气路径(例如，第二排气路径240、第二排气路径340、第二排气路径430、第二排气路径430’)。可选择地，如果在操作515，控制器确定排气温度等于或小于预定温度阈值，则控制器在操作525将选择器阀的位置调节到第一打开位置或第一打开位置和第二打开位置之间的位置，以将至少一部分排气转向到第一排气路径(例如，第一排气路径235、第一排气路径335、第一排气路径425、第一排气路径425’)，如上所述。
81.例如，在后处理系统200、400、400’中，在确定排气温度等于或低于预定温度阈值后，控制器285、控制器445和控制器440’分别将所有排气转向到相应的第一排气路径235、第一排气路径425和第一排气路径425’。相反，在后处理系统300中，在控制器确定排气温度等于或低于预定温度阈值后，控制器345仅将排气的预定部分转向到第一排气路径335。控制器345将排气的剩余部分转向到第二排气路径340。
82.在一些实施例中，控制器还可以依靠除了排气温度之外的输入来控制选择器阀。例如，在一些实施例中，控制器可以从位于doc(例如，doc 220、doc 320、doc 450、445’)的入口和/或出口处、dpf(例如，dpf 225、dpf 325、dpf 450’、dpf 455)的入口和/或出口处和/或位于出口管道处(例如，出口管道265、出口管道375、出口管道475’、出口管道480)的nox传感器接收输入，以确定排气的氨与nox的比(anr)。在其他实施例中，控制器可以从位于其他或附加位置的nox传感器接收输入，以确定anr。基于anr和排气温度，控制器可以控制选择器阀以在第一排气路径和/或第二排气路径之间使排气转向，从而实现期望的nox还原效率。在一些实施例中，控制器可以仅依靠anr来控制选择器阀。在其他实施例中，控制器可以使用其他或额外的输入来控制选择器阀。
83.此外，在操作530，当排气被转向到第一排气路径时，控制器启动加热器(例如，加热器270、加热器380、加热器440或加热器480’)，以加热转向到第一排气路径的排气。如上所述，控制器可以启动加热器来加热排气，直到排气的温度达到期望的温度。期望的温度可以基于分解室和/或排气将在其中流动所期望的scr中的温度。控制器可以接收关于分解室、scr系统和/或其他部件中的当前操作状态的反馈数据，以确定期望的温度。在确定已经达到期望温度后，控制器在操作535停用加热器。过程500在操作540结束。
84.应注意，本文用于描述各种实施例的术语“示例”旨在表示这样的实施例是可能的实施例的可能的示例、表示和/或说明(并且这样的术语并不意图意味着这样的实施例必须是特别的或最好的示例)。
85.如本文所用，术语“约”通常指所述值的正负10％。例如，约0.5将包括0.45和0.55，约10将包括9至11，约1000将包括900至1100。
86.本文使用的术语“联接”等是指两个构件直接或间接地彼此连结。这种连结可以是
固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除或可释放的)。这种连结可以通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体形成为单个整体来实现，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此附接来实现。
87.重要的是注意到，各种示例性实施例的结构和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施例，但审阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。此外，应当理解，来自本文公开的一个实施例的特征可以与本文公开的其它实施例的特征组合，如本领域中的普通技术人员应理解的。也可在各种示例性实施例的设计、操作状况和布置上做出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本实施例的范围。
88.虽然本说明书包含很多特定的实施细节，但这些不应被解释为对任何实施例或可被要求保护内容的范围的限制，而是解释为特定实施例的特定实施方式所特有的特征的描述。本说明书中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独实现或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上面被描述为以某些组合起作用，并且甚至最初被这样要求保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变体。