流量測(cè)量的制作方法
【專利說明】NH3流量測(cè)量
[0001]背景
[0002]壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)點(diǎn)，但在正常運(yùn)行期間產(chǎn)生氮氧化物(NOx)和顆粒。新的和現(xiàn)有法規(guī)不斷挑戰(zhàn)制造商實(shí)現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性并減少發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的顆粒和NOx ο稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)燃料經(jīng)濟(jì)性目的，但這些發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中高濃度的氧氣可產(chǎn)生相對(duì)高濃度的N0X。因而，具有壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛可包括后處理系統(tǒng)，該后處理系統(tǒng)試圖減少和/或消除廢氣中存在的N0X。
[0003]由后處理系統(tǒng)控制這些排放的一方面包括將氨(NH3)注入由諸如柴油、石油和汽油的化石燃料的燃燒產(chǎn)生的廢氣內(nèi)。冊(cè)13可以用于通過選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)中的催化反應(yīng)將廢氣中的NOx轉(zhuǎn)換成至少氮?dú)獾亩炕蛩俾首⑷霃U氣。在轉(zhuǎn)化NO x時(shí)由后處理系統(tǒng)使用的NH3可存儲(chǔ)在盒內(nèi)或從盒供給。
[0004]從盒輸送以注入廢氣的冊(cè)13的釋放和/或量可由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或模塊(ECU)的控制和/或監(jiān)控。這種監(jiān)控在估計(jì)已經(jīng)注入NH3的量，從而估計(jì)已經(jīng)轉(zhuǎn)化成至少氮?dú)獾牧糠矫鏁?huì)是有用的。此外，這種監(jiān)控可提供關(guān)于已經(jīng)從盒排出或留在盒內(nèi)的順3的量的信息。通常，監(jiān)控注入廢氣的NH3的量，諸如例如通過使用向ECU提供信息的流量傳感器。但是，各流量傳感器相對(duì)昂貴，且需要附加的相關(guān)部件和設(shè)備，并產(chǎn)生安裝費(fèi)用。還有，ECU可能需要編程以允許ECU詮釋和/或應(yīng)用從流量傳感器接收的信息。此外，流量傳感器可能具有耐用性和精確問題，尤其是關(guān)于后處理系統(tǒng)的惡劣工作環(huán)境可能對(duì)流量傳感器的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本技術(shù)的某些實(shí)施例提供一種用于將第一氣體注入第二氣體的流量歧管系統(tǒng)。流量歧管系統(tǒng)包括至少一個(gè)供給盒，該至少一個(gè)供給盒構(gòu)造成存儲(chǔ)第一氣體。流量歧管系統(tǒng)還包括至少一個(gè)控制閥，該至少一個(gè)控制閥構(gòu)造成從至少一個(gè)供給盒接收第一氣體的流量。至少一個(gè)控制閥構(gòu)造成控制第一氣體到至少一個(gè)臨界流量孔的輸送。至少一個(gè)臨界流量孔構(gòu)造成當(dāng)?shù)谝粴怏w達(dá)到臨界流量時(shí)允許相對(duì)恒定體積流量的第一氣體流過至少一個(gè)臨界流量孔。流量歧管系統(tǒng)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元構(gòu)造成基于至少一個(gè)控制閥允許第一氣體流到至少一個(gè)臨界流量孔的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)估算供給到第二氣體的第一氣體的量。
