CN110360003A - 氨生成和储存系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述的是说明性排气系统和方法，包括氨生成和储存。说明性系统可包括第一排气管和第二排气管，第一排气管接收来自第一发动机的第一排气流，第二排气管接收来自第二发动机的第二排气流。在说明性示例中，联接到第二发动机下游的第二排气管的排气处理设备可将第二排气流中的氮氧化物(NOx)转化成氨。联接到排气处理设备下游的第二排气管的氨储存设备可配置为接收和储存转化的氨的至少一部分作为储存的氨并将储存的氨的至少一部分释放到催化转化器。催化转化器可包括选择性催化还原催化剂，其配置为使用氨来还原NOx。

Description

氨生成和储存系统和方法
技术领域
本文献总体上但不作为限制地涉及还原由发动机产生的氮氧化物(NOx)的排气系统和方法。特别地，本文描述的系统和方法可以包括车载氨生成和储存。所述系统和方法可以包括在用于燃气发动机，包括但不限于柴油发动机的排气系统中。
背景技术
发动机的排气系统可以帮助控制发动机产生的污染量。一种形式的排气处理可包括具有选择性催化还原催化剂的催化转化器。选择性催化还原(SCR)是一种可用于控制氮氧化物(NOx)排放的方法。SCR是在氨基还原剂和催化剂的帮助下在催化转化器中将NOx转化为双原子氮(N2)和水(H2O)的方式。
基于氨的NOx还原可包括使用尿素((NH2)2Co)或另一种氨基还原剂。尿素可以以第二流体的形式提供，例如柴油机排气液或DEF。柴油机排气液可包括由例如32.5％尿素和67.5％去离子水制成的尿素水溶液。
当尿素SCR工作时，依赖尿素的排气系统和方法给使用者带来负担。使用者必须购买尿素(例如柴油机排气液)并将其运载在车辆上的储罐中。当柴油机排气液流出时，SCR系统将不再正常工作。如果使用者没有用柴油机排气液填充储罐，则可能降低或消除SCR系统的有益效果。使用包含尿素的化合物的另一个缺点是它在大约12华氏度时冻结，因此可能需要加热储存，特别是在较冷的气候中。
虽然尿素确实给使用者带来了一些问题，但尿素可以成功地减少NOx排放。当在SCR过程中将尿素注入排气流中时，尿素在催化剂存在下分解成氨(NH3)和二氧化碳(CO2)。然后氨与NOx反应产生氮气(N2)和水蒸气(H2O)，与NOx相比，这可以减少麻烦的排放。
所公开的系统和方法旨在克服上述一个或多个问题。
发明内容
本文描述了说明性的氨生成和储存系统和方法，以及这种系统和方法在排气系统中的应用。
在说明性氨生成和储存系统中，所述系统包括第一排气管和第二排气管，第一排气管配置为连接到第一发动机并从第一发动机接收第一排气流，并且第二排气管配置为连接到第二发动机并从第二发动机接收第二排气流。排气处理设备流体地联接到第二发动机下游的第二排气管，并且配置为将第二排气流中的至少一部分氮氧化物转化成氨。至少一部分氨可以储存在氨储存设备中，该氨储存设备流体联接到第二排气管。氨储存设备配置为接收并储存至少一部分转化的氨作为储存材料中的储存的氨。
本文描述的另一个说明性示例包括排气系统。说明性排气系统包括第一排气管和第二排气管，第一排气管配置为连接到第一发动机并从第一发动机接收第一排气流，并且第二排气管配置为连接到第二发动机并从第二发动机接收第二排气流。排气处理设备流体地联接到第二发动机下游的第二排气管，并且配置为将第二排气流中的至少一部分氮氧化物转化成氨。氨可以储存在氨储存设备中，该氨储存设备流体联接到排气处理设备下游的第二排气管。氨储存设备配置为接收并储存至少一部分转化的氨作为储存的氨，并将至少一部分储存的氨释放到第一排气流和第二排气流中的至少一个中。具有选择性催化还原催化剂的催化转化器流体联接到第一发动机下游的第一排气管和排气处理设备下游的第二排气管，以还原排气流中的氮氧化物。
