CN108350788A - 用于车辆系统的供给管线系统 - Google Patents

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Abstract

提出了一种车辆系统，包括：‑用于存储氨溶液的容器(1)；‑车辆消耗单元(2)；‑设置在所述容器(1)与所述车辆消耗单元(2)之间的管线(3)，该管线包括至少一个逗留时间室(4)，所述容器(1)通过所述管线(3)与所述车辆消耗单元(2)流体联通，所述逗留时间室(4)被设置为与所述车辆上的热源热联通，其特征在于，所述热源是所述车辆消耗单元(2)，以及，所述逗留时间室(4)形成围着所述车辆消耗单元(2)盘绕的环。

Description

用于车辆系统的供给管线系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆系统的供给管线系统。更确切地说，本发明涉及一种用于在车辆上传送氨溶液的供给管线系统。
更确切地说，本发明涉及一种用于将氨溶液传送到氨消耗单元的供给管线系统。该氨消耗单元例如可以是需要氨以执行用于NOx还原的化学方法的排放系统。该氨消耗单元也可以是燃料电池系统或氨-氢转换重整器。
本发明还涉及一种配备有这样的供给管线系统的车辆系统。
背景技术
存在用于产生和传送氨溶液到安装在车辆上的消耗单元的现有技术系统。这样的系统例如在本申请人名下的专利申请EP2846011和PCT/EP/2015055126中有说明，这些专利申请的内容被通过引用而包括在本申请文件中。
一般而言，这样的系统包括用于存储氨溶液的容器和用于将氨溶液传送到氨消耗单元(例如车辆的排放管线)的管线。
一般而言，该氨溶液被借助于注射器注入排放管线中。在低温条件下，在溶液中可能会出现铵盐。这些铵盐可能会导致注射器堵塞。这损害系统的性能。
发明内容
本发明的一个目的在于通过提出一种车辆系统来解决上述问题，该车辆系统包括：
-用于存储氨溶液的容器；
-车辆消耗单元；
-设置在所述容器与所述车辆消耗单元之间的管线，该管线包括至少一个逗留时间室，所述容器通过所述管线与所述车辆消耗单元流体联通，所述逗留时间室被设置为与车辆上的热源热联通，其特征在于，所述热源是所述车辆消耗单元，以及，所述逗留时间室形成围着所述车辆消耗单元盘绕的环。
因此，提出了一种车辆供给管线，其配备有一个或多个逗留时间室，该逗留时间室被配置为将氨溶液留置一段预定时间，即有足够的逗留时间来加热通过逗留时间室的氨溶液。这允许存在于氨溶液中的铵盐(即析出物)在氨溶液被提供给车辆消耗单元之前(例如在车辆停止并冷却之后)部分或全部溶解。这样的加热还防止在储存在逗留时间室中的氨溶液中形成铵盐，例如当氨溶液消耗很低的时候。
在本文中，术语“氨溶液”应被理解为包括氨、水和二氧化碳和其它非氨化合物(水合氨/氢氧化铵)和可能存在的其它流出物或杂质的混合物，该其它流出物或杂质比如是在低温下、一般在低于20℃的温度下形成的碳酸氢铵析出物。
例如，如果该混合物是通过尿素水溶液的分解获得的，则氨溶液还可能包括氨前驱物残余(即没有分解的一部分氨前驱物)和其它组分。
所述管线被设置在容器与车辆消耗单元之间。容器通过该管线与车辆消耗单元流体联通。换句话说，管线在一侧与容器、在另一侧与车辆消耗单元流体联通。
管线可由优选地为聚酰胺的热塑性材料制成。这样的材料有延展性、有柔性、可焊接且机械强度高。这些特性使得所述逗留时间室能够容易地集成到管线中。管线也可由例如不锈钢的金属制成。
在一个具体实施例中，所述至少一个逗留时间室与管线一体地制成。换句话说，逗留时间室是管线的组成部分，优选地由相同的材料制成。在第一有利实施例中，逗留时间室可由管线的绕成线圈状或环形的部分形成。该第一实施例易于实施。在第二有利实施例中，逗留时间室可由管线的其横截面与管线的其余部分相比增大的部分形成。该第二实施例易于制造。例如，管线和其一个或多个逗留时间室可通过使用吹气模制或注射模制工艺来制造。
在另一具体实施例中，所述至少一个逗留时间室是不同于管线的单独元件。在一个有利实施例中，逗留时间室可通过任何合适的固定装置连接到管线。这样的固定装置可以是焊接装置、快速连接系统、机械固定(比如软管夹)或现有技术已知的任何其它固定装置。逗留时间室可以由与管线相同的材料制成，或可由其它材料制成。例如，逗留时间室可由金属制成，而管线由聚酰胺制成。
