KR20150143620A - 암모니아 저장 구조물 및 관련 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암모니아를 저장할 수 있는 적어도 하나의 저장 재료를 포함하는, 연소 차량의 배기 가스 내의 질소 산화물의 특히 선택적 촉매 환원을 위한 암모니아 저장 구조물(7)에 관한 것으로서, 상기 구조물은 적어도 2 개의 상이한 저장 부분을 포함하고, 각각의 저장 부분은 저장 재료를 수용하고, 상이한 저장 부분의 저장 재료의 전부가 동일한 것은 아니다. 본 발명은 또한 이와 같은 저장 구조물을 포함하는 저장 체임버를 포함하는 차량의 암모니아 저장 및 제거 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이와 같은 암모니아 저장 시스템을 포함하는 내연 기관 배기 가스를 위한 선택적 촉매 환원 시스템, 및 배기 가스에 암모니아를 공급하기 위한 모듈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일반적으로 고체 내에 기체의 저장에 관한 것이다.
일반적으로 이러한 유형의 저장은 순수 기체 저장의 경우에서 발견되는 것보다 낮은 저장 압력으로 기체를 저장한다.
이러한 유형의 저장의 용도는 다양하고, 예를 들면, 전기의 생산을 위한 연료 전지에서 수소의 사용, 또는 내연 기관, 특히 디젤 엔진에 의한 오염물질 배출의 감소를 위한 선택적 촉매 환원(SCR)에 의한 질소 산화물(NOx)의 환원을 위한 용도에서 암모니아의 사용에 관련된다.
본 발명은 암모니아를 저장할 수 있는 적어도 하나의 저장 재료를 포함하는, 연소 차량의 배기 가스 내의 질소 산화물의 특히 선택적 촉매 환원을 위한 암모니아 저장 구조물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이와 같은 구조물을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
기술 수준:
SCR
촉매반응에 의한 질소 산화물의 환원에서 암모니아의 사용법의
실시예
수송에 관련된 오염물질 배출을 감소시키는 것은 거의 30년 동안 개발의 대상이 되어왔다. 규제되는 4 가지 오염물질(CO, HC, NOx, 입자)에 대한 배출 제한의 정도가 점차 상승함에 따라 특히 대도시권의 공기의 질이 상당히 개선되었다.
증가하는 자동차의 사용은 이들 오염물질 배출을 더 감소시키기 위한 지속적인 노력이 필요함을 의미한다. 표준 Euro6의 도입 단계의 측면에서 2014년에 유럽의 배출 제한치에 관한 허용범위의 축소가 예상된다. 이와 같은 조치의 목적은 국지 오염을 감소시키는 것이다. 이러한 맥락에서, 희박(poor) 혼합물, 즉 과잉의 산소를 포함하는 혼합물로 질소 산화물(NOx)을 환원시키는 것이 바람직하다.
또한, CO2 배출과 직접 관련되는 연료 소비는 몇 년 내에 자동차의 중요 관심사 수준까지 증가되었다. 그래서 2012년부터 유럽에서 특정 차량의 CO2 배출을 제한하기 위한 규제가 도입되었다. 이 제한은 앞으로 다가오는 수십 년에 걸쳐 정기적으로 낮아질 것이라는 것이 이미 받아들여진다.
이러한 이중의 문제, 즉 국지 오염(NOx)의 감소, 및 연료 소비(CO2)의 감소의 문제는, 희박 혼합물의 연소 시에, 처리가 곤란한 NOx 배출을 동반하는 디젤 엔진의 경우에 특히 억제되어야 한다.
이러한 맥락에서, SCR 후처리 기술("선택적 촉매 환원")은 상품의 수송에 관련되는 차량과 같은 특정의 차량의 경우에 훨씬 더 많이 사용된다.
일반적으로 SCR 시스템은 선택적 촉매 환원에 의해 질소 산화물(NOx)을 환원시킨다.
상당한 NOx를 배출하는 대가로 최적의 수율로 엔진을 작동시킬 수 있고, 다음에 이러한 NOx 배출은 상당한 효율로 NOx 환원을 가능하게 하는 SCR 시스템에 의해 배기회로 내에서 처리된다.
이와 같은 SCR 기술을 도입하기 위해, 질소 산화물의 환원을 위한 환원제를 차량에 설치해야 한다.
현재 중량물품 차량에서 사용되는 SCR 시스템은 환원제로서 요소(urea) 수용액을 사용한다. 배기가스 내로 분사된 요소는 배기 가스의 온도의 영향에 의해 암모니아(NH3)로 분해되고, 특정 촉매 상에서 NOx의 환원을 허용한다. 현재 SCR 시리즈에서 시스템의 작동을 위해 표준화된 요소 수용액은 AUS32(유럽에서의 상업상의 명칭은 Adblue®임)이다.
