DE102008001032B4

DE102008001032B4 - Reduktionsgasgenerator und Festkörperreduktionsmittel -SCR-System, das den Generator aufweist

Info

Publication number: DE102008001032B4
Application number: DE102008001032.4A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Suzuki; Masatoshi Kuroyanagi; Yoshiaki Nishijima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2028-04-08
Also published as: JP2008267321A; DE102008001032A1; JP4407717B2; US20080260597A1; US8088336B2

Abstract

Reduktionsgasgenerator (10) zum Erzeugen eines Reduktionsgases (21), das Ammoniak beinhaltet, wobei der Generator (10) Folgendes aufweist: ein Festkörperreduktionsmittel (20), das in einer säulenartigen Form ausgebildet ist, wobei eine Querschnittsfläche des Festkörperreduktionsmittels (20) eine konstante Form hat, wobei die Querschnittsfläche senkrecht zu einer Mittelachse des Festkörperreduktionsmittels (20) ist; einen Wärmeerzeugungsabschnitt, der Folgendes aufweist: eine Wärmeerzeugungsfläche (141), die einer unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels (20) in dessen vertikaler Richtung gegenüberliegt und mit einem gesamten Bereich der unteren Fläche in Kontakt ist; und ein Erwärmungselement (151), das die Wärmeerzeugungsfläche (141) erwärmt, wenn es mit Energie beaufschlagt wird, so dass das Festkörperreduktionsmittel (20) erwärmt und zerlegt wird, um das Reduktionsgas (21) zu erzeugen; einen Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt (130, 130a), der das Festkörperreduktionsmittel (20) derart aufnimmt, dass eine axiale Richtung des Festkörperreduktionsmittels (20) senkrecht zu der Wärmeerzeugungsfläche (141) ist und dass eine Kontaktposition zwischen dem Festkörperreduktionsmittel (20) und der Wärmeerzeugungsfläche (141) aufrechterhalten wird, wobei der Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt (130, 130a) in einer hauptsächlich zylindrischen Form ausgebildet ist; einen luftdichten druckgefäßförmigen Behälter (100), wobei das Reduktionsgas (21), das erzeugt wird, wenn das Festkörperreduktionsmittel (20) durch den Wärmeerzeugungsabschnitt erwärmt wird, in dem Behälter (100) aufbewahrt wird; ein Reduktionsgasauslassloch (112), das das Reduktionsgas (21) aus dem Behälter (100) herausführt; einen Entlüftungskanal (132), um das Reduktionsgas (21) in das Reduktionsgasauslassloch (112) hinein zu leiten; und eine Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung (120) zum Drücken der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels (20) an die Wärmeerzeugungsfläche (141) ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reduktionsgasgenerator unter Verwendung eines Festkörperreduktionsmittels als eine Erzeugungsquelle für ein Reduktionsgas wie zum Beispiel Ammoniak, das Stickoxide im Abgas reduziert, und auf ein Festkörperreduktionsmittel-SCR-System mit dem Reduktionsgasgenerator.
Ein SCR-System (Selective Catalytic Reduction) wird in einem breiten Gebiet als eine Einrichtung zum Beseitigen von Stickoxiden in Abgas verwendet. Bei dem SCR-System reagieren Stickoxide im dem Abgas wahlweise mit einem Reduktionsgas wie zum Beispiel Ammoniak durch eine Katalyse, und sie werden dadurch zu harmlosen Stickstoff reduziert. Wenn Stickoxide in einem Abgas, das aus einer großen Maschine wie zum Beispiel einem Wärmekraftwerk ausgelassen wird, wird Ammoniak, das in einem Hochdrucktank gespeichert wird, direkt zu dem SCR-System geleitet. Wenn Stickoxide in einem Abgas, das aus einer kleinen Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel ein Automotor ausgelassen wird, behandelt wird, dann wird eine wässrige Ammoniaklösung oder eine wässrige Harnstofflösung als eine Ammoniakerzeugungsquelle verwendet, die in einem Fahrzeug angebracht ist, und dies ist in der Handhabung sicher, wie dies zum Beispiel in JP-2005-282413 A entsprechend der US 2007/0035832 A1 beschrieben ist.
Wenn jedoch die vorstehend genannten wässrigen Lösungen verwendet werden, ist ihr volumetrischer Wirkungsgrad niedrig. Ammoniak, das in wirksamer Weise für die Abgasbehandlung verwendet wird, entspricht ungefähr 30% des Volumens der wässrigen Lösung, da die Löslichkeit von Ammoniak oder Harnstoff begrenzt ist. Somit ist es schwierig, eine große Menge der wässrigen Lösung in einem begrenzten Raum des Fahrzeugs unterzubringen, und folglich wird eine praktische Verwirklichung des SCR-Systems behindert, das das ausgelassene Abgas zum Beispiel aus einem kleinen Automotor behandelt. Zusätzlich bestehen Bedenken hinsichtlich eines Gefrierens hinsichtlich der wässrigen Lösung in einer Umgebung mit niedriger Temperatur, Bedenken hinsichtlich einer Verstopfung von Rohren durch Kristalle, die aus der wässrigen Lösung ausfällen, und Bedenken hinsichtlich korrodierten Rohren aufgrund einer korrodierenden wässrigen Lösung.
Dem entsprechend wird ein Festkörper-Harnstoff-SCR-System vorgeschlagen, bei dem ein Ammoniakgas zu einer stromaufwärtigen Seite eines SCR-Katalysators geleitet wird, der in einem Abgasströmungskanal angeordnet ist, um Stickoxide in dem Abgas zu reduzieren. Das Ammoniakgas wird dadurch erzeugt, dass ein Festkörperharnstoff wie zum Beispiel Ammoniumkarbamat als eine alternative Ammoniakerzeugungsquelle für die wässrige Ammoniaklösung oder die wässrige Harnstofflösung erwärmt und zerlegt wird, wie dies zum Beispiel in „A Compact Solid SCR System”, MTZ worldwide 6/2003 vol. 64 pp. 14–17 von Michael Kruger, et. al.