本文描述的另一个说明性示例包括还原排气中的氮氧化物的方法。在说明性方法中，所述方法包括将包括来自第一发动机的第一氮氧化物的第一排气流接收到第一排气管中，以及将包括来自第二发动机的第二氮氧化物的第二排气流接收到第二排气管中。该说明性方法包括将所述第二排气流的至少一部分引导通过排气处理设备。使用第二排气流，所述方法可包括通过将所述第二排气流中的第二氮氧化物的至少一部分转化为氨来生成氨。在生成氨之后，所述方法可以进一步包括通过将至少一部分生成的氨引导到氨储存设备中来储存至少一部分氨。氨储存设备可包括储存材料。说明性方法包括从储存材料释放至少一部分储存的氨，并将释放的氨引导到催化转化器以还原第一排气流中的第一氮氧化物。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以描述不同视图中的类似组件。具有不同字母后缀的相同数字可表示类似组件的不同示例。附图通过示例而非通过限制的方式示出了本文件中讨论的各种示例。
图1示出了根据至少一个示例的说明性排气系统图。
图2示出了根据至少一个示例的另一说明性排气系统图。
图3示出了根据至少一个示例的用于控制图1和图2的排气系统的控制系统。
图4显示了根据至少一个示例的使用图1和2的说明性排气系统还原氮氧化物(NOx)的方法。
具体实施方式
存在于内燃机排气中的氮氧化物(NOx)对于环境是不利的。因此，需要减少NOx排放。如上所述，使用诸如尿素的氨基还原剂的选择性催化还原(SCR)可以还原排气中的NOx。然而，依赖尿素的系统和方法给使用者带来了负担。使用者必须购买尿素(例如，以柴油机排气液或DEF的形式)并将其运载在车辆上车载的储罐中。
在化学反应中，尿素被分解成氨(NH3，实际上需要的还原剂)和二氧化碳(CO2)。然后氨可以用于选择性催化还原过程以还原NOx。在包括SCR的排气系统中，如果使用者允许尿素用完并且氨不可用，则排气中的NOx可能增加。在这种情况下，SCR的益处可能会丢失。
本文所述的排气系统可直接使用氨，而不是提供尿素作为还原剂并将其分解成氨。然而，尽管含有尿素的柴油机排气液可广泛获得，但缺乏用于氨的更换和再充的基础设施。缺乏基础设施使得难以实施基于氨的系统，因为使用者难以重新填充(例如，再充)氨。
为了克服缺乏氨的可用性，并且在没有基于尿素的排气系统中当前所需的重要基础设施的情况下，说明性排气系统和方法可以包括氨生成和储存(例如，车载氨生成和储存)。生成和储存的氨可用于在SCR过程中还原排气中的NOx，而不用担心氨耗尽。例如在排气系统中生成和储存氨消除了当前用尿素重新填充储罐的需要。
如本文所述，术语流体联接可以定义为两个或更多个成分的流体内容物彼此流体连通。换句话说，流体联接可以包括机械联接，其允许在成分内和成分之间流通流体，包括气态物质和颗粒物质。例如，第一成分的内容物(或内容物的一部分)可以与第二成分的内容物(或内容物的一部分)“流体连通”。
图1示出了说明性排气系统100。说明性排气系统100可以提供用于氮氧化物(NOx)还原的车载氨生成和储存。排气系统100可以以受控的方式生成、储存和释放氨以还原排气中的NOx。
如图1所示，排气系统100可包括第一发动机102和第二发动机104或与第一发动机102和第二发动机104一起使用。在说明性示例中，第一发动机102可配置为提供发电，第二发动机104可配置生成NOx。然而，第一发动机102也可以产生NOx。
在排气系统100联接到车辆的示例中，第一发动机102可以向车辆提供动力，并且第二发动机104可以不向车辆提供动力。在其他示例中，第一发动机102或第二发动机104中的任一个可以提供动力或者可以不提供动力。
虽然在该示例中描述了两个发动机(例如，102、104)，但是可以提供其他发动机布置，包括用作两个发动机或多于两个发动机的单个发动机。在单个发动机可以用作第一发动机102和第二发动机104的实施例中，该实施例可以包括将第一组汽缸分组为第一发动机102，并将第二组汽缸分组为第二发动机104。这可以例如，使用排气歧管布置来实现，该排气歧管布置将来自各个汽缸的流转向成两个单独的排气流。
返回图1的示例，第一发动机102可以产生第一排气流106。第二发动机104可以产生第二排气流108。在一些示例中，第一排气流106可以是稀排气流，并且第二排气流108可以是稠排气流。换句话说，第一发动机102可以比第二发动机104更“稀”地运行，例如，以更高的空气-燃料比运行。