이 방법은 다소의 한계를 겪는다.
이것은 제한된 냉간(엔진이 아직 워밍되지 않은 상태) 효율을 드러낸다.
이와 같은 상황은 여러 가지의 경우에, 특히 도시 버스의 경우에 발생된다.
또한, 요소 탱크는 특정의 차량의 경우에 전형적으로 15 내지 30 L, 중량-물품 차량인 경우에 40 내지 80L의 상당한 중량 및 체적을 갖는다. 차량이 소형인 경우에 최고로 커지는 이와 같은 규모는 차량 내에서의 결합을 복잡하게 하는 원인이 된다. 이것은 높은 오염제거 비용 및 차량의 연료 소비 및 이에 따른 CO2 배출에 손해를 주는 과잉의 중량을 유발한다.
이러한 한계를 극복하기 위해 대안적 저장 방법이 계획되었다.
빈 탱크 내에 압력 하에서 기체를 저장하는 것으로 이루어지는 선택지는 특히 컴팩트성 및 작동 안전성의 면에서 또한 단점을 갖는다. 이것은 특히 기체상 암모니아의 저장에 적용된다.
다른 방법은 기체를 흡수하는 상기 저장 재료의 내부에 기체를 저장하는 것이다.
이 저장 재료, 예를 들면, 염은 저장 용기 내에 배치된다. 기체(본원에서 개발되는 실시예에서 전형적으로 암모니아이지만, 이 원리는 다른 기체의 저장에도 적용됨)의 저장은 암모니아화물 유형의 화학적 착물의 형성에 의해 염 내에서 실시된다.
다음의 문단에서 염과 같은 재료 내의 암모니아 수착(sorption)의 화학적 프로세스에 대해 더욱 상세한 내용이 제공된다.
저장 구조물에서, 저장 재료로서 알칼리 토류 염화물로부터 분말상 염이 선택된다. 특히, 분말상 염은 다음의 화합물로부터 선택될 수 있다. SrCl2, MgCl2, BaCl2, CaCl2, NaCl2.
이와 같은 저장 재료 내의 암모니아의 저장은 다음과 같은 유형의 가역적 고체-기체 반응에 기초한다.
<고체 A> + <기체> 
<고체 B>
암모니아는 암모니아화물이라고도 부르는, 알칼리 토류 염화물과의 배위 착체를 형성한다. 당업자는 이러한 현상을 알고 있다.
예를 들면, 스트론튬 염화물과 암모니아의 반응은 다음과 같다.
SrCl2 (s) + NH3 (g) 
Sr(NH3)Cl2 (s)
Sr(NH3)Cl2 (s) + 7NH3 (g) 
Sr(NH3)8Cl2 (s)
유사하게, 바륨 염화물과 암모니아의 고유 반응은 다음과 같다.
BaCl2 (s) + 8NH3 (g) 
Ba(NH3)8Cl2 (s)
흡수제 SrCl2 및 BaCl2에 의한 암모니아 결합제의 화학적 흡수는, 고체와 기체 사이에서, SrCl2 및 BaCl2의 외층의 원자와 NH3 사이의 화학 결합을 통해 발생하는 전자의 이송을 유발한다. 고체의 구조물 내로의 기체의 침투는 확산 방법에 의해 그 전체의 집괴(mass) 내에서 발생된다. 이 반응은 가역적이고, 흡수는 발열적이고, 탈리는 흡열적이다.
이러한 유형의 저장은 이점을 갖는다.
염 내의 저장은 실제로 저장 탱크의 중량 및 체적을 상당히 감소시킨다.
이것은 또한 암모니아의 소정의 자율성을 위해 내장될 환원제의 질량의 감소에 기인되어 CO2 균형의 관점에서 이익을 제공한다. 요소 수용액의 저장에 비해, 종래의 구성의 SCR에서 요소를 희석시키기 위해 제공되는 여분의 물의 양이 절약된다.
또한, 이러한 유형의 저장은 더 높은 효율을 갖는 냉간 NOx 흡수를 사용한다.
이러한 유형의 저장은 또한 암모니아의 공급 시스템 및 분사가 단순화될 수 있으므로 제조 비용의 감소를 가능하게 한다.
본 명세서의 전체를 통해 이러한 유형의 저장에 집중될 것이다.
저장 용기의 체적을 제한하기 위해, 자동차 제조사들은, 예를 들면, 연료 탱크의 점검 중에, 내용물배출 시에, 또는 충전 중에, 저장 용기를 충전시키거나 교체한다.
현재 유지되고 있는 가설에 따르면, 특정의 차량에 내장되는 암모니아의 양은 유형 AUS32의 요소의 용액 16 리터와 동등한 약 6 kg이고, 이것은 차량의 2 개의 내용물배출 구간들 사이에서 특정의 차량의 자율성을 보장해 준다.