这样的材料也是不可渗透的，并且适合于本发明的应用。
氨溶液在逗留时间室中的逗留时间可以被预先调节，以获得氨溶液中的铵盐的部分或全部溶解，并防止形成这样的铵盐。
本发明的逗留时间室具有分离预定距离的入口和出口。
所谓“预定距离”，应被理解为管线的两点之间的等于所述一个逗留时间室的入口与出口之间的直接测量结果的任何距离。
考虑其中逗留时间室是管线的绕成线圈状或环形的部分的实施例，逗留时间室的预定距离(该预定距离为逗留时间室的入口与出口之间的直接测量结果)比逗留时间室的长度要短，该长度是氨溶液从逗留时间室的入口到出口必须执行的路径长度。
考虑其中逗留时间室的横截面与管线的具有相同预定距离的任何其它标准部分的横截面相比增大的实施例，该预定距离等于逗留时间室的长度。
所谓“标准部分”，应被理解为是管线的非逗留时间室的任何部分(即管线的其余部分)。换句话说，“标准部分”指管线的在至少一个逗留室之前或之后的任何部分。由此，与逗留时间室相比，标准部分具有大致恒定的直径和一致的形状。
由此，本发明的具有预定距离的逗留时间室的尺寸被设置为(通过具有增长的长度或增大的截面)使得氨溶液通过该逗留时间室的逗留时间比氨溶液通过管线的具有相同预定距离的标准部分的逗留时间要长。
换句话说，氨溶液在本发明的逗留时间室中的逗留时间比氨溶液在管线的介于管线上分离相同预定距离(即逗留时间室的入口和出口分离的距离)的其它两个点之间的另一部分中的逗留时间要长。
氨溶液在管线的一个逗留时间室中的逗留时间是由氨溶液在所述室中花费的平均时间量定义的。逗留时间起始于氨溶液粒子进入所述室(即入口)的时刻，终止于同一氨溶液粒子离开所述室(即出口)的时刻。换句话说，逗留时间对应于在恒定的氨溶液流率下氨溶液粒子从室入口来到室出口所花费的时间。
氨溶液通过本发明的具有预定距离的室的逗留时间是管线的分离相同预定距离(即逗留时间室的入口与出口分离的距离)的另一部分(即标准部分)的逗留时间的至少两倍长。氨溶液通过室的逗留时间优选地10倍长、更优选地40倍长。
由此，如果室的尺寸设置被改变，氨溶液在室中的逗留时间也会改变。假设输入和输出的流率保持恒定，室的内部体积越大，氨溶液逗留时间就越长。相反地，还是假设稳定状态条件，室的内部体积越小，氨溶液逗留时间就会越短。
换句话说，氨溶液的逗留时间与氨溶液通过的室的内部体积直接成正比。
由此，在氨溶液的流率恒定时，与管线的具有相同预定距离的任何其它标准部分的逗留时间(即管线的介于管线上分离相同预定距离(即逗留时间室的入口和出口分离的距离)的其它两个点之间的任何其它部分的逗留时间)相比，所述溶液在横截面增大的室中的逗留时间得以延长。
在另一具体实施例中，所述逗留时间室是曲折的路径。
在这样的具体实施例中，所述室的体积通过增长所述室的有效长度而被增大。
由此，在氨溶液流率恒定时，与管线的具有相同预定距离的任何其它标准部分的逗留时间(即管线的介于管线上分离相同预定距离(即逗留时间室的入口和出口分离的距离)的其它两个点之间的另一部分的逗留时间)相比，所述溶液在逗留时间室中的逗留时间得以延长。
本发明的逗留时间室被设置为与车辆上的热源热联通。换句话说，助理时间室被设置为位于车辆上的热源附近以使得该热源加热通过逗留时间室的氨溶液。
在一个优选实施例中，本发明的车辆上的热源是电加热器。该用于加热的装置通过阻抗式加热方法将电力转换成热量。通过逗留时间室的材料的电流遭遇阻抗，从而加热通过逗留时间室的氨溶液。
本发明的逗留时间室包括由适于吸收存在于管线的外部环境中的热量的材料制成的壁。
存在于管线的外部环境中的热量是来自系统的释放热量的车辆部件的热量。
在一个优选实施例中，本发明的车辆上的热源是来自车辆消耗单元的热量。
所述车辆消耗单元从由排放管线、燃料电池、氨-氢转换重整器构成的集合中选择。
在一个具体实施例中，车辆消耗单元是碱性燃料电池或固体氧化物燃料电池。
在例如于2014年6月26日公开的本申请人名下的专利申请WO2014096426 A1中披露了一种其中可使用本发明的实施例的燃料电池。