在该示例中，第一发动机102可以生成比第二发动机104更少的NOx。可以例如以较低的空气-燃料比“更稠”地运行的第二发动机104可以生成更多的NOx。本文描述的排气系统100可以还原由第一发动机102(例如，第一氮氧化物)和第二发动机104(例如，第二氮氧化物)中的一个或两个产生的NOx。
在示例中，为了还原由第一发动机102产生的NOx，排气系统100可包括第一排气管110，第一排气管110配置为连接到第一发动机102并从第一发动机102接收第一排气流106。排气系统100可以用氨和选择性催化还原处理第一排气流106，从而将第一排气流106中的NOx转化成水和氮产物。
如上所述，目前的做法是将尿素以柴油机排气液的形式储存在储罐中。然后将尿素分解成氨，将其加入第一排气流106中。通过添加氨并使用选择性催化还原来转化第一排气流106中的NOx，以转化成较少危害的化学品。
在本公开中，可以生成和储存氨(例如，在排气系统100内，在车辆上车载或在发电系统上机载得到再充)。这可以减少或消除使用者用尿素重新填充储罐的需要，并且克服了缺乏用于氨生成和储存的容易获得的基础设施的问题。
代替用尿素重新填充储罐，以向排气系统100提供恒定的氨源，可以生成氨并将其储存在排气系统100内。
在一个示例中，氨可以由第二发动机104通过与稠排气中存在的氢、水和一氧化碳(H2、H2O和CO)反应产生的NOx生成，然后氨可以用于还原第一发动机102产生的NOx。在生成NOx以还原NOx的同时，相同的化学物质似乎和直觉相反，实际上可以使用NOx来还原其自身。(例如，用第二发动机)可以有利地产生NOx以转化成氨(例如，生成的氨)。生成的氨可以与含有NOx的排气(例如，来自第一发动机102)一起供应到包括选择性催化还原的催化转化器116。结果可以是减少总NOx排放。
可以使用排气处理设备114(例如，氨催化剂，用作将NOx转化为氨的催化剂的转化器)进行NOx向氨的转化。
为了生成氨，第二排气管118可配置为连接到第二发动机104并从第二发动机104接收第二排气流108(富含NOx)。在一个示例中，第二排气流108可包括比在第一排气流106中更高浓度的NOx。在其他示例中，可以提供第一发动机102和第二发动机104之间的其他NOx比率。
为了将第二排气流108中的NOx转换成氨(以生成氨)，排气处理设备114可以流体地联接到第二排气管118以接收第二排气流108中的NOx。排气处理设备114可以配置为将第二排气流108中的至少一部分NOx转化成氨。
尽管排气处理设备114可以从NOx生成氨，但是这种氨生成系统的挑战之一是在任何给定时间由第二发动机104生成的氨的量必须被密切且持续地监测和控制以匹配第一发动机102的NOx输出。如果产生的氨量太高，则会导致氨泄漏。当过量的未使用的氨通过催化转化器的量大于可用于转化NOx的量时，发生氨泄漏。氨泄漏导致排气系统性能下降(例如，更多的氨)。在光谱的另一端，如果输送到催化转化器116的氨的量太低，则一些NOx将通过催化转化器116而不被转化，也导致排气系统性能下降(例如，更多的NOx)。
本公开克服了不断生成和改变产生的氨量的问题。除了使排气处理设备114配置为通过将NOx转化为氨来生成氨之外，排气系统100还可以有利地包括配置为将氨储存在储存材料122中的氨储存设备120。
能够生成和储存氨(例如，在车辆上车载)的一个益处是，虽然广泛可获得含有尿素的柴油机排气液，但是缺乏用于氨的更换和再充的基础设施。另一个益处是排气系统100中的氨生成的时间变得不太重要，如本文将描述的。
如图1的说明性排气系统100中所示，氨储存设备120可以流体地联接到排气处理设备114下游的第二排气管118。氨储存设备120可以配置为接收和储存生成的氨的至少一部分(例如，转化的氨)作为储存的氨。
在图1的示例中，第二排气流108可以通过氨储存设备120。氨储存设备120可以配置为释放储存的氨的至少一部分。释放的氨可用于处理第一排气流106和第二排气流108或另一排气流中的至少一个的至少一部分。