SCR 시스템에 암모니아의 공급을 허용하기 위해, 전기적 또는, 예를 들면, 질소 산화물의 처리를 위한 암모니아의 각각의 사용 조건의 투입량으로 방출시키도록 제어되는 냉각제 유체를 통한 가열 요소가 제공된다.
구상된 실시형태에서, 일단 저장 용기(예를 들면, 카트리지 - 이들 2 가지 용어 '용기' 및 '카트리지'가 본 명세서에서 사용될 수 있음)가 비워지면, 이것은, 예를 들면, 차량의 점검 중에 충만된 카트리지에 의해 교체되고, 빈 카트리지는 충전소로 이송된다. 카트리지는 10-15 회의 내용물배출/충전 사이클을 받을 수 있다. 제조사의 계획에 따라, 저장 용기의 교환 주기 및 교환의 양상은 변경될 수 있다.
그러므로 흡수된 기체의 형태의 암모니아의 저장은 Adblue의 수용액에 비해 유리하다(체적의 감소, 냉간 효율의 증가, 배기 가스와의 혼합 영역의 컴팩트성 향상, …).
본 발명의 목적은 공지된 SCR 시스템을 더욱 개선하는 것이다.
특히, 본 발명의 상이한 양태는 다음의 문제들 중 적어도 하나에 대한 해결책을 제공하는 것이다.
- 공지된 장치의 고유한 저장 용기 내의 최소 기체 압력의 추구와 저장된 기체상 암모니아를 방출시키는데 필요한 (전형적으로 전원) 전력의 최소화 사이의 모순을 어느 정도 극복하는 것.
- 고체 매트릭스 내에 저장된 기체의 수준을 계측하는 것의 곤란성. 이것에 관련하여, 카트리지의 수준을 경시적으로 측정할 수 있다면, 빈 카트리지를 충만된 카트리지로 교환하는 계획이 상당히 촉진될 수 있다.
- 시스템의 수명에 걸쳐 상기 카트리지의 내용물배출의 프로세스에 의해 카트리지 내에 점진적으로 형성되는 불균질성. 이러한 점진적 내용물배출은 실제로 저장 매트릭스 내에 점진적 불균질성을 유발하고, 이것은 시스템 성능의 변화를 유발시킬 수 있다. 때가 되면 이것은 또한 이 매트릭스의 고유의 특성의 변화, 결과적으로 내구력 문제를 유발할 수 있다.
이들 해결책들 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 본 발명은 연소 차량의 배기 가스 내의 질소 산화물의 특히 선택적 촉매 환원을 위한 암모니아 저장 구조물을 제안하고, 이 저장 구조물은 암모니아를 저장할 수 있는 적어도 하나의 저장 재료를 포함하고, 적어도 2 개의 별개의 저장 부품을 포함하고, 각각의 저장 부품은 저장 재료를 포함하고, 상이한 저장 부품의 저장 재료가 모두 동일한 것은 아니다.
이와 같은 구조물의 유리하지만 비제한적인 양태는 다음과 같다.
- 상이한 저장 재료는 상이한 수착 엔탈피를 갖는다.
- 상이한 저장 재료는 상이한 기공률, 또는 상이한 기공률의 크기 분포를 갖는다.
- 상이한 저장 재료는 상이한 열전도율을 갖는다.
- 저장 재료의 적어도 일부는 분말 형태이다.
- 저장 재료의 적어도 일부는 강성 요소의 형태이다.
- 재료는 특히 SrCl2, MgCl2, BaCl2, CaCl2, 또는 NaCl2의 염의 형태의 알칼리 토류 염화물로부터 선택된다.
- 저장 부품은 서로 인접하여 배치되고, 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 수단이 제공된다.
- 이 구조물은 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 수단을 포함한다.
- 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 상기 수단은 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 제어하도록 제어된다.
- 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 상기 수단은 제어되는 폐색 수단이다.
- 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하기 위해, 구조물은 도관 또는 확산기와 같은 기체 수송 장치를 포함한다.
- 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하기 위해, 구조물은 구멍을 구비한 중간 요소를 포함하고, 또는 중간 요소의 기공률은 기체상 암모니아의 확산을 허용한다.
- 적어도 하나의 저장 부품은 가열 요소를 포함한다.
- 가열 요소는 전기 저항기이다.
본 발명은 또한 저장 용기를 포함하는 차량의 암모니아 저장 및 토출 시스템에 관한 것으로, 저장 용기는 이상의 양태들 중 하나에 따른 저장 구조물을 포함한다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 암모니아 저장 및 토출 시스템의 저장 구조물의 제어방법에 관한 것으로, 이 방법은,
- 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아를 방출시키기 위해 제 1 저장 부품의 가열 요소를 제어하는 제 1 단계, 및
- 제 1 저장 부품에 의해 방출되는 암모니아의 양 및/또는 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양을 모니터링하기 위한 제 2 단계를 포함한다.
