CN207018058U - 固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，其特征在于：发动机与SCR催化转化器连接的排气管路上并联一个储氨材料主容器，储氨材料主容器与排气管路并联的管路上布置一个DCU还原剂计量控制单元，储氨材料主容器后端串联一个储氨材料补给容器，储氨材料主容器与储氨材料补给容器连接的管路上设置有单向阀，储氨材料主容器内部填充主容器内储氨材料，储氨材料补给容器内部填充补给容器内储氨材料，储氨材料主容器和储氨材料补给容器的容器上均布置有储氨材料电加热单元，储氨材料主容器和储氨材料补给容器顶部均布置有温度传感器和压力传感器。其能够及时的为SSCR系统的储氨材料主容器消耗的氨气提供补给，保持系统的较好的工作性能。

Description

固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统

技术领域

本发明涉及一种固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，应用于机动车尾气氮氧化物催化净化技术领域。

背景技术

采用选择性催化还原（SCR）技术处理机动车尾气中的NOx是目前柴油车的主流技术，采用可以对氨气进行吸附和解吸释放氨气的还原剂材料是对尿素水溶液还原剂的一次技术升级。利用金属氯化物与氨气形成配位化合物这一特性，氨气被固定下来，使用的金属氯化物主要为碱土金属氯化物，氯化锶、氯化钙、氯化镁，以及必须的辅助添加组分。形成的氨合化合物储氨材料作为车载还原剂氨源，在使用的时候通过加热实现氨气的解吸释放，氨气与金属氯化物的吸附和解吸是一个可逆的过程。

基于固体储氨材料开发设计的SSCR系统，在使用过程中利用车载电源、发动机冷却液或是发动机尾气对储氨材料进行加热释放氨气，氨气通过计量喷射单元进入尾气，在催化剂的作用下实现NOx催化净化。

SSCR系统的工作过程如下，整车启动后对储氨材料进行加热，氨气释放达到系统工作压力时，根据发动机原始排放MAP的数据，通过喷射计量单元定量的将氨气喷射到排气管中，在催化转化器的作用下，NOx转化成无害的成分。

目前的柴油车辆在使用过程中用户追求更大的续驶能力，因此主机厂已经将燃油箱容积提升到800L，而SCR系统的车载还原剂续驶能力存在一定的局限性，无法满足长距离行驶的需求，因此需要对车载还原剂氨存储材料进行氨气的补给。

CN200880010377.8（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）介绍了一种用于将氨存储在存储材料中并从存储材料释放氨的系统，该存储材料能够通过吸附或吸收而可逆地结合和释放氨，该系统用于氨需求可随时间而变化的渐进的氨需求过程。

CN200780043645.1（使用输送单元的原位再饱和存储和输送氨的方法和设备），介绍了存储和输送氨的方法和用于实施所述方法的设备，其中当所述第二吸附/吸收材料通过消耗而耗尽氨时，将储罐中的在给定的温度下具有比所述第二氨吸附/吸收材料高的蒸气压的第一氨吸附/吸收材料用作容器中的所述第二氨吸附/吸收材料的氨源。

CN201180011202.0（用于确定容器中的固体氨存储材料的饱和度的方法）介绍了一种用于确定容器中的固体氨存储材料的饱和度的方法。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，其能够及时的为SSCR系统的储氨材料主容器消耗的氨气提供补给，保持系统的较好的工作性能，使用一个较大的固体储氨材料补给容器，能够在整车空间适合的地方灵活布置，利用发动机余热加热或是车载电源电加热，储氨材料加热解吸释放氨气后建立一定的压力P2，压力P2大于SSCR系统储氨材料容器内的压力P1，当压力值P2＞P1时，补给容器内的氨气能够自动补给到储氨材料容器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，由储氨材料主容器、储氨材料补给容器，DCU还原剂计量控制单元，发动机、SCR催化转化器、储氨材料电加热单元、单向阀、主容器内储氨材料、补给容器内储氨材料、温度传感器、压力传感器、尾气三通阀、发动机冷却系统组成，其特征在于：发动机与SCR催化转化器连接的排气管路上并联一个储氨材料主容器，储氨材料主容器与排气管路并联的管路上布置一个DCU还原剂计量控制单元，储氨材料主容器后端串联一个储氨材料补给容器，储氨材料主容器与储氨材料补给容器连接的管路上设置有单向阀，储氨材料主容器内部填充主容器内储氨材料，储氨材料补给容器内部填充补给容器内储氨材料，储氨材料主容器和储氨材料补给容器的容器上均布置有储氨材料电加热单元，储氨材料主容器和储氨材料补给容器顶部均布置有温度传感器和压力传感器。