这样的单元在介于70℃到800℃之间的温度下工作。这样的单元通过其结构释放热能并将热能传递给位于所述消耗单元附近的其它车辆系统单元。
由此，位于与消耗单元非常接近的消耗单元附近的本发明的逗留时间单元通过热传导吸收所述消耗单元所释放和传递的热量。这样的热量在氨溶液在所述室中通过期间通过热传导被进一步传递给氨溶液。
氨溶液还被溶液粒子的运动、即热对流加热。也可能发生热辐射现象。
该具体实施例的管线的逗留时间室具有直接被车辆消耗单元所提供的(即可用的)热能加热的优点，由此节省能量。
热耦合提供足以确保存在于溶液中的铵盐通过热分解而完全溶解的这样的氨溶液温度梯度。
由此，所述室与所述车辆消耗单元之间的热耦合确保本发明的车辆系统不发生损坏，并且还确保氨溶液迅速可用于供给车辆消耗单元。用于去除NOx或用于给燃料电池提供补给的氨的可用性因此被改善。
在一个具体实施例中，所述逗留时间室与所述车辆消耗单元之间的距离理想地小于40mm。
由此，在这样的距离下，所述单元之间的热耦合特别有效。
由此，本发明的逗留时间室由具有吸收来自管线外部环境的热量的这样的特性的材料制成。该吸收通过热传导发生。
热传递是由外部环境与材料之间的温度差产生的。被所述室的材料吸收的热能导致材料中的分子更快地运动，由此提高温度。
在一个具体实施例中，所述室的壁由特定热吸收材料制成，该材料比如包括表面处理、翅部、用于额外热量恢复的表面、颜色或现有技术已知的其它表面。
在另一实施例中，室的表面可额外地覆有热屏蔽，以防止向着外部环境的热损失(在该时刻外部环境比本发明的逗留时间室要冷)，并确保所述室的良好绝热。
该热屏蔽可以是金属片、隔离层或现有技术已知的任何其它隔热元件。
本发明的逗留时间室还包括被配置为将存在于管线的外部环境中的热量传递给所述逗留时间室的热传递装置，在该时刻该外部环境比与热源热联通的逗留时间室要暖和。
于是，来自管线外部环境的被所述逗留时间室的材料吸收的热能通过热传导被传递给氨溶液。所述室的材料具有释放此前吸收的热能的特性。热量自发地从较热的物体流动到较冷的物体，这意味着从所述材料流动到氨溶液。热传递通过材料内的分子扰动发生，没有材料整体的运动。
在其中逗留时间室由聚酰胺制成的实施例中，导热系数介于0.24-0.28W/m.K之间，热容介于1.3-2.3kJ.kg-1.K-1之间。
在其中逗留时间室由不锈钢制成的实施例中，导热系数是16W/m.K，热容是0.460kJ.kg-1.K-1。
根据定义，导热系数是材料导热的特性。
热容是等于添加到(或移除自)材料的热量与导致的温度改变的比值的可测量物理量。换句话说，材料的热容是使其温度改变一度所要求的热量。
同时发生了其它热传递过程，比如热对流或辐射。氨溶液被其粒子的运动加热。
可以使用逗留时间室的材料之外的其它热传递装置。“热传递装置”应被理解为从热源将热能提供给冷环境的任何装置，例如热泵。
由此，借助于通过管线的逗留时间室，氨溶液流逐渐地吸收由用于加热的装置或热传递装置或这两种装置的组合所产生和传递的热能。由此，氨溶液被加热和达到允许在冷温时在溶液中形成的铵盐完全溶解或防止形成这样的铵盐的温度。
在本发明的逗留时间室的入口处，氨溶液的温度处于系统的环境温度。
借助于通过本发明的逗留时间室，氨溶液的温度逐渐地升高。通过氨溶液与用于加热的装置或热传递装置或这两种装置的组合之间的热耦合产生了温度梯度。热传递的形式可以是热传导、热对流或这两者的组合。
在所述室的出口处，在被传送给车辆消耗单元之前，氨溶液流所处的温度使得其允许在低温时——通常在低于20℃的温度时在溶液中形成的铵盐完全溶解。
例如，当外部温度处于-15℃时，与管线在逗留时间室之前或之后的具有相同预定距离(即逗留时间室的入口和出口分离的距离)的另一部分相比，在氨溶液的恒定流率下，由于氨溶液在逗留时间室中的逗留时间被延长，使得氨溶液的温度能够从-15℃升高到20℃或更高。
包括在氨溶液中的1千克(kg)的氨前驱物残余完全溶解所要求的热量为3.3.105焦耳(J)。
例如，100mL/h的氨溶液流率导致形成大约45g的残余。溶解所要求的热量大约是15000J。这对应于4W的功率。