[0006]此外，本技術(shù)的某些實(shí)施例提供一種廢氣后處理系統(tǒng)，用于將氨氣注入發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣以進(jìn)行氮氧化物的處理。后處理系統(tǒng)包括至少一個(gè)供給盒，該至少一個(gè)供給盒構(gòu)造成存儲(chǔ)氨氣。后處理系統(tǒng)還包括至少一個(gè)控制閥，該至少一個(gè)控制閥構(gòu)造成從至少一個(gè)供給盒接收氨氣的流量。至少一個(gè)控制閥構(gòu)造成控制氨氣到臨界流量孔的流量。臨界流量孔構(gòu)造成當(dāng)流過臨界流量孔的氨氣達(dá)到臨界流量時(shí)允許相對(duì)恒定體積流量的氨氣注入廢氣。后處理系統(tǒng)還包括選擇性催化還原系統(tǒng)，該選擇性催化還原系統(tǒng)構(gòu)造成用于使用注入廢氣的至少氨氣進(jìn)行催化反應(yīng)來將廢氣中的氮氧化物催化成至少氮?dú)狻?br>[0007]此外，本技術(shù)的某些實(shí)施例提供一種廢氣后處理系統(tǒng)，用于將氨氣注入發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣以進(jìn)行氮氧化物的處理，該系統(tǒng)包括構(gòu)造成存儲(chǔ)氨氣的供給盒。廢氣后處理系統(tǒng)還包括第一控制閥，該第一控制閥構(gòu)造成從供給盒接收氨氣流量的至少一部分。第一控制閥構(gòu)造成控制氨氣到第一臨界流量孔的流量。第一臨界流量孔構(gòu)造成當(dāng)流過臨界流量孔的氨氣達(dá)到第一臨界流量時(shí)允許相對(duì)恒定體積流量的氨氣注入廢氣。廢氣后處理系統(tǒng)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元構(gòu)造成基于至少一個(gè)控制閥允許氨氣流到至少一個(gè)臨界流量孔的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)估算供給到廢氣的氨氣的量。此外，供給到廢氣的氨氣的估算不是基于由流量傳感器提供的信息。
【附圖說明】
[0008]圖1示出流量歧管系統(tǒng)，包括用于控制注入第二氣體流的第一氣體的體積流量的一個(gè)或多個(gè)臨界流量孔。
[0009]圖2示出具有臨界流量孔的臨界流量設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1示出流量歧管系統(tǒng)10，包括用于控制注入諸如發(fā)動(dòng)機(jī)11的廢氣的第二氣體流的第一氣體的體積流量的一個(gè)或多個(gè)臨界流量孔12a、12b。根據(jù)某些實(shí)施例，流量歧管系統(tǒng)10可包括保持或存儲(chǔ)第一氣體的啟動(dòng)盒12a和主盒12b。第一氣體可以是多種不同氣體或各氣體的組合，其中包括例如氣態(tài)NH3。根據(jù)這些實(shí)施例，各盒12a、12b可包括氨存儲(chǔ)材料，諸如吸附或吸收固體存儲(chǔ)介質(zhì)，其中諸如金屬氨合鹽。
[0011]啟動(dòng)盒12a與主盒12b相比可相對(duì)小，從而便于流量歧管系統(tǒng)10的快速啟動(dòng)。此外，流量歧管系統(tǒng)10可包括諸如電加熱器的加熱單元(未示出)，加熱單元可放置在盒12a、12b內(nèi)部，并可用于加熱盒12a、12b以促進(jìn)第一氣體流出盒12a。例如，根據(jù)第一氣體為NH3的各實(shí)施例，各加熱器可促進(jìn)氣態(tài)NH3從氨存儲(chǔ)材料釋放且隨后NH3隨后流出盒12a、12b。盡管啟動(dòng)盒12a的較小尺寸可等同于存儲(chǔ)比主盒12b少的諸如冊(cè)13的第一氣體的啟動(dòng)盒12a，但啟動(dòng)盒12a可達(dá)到升高的溫度，在該升高溫度下第一氣體從盒12a比更大的主盒12b更快地被釋放。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)11的至少初始運(yùn)行期間，到流量歧管系統(tǒng)10的第一氣體的供給可由啟動(dòng)盒12a來提供。但是，一旦主盒12b被加熱到用于向流量歧管系統(tǒng)10提供第一氣體的溫度，可停用用于升高啟動(dòng)盒12a的溫度的加熱單元。啟動(dòng)盒12a的加熱單元的這種停用可用于防止啟動(dòng)盒12a內(nèi)第一氣體的過早排空。盒12a、12b的加熱單元的啟動(dòng)和停用可由ECU16控制。