특히 제 2 저장 부품이 저장된 암모니아를 방출시키지 않고 암모니아가 제 2 저장 부품 내에 저장되므로, 제 1 저장 부품의 암모니아의 양의 변화는 제 2 저장 부품과 독립적으로 모니터링될 수 있다.
이와 같은 방법의 유리하지만 비제한적인 양태는 다음과 같다.
- 저장된 암모니아의 양이 소정의 한계치 미만이라는 제 1 저장 부품의 센서에 의한 표시에 응답하여, 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 방출을 위한 제 3 단계;
- 제 3 단계는 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아를 방출시키기 위해 제 2 저장 부품의 가열 요소를 제어하는 단계를 포함한다;
- 제 3 단계는 제 2 저장 부품으로부터 제 1 저장 부품을 분리시키기 위해 제어되는 폐색 수단의 개방 제어 단계를 포함한다;
- 제 2 저장 부품에 의해 방출되는 암모니아의 양 및/또는 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양을 모니터링하기 위한 제 4 단계.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 암모니아 저장 시스템 및 배기 가스 내로 암모니아를 분사하기 위한 모듈을 포함하는 내연 기관 배기 가스의 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.
유리하지만 비제한적인 양태에 따르면, 내연 기관의 배기 가스의 선택적 촉매 환원 시스템은 전술한 바와 같은 제어 방법을 사용하도록 구성된 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 특성, 목적, 장점은 이하의 본 발명의 설명으로부터 드러날 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 암모니아의 분사에 의한 SCR 후처리 시스템을 장착한 열 엔진을 도시하고,
도 2는 암모니아의 흡수에 의해 저장용으로 사용될 수 있는 상이한 염에 대한 클라지우스/클라페이롱 곡선으로 알려져 있는 일군의 특성 압력/온도 곡선을 도시하고,
도 3은 2 개의 저장 부품을 서로 접속하는 상이한 방법을 도시하고,
도 4는 소비된 가열 전력과 새로 장착된 또는 시판 후의 단일 카트리지의 생산 공장으로부터 조립 지점까지의 수송 안전성 사이의 절충을 확보하는 것을 목적으로 하는 본 발명에 따른 저장 시스템을 도시하고,
도 5는 하이브리드 저장 시스템 및 카트리지의 경시적인 불연속적 계측을 수행하기 위한 그 제어를 도시하고,
도 6은 본 발명의 실시형태의 일례에 따른 제어 방법의 실시예를 도시한다.
도 2는 암모니아의 흡수에 의해 저장용으로 사용될 수 있는 상이한 염에 대한 클라지우스/클라페이롱 곡선으로 알려져 있는 일군의 특성 압력/온도 곡선을 도시하고,
도 3은 2 개의 저장 부품을 서로 접속하는 상이한 방법을 도시하고,
도 4는 소비된 가열 전력과 새로 장착된 또는 시판 후의 단일 카트리지의 생산 공장으로부터 조립 지점까지의 수송 안전성 사이의 절충을 확보하는 것을 목적으로 하는 본 발명에 따른 저장 시스템을 도시하고,
도 5는 하이브리드 저장 시스템 및 카트리지의 경시적인 불연속적 계측을 수행하기 위한 그 제어를 도시하고,
도 6은 본 발명의 실시형태의 일례에 따른 제어 방법의 실시예를 도시한다.
SCR 후처리 시스템의 일반적 구조
도 1은 암모니아 분사에 의한 SCR 후처리 시스템을 장착한 열 엔진(1)을 개략적으로 도시한다.
열 엔진은, 예를 들면, 내연 기관, 디젤 엔진, 또는 성층 직접 분사 엔진과 같은 희박 연소 가솔린 엔진일 수 있다.
엔진(1)은 이것의 작동을 조절하는 전자 컴퓨터(11)에 의해 제어된다. 배기 가스(12)는 엔진으로부터 벗어날 때 오염제거 장치(2)로 향한다. 오염제거 장치(2)는 산화 촉매 또는 삼원 촉매를 포함할 수 있다. 오염제거 시스템은 또한 입자 필터를 포함할 수 있다.
기체상 암모니아(16)는 엔진으로부터 출발하는 엔진의 배기 회로(100)의 위치에서 분사되고, 이 암모니아는 암모니아/배기 가스 혼합물(13)을 형성하기 위해, 예를 들면, 오염제거 장치(2)의 하류에 배치되는 분사 모듈(3)에 의해 배기 가스와 혼합된다.
다음에 암모니아/배기 가스 혼합물(13)은 암모니아에 의해 NOx의 환원을 가능하게 하는 SCR 촉매(4)를 통과한다.