根据本发明的逗留时间室还具有确保在氨溶液中包括的氨前驱物残余借助于通过所述逗留残余室而进行的转换能够完成的益处。由此，氨前驱物残余的量及相关联的风险被显著地减小。
当存储在容器中的氨溶液中仅有少量氨溶液通过所述室时，本发明的所有有利效果特别有效。实际上，加热少量溶液比加热更大量的溶液更容易且更快。
附图说明
附图用于示出本发明的设备的目前优选的非限制性示例性实施例。通过以下详细说明，当结合附图阅读时，本发明的特征和目的的以上和其它优点将变得更加明显，并且将更好地理解本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的具有供给管线的车辆系统的第一实施例；
图2a示出根据本发明的具有供给管线的车辆系统的第二实施例；
图2b示出逗留时间室的一个实施例，其中该逗留时间室形成围绕图2a的供给管线的消耗单元的环；以及
图3示出根据本发明的具有供给管线的车辆系统的第三实施例。
具体实施方式
图1是根据本发明的第一具体实施例的SCR系统的示意图。
如图1的例子所示，该车辆系统包括：
-用于存储氨溶液的容器1(即缓冲储箱)；
-车辆消耗单元2；
-设置在所述容器1与消耗单元2之间的管线3，该管线包括一个逗留时间室4，所述容器1通过管线3与所述车辆消耗单元2流体联通。
在一个具体实施例中，储箱5存储尿素水溶液，例如溶液(市售尿素溶液)。
在图1的例子中，分解单元6可包括酶保持结构7，该酶保持结构7包含蛋白质成分或蛋白质序列。这样的蛋白质成分起到生物剂的作用。该蛋白质成分适于分解存储在储箱5中的尿素。更确切地说，存储在酶保持结构7中的蛋白质成分适于将尿素转换成例如氨溶液。例如，比如脲酶的酶可被用于分解尿素。有利地，每个酶保持结构7被引入充装管8。在图1的例子中，充装管8是单体空心管。限制在保持结构7中的酶被插入构成分解单元6的壳罩中。例如通过尿素溶液储箱再充装端口来将酶保持结构装入分解单元6。分解单元6还具有在通过滑动将保持结构7放置到位时穿入酶保持结构7内的两个凸嘴。尿素溶液则通过流体传输设备(FTD1)9被传输给分解单元6。
如图所示，分解单元6包括加热器10，该加热器10适于热激活存储在酶保持结构7中的蛋白质成分。例如，启动加热器10以发起将尿素溶液分解为氨溶液。
在一个具体实施例中，转换的氨溶液被存储在缓冲储箱1中。该溶液准备好被氨溶液传输设备(未示出)或通过加压管线被加压重力驱动系统经由管线3输送给在排放管线2处的氨注射器11，该管线3由优选地为聚酰胺的热塑性材料或金属制成。
如图所示，管线3的逗留时间室4与管线3一体地制成，并包括用于加热所述室4的装置(未示出)。其还可以用两种不同的材料制成为两个零件，例如管线由聚酰胺制成，逗留时间室4由例如不锈钢的金属制成。
所述用于加热的装置是通过阻抗式加热方法将电力转换成热量的电加热器(未示出)。
管线3的逗留时间室4还在非常接近排放管线2处包括比管线3(即标准部分)的截面更大的截面。通过增大供给管线3的具有预定距离D的部分(即逗留时间室4)的截面，氨溶液通过供给管线的增大部分(即逗留时间室4)的第一逗留时间比氨溶液通过具有相同预定距离D的管线3(更具体地，通过供给管线的具有相同预定距离D的标准部分)的第二逗留时间要长。该预定距离是通过直接测量的逗留室的入口4I与出口4O分离的距离。
由于逗留时间室4位于车辆消耗单元2附近，车辆消耗单元2加热通过逗留时间室4的氨溶液。
逗留时间室4由适于通过热传递装置(未示出)来吸收在排放系统2(管线的外部环境)运行后就产生和传递的热量的材料构成。所述室4被设置为其与所述排放管线2热耦合。由此，在氨溶液进入所述室4期间，氨溶液被加热和达到足以溶解其中含有的所有铵盐(即析出物)的温度。除去铵盐的氨溶液然后被注入11排放管线2。由此确保可靠的NOx还原方法。
逗留时间室4也可与之后与氢燃料电池(未示出)联通的氨-氢转换重整器(未示出)热耦合，在氢燃料电池处，氢则被转换成电源。
逗留时间室4也可与重整器(未示出)热耦合，该重整器是通常在200℃以上工作的消耗单元。
逗留时间室4也可与氨燃料电池(未示出)热耦合。
图2a是一个根据本发明的第二具体实施例的SCR系统的示意图。