Bei einem herkömmlichen Festkörper-Harnstoff-SCR-System, wie dies in der 7 gezeigt ist, wird ein flüssiges Erwärmungsmedium 209 wie zum Beispiel ein Wärmeübertragungsöl, das durch einen Wärmetauscher 201 erwärmt wird, durch eine Einspritzdüse eingespritzt, die unter einem Festkörperreduktionsmittel (Harnstoff) 208 angeordnet ist. In Folge dessen wird ein Teil der Oberfläche des Feststoffharnstoffes sofort erwärmt, so dass er eine Sublimationstemperatur oder höher erreicht, und dem entsprechend wird ein gasförmiges Reduktionsmittel 207 einschließlich eines Gasgemisches aus Kohlendioxid und Ammoniak durch eine thermische Zerlegung erzeugt. Folglich erhöht sich der Druck in einem Raum nahe einem unteren Abschnitt des Festkörperharnstoffes in einem Behälter 202. Das gasförmige Reduktionsmittel 207 wird zu einer stromaufwärtigen Seite eines SCR-Katalysators 204 zugeführt, in dem eine Menge des zugeführten gasförmigen Reduktionsmittels 207 gesteuert wird, die für eine Menge der Stickoxide in dem Abgas geeignet ist, und zwar durch die Erfassung des vorstehend genannten Drucks unter Verwendung eines Drucksensors 203.
Da nichts desto trotz ein flüssiges Erwärmungsmedium zum Erwärmen und Zerlegen des Festkörperharnstoffes 208 bei dem herkömmlichen Festkörperharnstoff SCR-System verwendet wird, erfordert das System nicht nur den Wärmetauscher 201 zum Erwärmen des Festkörperharnstoffes 208, sondern auch eine Zirkulationseinheit, die die Einspritzdüse, einen Öltank und eine Ölpumpe 205 aufweist. Die Zirkulationseinheit spritzt das Erwärmungsmedium in den Festkörperharnstoff 208 ein, und sie stellt das Erwärmungsmedium wieder her und lässt es zirkulieren. Darüber hinaus wird ein Dampf des Erwärmungsmediums mit dem gasförmigen Reduktionsmittel 207 vermischt, und dadurch kann der SCR-Katalysator 204 kontaminiert werden. Dem entsprechend muss ein Filter zum Separieren des Dampfes des Erwärmungsmediums zum Beispiel in einem Reduktionsmittelförderrohr 206 vorgesehen sein. Da zusätzlich die untere Fläche des Festkörperharnstoffes 208 örtlich durch das Einspritzen des Erwärmungsmediums zerlegt wird, hat die untere Fläche des Festkörperharnstoffes 208 sowohl zerlegte und nicht zerlegte Bereiche, so dass eine erzeugte Menge des gasförmigen Reduktionsmittels 207 schwierig gesteuert werden kann. Außerdem wird der Festkörperharnstoff 208 in dem Erwärmungsmedium gelöst, und der Festkörperharnstoff 208 kann aus der Lösung in einem Zirkulationspfad des Erwärmungsmediums ausfällen, um den Zirkulationspfad zu verstopfen. Daher hat ein Reduktionsgasgenerator unter Verwendung des Festkörperreduktionsmittels bei dem herkömmlichen SCR-System eine komplizierte Struktur, und die erzeugte Menge des gasförmigen Reduktionsmittels 207 wird schwer stabilisiert.
Die WO 2004/073 840 A1 offenbart einen Reduktionsgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 103 23 591 A1 offenbart einen Regenerationsgenerator zum Erzeugen eines Reaktionsgases, das Ammoniak beinhaltet. Dieser Generator weist Folgendes auf: ein Festkörperreduktionsmittel, das in einer säulenartigen Form ausgebildet ist, wobei eine Querschnittsfläche des Festkörperreduktionsmittels eine konstante Form hat, wobei die Querschnittsfläche senkrecht zu einer Mittelachse des Festkörperreduktionsmittels ist; einen Wärmeerzeugungsabschnitt, der Folgendes aufweist: eine Wärmeerzeugungsfläche, die einer unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels in dessen vertikaler Richtung gegenüberliegt und mit einem gesamten Bereich der unteren Fläche in Kontakt ist; und ein Erwärmungselement, das die Wärmeerzeugungsfläche erwärmt, wenn es mit Energie beaufschlagt wird, so dass das Festkörperreduktionsmittel erwärmt und zerlegt wird, um das Reduktionsgas zu erzeugen; einen luftdichten druckgefäßförmigen Behälter, der in sich den Festkörper aufnimmt, wobei das Reduktionsgas, das erzeugt wird, wenn das Festkörperreduktionsmittel durch den Wärmeerzeugungsabschnitt erwärmt wird, in dem Behälter aufbewahrt ist; ein Reduktionsgasauslassloch, das das Reduktionsgas aus dem Behälter herausführt; und einen Entlüftungskanal, der zwischen dem Festkörper und einer Innenwand des Behälters ausgebildet ist, um das Reduktionsgas in das Reduktionsgasauslassloch hineinzuleiten.
Die DE 203 08 348 U1 offenbart eine Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung.