보완적 후처리 요소(5)는 SCR 촉매에 후치될 수 있다. 보완적 요소(5)는 입자 필터 또는 산화 촉매를 포함할 수 있다.
배기 가스는 보완적 요소(5)의 출구에서 오염제거된 배기 가스(14)의 형태가 된다.
다음에 오염제거된 배기 가스는 배기구(17)로 이송된다.
이러한 방식으로, 배기회로(100)는 상류의 엔진측(1)으로부터 하류의 배출측(17)까지 오염제거 요소(2), 분사 모듈(3), 촉매 SCR(4), 및 선택적으로 보완적 요소(5)를 포함한다.
분사 모듈(3) 내로 유입되는 암모니아(16)의 공급 및 투입량을 확보하기 위해, 본 시스템은 암모니아를 저장하여, 이것을 기체 형태로 방출하는 저장 구조물(7)을 수용하는 암모니아 저장 용기(8)를 포함한다.
이 구조물(7)은 재가열 장치(9)에 의해 온도-제어될 수 있다. 재가열 장치(9)는, 예를 들면, 전기 저항기 또는 엔진의 냉각액과 같은 냉각제 유체가 공급되는 열교환기를 포함한다.
구조물(7)은 용기(8)의 외부로부터 (후술될 저장 재료를 포함하는) 암모니아 저장 부품까지 및/또는 반대 방향으로 암모니아를 운반하기 위한 덕트를 포함할 수 있다.
바람직하게 저장 용기(8)는 용기의 압력 제어 장치(6)에 접속되고, 암모니아의 투입량은 분사 모듈(3)에 접속된다. 이 장치(6)는 엔진의 전자 컴퓨터(11)에 접속되는 전용 전자 제어기(10)에 의해 제어될 수 있다.
따라서, 본 시스템은, 암모니아의 순환의 방향에서 상류로부터 하류를 향해, 저장 용기(8), 장치(6), 및 배기회로(100) 내의 분사 모듈(3)을 포함하는 암모니아 공급 회로(200)를 포함한다.
여기에 도시되지 않은 대안적 구성에서, 장치(6)는 엔진 컴퓨터(11)에 의해 직접적으로 제어될 수 있다.
이 구조물은 적어도
2 개의
상이한 저장 부품을 포함한다.
본 발명의 경우에, 암모니아 저장 구조물(7)은 암모니아를 저장할 수 있는 저장 재료 뿐만 아니라 적어도 2 개의 별개의 저장 부품을 포함하고, 각각의 저장 부품은 저장 재료를 수용한다.
암모니아 저장 구조물은, 예를 들면, 적어도 3 개의 저장 부품을 포함한다.
분명해지는 바와 같이, 모든 저장 부품은 동일한 조건으로 수용하는 기체상 암모니아를 방출할 수 있다.
다시 말하면, 일부의 저장 부품은 최초에 다른 부품과 동일한 양의 암모니아를 수용하더라도 다른 저장 부품보다 더 용이하게 자체의 기체상 암모니아를 방출하도록 구성된다.
적어도 2 개의 저장 부품, 또는 복수의 저장 부품이 저장 용기 내에 배치되는 저장 구조물 내에 전형적으로 포함되어 복수의 저장 부품이 용기 내에 배치된다.
제 1 저장 부품은 이 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양의 모니터링 센서와 연결될 수 있다. 이와 같은 센서는, 예를 들면, 전용의 압력 센서이다.
제 2 저장 부품은 이 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양의 모니터링 센서와 접속될 수 있다. 이와 같은 센서는, 예를 들면, 전용의 압력 센서이다.
2 개의 주요 실시형태의 명확한 설명을 위해, 구조물이 2 개의 저장 부품을 포함하는 단순한 경우를 예시한다. 그러나, 구조물은 2 개 이상의 임의의 수의 저장 부품을 포함할 수 있다.
이하에서 저장 부품이 개별적으로 자체의 암모니아를 방출할 수 있는 2 개의 주요 모드를 설명한다.
이들 2 개의 모드는 상호 독립적으로 실행될 수 있고, 조합될 수도 있다.
상세히 설명될 제 1 모드에 따르면, 암모니아의 별개의 방출을 위한 이 기능은 2 개의 저장 부품 내의 저장 재료가 상이하다는 것을 보증함으로써 얻어진다.
상세히 설명될 제 2 모드에 따르면, 암모니아의 별개의 방출을 위한 이 기능은 2 개의 저장 부품 내의 저장 재료가 별개로 가열된다는 것을 보증함으로써 얻어진다.
이들 2 개의 주요 모드의 설명에 앞서, 몇 가지 물리적 원리를 상기해야 한다.
도 2는 암모니아의 흡수에 의해 저장용으로 사용될 수 있는 상이한 염에 대한 클라지우스/클라페이롱 곡선으로 알려져 있는 특성 압력/온도 곡선을 도시한다.