在该示例中，通过氨储存设备120的第二排气流108可以拾取储存的氨的至少一部分。储存的氨和第二排气流108可以与第一排气流106组合并被引导通过催化转化器116，催化转化器116包括被配置为还原NOx的选择性催化还原催化剂。
图1仅示出了一个示例性排气流。在各种示例中，任何生成的、储存的和释放的氨可以在连接部分119内与第一排气管110、第二排气管118中的任何一个中的第一排气流106和第二排气流108中的至少一个混合。或者可以(或者例如，直接或间接地)引入催化转化器116中，或者通过任何其他管道或部件引入。
生成和储存氨的益处是它使排气系统100能够“再充”自身。在排气系统100内生成氨消除了使用者需要用氨基还原剂(例如，包括尿素的柴油机排气液)重新填充储罐的需要。这在车辆车载或发电系统中尤其有用。
在示例性氨储存设备120中，氨储存设备120可包括配置为储存氨的储存材料122。为了控制储存在储存材料122中的氨的量，可以控制各个方面，例如储存材料122的温度，或排气系统100中的压力接近(例如，局部于)储存材料122。在一些示例中，测量的温度或压力可以在氨储存设备120内或在其他结构内测量，例如在第二排气管118内。
在一个示例中，储存材料122可包括配置为储存氨的盐126。合适的盐可包括但不限于：氯化镁，氯化钙，氯化锶，氯化镁铵，氯化钙铵或氯化锶铵，以及它们的组合。
通过降低盐126的温度可以促进盐126(或另一种储存材料)中的氨储存。可以通过提高盐126的温度来激活从盐126释放的氨。换句话说，加热和冷却盐126可以影响可以储存或可以通过盐126释放的氨的量(例如，盐的储存容量)。
在一个示例中，可以使用氯化镁或氯化镁铵，因为氯化镁和氯化镁铵比一些其他盐具有更高的分解温度(例如142℃)。在一些示例中，储存材料122除了盐之外还可以包括其他化合物和化学品。
因为盐126(或其他储存材料122)的温度可以影响氨的储存和释放，以储存和释放从排气处理系统100接收的氨，所以可以加热或冷却储存材料122。在一些示例中，适合于在盐126中储存氨的温度范围可以在25℃至200℃之间。为了达到所需温度，加热和/或冷却系统124可以提供任何传热方法，包括传导、对流或辐射传热，以及它们的组合。
为了增加储存材料122通过吸收来储存氨的能力，在一些示例中，可以冷却储存材料122。在一些示例中，可以通过使用冷却剂系统或风扇(例如，124)移除热量来冷却储存材料122，以将热量从储存材料122带走。
与冷却储存材料122以增加氨的储存相反，增加储存材料122的温度可以用作引起氨释放的物理机制。例如，为了释放氨，可以通过电或流体加热系统(例如，124)加热储存材料122。在示例性电加热系统中，可以通过加热元件发送电流以生成热量。在流体加热系统的示例中，可以使用排气或冷却剂穿过储存材料122以改变储存材料122的温度。
作为加热或冷却储存材料122的替代或补充，影响从排气处理设备114接收的氨的储存和释放的另一种方式是控制氨储存设备120处的局部氨浓度(例如，接近储存设备120或者在储存设备120内)。
局部氨浓度影响盐126储存(吸收)或释放(扩散)的氨量。氨储存设备120处的局部氨浓度可通过控制第二发动机104的NOx输出来控制。控制第二发动机104的NOx输出控制进入排气处理设备114的NOx的量，并因此控制由排气处理设备114生成的氨的量。生成的氨的量影响第二排气流108中的氨的浓度。
在吸收和储存期间，在第二排气流108中以较高浓度存在的氨可以被推入具有较低氨浓度的储存材料122中。
在扩散期间，储存材料中以较高浓度存在的氨可以移出储存材料122并进入具有较低氨浓度的第二排气流108。
氨可以在一定范围的分压下储存在储存材料中。分压是由气体混合物中的特定气体贡献的压力。分压与浓度成比例。使用理想气体定律，可以从分压计算浓度，反之亦然，可以从浓度计算分压。在一些示例中，氨可以在100-100000ppm之间的分压下储存在储存材料122中。
在一些示例中，总排气系统压力可以是低的，例如在1-3巴绝对值的范围内(例如，大约103巴级别的绝对压力)。可以储存氨的总排气系统压力可以等于排气系统100(例如，第二发动机104、第一发动机102或第一发动机102和第二发动机104在一起)中的背压。