Die vorliegende Erfindung widmet sich den vorstehend geschilderten Nachteilen. Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reduktionsgasgenerator vorzusehen, der eine vereinfachte Konfiguration unter Verwendung eines Festkörperreduktionsmittels mit einem hohen volumetrischen Wirkungsgrad aufweist, um eine Erzeugung des Reaktionsgases genau zu steuern, und ein SCR-System mit dem Generator vorzusehen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Reduktionsgenerator und einem SCR-System gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung wird zusammen mit weiteren Merkmalen und Vorteilen aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Gesamtkonfiguration eines Festkörperreduktionsmittel-SCR-Systems einschließlich eines Reduktionsgasgenerators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2A zeigt eine Längsschnittansicht eines Hauptabschnittes des Reduktionsgasgenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
2B zeigt eine Draufsicht entlang einer Linie IIB-IIB in der 2A;
3A zeigt einen äquivalenten Schaltkreis, der schematisch eine Überwachung eines Festkörperreduktionsmittelverbrauches darstellt, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet wird;
3B zeigt eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Restmenge eines Festkörperreduktionsmittels und einer abgegebenen elektrischen Spannung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3C zeigt ein Flussdiagramm von Verarbeitungen der Überwachung des Festkörperreduktionsmittelverbrauches gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 zeigt einen äquivalenten Schaltkreis einer anderen Überwachung des Festkörperreduktionsmittelverbrauches, das gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet wird;
5A zeigt eine Längsschnittansicht eines Hauptabschnittes eines Reduktionsgasgenerators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5B zeigt eine Draufsicht entlang einer Linie VB-VB in der 5A;
6A zeigt eine Draufsicht eines Beispiels eines Erwärmungselementes, das mit einer flachen plattenartigen Form ausgebildet ist, und zwar gemäß den Ausführungsbeispielen;
6B zeigt eine Schnittansicht des Beispiels des Erwärmungselements;
6C zeigt eine Draufsicht eines Beispiels eines Erwärmungselementes, das mit einer Spiralform ausgebildet ist, und zwar gemäß den Ausführungsbeispielen;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration eines herkömmlichen Festkörperharnstoff-SCR-Systems.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die gegenwärtigen Ausführungsbeispiele können auf eine Brennkraftmaschine wie zum Beispiel eine Dieselkraftmaschine oder eine Benzinkraftmaschine angewendet werden, wobei deren Abgase Stickoxide (NOx) beinhalten. Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat ein Festkörperreduktionsmittel-SCR-System 1 gemäß den gegenwärtigen Ausführungsbeispielen einen Reduktionsgasgenerator 10, ein Festkörperreduktionsmittel 20, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 und einen SCR-Katalysator 40, der in einem Abgasströmungskanal 400 einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) angeordnet ist.
Der Reduktionsgasgenerator 10 hat einen Behälter 100, einen hauptsächlich zylindrischen Festkörperreduktionskörperaufnahmeabschnitt 130, eine Wärmeerzeugungsfläche 141, einen Wärmeerzeugungsabschnitt 100, die ECU 30 und eine Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung 120. Der Behälter 100 hat eine luftdichte Druckgefäßform. Der Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt 130 nimmt darin das Festkörperreduktionsmittel 20 auf. Die Wärmeerzeugungsfläche 141 ist in einen Kontakt mit einer Aufnahmeabschnittsbasis des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts 130 und gegenüber einer unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 in einen Kontakt angeordnet, um mit deren gesamten Bereich in Kontakt zu sein. Der Wärmeerzeugungsabschnitt 150 hat ein Erwärmungselement 151, das die Wärmeerzeugungsfläche 141 bei einer Erregung erwärmt. Die ECU 30 (Steuereinrichtung) steuert die Erregung des Erwärmungselementes 151. Die Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung 120 drückt die untere Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 an die Wärmeerzeugungsfläche 141 gemäß einer Reduzierung des Volumens des Festkörperreduktionsmittels 20, wenn es zerlegt wird.
Das Festkörperreduktionsmittel 20 ist mit einer säulenartigen Form ausgebildet, deren Querschnittsfläche senkrecht zu seiner Mittelachse eine konstante Form hat. Dem entsprechend ist eine Rate einer Menge des Reduktionsgases 21, das durch eine thermische Zerlegung des Festkörperreduktionsmittels 20 erzeugt wird, hinsichtlich eines Wärmefreisetzungswertes des Erwärmungselementes 151 konstant. Somit wird die Menge des erzeugten Reduktionsgases 21 in einfacher Weise gesteuert, und der Reduktionsgasgenerator 10 wird unter Verwendung einer vereinfachten Konfiguration verwirklicht. Darüber hinaus ist eine axiale Richtung des Festkörperreduktionsmittels 20 senkrecht zu der Wärmeerzeugungsfläche 141, und der Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt 130 hält eine Kontaktposition zwischen dem Festkörperreduktionsmittel 20 und der Wärmeerzeugungsfläche 141. Dem entsprechend wird ein Kontaktbereich zwischen der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 und der Wärmeerzeugungsfläche 141 konstant gehalten, und dadurch wird die Menge des erzeugten Reduktionsgases 21 noch einfacher gesteuert. Zusätzlich wird der gesamte Bereich der unteren Fläche des Testkörperreduktionsmittels 20 konstant gegen die Wärmeerzeugungsfläche 141 durch die Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung 120 gedrückt. Folglich wird das Festkörperreduktionsmittel 20 unter festen Bedingungen konstant erwärmt, und dadurch wird die Menge des erzeugten Reduktionsgases 21 stabilisiert.
Der Reduktionsgasgenerator 10 hat des Weiteren einen Drucksensor 113, einen Gaskonzentrationssensor 114 und eine Überwachungsvorrichtung 170 des Festkörperreduktionsmittelverbrauchs als Informationseingabequellen zum genauen Steuern einer Reduktionsgaserzeugungsmenge. Der Drucksensor 113 erfasst einen Druck in dem Behälter 100. Der Gaskonzentrationssensor 114 erfasst die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente (Ammoniak) in dem Behälter 100. Die Überwachungsvorrichtung 170 des Festkörperreduktionsmittelverbrauches überwacht eine verbrauchte Menge des Festkörperreduktionsmittels 20. Durch überwachen der verbrauchten Menge des Festkörperreduktionsmittels 20 wird verhindert, dass das Festkörperreduktionsmittel 20 aufgebraucht wird.
Zusätzlich hat der Reduktionsgasgenerator 10 als eine Abgabeeinrichtung zum noch genaueren Steuern der erzeugten Reduktionsgasmenge ein Steuerventil 161 in einem Reduktionsgasauslassloch 112 und eine Druckpumpe 160 zwischen dem Reduktionsgasauslassloch 112 und dem Steuerventil 161. Das Steuerventil 161 öffnet und schließt das Reduktionsgasauslassloch 112. Die Druckpumpe 160 verstärkt den Druck des Reduktionsgases, das heraus geführt wird.
Da ein Überdruck in dem Behälter 100 durch das erzeugte Reduktionsgas 21 aufrecht erhalten wird, wird die Zufuhr des Reduktionsgases 21 zu dem SCR-Katalysator 40 durch das Öffnen und das Schließen des Steuerventils 161 alleine gesteuert. Dem entsprechend kann die Druckpumpe 160 von dem Reduktionsgasgenerator 10 ausgeschlossen werden.
Abgas, das aus der Kraftmaschine ausgelassen wird, tritt durch eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung einschließlich des Festkörperreduktionsmittel-SCR-Systems 1 hindurch und wird in die Luft ausgelassen. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung hat einen Oxidationskatalysator (nicht gezeigt), der vor und hinter den SCR-Katalysator 40 als ein Katalysator zum Reinigen von NOx in dem Abgas angeordnet ist.