이들 곡선은, 소정의 양의 암모니아에 대해, 소정의 온도에서, 이 암모니아가 상이한 매체에 고정된 경우, 암모니아(NH3)의 한계 압력 안정성을 예시한다.
자유 상태에서, 암모니아는 NH3 곡선에 의해 주어지는 특정의 압력을 갖는다.
암모니아가 일부의 염으로 구성되는 고체 매트릭스 내에 고정되는 경우, 암모니아는 염 내에 안정하게 흡수된 상태를 유지하고, 온도의 함수로서 암모니아의 일부는 특정의 압력에서 기체 형태로 염의 고체 매트릭스의 외부에 존재할 수 있다.
고체 매트릭스의 경우 암모니아의 저장 재료로서 사용된 염에 따라 다소 많은 양의 흡수된 형태의 암모니아를 유지하는 용량은 상이하다.
그러므로, 염 MgCl2는 염 SrCl2보다 큰 용량을 갖고, 또한 염 BaCl2보다 큰 용량을 갖는다. 예를 들면, 40℃에서 염 MgCl2는 자체의 고체 매트릭스 내에 암모니아를 흡수된 상태로 유지하고, 반면에 동일한 양의 암모니아의 경우, 염 SrCl2는 일부의 암모니아만을 염의 고체 매트릭스 내에 흡수된 형태로 고정시킬 수 있고, 나머지 암모니아는 기체의 형태로 존재하여 (약 1 바의 값의) 압력을 형성한다. 이를 고려하면 염 BaCl2는 훨씬 더 적은 흡수 용량을 가지므로, 동일한 암모니아의 총량 및 여전히 40℃의 경우에, 기체상 암모니아가 더 많아지고, 거의 6 바의 압력이 존재한다.
저장 재료 MgCl2는 재료 SrCl2보다 안정하고, 그리고 재료 BaCl2보다 안정하다.
본 발명은 2 개의 저장 부품만을 구비하는 단순한 구성에 기초하여 설명될 2 가지 모드에 따라 이들 특성을 유리하게 활용한다.
본 발명은 또한 재료의 화학 조성에 무관하고, 그것의 기공률, 또는 더 일반적으로는 포획된 기체를 재료 내에 수송하기 위한 자체의 용량(이 용량은 특히 재료 내의 기공의 크기 분포에 의해 결정됨)에 관련되는 저장 재료들 사이의 차이를 활용할 수 있다.
제 1 주요
모드
: 상이한 저장 재료의 사용
제 1 주요 실시형태에 따르면, 2 개의 저장 부품은 이들이 각각 2 개의 상이한 저장 재료를 수용하고 있으므로 자체의 암모니아를 개별적으로 방출할 수 있다.
상이한 재료의 개념은 본 절에서 더 정밀하게 정의될 것이다.
저장 재료는 전형적으로 염이고, 이것은 분말 형태로 존재할 수 있고, 또는 사전-압축된 형태로 강성 요소 또는 강성 요소들을 형성할 수 있다.
저장 재료는 특히 SrCl2, MgCl2, BaCl2, CaCl2, 또는 NaCl2의 염의 형태의 알칼리 토류 염화물로부터 선택되는 것이 바람직하다.
자체의 암모니아를 개별적으로 방출할 수 있는 저장 재료를 얻기 위해, 특히 다음의 것을 실행할 수 있다.
- 화학적으로 상이한 재료를 사용하는 것(예를 들면, 전술한 목록 내의 2 개의 상이한 조성을 선택함). 이 경우, 상이한 저장 재료는 상이한 열역학적 특성(전형적으로 수착 엔탈피)을 갖는다.
- 동일한 재료이지만 2 가지 기공률을 갖거나, 더 일반적으로는 포획된 기체를 재료 내로 수송하기 위한 2 가지 상이한 용량을 갖는 재료를 사용하는 것. 이 용량은 특히 재료 내의 기공의 크기 분포에 의해 결정된다.
o
이것에 관련하여, 분말상 염은 상이한 유변학(rheology)을 갖고, 결과적으로, 예를 들면, 압축된 염의 강성 요소(웨이퍼의 형태일 수 있음)를 제조하기 위해 사전에 압축된 동일한 화학 조성의 재료에 비해 상이한 거동을 갖는다.
o
예를 들면, 동일한 염의 2 개의 샘플을 상이한 온도 조건 하에서 소결함으로써 재료의 특성을 차별화하는 다른 방법이 계획될 수 있다.
그러므로, 상이한 저장 부품의 각각에 동일한 양의 암모니아를 충전(또는 "충만")시킬 수 있고, 이들 부품의 각각은, 상이한 부품이 동일한 온도에 존재하는 경우에도 저장 부품 내에 포함된 저장 재료에 따라, 자체의 암모니아를 상이하게 방출시킨다.