如图1所示，催化转化器116可以流体地联接到第一发动机102下游的第一排气管110和第二发动机104下游的第二排气管118。
催化转化器116可以处理来自第一排气流106和第二排气流108的NOx，如图1的示例中所示。在一些示例中，仅第一排气流106和第二排气流108中的至少一个的一部分通过催化转化器116。未被引导通过催化转化器116的第一排气流106或第二排气流108的任何剩余部分可以通过其他排气系统部件，或直接通向大气。
在说明性示例中，排气处理设备114、氨储存设备120和催化转化器116可通过第一排气管110和第二排气管118流体地彼此联接。然而，在其他示例中，其他管道布置可以在不脱离本文所述的排气处理、氨生成，储存和释放方面的情况下提供。
图2示出了类似于图1中的排气系统的排气系统200，但具有可能不接收所有第二排气流108的氨储存设备120。在图2中，氨储存设备120不符合第二排气流108，因此可能不会接收所有产生的氨。
图1中的排气系统100与图2的排气系统200不同，因为排气系统100将氨储存设备120与第二排气流108串联放置，包括生成的氨。在该示例中，氨定量给料和控制可以基于从储存材料122释放多少氨。例如，可以减少或关闭第二发动机104输出，并且储存材料122可以释放氨。
虽然类似于图1的排气系统100，但是具有不与第二排气流108串连的氨储存设备120的图2中的排气系统200的工作方式稍有不同。在图200的排气系统中，第二发动机104和氨催化剂114可以提供大部分的氨定量给料和控制。这里，氨储存设备120可用于补充由第二发动机104实时以及在冷启动或瞬时调峰期间生成的氨。瞬态调峰可以包括由于空燃比控制或需要更快速响应而导致的发动机排出增加的短暂时期。在该示例中，第二发动机104可以在不同的负载和校准下运行，以比图1的排气系统100更多地调节排气系统200的瞬态需求。
在图1的排气系统100和图2的排气系统200之间可以存在折衷。图1的排气系统100可以需要较少的发动机校准和操作，而图2的排气系统200可以需要较少的储存材料122和对储存材料122的热控制。
图3示出了根据至少一个示例的用于控制排气系统100或200或排气系统100或200的一部分的说明性控制系统300。
如图3所示，控制系统300可以可操作地耦合到第一发动机102、第二发动机104、排气处理设备114、氨储存设备120、加热和/或冷却系统124、催化剂转换器116和任何数量的监测或致动设备包括传感器(例如，温度、压力、浓度、流速)、阀门或注射器等中的任何一个。如本文所述，可操作地耦合可包括电连接或用于通信的其他装置。
在示例中，控制系统300可以包括控制模块302，控制模块302包括处理电路304以控制氨的生成、储存和释放。
控制系统300可以控制第一发动机102和第二发动机104的输出，包括由第一发动机102和第二发动机104产生的NOx的量。控制系统300可以通过控制第二发动机104的输出来控制氨的生成。
控制系统300可以控制氨储存设备120中的储存材料122的温度。控制系统300可以与各种传感器(包括温度传感器、压力传感器、浓度传感器或流量传感器中的任何一个)通信以监测氨储存特性。
在一些示例中，控制系统300可以通过控制储存材料122的温度来控制储存和释放到催化转化器116的氨的量。储存材料122的温度可以由控制模块302监测和调节。在一些示例中，控制模块302可以基于预定排气流温度下的目标氨储存水平来控制储存材料122的温度。控制模块302可以从氨储存设备120内或附近的温度传感器接收温度数据。
用于控制排气系统100或200的排气流温度数据可以是第二排气流108温度。然而，在一些示例中，它可以基于由排气系统100或200中的任何合适位置处的一个或多个温度传感器测量的一个或多个温度。例如，排气流温度可以基于或包括第一排气流106温度、第二排气流108温度、排气处理设备114温度、催化转化器116温度、氨储存设备120温度、或储存材料122温度、或其任何组合。