如在图2的例子中示出的，该车辆系统包括：
-用于存储氨溶液的容器(即缓冲储箱)21；
-消耗单元22；
-设置在所述容器21与消耗单元22之间的管线23，该管线包括一个逗留时间室24，所述容器21通过管线23与所述车辆消耗单元22流体联通。
在一个具体实施例中，储箱25存储尿素水溶液，例如(市售尿素溶液)。
在图2a的例子中，分解单元26可包括酶保持结构27，该酶保持结构27包含蛋白质成分或蛋白质序列。这样的蛋白质成分起到生物剂的作用。该蛋白质成分适于分解存储在储箱25中的尿素。更确切地说，存储在酶保持结构27中的蛋白质成分适于将尿素转换成例如氨溶液。例如，比如脲酶的酶可被用于分解尿素。有利地，每个酶保持结构27被引入充装管28。在图2a的例子中，充装管28是单体空心管。限制在保持结构27中的酶被插入构成分解单元26的壳罩中。例如通过尿素溶液储箱再充装端口来将酶保持结构27装入分解单元26。分解单元26还具有在通过滑动将保持结构27放置到位时穿入酶保持结构27内的两个凸嘴。尿素溶液则通过流体传输设备(FTD1)29被传输给分解单元26。如图所示，分解单元26包括加热器30，该加热器30适于热激活存储在酶保持结构27中的蛋白质成分。例如，启动加热器30以发起将尿素溶液分解为氨溶液。
在一个具体实施例中，转换的氨溶液被存储在缓冲储箱21中。该溶液准备好被氨溶液传输设备(未示出)或通过加压管线被加压重力驱动系统经由管线23输送给在排放管线22处的氨注射器31，该管线23由优选地为聚酰胺的热塑性材料或比如不锈钢的金属制成。
如图所示，管线23的逗留时间室24包括与供给管线23一体制成的一个部分24和用于加热所述部分24的装置(未示出)。逗留时间室24也可用与管线23不同的材料由单独零件制成；例如，对于室24可使用比如不锈钢的金属，而管线23则可由聚酰胺制成。
所述用于加热的装置是通过阻抗式加热方法将电力转换成热量的电加热器(未示出)。
如图所示，管线23的逗留时间室24包括具有围着排放管线22盘绕的多个环的管线。形成环的管线可以是圆的或整平的。
通过增大供给管线23的具有预定距离D的部分24(即逗留时间室24)的长度，氨溶液通过供给管线的增长部分(即逗留时间室24)的逗留时间比氨溶液通过具有相同预定距离D的管线23(更具体地，通过供给管线的具有相同预定距离D的标准部分)的逗留时间更长。该预定距离是通过直接测量的逗留室的入口24I与出口24O分离的距离。
由于逗留时间室24位于车辆消耗单元22附近，车辆消耗单元22加热通过逗留时间室24的氨溶液。
所述逗留时间室24由适于通过热传递装置(未示出)来吸收在排放系统22(管线的外部环境)运行后就产生和传递的热量的材料构成。所述室24被设置为其与所述排放管线22热耦合。
由此，在氨溶液进入所述室24期间，氨溶液被加热和达到足以溶解其中含有的所有析出物的温度。除去析出物的氨溶液然后被注射器31注入排放管线22。由此确保可靠的NOx还原方法。
逗留时间室24也可与之后与氢燃料电池(未示出)联通的氨-氢转换重整器(未示出)热耦合，在氢燃料电池处，氢则被转换成动力源。
逗留时间室24也可与重整器(未示出)热耦合，该重整器是通常在200℃以上工作的消耗单元。
逗留时间室24也可与氨燃料电池(未示出)热耦合。
图2b示出形成围着消耗单元22盘绕的环的逗留时间室24的一个截面。管线23被整平并通过作为翅部的金属连接器32连接。平的形状方便热量通过管线23扩散，金属连接器32吸收来自排放管线22的热量并将其传递给逗留时间室24。
额外地，所述逗留时间室24可覆盖有防止热量向外部环境损失的金属片33或隔热层。环和翅部24、32可方便地一体制成，并在上游连接管线23，在下游连接注射器31。
图3示出用于给固体氧化物燃料电池42(即消耗单元)提供供给的系统的一个实施例。
转换的氨前驱物被存储在储箱41(或工艺更加复杂的中间缓冲部件)中。氨溶液被氨溶液传输设备(未示出)通过管线43输送给在高于400℃的高温下运行的SOFC 42。从储箱41到SOFC 42的入口的管线首先形成围绕SOFC的环(即逗留时间室)44，由此溶液被加热，包含在溶液中的铵盐被溶解或防止在溶液中形成铵盐。
