CN103437866A - 为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法及装置。该方法是采用电热风机加热碳酸铵来产生氨气的。该装置主要由盛放碳酸铵的密闭容器、电加热风机、容量监测传感器、电测阀组成。铵盐由加料口添加到密闭容器中，密闭容器由隔板分隔成独立的两部分。隔板既有阻断两部分的功能，又有导热板的功能。装置主体外层包裹隔热层。密闭空间安装有电加热风机，并且由支架固定在装置底部。导热板为半圆型，以加大受热面积，加强内部循环空气的流动，强化换热。铵盐受热分解后通过电控阀门进入发动机后处理系统的氨气喷射装置。本发明具有产生氨气快速、高效，产气量随发动机运行工况变化的特点。

Description

为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法及装置
技术领域
本发明涉及一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂—氨气的方法及装置，即催化还原发动机尾气中NOx所需的还原剂的提供方法和装置。
背景技术
随着汽车排放法规的不断严格，新技术的不断采用，高效降低发动机排放气体中的NOx成为最大的挑战。因此有效降低NOx的排放是发动机领域的一个重要研究方向。其中，选择性催化还原技术（SCR）是目前发动机控制NOx排放的主要技术手段之一。SCR的主要原理是向排气管中喷入一定量的还原剂即NH3，在催化剂的作用下，NH3与排气中的NOx发生氧化还原反应，生成无害的N2和H2O排向大气，达到降低NOx排放和环境污染的目的。
作为还原剂的NH3属于有毒物质，运输以及使用操作都存在不便。目前世界范围内广泛采用的产生NH3的物质为“添蓝”，即浓度为32.5%的尿素水溶液。发动机工作时，将“添蓝”喷射到排气管中，利用排气的高温将尿素热解、水解，产生NH3进入NOx催化还原装置，在催化器中通过催化剂的作用，使得NH3与发动机尾气中的NOx发生化学反应，生成N2和H2O。在车辆上使用选择性催化还原系统，必须面对定期加注“添蓝”和“添蓝”存储箱体积限制的折中，本发明中使用新型还原剂发生装置以及碳酸铵产生氨气，在与“添蓝”相同的容量下，产生氨气的质量更大，使得NH3载体的添加周期较“添蓝”延长大约3倍。其次，“添蓝”的冰点为-11℃，低于此温度就会结冰，在寒冷气候条件下需要一套额外的加热解冻装置，而碳酸铵受不存在此问题。再次，尿素热解的最低温度为200℃左右，在发动机排气温度较低时，喷入尾气中的尿素没办法分解出足够的NH3，不仅使得发动机NOx的排放量增加，而且未分解的尿素也会随发动机尾气进入大气而污染环境，碳酸铵在排气管外直接产生气态氨，不受发动机排气温度的影响，还原效率高，避免了上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法及装置，供高效的尾气还原剂，解决环境污染问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案结合附图说明如下：
一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法，采用加热固态铵盐的方式产生内燃机SCR系统所需的还原剂NH3，具体步骤如下：
所述的碳酸铵存放在碳酸铵存放空间A中，发动机开始运转时，开启加热风机7，被加热的碳酸铵分解产生氨气，所产生的氨气通过电控阀门4输送到催化还原系统中，加热风机7由外部动力源驱动；
监测发动机的运行工况和铵盐存放空间A中的压力，闭环控制加热风机的加热功率，当发动机负荷增加时，增大加热风机7的加热功率，从而增加氨气的产生速率；
当碳酸铵存放空间A内的压力超过0.7MPa时，降低加热风机7的加热功率，或者切断加热风机7的电源，从而控制碳酸铵的分解速率即氨气的产生速率和内部压力；
当碳酸铵逐渐消耗，两个容量监测传感器能相互检测到对方时，会发出信号，提示向容器内及时添加碳酸铵。