Der Oxidationskatalysator vor dem SCR-Katalysator 40 wandelt Stickoxid (NO) in dem Abgas zu Stickstoffdioxid (NO₂) um, wodurch ein Verhältnis von NO₂ in dem NOx vermehrt wird und ein stöchiometrisches Mischverhältnis von NOx nach dem SCR-Katalysator 40 homogenisiert wird. Dem entsprechend wird eine Reduktionsreaktion gefördert. Gleichzeitig oxidiert der Oxidationskatalysator Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxide (CO) in dem Abgas zu harmlosem Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂).
In dem SCR-Katalysator 40 wird NOx durch das Reduktionsgas wahlweise reduziert und gereinigt. Aus diesem Grund ist ein Reduktionsmitteleinlassrohr 162 mit einem Abschnitt zwischen dem SCR-Katalysator 40 und dem Oxidationskatalysator vor dem SCR-Katalysator 40 verbunden. Reduktionsgas, das in dem Reduktionsgasgenerator 10 erzeugt wird, wird zu dem Abschnitt zugeführt.
Der Oxidationskatalysator nach dem SCR-Katalysator 40 soll das Entweichen des überschüssigen Ammoniaks begrenzen, der zum Reduzieren von NOx zu Ammoniak als Reduktionsgas nicht verwendet wird. Der Oxidationskatalysator oxidiert und zerlegt Ammoniak, das durch den SCR-Katalysator 40 hindurch getreten ist, so dass es harmlos wird. Der SCR-Katalysator 40 und der Oxidationskatalysator hinter dem SCR-Katalysator 40 können in einen NOx-Behandlungskatalysator integriert sein, oder sie können separat vorgesehen werden.
Das Festkörperreduktionsmittel 20 beinhaltet zumindest die Ammonium-Acid-Carbonat-Carbamat (NH₄)₂(HCO₃) (NH₂CO₂), Ammoniak Dihydrogenphosphat NH₄H₂PO₄, Ammoniakacetat CH₃COONH₄, Ammoniumstearat CH₃ (CH₂)₁₆COONH₄ oder Ammoniakformat HCOONH₄. Die vorstehend genannten Festkörperreduktionsmittelmaterialien werden bei einer relativ niedrigen Temperatur thermisch zerlegt, und dadurch wird das Reduktionsgas 21 einschließlich Ammoniak erzeugt. Durch Bilden des Reduktionsmittels 20 aus den vorstehend genannten Festkörperreduktionsmittelmaterialien in Pulverform derart, dass es eine säulenartige Form aufweist, und zwar durch ein Pressformverfahren, so dass eine Querschnittsfläche des Festkörperreduktionsmittels 20 senkrecht zu seiner Mittelachse eine vorgegebene Form hat, wird eine Menge des Ammoniakgases, das als Reduktionsgas erzeugt wird, wenn das Festkörperreduktionsmittel 20 erwärmt wird, in einfacher Weise gesteuert. Zusätzlich kann im Allgemeinen bekanntes Ammoniakcarbamat NH₂COONH₄, Ethylcarbamat NH₂COOC₂H₅, Ammoniakcarbonat (NH₄)₂CO₃ oder Ammoniakhydrogencarbonat (NH₄)₂HCO₅ als das Festkörperreduktionsmittel 20 verwendet werden.
Falls die Ammonium-Acid-Carbonat-Carbamat (NH₄)₂(HCO₃)(NH₂CO₂) als das Festkörperreduktionsmittel 20 verwendet wird, wird das Festkörperreduktionsmittel 20 zu Ammoniak (NH₃), H₂O und CO₂ (Formel 1) thermisch zerlegt, wenn das Erwärmungselement 151 erregt wird, um das Festkörperreduktionsmittel 20 auf 70°C zu erwärmen. Das erzeugte NH₃ dient als ein Reduktionsmittel für NOx in dem SCR-Katalysator 40 (Formel 2). Ammoniakgas, das durch den SCR-Katalysator 40 hindurch getreten ist, ohne dass es NOx reduziert hat, wird durch den Oxidationskatalysator hinter dem SCR-Katalysator 40 oxidiert und zerlegt, wodurch es zu harmlosem H₂O und CO₂ gereinigt wird (Formel 3). (NH₄)₂(HCO₃)(NH₂CO₂) → 3NH₃ + H₂O + 2CO₂ (Formel 1) NO + NO₂NH₃ → 2N₂ + H₂O (Formel 2) 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O (Formel 3)
Das Festkörperreduktionsmittel-SCR-System 1 hat den Reduktionsgasgenerator 10, den SCR-Katalysator 40, der in dem Abgasströmungskanal 400 der Kraftmaschine angeordnet ist, und das Steuerventil 161 sowie die Druckpumpe 160 als eine Einrichtung zum Steuern einer eingeführten Reduktionsgasströmung, um eine Strömung des Reduktionsgases zu steuern, das zu einer stromaufwärtigen Seite des SCR-Katalysators 40 von dem Reduktionsgasgenerator 10 eingeführt wird. Dem entsprechend reduziert das Festkörperreduktionsmittel-SCR-System 1 das NOx in dem Abgas aus der Kraftmaschine und beseitigt es, indem ein Reduktionsgas verwendet wird, das Ammoniak beinhaltet, das ihren Ursprung in dem Festkörperreduktionsmittel 20 hat.
Gaskonzentrationssensoren 401, 402 zum Erfassen der Konzentration der spezifischen Gaskomponente in dem Abgas sind an einer stromaufwärtigen und an einer stromabwärtigen Seite des SCR-Katalysators 40 entsprechend angeordnet.
Eine heraus geführte Menge des Reduktionsgases wird unter Verwendung der erhaltenen Gaskonzentration korrigiert.