加热和/或冷却系统124可以可操作地耦合到控制模块302，以提供储存材料122的加热或冷却。加热和/或冷却系统124还可以向控制模块302提供包括温度数据的传感器数据。控制模块302可以与排气系统100或200的任何部分中的传感器通信。
控制模块302可以在预定的操作条件下激活至少一部分储存的氨的释放。操作条件可包括但不限于储存材料122温度、氨生成并输送到氨储存设备120的氨的局部浓度、或任何类型的排气温度或压力数据。
在一些示例中，通过控制储存材料122的温度，控制模块302可以控制从储存材料122释放至少一部分储存的氨。
在一些示例中，可以通过控制第二发动机104的输出来控制储存或释放的氨的量。例如，通过增加或减少第二发动机104的输出，输送到氨存储设备120的局部氨浓度或分压可以相应地增加或减少。换句话说，当控制系统300控制由第二发动机104产生的NOx的量时，也可以控制由排气处理设备114生成的氨的量。第二排气流108或氨储存设备120中的局部氨浓度可影响释放到排气系统100或200中的储存氨的量。例如，较高浓度的氨，或第二排气中较高的分压。排气流108可以导致氨储存设备120的储存容量增加。同样，较低浓度的氨或第二排气流108中的较低分压可以导致氨储存设备120的储存容量减小，或者可以允许至少一部分储存的氨被释放。
在一些示例中，可以仅提供排气系统100或200的部分。例如，氨生成和储存系统的特征可以与催化转化器116分开使用。
图4示出了根据至少一个示例的使用图1和图2的说明性排气系统100、200还原氮氧化物(NOx)的说明性技术400。
技术400可以与本文所述的排气系统100、200和控制系统302一起使用，但也可以与其他排气系统、氨生成和储存系统以及控制系统一起使用。或者，本文所述的排气系统、氨生成和储存系统和控制系统也可以与其他技术一起使用。
将参考图1和2的排气系统100、200和图3的控制系统300描述技术400。技术400的部分可以彼此分开使用。例如，氨生成和储存特征可以与排气系统100、200或控制系统300的其他特征分开使用。
技术400的任何或所有操作可以在车辆上车载使用(例如，汽车、卡车、休闲车、建筑设备、雪地车、船、舰等)。技术400还可以用于具有内燃机或产生NOx的其他来源的其他系统，例如发电系统，包括但不限于移动发电，以及包括气体内燃机，尤其是柴油发动机的工具。
技术400的操作402可包括将包括来自第一发动机102的第一氮氧化物(第一NOx)的第一排气流106接收到第一排气管110中。
操作404可包括引导第二排气流108的至少一部分通过排气处理设备114。
操作406可包括通过将第二排气流108中的第二氮氧化物(第二NOx)的至少一部分转化为氨来在排气处理设备114中生成氨。在一些示例中，操作406可以在车辆上车载发生。如本文所述，在车辆上车载生成氨的一个益处是它可以减少或消除使用者在车辆上车载重新填充氨或其他基于氨的还原剂储罐的需要。
操作408可以包括将生成的氨的至少一部分引导到包括储存材料122的氨储存设备120。在一些示例中，储存材料122可以包括盐126(例如，盐、盐化合物、纯盐、主要是盐、或与其他材料混合的盐)。
操作410可以包括将所生成的氨的至少一部分储存在氨储存设备120中。在操作410中，氨可以储存在储存材料122中。在一些示例中，一部分氨也可以作为气体储存，例如，在各块储存材料122之间的空隙中或在储存材料122的微结构中的空隙中。
操作412可以包括从储存材料122释放至少一部分储存的氨。可以通过加热或冷却储存材料122来改变储存材料122的温度来引起操作412。在操作412中，释放氨(例如，激活储存材料122)可以包括加热或冷却储存材料122。在一些示例中，释放一部分储存的氨可以包括激活储存材料122以在预定义的储存材料122温度下释放至少一部分储存的氨。在一些示例中，可以通过加热储存材料122来引起激活。