본 명세서의 후단에서 분명해지는 바와 같이, 저장 부품은 기체상 암모니아를 상호 교환할 수도 있고, 여기서 이 암모니아는 하나의 저장 부품으로부터 다른 저장 부품으로 (자유롭게 또는 제어되어) 순환될 수 있다.
상이한 저장 재료의 선택에 의해, 이 제 1 주요 실시형태는 상이한 부품 내에 저장택된 암모니아를 선적으로 상이하게 방출한다.
제 2 주요
모드
: 저장 부품의 차별화된 가열
제 2 주요 실형에 따르면, 2 개의 저장 부품은 이들이 개별적으로 가열될 때 개별적으로 자체의 암모니아를 방출할 수 있다.
이 경우에, 각각의 저장 부품은 가열 요소를 포함한다.
가열 요소는 전형적으로 전기 저항기이고, 가열될 저장 부품과 접촉하거나 그 근방에 설치된다.
모든 경우에 각각의 가열 요소는 이것이 접속되는 저장 부품의 온도를 선택적으로 승온시키도록 개별적으로 제어된다. 결과로서, 저장 부품 내에 수용된 저장 재료의 온도는 선택적으로 승온된다.
예를 들면, 상이한 저장 부품과 각각 연결된 전기 저항은 상이한 저항값을 확보하는 것이 가능하다. 이 경우, 단일의 전기 에너지원을 저항에 공급함으로써 매우 단순하게 상이한 저장 부품들 사이에 가열 전력의 차이가 설정될 수 있다.
저장 부품들 사이에 온도차를 설정하기 위해, 또한 이들 상이한 부품의 저장 재료들 사이의 열전도율의 차이를 이용할 수 있다.
그러므로 이 제 2 모드는 자체의 암모니아를 개별적으로 방출시키기 위한 2 개의 저장 부품을 위한 제 2 수단을 구성한다.
저장 부품들 사이의 연통
제 1 주요 모드, 제 2 주요 모드, 또는 혼합 모드(여기서, 저장 부품은 상이한 저장 재료를 포함하고, 추가의 저장 부품은 선택적으로 가열됨)의 모든 모드에서, 저장 부품(개수에 무관함)은 서로 인접하여, 바람직하게는 직렬로 배치된다.
이들 저장 부품은 구조물(7)의 내부 공간을 구획하는 벽(기체 투과성이거나 아님)에 의해 서로 분리될 수 있다. 저장 부품은 또한 중간 벽 없이 서로 부착될 수 있다.
2 개의 인접한 저장 부품들 사이에 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 수단이 제공된다.
저장 부품으로부터 발생되는 이 기체상 암모니아는 상기 저장 부품에 의해 방출되고, 한편 다른 저장 부품은 (저장 재료에 따라 및/또는 저장 부품에 가해지는 가열에 따라) 상이한 양의 기체상 암모니아를 방출할 수 있거나 전혀 방출하지 않을 수 있다.
2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 수단은 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 제어하도록 제어될 수 있다.
이 경우, 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 수단은 제어되는 폐색 수단일 수 있다.
특히, 이 제어되는 폐색 수단은, 예를 들면, 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 할 수 있고, 또는 제어되는 폐색 수단의 개방 및 폐쇄 커맨드에 따라 이와 같은 순환을 저지할 수 있다.
단순화된 구성에서, 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 수단은 또한, 예를 들면, 도관 또는 확산기와 같은 기체 수송 장치의 형태의 "수동적(passive)" 수단일 수 있다. 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하기 위해, 구조물은 구멍을 구비한 중간 요소를 포함하는 것이 가능하고, 또는 중간 요소의 기공률은 기체상 암모니아의 확산을 허용하는 것이 가능하다. 심지어 기체상 암모니아가 다소 농축되는 영역을 구조물(7) 내에 형성하기 위해 2 개의 인접한 저장 부품의 2 개의 저장 재료를 직접 접촉시킬 수 있고, 여기서 이 암모니아는 접촉된 2 개의 영역들 사이에서 직접적으로 순환될 수 있다.
예로서, 도 3은 2 개의 저장 부품을 함께 접속시키는 상이한 방법을 예시한다. 도 3에 재료의 상이한 특성이 상이한 화학 조성(상이한 수착 엔탈피)에 의해 얻어지는 것이 명시되어 있다. 도 3에 예시된 구조 및 원리는 또한 상이한 열적 배열(상이한 가열 및/또는 상이한 기공률)에 의해 재료의 상이한 특성이 얻어지는 경우에도 적용될 수 있다.
도 3a에서, 제 1 저장 부품을 형성하는 저장 특성 재료 a는 제 2 저장 부품을 형성하는 다른 특성 재료 b로부터 암모니아의 유동을 허용하는 도관에 의해 분리되어 있고, 이 도관은 도 1의 컴퓨터(11)에 의해 제어되는 밸브에 의해 차단될 수 있다.