Eine chemische Formel, eine Wärmezerlegungstemperatur und erzeugtes Pyrolysegas der Materialien, die als ein Beispiel des Festkörperreduktionsmittels 20 genannt werden, sind in einer Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Material/chemische Formel	Wärmezerlegungstemperatur	Zusammensetzung nach der Wärmezerlegung
Diammonium-Acid-Carbonat-Carbamat (NH₄)₂(HCO₃)(NH₂CO₂)	70°C	NH₃ CO₂ H₂O
Ammoniumphosphat (NH₄)₃PO₄	60°C	NH₃ (NH₄PO₃),
Diammoniumphosphat (NH₄)₂HPO₄	216°C	NH₃ H₂O (NH₄PO₃),
Ammoniumdihydrogenphosphat NH₄H₂PO₄	190,5°C	NH₃ H₂O (NH₄PO₃)_n
Ammoniumacetat CH₃COONH₄	145°C	NH₃ CO₂ H₂O
Ammoniumstearat CH₃(CH₂)₁₆COONH₄	110°C	NH₃ CO₂ H₂O
Ammoniumformat HCOONH₄	180°C	NH₃ CO₂ H₂O

Eine spezifische Konfiguration des Reduktionsgasgenerators 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 2A, 2B im Einzelnen beschrieben. Die 2A zeigt eine Schnittansicht eines Hauptabschnittes des Reduktionsgasgenerators 10, wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 150 Wärme erzeugt. Die 2B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IIB-IIB in der 2A. In den 2A, 2B ist eine Strömung des Reduktionsgases 21, das aus dem Festkörperreduktionsmittel 20 erzeugt wird, durch einen Pfeil angegeben. Der Behälter 100 deckt den Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt 130 und den Wärmeerzeugungsabschnitt 150 ab. Der Behälter 100 ist aus einer hauptsächlich zylindrischen Form ausgebildet, wobei ihr oberer Endabschnitt offen ist, und wobei ihr unterer Endabschnitt verschlossen ist. Der Behälter 100 ist mit einer hutartigen Form ausgebildet, die einen Flanschabschnitt 111 aufweist, der um einen Außenumfang an seinem oberen Ende nach außen vorsteht. Eine Behälterabdeckung 101 ist mit einer flachen, plattenartigen Form ausgebildet und deckt eine Öffnung 110 des Behälters 100 ab. Die Behälterabdeckung 101 ist luftdicht an dem Flanschabschnitt 111 über ein Dichtelement 102 unter Verwendung einer Schraube 103 befestigt. Der Behälter 100 und die Behälterabdeckung 101 sind zum Beispiel aus Edelstahl ausgebildet, und sie haben eine Druckbeständigkeit als ein Druckgefäß, um das Reduktionsgas 21 zu speichern, das in dem Behälter 100 erzeugt wird.
Der Behälter 100 hat das Reduktionsgasauslassloch 112 an seinem oberen Abschnitt zum Herausführen des Reduktionsgases 21. Der Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt 130 hat eine Lüftungseinrichtung, die mit einem Lüftungskanal 132 in Verbindung ist, der sich zwischen dem Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt 130 und einer Innenwand des Behälters 100 befindet, und der das Reduktionsgas 21, das zwischen der Wärmeerzeugungsfläche 141 und der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 erzeugt wird, in das Reduktionsgasauslassloch 112 leitet.
Der Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt 130 nimmt das Festkörperreduktionsmittel 20 auf, wobei die Wärmeerzeugungsfläche 141 im Allgemeinen senkrecht zu einer axialen Richtung des Festkörperreduktionsmittels 20 ist, und eine Position wird gehalten, an der das Festkörperreduktionsmittel 20 und die Wärmeerzeugungsfläche 141 in Kontakt sind.
Ein Federantrieb 122 ist in dem Behälter 100 als eine Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung 120 angebracht. Eine Endseite des Federantriebs 122 drückt das Festkörperreduktionsmittel 20 an die Wärmeerzeugungsfläche 141 und ist elektrisch mit einer oberen Elektrode 123 verbunden, die eine Elektrode der Überwachungsvorrichtung 170 des Festkörperreduktionsmittelverbrauches bildet. Eine Basisendseite des Federantriebs 122 ist mit einem Anschluss 104 verbunden. Die obere Elektrode 123 wird an einer Innenumfangsfläche einer Seitenfläche 131 des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts gleitbar gehalten. Alternativ kann die Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung 120 den Druck des Gases in einem Raum 121 des Festkörperreduktionsmittelstaudruckes verwenden, der das Reduktionsgas 21 aufweist, das zu einem Raum 121 des Staudrucks des Festkörperreduktionsmittels geleitet wird, um das Festkörperreduktionsmittel 20 zu drücken. Dem entsprechend wird der Druck, der das Festkörperreduktionsmittel 20 gegen die Wärmeerzeugungsfläche 141 drückt, ausgeglichen, und dadurch wird die Menge des erzeugten Reduktionsgases 21 stabilisiert.
Eine Fläche einer Bodenwand des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts 130 gegenüber dem Festkörperreduktionsmittel 20 bildet die Wärmeerzeugungsfläche 141. Zusätzlich ist die Lüftungseinrichtung, durch die das Reduktionsgas 21 entlüftet wird, in der Bodenwand ausgebildet. Darüber hinaus bildet die Bodenwand eine untere Elektrode 140 der Überwachungsvorrichtung 170 des Festkörperreduktionsmittelverbrauches.
Als eine spezifische Entlüftungseinrichtung wird durch das Ausbilden der Seitenfläche 131 des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts und der unteren Elektrode 140, die die Bodenwandfläche des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts aus einem porösen Material definiert, durch die das Reduktionsgas 21 hindurch dringen kann, das Reduktionsgas 21, das an der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 erzeugt wird, in den Entlüftungskanal 132 entlüftet. Ein poröses gesintertes Metall oder poröse Keramiken können für die Seitenfläche 131 des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts verwendet werden. Ein poröses gesintertes Metallmaterial oder leitende poröse Keramiken können für die untere Elektrode 140 verwendet werden. Wenn zusätzlich ein leitendes Material für die Seitenfläche 131 des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts verwendet wird, ist die Seitenfläche 131 des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts geeignet von der oberen Elektrode 123 und der unteren Elektrode 140 isoliert.
Ein Verbinder 105 hält eine Luftdichtigkeit in dem Behälter 100 aufrecht, und der Anschluss 104 ist an die Behälterabdeckung 101 befestigt, wodurch er von der Behälterabdeckung 101 durch den Verbinder 105 isoliert wird. Außerdem erleichtert der Verbinder 105 eine Verbindung eines Leitungsdrahtes, der mit der Überwachungsvorrichtung 170 des Festkörperreduktionsmittelverbrauches verbunden ist, und zwar mit der oberen Elektrode 123.