用于上述方法的一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂装置，该装置主要由密闭容器2和加热风机7组成，所述密闭容器2由密闭隔板6分隔成碳酸铵存放空间A和空气循环空间B，碳酸铵存放空间A用来存放碳酸铵，空气循环空间B为被加热空气的循环空间，所述加热风机7安装在空气循环空间B内，碳酸铵存放空间A设有碳酸铵添加口C和电控阀门4，碳酸铵存放空间A内的碳酸铵被加热时产生的氨气通过电控阀门4进入氨气输送口D中，碳酸铵添加口C用来加注碳酸铵，密闭容器2外部包裹有隔热层1。
所述碳酸铵存放空间A中的碳酸铵剩余量由安装在碳酸铵存放空间A中的一对容量监测传感器3监测，碳酸铵存放空间A和氨气输送口D中的压力由安装在输送管道内的压力传感器5监测。
所述加热风机7由外部动力源驱动，动力源为电力；所述氨气输送口D的开闭由电控阀门4控制，从而控制氨气的供给量。
所述的加热风机7通过外部电子控制器控制其加热功率，从而控制碳酸铵的分解速率，也即控制了氨气的产生速率。
本发明能够实现发动机全工况范围内适时、适量的为发动机提供还原剂，由加热风机提供热量，避免了容器内压力的急剧升高，降低了闭环控制难度。与现有尿素罐相比，在相同的容量下，能够产生大约3倍的氨，延长了添加周期也即车辆的行驶里程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1.隔热层；2.密闭容器；3.容量监测传感器；4.电控阀门；5.压力传感器；6.密闭隔板；7.加热风机；8.支撑肋板。
A.碳酸铵存放空间；B.空气循环空间；C.碳酸铵添加口；D.氨气输送口。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。
一种新型的还原剂发生方法，采用固态化学原料即碳酸铵，当碳酸铵被加热时，就会释放出氨气，即发动机尾气中NOx的氧化还原剂。
一种新型的还原剂发生装置，该装置主体为外部隔热层1和密闭容器2。密闭容器2内分为碳酸铵存放空间A和空气循环空间B两部分，这两部分由隔板6相互隔离，将要被加热的碳酸铵通过碳酸铵添加口C放入并存放在密闭容器的A部分。
空气循环空间B内的空气为加热剂，热源为一台加热风机7，加热风机7的能量由外部动力源驱动。加热风机7由肋板8来支撑和固定，加热风机7的加热功率通过外部控制器控制。
经加热的空气密闭空间内循环，从而加热碳酸铵，使得碳酸铵分解产生氨气。碳酸铵存放空间A内的碳酸铵剩余量由一对容量监测传感器3来监测，当碳酸铵减少到使传感器检测到对方的信号时，会发出信号，提示需要及时添加碳酸铵。
产生的气体通过电控阀门4进入氨气输送口D，为发动机催化还原装置提供还原剂。
碳酸铵存放空间A及氨气输送口D内的压力由压力传感器5来监测。
检测发动机运行期间的转速、负荷，密闭容器内压力等参数，控制加热风机7的加热功率以及电控阀门4的开闭，从而为发动机提供适量的NOx还原剂。
一种快速、全工况为发动机选择性催化还原系统实时提供尾气还原剂的方法。其中碳酸铵存放在碳酸铵存放空间A中，通过B空间内加热风机的加热使得碳酸铵分解，产生氨气，通过电控阀门4进入发动机尾气还原催化器中。
一种新型的为发动机催化还原系统提供尾气还原剂的装置。其中，密闭容器2通过隔板6被分为上下两个密闭空间，即碳酸铵存放空间A、空气循环空间B。容器2的外部包裹有隔热层1。碳酸铵存放在密闭容器2的A空间，碳酸铵的剩余量由一对容量监测传感器3来监测，电控阀门4控制输送管道的开闭，压力传感器5监测碳酸存放空间A和氨气输送口D内的气体压力。空气循环空间B内安装有加热风机7，并通过支撑肋板8来固定。
如图所示，采用加热碳酸铵的方式来产生发动机催化还原系统所需的还原剂。碳酸铵存放在碳酸铵存放空间A中，监测发动机运行时的转速、负荷及碳酸铵存放空间A、氨气输送口D内的压力等参数，控制加热风机7的加热功率，从而控制碳酸铵的分解速率，适时地产生氨气。一对容量监测传感器3用来监测碳酸铵的剩余量，碳酸铵被加热分解逐渐减少，当碳酸铵减少到使得两个容量监测传感器3相对时，就能检测到对方，从而发出提示及时添加碳酸铵。该产生氨气的方法，一方面不受外部环境的影响，通过控制器的控制能及时产生足量的氨气，另一方面，产生的气态氨解决了原有尿素水溶液在低温时还原效率低的弊端，减少了大气污染。同时，与相同容量的尿素罐相比，该装置能够增加还原剂的供给量，延长了车辆的行驶里程。因而，该方案具有很高的市场价值和前景。发动机运转期间，依据其运行工况的变化，闭环控制加热风机的加热功率，实现全工况的高效NOx催化还原，降低大气污染。