如果实现更多的从SOFC到转换的溶液的热交换，由此获得高于80℃的温度，则可实现其它益处：除去残余尿素、蒸发和加压、产生向着SOFC的入口的蒸汽流。

Claims (9)

1.一种车辆系统，包括：
-用于存储氨溶液的容器(1)；
-车辆消耗单元(2)；
-设置在所述容器(1)与所述车辆消耗单元(2)之间的管线(3)，该管线包括至少一个逗留时间室(4)，所述容器(1)通过所述管线(3)与所述车辆消耗单元(2)流体联通，所述逗留时间室(4)被设置为与所述车辆上的热源热联通，其特征在于，所述热源是所述车辆消耗单元(2)，以及，所述逗留时间室(4)形成围着所述车辆消耗单元(2)盘绕的环。
2.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述逗留时间室(4)与所述管线(3)一体地制成。
3.如权利要求1或2所述的车辆系统，其中，所述逗留时间室(4)包括由适于吸收存在于所述管线(3)的外部环境中的热量的材料制成的壁。
4.如上述权利要求1至3中任一项所述的车辆系统，其中，所述车辆系统包括被配置为将存在于所述管线(3)的外部环境中的热量传递给所述逗留时间室(4)的热传递装置。
5.如上述权利要求1至4中任一项所述的车辆系统，其中，所述管线(3)由优选地为聚酰胺的热塑性材料制成。
6.如权利要求1至4中任一项所述的车辆系统，其中，所述管线(3)由优选地为不锈钢的金属制成。
7.如上述权利要求1至6中任一项所述的车辆系统，其中，所述逗留时间室(4)由优选地为不锈钢的金属制成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的车辆系统，其中，所述车辆消耗单元(2)从以下集合中选择：排放管线、燃料电池、氨-氢转换重整器。
9.如权利要求8所述的车辆系统，其中，所述车辆消耗单元(2)是碱性燃料电池或固体氧化物燃料电池。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018217305B4 (de) * 2018-10-10 2024-04-25 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zur Steuerung eines Rücklaufventils und Abgassystem
KR20220050256A (ko) * 2020-10-15 2022-04-25 현대자동차주식회사 연료 전지 시스템을 구비하는 차량

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030219371A1 (en) * 2002-04-15 2003-11-27 Amendola Steven C. Urea based composition and system for same
JP2004132286A (ja) * 2002-10-11 2004-04-30 Nikki Co Ltd 排ガス浄化装置
US20070110642A1 (en) * 2004-09-02 2007-05-17 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying apparatus
US20110147393A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 Veritas Ag Fluid line
EP2846011A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-11 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine
EP2881558A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-10 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine
CN104806328A (zh) * 2009-06-18 2015-07-29 康明斯知识产权公司 用于还原剂管线加热控制的设备、系统和方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6361754B1 (en) * 1997-03-27 2002-03-26 Clean Diesel Technologies, Inc. Reducing no emissions from an engine by on-demand generation of ammonia for selective catalytic reduction
WO2005028827A1 (ja) * 2003-09-19 2005-03-31 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. エンジンの排気浄化装置
JP2009068348A (ja) * 2007-09-10 2009-04-02 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd 内燃機関の排気ガス浄化装置用尿素水配管構造
JP4706686B2 (ja) * 2007-10-22 2011-06-22 株式会社デンソー 排気浄化装置
EP3203047B1 (en) * 2012-02-28 2018-10-17 Norma U.S. Holding LLC Automotive selective catalytic reduction (scr) system sensor holder and assembly
EP2746548B1 (en) 2012-12-21 2017-03-15 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine.
FR3003297B1 (fr) * 2013-03-12 2015-03-27 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'injection d'un agent reducteur a l'interieur d'une ligne d'echappement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030219371A1 (en) * 2002-04-15 2003-11-27 Amendola Steven C. Urea based composition and system for same
JP2004132286A (ja) * 2002-10-11 2004-04-30 Nikki Co Ltd 排ガス浄化装置
US20070110642A1 (en) * 2004-09-02 2007-05-17 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying apparatus
CN104806328A (zh) * 2009-06-18 2015-07-29 康明斯知识产权公司 用于还原剂管线加热控制的设备、系统和方法
US20110147393A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 Veritas Ag Fluid line
EP2846011A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-11 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine
EP2881558A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-10 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine

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