Ein zylindrisch geformtes Hydrauliksystem, das vertikal durch einen hydrodynamischen Antrieb versetzt wird, kann anstelle des Federantriebs 122 angebracht sein. Darüber hinaus dient ein Raum, der durch eine Innenwand der Behälterabdeckung 101, eine Innenwand des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts 130 und eine obere Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 definiert wird, als ein Raum 121 des Festkörperreduktionsmittelstaudrucks. Der Druck des Reduktionsgases 21, der in den Raum 121 des Festkörperreduktionsmittelstaudrucks geleitet wird, kann zum Drücken der Wärmeerzeugungsfläche 141 unter dem Festkörperreduktionsmittel 20 verwendet werden.
Der Drucksensor 113 und der Gaskonzentrationssensor (Ammoniakkonzentrationssensor) 114 sind an der Behälterabdeckung 101 angebracht, um einen Druck in dem Raum 121 des Festkörperreduktionsmittelstaudrucks bzw. eine Ammoniakkonzentration zu erfassen.
Der Wärmeerzeugungsabschnitt 150 hat das Erwärmungselement 151, das Wärme erzeugt, wenn es erregt wird, und einen Isolator 152, der das Erwärmungselement 151 abdeckt. Die untere Elektrode 140 ist in einem engen Kontakt mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt 150 angeordnet, damit sie als eine Kühlerplatte dient, die Wärme, die durch das Erwärmungselement 151 erzeugt wird, von der Wärmeerzeugungsfläche 141 gleichmäßig zu der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 überträgt.
Wie dies in den 2A, 2B gezeigt ist, wenn das Erwärmungselement 151 Wärme erzeugt, so dass eine Sublimationstemperatur des Festkörperreduktionsmittels 20 oder mehr erreicht wird, wird die gesamte untere Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20, die der Wärmeerzeugungsfläche 141 gegenüber liegt, erwärmt und zerlegt. Dann durchdringt das erzeugte Reduktionsgas 21 einschließlich Ammoniak die untere Elektrode 140 und die Seitenfläche 131 des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts, und dem entsprechend wird es in den Raum 121 des Festkörperreduktionsmittelstaudrucks durch den Entlüftungskanal 132 geleitet. Das Reduktionsgas 21 wird durch das Reduktionsgasauslassloch 112 ausgelassen, und drückt das Festkörperreduktionsmittel 20 an die Wärmeerzeugungsfläche 141 über die obere Elektrode 123.
Ein spezifisches Beispiel der Überwachungsvorrichtung 170 des Festkörperreduktionsmittelverbrauchs wird unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschrieben. Die Überwachungsvorrichtung 170 des Festkörperreduktionsmittelverbrauches hat die obere Elektrode 123, die mit der oberen Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 in Kontakt ist, und die untere Elektrode 140, die mit der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 in Kontakt ist, die als ein Elektrodenpaar dienen. Ein bekannter Erfassungswiderstand R2 ist in Reihe mit einem Innenelektrodenwiderstand R1 zwischen dem Elektrodenpaar verbunden. Eine elektrische Abgabespannung V, die auf den Erfassungswiderstand R2 zwischen der unteren Elektrode 140 und einem Verbindungspunkt 174 aufgebracht wird, wird dann erfasst, wenn eine elektrische Spannung V0 zwischen der oberen Elektrode 123 und dem Verbindungspunkt 174 aufgebracht wird. Wie dies in der 3B gezeigt ist, wird der Innenelektrodenwiderstand R1, der sich gemäß einem Verbrauch des Festkörperreduktionsmittels 20 ändert, aus der elektrischen Abgabespannung V erhalten. Wie dies in einem Flussdiagramm in der 3C gezeigt ist, wenn die elektrische Abgabespannung V gleich oder kleiner ist als ein Schwellwert V1, kann ein Alarm vorgesehen werden, oder eine Stromzufuhr zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt 150 kann unterbrochen werden.
Wie dies alternativ in der 4 gezeigt ist, kann eine Überwachungsvorrichtung 170a des Festkörperreduktionsmittelverbrauches so konfiguriert sein, dass eine Erfassungskapazität C2 anstelle des Erfassungswiderstands R2 in Reihe mit dem Festkörperreduktionsmittel 20 verbunden wird, und dass eine Kapazität C1 anstelle des Innenelektrodenwiderstands R1 zwischen der oberen Elektrode 123 und der unteren Elektrode 140 gemessen wird. Zusätzlich dient die obere Elektrode 123 außerdem als ein Druckübertragungselement zum Übertragen des auf die Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung 120 aufgebrachten Drucks zu der oberen Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20.
Wie dies in den 5A, 5B gezeigt ist, kann eine spezifische Lüftungseinrichtung in einem Reduktionsgasgenerator 10a gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Bodenwandnutenabschnitt 142, einen Seitenwandnutenabschnitt 133 und eine Seitenfläche 134 aufweisen. Der Bodenwandnutenabschnitt 142 hat zumindest eine einzige Nut, die an einer Innenfläche 141a einer Bodenwand 140 des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts in einer radial nach außen gerichteten Richtung von der Mitte der Innenfläche 141a ausgebildet ist. Der Seitenwandnutenabschnitt 133 hat zumindest eine einzige Nut, die mit dem Bodenwandnutenabschnitt 142 in Verbindung ist und an einer Innenumfangsfläche einer Seitenwand 131a des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts in einer Richtung von ihrem unterem zu ihrem oberen Ende ausgebildet ist. Die Seitenflächenöffnung 134 ist an einem oberen Abschnitt eines Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts 120a ausgebildet und mit dem Seitenwandnutenabschnitt 133 verbunden. Dem entsprechend sind das Innere und das Äußere der Seitenwand 131a des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts durch die Seitenflächenöffnung 134 miteinander in Verbindung.