操作414可以包括将在操作412中释放的氨引导至催化转化器116以还原第一排气流106中的第一氮氧化物(第一NOx)。在操作414中，氨可以被引导至排气系统100的任何部分。在一些示例中，在操作414中引导氨可包括将氨引导至或通过第一排气管110、第二排气管118、第一排气流106、第二排气流108组合的第一排气流106和第二排气流108、催化转化器144或任何其他导管，包括再循环通过排气系统100、200或其他连接系统的任何部分的导管的至少一部分。操作414可以包括在催化转化器414中执行选择性催化还原，以与进入催化转化器114的NOx的量相比减少离开催化转化器114的NOx的量。
在一个示例中，控制系统300可以包括用于执行技术400的任何步骤的机器可读介质。在一个示例中，术语“机器可读介质”可以包括配置为储存一个或多个指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，或相关联的高速缓存和服务器)。
术语“机器可读介质”可以包括能够存储、编码或携带用于由机器执行的指令并且使机器执行本公开的任何一种或多种技术，或者能够存储、编码或携带由这些指令使用或与这些指令相关联的数据结构的任何介质。非限制性机器可读介质示例可包括固态存储器，以及光学和磁性介质。机器可读介质的具体示例可包括：非易失性存储器，诸如半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))和闪存设备；磁盘，如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；和CD-ROM和DVD-ROM磁盘。
以上详细描述包括对附图的参考，附图形成详细描述的一部分。附图通过图示的方式示出了可以实施本发明的具体示例。这些示例在本文中也称为“示例”。这些示例可包括除了所示或所述的那些之外的元素。然而，本发明人还考虑了仅提供所示或所述的那些元素的示例。此外，本发明人还考虑了使用或者相对于特定示例(或其一个或多个方面)，或者相对于本文所示或所述的其他示例(或其一个或多个方面)所示或所述的那些元素的任何组合或置换的示例(或其一个或多个方面)。
在该文献中，术语“一”或“一个”在专利文献中是常见的，包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他示例或用法。在本文件中，术语“或”用于表示非排他性的，或者“A或B”包括“A但不是B”，“B但不是A”和“A和B”，除非另有说明表示。在本文献中，术语“包括”和“在其中”用作相应术语“包含”和“其中”的普通英语等同物。此外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，除了在权利要求中的这一术语之后列出的元素之外的元素的系统、设备、物品、组合物、配方或工艺仍被认为落入该权利要求的范围。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不旨在对其对象施加数字要求。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。在回顾以上描述时，例如本领域普通技术人员可以使用其他示例。提供摘要以允许读者快速确定技术公开的本质。应理解的是，它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上详细描述中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。相反，发明主题可以在于少于特定公开示例的所有特征。因此，以下权利要求作为一个或多个示例被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独的示例，并且可以预期这些示例可以以各种组合或置换彼此组合。应参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明的范围。
工业实用性
存在于内燃机排气中的氮氧化物(NOx)对于环境是不利的。因此，需要减少NOx排放。如上所述，使用诸如尿素的氨基还原剂的选择性催化还原(SCR)可以减少排气中的NOx。然而，依赖尿素的系统和方法给使用者带来了负担。