所述的储氨材料主容器可布置在SCR催化转化器出口端的管路上，同时储氨材料补给容器单独开一个尾气出气口，SCR催化转化器与储氨材料主容器之间的排气管路上布置有一个尾气三通阀，储氨材料补给容器与发动机冷却系统连接。

所述的储氨材料主容器可布置在SCR催化转化器出口端的管路上，同时储氨材料补给容器单独开一个尾气出气口，SCR催化转化器与储氨材料主容器之间的排气管路上布置有一个尾气三通阀，SCR催化转化器与储氨材料主容器之间的排气管路上分出一个排气管路分支与储氨材料补给容器连接。

所述的储氨材料电加热单元可以为电加热丝、陶瓷电加热器、PTC加热器，布置位置可以是包裹在储氨材料主容器、储氨材料补给容器，或者是布置在储氨材料主容器、储氨材料补给容器的内部。

本实用新型的积极效果是其系统原理构思巧妙，控制简单，采用发动机余热加热或是车载电源电加热储氨材料容器进行加热，系统整车布置简便，并且加热方案简便易行，可靠性高。发动机余热加热储氨材料，充分利用了发动机燃料产生的能量，提高了发动机的热效率，节省了燃油消耗，节约了能源。同时储氨材料补给容器空间布置更为灵活。利用压差原理，实现了氨气的自动补给，控制简化，系统可靠性高；尤其是利用车辆停止运行时，实现了持续的自动补给，节省了时间，提高了效率。

附图说明

图1为本实用新型的布置结构图。

图2为本实用新型的储氨材料补给容器与发动机冷却系统连接的结构图。

图3为本实用新型储氨材料补给容器与尾气排气管路连接的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：如图1-3所示，固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，由储氨材料主容器1、储氨材料补给容器2，DCU还原剂计量控制单元3，发动机4、SCR催化转化器5、储氨材料电加热单元6、单向阀7、主容器内储氨材料8、补给容器内储氨材料9、温度传感器10、压力传感器11、尾气三通阀12、发动机冷却系统13组成，其特征在于：发动机4与SCR催化转化器5连接的排气管路上并联一个储氨材料主容器1，储氨材料主容器1与排气管路并联的管路上布置一个DCU还原剂计量控制单元3，储氨材料主容器1后端串联一个储氨材料补给容器2，储氨材料主容器1与储氨材料补给容器2连接的管路上设置有单向阀7，储氨材料主容器1内部填充主容器内储氨材料8，储氨材料补给容器2内部填充补给容器内储氨材料9，储氨材料主容器1和储氨材料补给容器2的容器上均布置有储氨材料电加热单元6，储氨材料主容器1和储氨材料补给容器2顶部均布置有温度传感器10和压力传感器11。

所述的储氨材料主容器1可布置在SCR催化转化器5出口端的管路上，同时储氨材料补给容器2单独开一个尾气出气口，SCR催化转化器5与储氨材料主容器1之间的排气管路上布置有一个尾气三通阀12，储氨材料补给容器2与发动机冷却系统13连接。

所述的储氨材料主容器1可布置在SCR催化转化器5出口端的管路上，同时储氨材料补给容器2单独开一个尾气出气口，SCR催化转化器5与储氨材料主容器1之间的排气管路上布置有一个尾气三通阀12，SCR催化转化器5与储氨材料主容器1之间的排气管路上分出一个排气管路分支与储氨材料补给容器2连接。

所述的储氨材料电加热单元6可以为电加热丝、陶瓷电加热器、PTC加热器，布置位置可以是包裹在储氨材料主容器1、储氨材料补给容器2，或者是布置在储氨材料主容器1、储氨材料补给容器2的内部。

储氨材料主容器加热单元6使用车载电源电加热器对储氨材料主容器1进行加热，加热器使用当加热温度高于50℃以上时，储氨材料主容器1内的材料受热之后开始解吸释放氨气；加热功率800W，控制加热温度在200℃以内，通过温度传感器10反馈加热温度T1，压力传感器11反馈压力P1，容器内的压力P1达到控制的工作压力2bar，停止加热，当P1小于2bar时，启动加热。

随着储氨材料主容器1内氨气的消耗，在停止加热的过程中氨气会再次被储氨材料吸附，容器内的压力会下降，当完全吸附后会形成真空状态，真空度接近-0.1MPa，此时储氨材料主容器1会与储氨材料补给容器2容器之间形成更大的压差驱动力，促使储氨材料补给容器2中的氨气向储氨材料主容器1中流动实现氨气的自动补给，当储氨材料补给容器2中的氨气压力小于单向阀的开启压力，自动补给停止。