Spezifische Beispiele des Erwärmungselements 151 und eines Erwärmungselements 151a, die bei den gegenwärtigen Ausführungsbeispielen verwendet werden, sind in den 6A bis 6C entsprechend gezeigt. Das Erwärmungselement 151 ist ein scheibenförmiges Erwärmungselement, das aus PTC-Keramiken ausgebildet ist. Elektroden 153, die aus einem ohmschen Silber oder dergleichen geschaffen sind, sind an der oberen und der unteren Fläche des Erwärmungselements 151 ausgebildet. Ein Paar Leitungsdrähte 154 ist entsprechend mit den Elektroden 153 verbunden. Die PTC-Keramiken haben eine Funktion einer Temperaturselbststeuerung aufgrund der PTC-Charakteristika. Gemäß den PTC-Charakteristika erzeugt die gesamte Fläche der PTC-Keramiken, an der die Elektroden 153 ausgebildet sind, gleichzeitig Wärme bei einer Erregung zwischen den Elektroden 153. Wenn eine Wärmeerzeugungstemperatur einen Curie-Punkt erreicht der eine Eigenschaft der PTC-Keramiken ist, erhöht sich schnell ein Innenwiderstand des Erwärmungselements 151, und dadurch tritt kein Strom durch die PTC-Keramiken hindurch. Somit haben die PTC-Keramiken die Funktion der Temperaturselbststeuerung, um den Temperaturanstieg der PTC-Keramiken zu stoppen. Unter Verwendung des Erwärmungselements aus den PTC-Keramiken, das einen Curie-Punkt aufweist, der mit einer Sublimationstemperatur des Festkörperreduktionsmittels 20 übereinstimmt, muss die Wärmeerzeugungstemperatur nicht gemessen werden. Folglich wird eine Menge des erzeugten Reduktionsgases 21 unter Verwendung einer weiter vereinfachten Konfiguration gesteuert.
Wie dies in der 6C gezeigt ist, wird durch Ausbilden des Erwärmungselementes 151a mit einer Spiralenform unter Verwendung einer ummantelten Erwärmungsvorrichtung oder einer Nichrom-Draht-Erwärmungsvorrichtung eine Temperaturverteilung an seiner Wärmeerzeugungsfläche angeglichen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und sie kann in geeigneter Weise abgewandelt werden, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird. Zum Beispiel wird bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Ammonium-Acid-Carbonat-Carbamat für das Festkörperreduktionsmittel 20 verwendet. Wenn jedoch die Wärmeerzeugungstemperatur des Erwärmungselements an die Sublimationstemperatur des Festkörperreduktionsmittels 20 angepasst ist, werden andere Materialien, die in der Tabelle 1 aufgelistet sind, für das Festkörperreduktionsmittel 20 angewendet. Darüber hinaus ist das Erwärmungselement nicht auf die Beispiele beschränkt, die in den 6A bis 6C gezeigt sind. Irgendeine Struktur, die Wärme bei Erregung erzeugt, um die untere Fläche des Festkörperreduktionsmittels 20 gleichmäßig zu erwärmen, kann als das Erwärmungselement verwendet werden.

Claims

Reduktionsgasgenerator (10) zum Erzeugen eines Reduktionsgases (21), das Ammoniak beinhaltet, wobei der Generator (10) Folgendes aufweist: ein Festkörperreduktionsmittel (20), das in einer säulenartigen Form ausgebildet ist, wobei eine Querschnittsfläche des Festkörperreduktionsmittels (20) eine konstante Form hat, wobei die Querschnittsfläche senkrecht zu einer Mittelachse des Festkörperreduktionsmittels (20) ist; einen Wärmeerzeugungsabschnitt, der Folgendes aufweist: eine Wärmeerzeugungsfläche (141), die einer unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels (20) in dessen vertikaler Richtung gegenüberliegt und mit einem gesamten Bereich der unteren Fläche in Kontakt ist; und ein Erwärmungselement (151), das die Wärmeerzeugungsfläche (141) erwärmt, wenn es mit Energie beaufschlagt wird, so dass das Festkörperreduktionsmittel (20) erwärmt und zerlegt wird, um das Reduktionsgas (21) zu erzeugen; einen Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt (130, 130a), der das Festkörperreduktionsmittel (20) derart aufnimmt, dass eine axiale Richtung des Festkörperreduktionsmittels (20) senkrecht zu der Wärmeerzeugungsfläche (141) ist und dass eine Kontaktposition zwischen dem Festkörperreduktionsmittel (20) und der Wärmeerzeugungsfläche (141) aufrechterhalten wird, wobei der Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt (130, 130a) in einer hauptsächlich zylindrischen Form ausgebildet ist; einen luftdichten druckgefäßförmigen Behälter (100), wobei das Reduktionsgas (21), das erzeugt wird, wenn das Festkörperreduktionsmittel (20) durch den Wärmeerzeugungsabschnitt erwärmt wird, in dem Behälter (100) aufbewahrt wird; ein Reduktionsgasauslassloch (112), das das Reduktionsgas (21) aus dem Behälter (100) herausführt; einen Entlüftungskanal (132), um das Reduktionsgas (21) in das Reduktionsgasauslassloch (112) hinein zu leiten; und eine Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung (120) zum Drücken der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels (20) an die Wärmeerzeugungsfläche (141) gemäß einer Volumenverringerung des Festkörperreduktionsmittels (20) aufgrund der Zerlegung des Festkörperreduktionsmittels (20), wobei: eine Innenwand des Behälters (100) und eine obere Fläche des Festkörperreduktionsmittels einen Festkörperreduktionsmittelgegendruckraum (121) definieren; und die Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung (120) das Festkörperreduktionsmittel (20) unter Verwendung eines Gasdrucks in dem Festkörperreduktionsmittelgegendruckraum (121) drückt, dadurch gekennzeichnet, dass der luftdichte druckgefäßförmige Behälter (100) in sich den Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt (130, 130a) aufnimmt, der Entlüftungskanal (132) zwischen dem Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitt (130, 130a) und der Innenwand des Behälters (100) ausgebildet ist, auch eine Innenwand des Festkörperreduktionsmittelsaufnahmeabschnitts (130, 130a) den Festkörperreduktionsmittelgegendruckraum (121) mit definiert, und die Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung (120) das Festkörperreduktionsmittel (20) unter Verwendung des Gasdrucks in dem Festkörperreduktionsmittelgegendruckraum (121) einschließlich des Reduktionsgases (21) drückt, das in den Festkörperreduktionsmittelgegendruckraum (121) eingeleitet wird.