Claims (5)

1.一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法，其特征在于：
采用加热固态铵盐的方式产生内燃机SCR系统所需的还原剂NH3，具体步骤如下：
所述的碳酸铵存放在碳酸铵存放空间（A）中，发动机开始运转时，开启加热风机（7），被加热的碳酸铵分解产生氨气，所产生的氨气通过电控阀门（4）输送到催化还原系统中，加热风机（7）由外部动力源驱动；
监测发动机的运行工况和铵盐存放空间（A）中的压力，闭环控制加热风机的加热功率，当发动机负荷增加时，增大加热风机（7）的加热功率，从而增加氨气的产生速率；
当碳酸铵存放空间（A）内的压力超过0.7MPa时，降低加热风机（7）的加热功率，或者切断加热风机（7）的电源，从而控制碳酸铵的分解速率即氨气的产生速率和内部压力；
当碳酸铵逐渐消耗，两个容量监测传感器能相互检测到对方时，会发出信号，提示向容器内及时添加碳酸铵。
2.用于权利要求1所述的方法的一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂装置，其特征在于：
该装置主要由密闭容器（2）和加热风机（7）组成，所述密闭容器（2）由密闭隔板（6）分隔成碳酸铵存放空间（A）和空气循环空间（B），碳酸铵存放空间（A）用来存放碳酸铵，空气循环空间（B）为被加热空气的循环空间，所述加热风机（7）安装在空气循环空间（B）内，碳酸铵存放空间（A）设有碳酸铵添加口（C）和电控阀门（4），碳酸铵存放空间（A）内的碳酸铵被加热时产生的氨气通过电控阀门（4）进入氨气输送口（D）中，碳酸铵添加口（C）用来加注碳酸铵，密闭容器（2）外部包裹有隔热层（1）。
3.根据权利要求2所述的一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂装置，其特征在于：
所述碳酸铵存放空间（A）中的碳酸铵剩余量由安装在碳酸铵存放空间（A）中的一对容量监测传感器（3）监测，碳酸铵存放空间（A）和氨气输送口（D）中的压力由安装在输送管道内的压力传感器（5）监测。
4.根据权利要求2或3所述的一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂装置，其特征在于：
所述加热风机（7）由外部动力源驱动，动力源为电力；所述氨气输送口（D）的开闭由电控阀门（4）控制，从而控制氨气的供给量。
5.根据权利要求4所述的一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂装置，其特征在于：
所述的加热风机（7）通过外部电子控制器控制其加热功率，从而控制碳酸铵的分解速率，也即控制了氨气的产生速率。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106769645A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 宁波立达智能控制技术有限公司 铵盐热分解平衡压力测量装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010053342A1 (en) * 1997-07-03 2001-12-20 Armin Marko Method and device for selective catalytic nox reduction
US20080260597A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Denso Corporation Reducing gas generator and solid reductant SCR system having the generator
EP2077378A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-08 Ford Global Technologies, LLC Method and device for treating an exhaust gas of a combustion device
CN101539048A (zh) * 2008-03-18 2009-09-23 德国曼商用车辆股份公司 具有排气系统的内燃机
CN101678275A (zh) * 2007-03-30 2010-03-24 氨合物股份公司 用于将氨存储在存储材料中并从存储材料释放氨的系统以及用于存储和释放氨的方法
CN102171147A (zh) * 2008-10-06 2011-08-31 氨合物股份公司 启动时所储存的氨的释放

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010053342A1 (en) * 1997-07-03 2001-12-20 Armin Marko Method and device for selective catalytic nox reduction
CN101678275A (zh) * 2007-03-30 2010-03-24 氨合物股份公司 用于将氨存储在存储材料中并从存储材料释放氨的系统以及用于存储和释放氨的方法
US20080260597A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Denso Corporation Reducing gas generator and solid reductant SCR system having the generator
EP2077378A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-08 Ford Global Technologies, LLC Method and device for treating an exhaust gas of a combustion device
CN101539048A (zh) * 2008-03-18 2009-09-23 德国曼商用车辆股份公司 具有排气系统的内燃机
CN102171147A (zh) * 2008-10-06 2011-08-31 氨合物股份公司 启动时所储存的氨的释放

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106769645A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 宁波立达智能控制技术有限公司 铵盐热分解平衡压力测量装置

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