采用车载电源为储氨材料补给容器2加热，加热功率500W，容器内的压力P2控制在5bar左右，通过温度传感器10反馈加热温度T2，压力传感器11反馈压力P2，容器内的压力P2达到控制的工作压力5bar，停止加热，当P2小于5bar时，启动加热。

储氨材料补给容器2与储氨材料主容器1之间通过单向阀7连通，单向阀的开启压力设定为1bar。P1与P2之间存在一定的压力差3Bar，氨气从储氨材料补给容器2向储氨材料主容器1进行氨气的补充。储氨材料补给容器2的体积V2设计大于储氨材料主容器1，V2:V1=5:1；

当车辆停止运行时，储氨材料主容器1冷却速度大于储氨材料补给容器2，造成两个容器内的压力差值进一步增大，P2>>P1，实现储氨材料补给容器2中的氨气自动的向储氨材料主容器1的补给。

储氨材料主容器1可以是一个容器，也可以包括一个用于车辆启动的小单元，启动的小单元体积为1L，氨气的补充同样使用补给容器2。以1L的容器进行计算，当真空度为-0.09Bar时，通入氨气，氨气压力为1.5bar，持续时间1h，经测量容器内的储氨材料吸附氨气65g。

发动机冷却系统13通过并联或是串联的方式与储氨材料补给容器2连接，利用发动机冷却液对补给容器内储氨材料9进行加热，控制冷却液流经储氨材料补给容器2的流量，流量控制在2~10升/min，加热温度50℃~90℃，通过温度传感器10监测容器内温度，压力传感器11监测储氨材料补给容器2内的压力P2，控制压力大于3bar，储氨材料补给容器2与储氨材料主容器1之间通过单向阀7连通，单向阀的开启压力设定为1bar。P1与P2之间存在一定的压力差，氨气从储氨材料补给容器2向储氨材料主容器1进行氨气的补充。储氨材料补给容器2的体积V2设计大于储氨材料主容器1，V2：V1=5:1；

储氨材料主容器1可以是一个容器，也可以包括一个用于车辆启动的小单元，启动的小单元体积为0.5~1.5L，氨气的补充同样使用补给容器2。

以1L的容器进行计算，当真空度为-0.08Bar时，通入氨气，氨气压力为3bar，持续时间1h，经测量容器内的储氨材料吸附氨气80~120g。

主容器内储氨材料8使用氨合氯化镁，补给容器内储氨材料9使用氨合氯化钙材料。

Claims (4)

1.固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，由储氨材料主容器、储氨材料补给容器，DCU还原剂计量控制单元，发动机、SCR催化转化器、储氨材料电加热单元、单向阀、主容器内储氨材料、补给容器内储氨材料、温度传感器、压力传感器、尾气三通阀、发动机冷却系统组成，其特征在于：发动机与SCR催化转化器连接的排气管路上并联一个储氨材料主容器，储氨材料主容器与排气管路并联的管路上布置一个DCU还原剂计量控制单元，储氨材料主容器后端串联一个储氨材料补给容器，储氨材料主容器与储氨材料补给容器连接的管路上设置有单向阀，储氨材料主容器内部填充主容器内储氨材料，储氨材料补给容器内部填充补给容器内储氨材料，储氨材料主容器和储氨材料补给容器的容器上均布置有储氨材料电加热单元，储氨材料主容器和储氨材料补给容器顶部均布置有温度传感器和压力传感器。

2.根据权利要求1中所述的固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，其特征在于所述的储氨材料主容器可布置在SCR催化转化器出口端的管路上，同时储氨材料补给容器单独开一个尾气出气口，SCR催化转化器与储氨材料主容器之间的排气管路上布置有一个尾气三通阀，储氨材料补给容器与发动机冷却系统连接。

3.根据权利要求1中所述的固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，其特征在于所述的储氨材料主容器可布置在SCR催化转化器出口端的管路上，同时储氨材料补给容器单独开一个尾气出气口，SCR催化转化器与储氨材料主容器之间的排气管路上布置有一个尾气三通阀，SCR催化转化器与储氨材料主容器之间的排气管路上分出一个排气管路分支与储氨材料补给容器连接。

4.根据权利要求1中所述的固体氨用储氨材料的氨气的自动补给系统，其特征在于所述的储氨材料电加热单元可以为电加热丝、陶瓷电加热器、PTC加热器，布置位置可以是包裹在储氨材料主容器、储氨材料补给容器，或者是布置在储氨材料主容器、储氨材料补给容器的内部。