Reduktionsgasgenerator (10) nach Anspruch 1, wobei die Entlüftungseinrichtung (131) eine Wandfläche des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts (130, 130a) ist, die aus einem porösen Körper ausgebildet ist, durch den das Reduktionsgas (21) dringt, oder eine Seitenflächenöffnung (134), die an einem oberen Abschnitt des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts (130a) in der vertikalen Richtung ausgebildet ist und durch die eine Innenseite und eine Außenseite des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts (130a) in Verbindung sind.
Reduktionsgasgenerator (10) nach Anspruch 1 oder 2, der des Weiteren eine Überwachungsvorrichtung (170) des Festkörperreduktionsmittelverbrauchs aufweist, die gestaltet ist, um eine verbrauchte Menge des Festkörperreduktionsmittels (20) zu überwachen, wobei die Überwachungsvorrichtung (170) des Festkörperreduktionsmittelverbrauchs ein Elektrodenpaar aufweist, das aus einer oberen Elektrode (123), die mit der oberen Fläche des Festkörperreduktionsmittels (20) in Kontakt ist, und einer unteren Elektrode (140) besteht, die mit einer unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts (130, 130a) in Kontakt ist; und die Überwachungsvorrichtung (170) des Festkörperreduktionsmittelverbrauchs einen Alarm ausgibt oder eine Stromzufuhr zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt stoppt, wenn ein Widerstand (R1) oder eine Kapazität (C1) zwischen dem Elektrodenpaar, die sich gemäß der verbrauchten Menge des Festkörperreduktionsmittels (20) ändern, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Reduktionsgasgenerator (10) nach Anspruch 3, wobei die Bodenwand (140a) des Festkörperreduktionsmittelaufnahmeabschnitts (130a) die untere Elektrode (140) ist.
Reduktionsgasgenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der des Weiteren eine Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung (120) zum Drücken der unteren Fläche des Festkörperreduktionsmittels (20) an die Wärmeerzeugungsfläche (141) gemäß einer Volumenverringerung des Festkörperreduktionsmittels (20) aufgrund der Zerlegung des Festkörperreduktionsmittels (20) aufweist, wobei die Festkörperreduktionsmitteldrückeinrichtung (120) ein Federantrieb (122) oder ein Hydrauliksystem ist, das im Inneren des Behälters (100) angeordnet ist.
Reduktionsgasgenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der des Weiteren Folgendes aufweist: eine Druckmessvorrichtung (113) zum Erfassen eines Drucks des Reduktionsgases (21) in dem Reduktionsgasgenerator (10); eine Gaskonzentrationsmessvorrichtung (114) zum Erfassen einer Konzentration einer spezifischen Gaskomponente des Reduktionsgases (21); und eine Steuereinrichtung (30) zum Berechnen, wie stark das Festkörperreduktionsmittel (20) erwärmt wurde, und zwar auf der Grundlage des erfassten Drucks und der erfassten Konzentration der spezifischen Gaskomponente, und zum Steuern der Energiebeaufschlagung des Erwärmungselements (151) des Wärmeerzeugungsabschnitts.
Reduktionsgasgenerator (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Festkörperreduktionsmittel (20) zumindest Diammoniak-Säure-Carbonat-Carbamat, Ethyl-Carbamat, Ammoniak-Carbonat, Ammoniak-Hydrogencarbonat, Ammoniak-Phosphat, Ammoniak-Hydrogenphosphat, Ammoniak-Dihydrogenphosphat, Ammoniak-Acetat, Ammoniak-Stearat oder Ammoniak-Formate beinhaltet.
Festkörperreduktionsmittel-SCR-System (1) zum Reduzieren von Stickoxid in einem durch einen Abgasströmungskanal (400) einer Brennkraftmaschine hindurch strömenden Abgases unter Verwendung eines Reduktionsgases (21), um so Stickoxid aus dem Abgas zu beseitigen, wobei das System (1) folgendes aufweist: einen SCR-Katalysator (40), der in dem Abgasströmungskanal (400) angeordnet ist; den Reduktionsgasgenerator (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das durch den Reduktionsgasgenerator (10) erzeugte Reduktionsgas (21) zu einer stromaufwärtigen Seite des SCR-Katalysators (40) in dem Abgasströmungskanal (400) in einer Strömungsrichtung des Abgases eingeführt wird; und eine Einrichtung (160, 161) zum Steuern der eingeführten Reduktionsgasströmung, um eine Strömung des Reduktionsgases (21) zu steuern, das zu der stromaufwärtigen Seite des SCR-Katalysators (40) eingeführt wird.
Festkörperreduktionsmittel-SCR-System (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Einrichtung (160, 161) zum Steuern der eingeführten Reduktionsgasströmung Folgendes aufweist: ein Steuerventil (161), das zum Öffnen und zum Schließen des Reduktionsgasauslassloches (112) konfiguriert ist; und eine Druckpumpe (160), die zwischen dem Reduktionsgasauslassloch (112) und dem Steuerventil (161) zum Verstärken eines Drucks des Reduktionsgases (21) angeordnet ist, das aus dem Reduktionsgasgenerator (10) durch das Reduktionsgasauslassloch (112) heraus geleitet wird.
Festkörperreduktionsmittel-SCR-System (1) gemäß Anspruch 8 oder 9, des Weiteren mit: einem ersten Gaskonzentrationssensor (401), der an der stromaufwärtigen Seite des SCR-Katalysators (40) angeordnet ist, um eine Konzentration einer spezifischen Gaskomponente des Abgases zu erfassen; und einem zweiten Gaskonzentrationssensor (402), der an einer stromabwärtigen Seite des SCR-Katalysators (40) in dem Abgasströmungskanal (400) in der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet und so konfiguriert ist, dass er eine Konzentration der spezifischen Gaskomponente erfasst, wobei die Steuereinrichtung (30) eine Menge des Reduktionsgases (21), das aus dem Reduktionsgasgenerator (10) über die Einrichtung (160, 161) zum Steuern der eingeführten Reduktionsgasströmung heraus geleitet wird, auf der Grundlage der Konzentrationen korrigiert, die durch den ersten und den zweiten Gaskonzentrationssensor (401, 402) erfasst werden.