[0012]流量歧管系統(tǒng)10還包括分別監(jiān)測(cè)啟動(dòng)盒和主盒14a、14b內(nèi)壓力的壓力傳感器14a、14b。壓力傳感器14a、14b可產(chǎn)生可發(fā)送到E⑶16的、指示分別來自盒12a、12b的第一氣體的感測(cè)壓力的信號(hào)。根據(jù)某些實(shí)施例，這些信號(hào)可向E⑶16提供E⑶16用于運(yùn)行盒12a、12b的加熱單元的信息。此外，該信息可指示盒12a、12b的加熱單元應(yīng)當(dāng)何時(shí)啟用和/或停用。根據(jù)某些實(shí)施例，流量歧管系統(tǒng)10可通過在啟用和停用狀態(tài)之間調(diào)節(jié)加熱單元而試圖保持從盒12a、12b中任一個(gè)或兩個(gè)供給的第一氣體的恒定壓力，如壓力傳感器14a、14b中的一個(gè)或多個(gè)所感測(cè)的。
[0013]流量歧管系統(tǒng)10還可包括防止第一氣體回流的止回閥15。例如，根據(jù)圖1所示的實(shí)施例，流量歧管系統(tǒng)10包括定位在主盒12b上游的諸如回流閥的止回閥15，防止來自啟動(dòng)盒12a和/或主盒12b的諸如氣態(tài)NH3的第一氣體朝向主盒12b回流。
[0014]由盒12a、12b釋放的第一氣體可沿供給管線18流到第一閥20。在所示實(shí)施例中，第一閥20可以是布爾控制閥。此外，第一閥20可在“開”與“關(guān)”位置之間操作。當(dāng)?shù)谝婚y20處于“開”位置時(shí)，可允許在第一閥20下游從盒12a、12b中任一個(gè)或兩者釋放的第一氣體的一部分流過第一閥20。相反，當(dāng)處于“關(guān)”位置時(shí)，可不允許第一氣體流過第一閥20。
[0015]當(dāng)?shù)谝婚y20處于“開”位置時(shí)，可允許已經(jīng)流過第一閥20的第一氣體流到第一臨界流量設(shè)備22。第一臨界流量設(shè)備22包括臨界流量孔24，如圖2所示。根據(jù)某些實(shí)施例，臨界流量孔24可定位在第一限流板26內(nèi)。此外，根據(jù)某些實(shí)施例，限流板26可在供給管線18、第一閥20內(nèi)和/或容納在分開的殼體28內(nèi)。此外，臨界流量孔24可具有恒定或可調(diào)尺寸和/或形狀，諸如具有恒定或可變直徑。
[0016]臨界流量孔24定位成提供第一氣體的流動(dòng)路徑內(nèi)的流動(dòng)限制。這種限制既增加流過臨界流量孔24的第一氣體的速度又降低該第一氣體的壓力。此外，這種限制可在臨界流量孔24的上游產(chǎn)生比臨界流量孔24下游的壓力(P2)高的壓力(P1)。
[0017]流量歧管系統(tǒng)10可構(gòu)造成臨界流量孔24上游和下游壓力之間的壓差允許第一氣體在穿過臨界流量孔24時(shí)達(dá)到其最大速度或臨界流量。當(dāng)?shù)谝粴怏w得到其最大速度時(shí)，P2的進(jìn)一步減小，且還有Pl與P2之間壓差的增加，不會(huì)改變流過臨界流量孔24的第一氣體的量。而是，第一氣體穿過臨界流量孔24的體積流量通常由臨界流量孔24的壓力和大小限定。因此，當(dāng)?shù)谝粴怏w達(dá)到其穿過臨界流量孔24的最大速度時(shí)，恒定量的第一氣體可流過臨界流量孔24。已知恒定量的第一氣體將流過臨界流量孔24允許確定由流量歧管系統(tǒng)10正在向臨界流量孔24下游的諸如廢氣的第二氣體輸送的第一氣體的量。此外，這種系統(tǒng)允許精確確定由流量歧管系統(tǒng)10向第二氣體供給的第一氣體的量而無需或使用流量傳感器和其相關(guān)部件。
[0018]例如，在第一氣體為氣態(tài)NH3的各實(shí)施例中，當(dāng)Pl與P2的比值約為1.73時(shí)第一氣體可達(dá)到其臨界流量。但各種氣體達(dá)到其臨界流量的壓力比可取決于各種因素，包括氣體的特性和溫度。但是，在確保達(dá)到臨界流量的努力中，流量歧管系統(tǒng)10可設(shè)計(jì)成P1/P2比值高于實(shí)現(xiàn)臨界流量所需的比值，諸如用于氣態(tài)順3的Pl與P2比值約為2。在該情況下，體積流量是恒定的，且因此不會(huì)隨著跨越臨界流量孔24的壓降而變化。因此，由于穿過臨界流量孔24的第一氣體的體積流量可以是恒定的，所