使用排气系统来还原NOx的工业应用的示例包括但不限于车辆，尤其是由柴油发动机提供动力的车辆。一些现有排气系统(包括用于车辆的排气系统)的一个问题是使用者必须购买尿素(例如，以柴油机排气液或DEF的形式)并将其运载在车辆上车载的储罐中。
尽管尿素是柴油机排气液中的化学物质，但氨实际上是所需的还原剂。在化学反应中，尿素被分解成氨(NH3)和二氧化碳(CO2)。然后氨可以用于选择性催化还原过程以还原NOx。在包括SCR的排气系统中，如果使用者允许尿素用完并且氨不可用，则排气中的NOx可能增加。在这种情况下，SCR的益处可能会丢失。
本文所述的排气系统可直接使用氨，而不是提供尿素作为还原剂并将其分解成氨。然而，尽管含有尿素的柴油机排气液可广泛获得，但缺乏用于氨的更换和再充的基础设施。缺乏基础设施使得难以在车辆中实施基于氨的排气系统，因为使用者难以重新填充(例如，再充)氨。
为了克服缺乏氨的可用性，并且在没有基于尿素的排气系统中当前所需的重要基础设施的情况下，示例性排气系统和方法可以包括氨生成和储存(例如，车载氨生成和储存)。生成和储存的氨可用于在SCR过程中还原排气中的NOx，而不用担心氨耗尽。在车辆上生成和储存氨，消除了当前用尿素重新填充储罐的需要。

Claims (10)

1.一种氨生成和储存系统，包括：
第一排气管，配置为连接到第一发动机并从所述第一发动机接收第一排气流；
第二排气管，配置为连接到第二发动机并从所述第二发动机接收第二排气流；
排气处理设备，流体地联接到所述第二发动机下游的所述第二排气管，并且配置为将所述第二排气流中的至少一部分氮氧化物转化成氨；以及
氨储存设备，流体地联接到所述第二排气管，所述氨储存设备配置为在储存材料中接收并储存所述转化的氨的至少一部分作为储存的氨。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括控制系统，用于控制将所述储存的氨的至少一部分释放到催化转化器。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其中所述储存材料包括盐。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述盐被激活以在预定操作条件下释放所述储存的氨的至少一部分。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述预定操作条件是所述盐的温度，并且其中所述盐的温度由可操作地耦合到所述氨储存设备的控制系统控制。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述氨储存设备配置为将所述储存的氨的至少一部分释放到所述第一排气流和所述第二排气流中的至少一个中或催化转化器中。
7.一种还原排气中氮氧化物的方法，所述方法包括：
将包括来自第一发动机的第一氮氧化物的第一排气流接收到第一排气管中；
将包括来自第二发动机的第二氮氧化物的第二排气流接收到第二排气管中；
将所述第二排气流的至少一部分引导通过排气处理设备；
通过将所述第二排气流中的第二氮氧化物的至少一部分转化为氨来生成氨；
将生成的氨的至少一部分引导到包括储存材料的氨储存设备中；
将生成的氨的至少一部分储存在所述氨储存设备中；
从所述储存材料中释放所述储存的氨的至少一部分；以及
将释放的氨引导至催化转化器以还原所述第一排气流中的第一氮氧化物。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述储存材料包括配置为储存氨的盐。
9.根据权利要求8所述的方法，其中释放所述储存的氨的至少一部分包括激活所述盐以在预定的盐温度下释放所述储存的氨的至少一部分。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，还包括控制所述储存材料的加热或冷却。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
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Application publication date: 20191022