하나의 저장 부품으로부터 다른 저장 부품으로 암모니아의 유동은 양방향으로 발생될 수 있다. 이 실시예의 저장 재료의 각각은 2 개의 별개의 용기 내에 위치되고, 여기서 대안적으로 2 개의 재료는 파티션에 의해 분리되는 2 개의 구획실 내에 장입될 수 있다.
도 3b에서, 2 개의 저장 부품의 2 개의 저장 재료는 직접 접촉되어 있고, 하나로 부터 다른 것으로의 유동은 2 개의 재료의 기공을 통해 발생된다.
도 3c에서, 2 개의 저장 부품의 2 개의 재료는 양방향으로 암모니아의 순환을 가능하게 하는 투과막에 의해 분리되어 있다.
2 개의 저장 부품을 분리하는 투과막은, 예를 들면, 암모니아의 순환에 대한 투과도가 분리층의 상태에 따라 변화될 수 있는 재료로 제조된 분리층이다.
특히, 분리층의 상태에 따라, 분리층은, 예를 들면, 암모니아의 순환을 실질적으로 가능하게 하거나 실질적으로 저지하는 분리층의 상태에 따라 상이한 값의 투과도를 가질 수 있다.
저장 구조물 내에서 암모니아의 유동을 변경하는 것, 또는 소정의 저장 부품 내에 저장된 암모니아를 보존하는 것, 및 암모니아의 축적부를 구성하는 것 또는 가열에 의해 생성되는 기체상 암모니아의 양을 더 양호하게 제어하는 것이 가능하다.
분리층은, 예를 들면, 가열 요소에 접속된다. 이와 같은 가열 요소는, 예를 들면, 분리층이 분리하는 저장 부품의 가열 요소이다. 대안적으로, 이와 같은 가열 요소는, 예를 들면, 저장 구조물의 저장 부품의 임의의 가열 요소와 별개인, 또는 저장 구조물의 저장 부품의 수개의 가열 요소와 별개인 전용 가열 요소이다.
이와 같은 분리층은, 예를 들면, 자체가 암모니아의 저장을 가능하게 할 수 있다. 상이한 저장 부품들 사이의 분리층의 장점을 취하여, 암모니아의 저장을 위해 분리층에 의해 점유되는 공간을 사용하는 것이 가능하다. 분리층은, 예를 들면, 저장 부품의 것보다 작은 암모니아의 체적 저장 용량을 갖는다.
이와 같은 분리층은 이 분리층이 분리하고 있는 저장층들, 예를 들면, 2 개의 분리된 저장층들 중 적어도 하나와 공통되는 화학 조성을 갖는 재료를 포함하고, 이 재료는 상이한 입도 또는 상이한 압축률, 전형적으로는 더 큰 압축률을 갖는다. 따라서, 저장 구조물의 형성 중에, 예를 들면, 저장층을 강하게 압축시킴으로써 분리층을 용이하게 제조할 수 있다.
분리층은, 예를 들면, 흑연을 포함하거나 흑연에 의해 구성될 수 있다. 흑연은 온도에 따라 변하는 암모니아의 투과도를 갖고, 암모니아를 저장할 수 있는 이점을 갖는다. 또한, 가열 요소에 접속된 흑연 분리층은 제 2 저장 부품으로부터 암모니아의 유동을 정밀하게 제어한다.
시스템에 대한 보완
본 발명은 또한 저장 용기를 포함하는 차량의 암모니아 저장 및 토출 시스템을 제안하고, 저장 용기는 이상에서 설명된 양태들 중 하나 이상에 따른 저장 구조물을 포함한다.
본 발명은 또한 이와 같은 암모니아 저장 시스템 및 배기 가스 내로의 암모니아의 분사 모듈을 포함하는, 내연 기관의 배기 가스를 위한 선택적 촉매 환원 시스템을 제안한다.
도 4는 소비된 가열 전력과 새롭게 끼워맞춤된 또는 시판되는 단일 카트리지의 생산 공장으로부터 조립 지점까지의 수송 안전성 사이의 절충을 확보하는 하이브리드 저장 시스템을 예시한다.
실제로, 본 발명의 경우에, 유리하게 저장 구조물의 저장 매트릭스는, 예를 들면, 1 바의 절대압력 이하의 압력을 유지하는, 즉 위험한 물품의 수송에 관한 규정에 의해 "고체"로서 간주될 수 있는 저장 재료(들)로 주로 구성된다.
(하나 이상의 저장 부품에 대응하는) 저장 구조물의 특정 영역(Mb)만은 더 낮은 안정성을 갖는, 즉 동등한 온도에서 더 큰 포화 압력을 허용하고, 그러므로 배기 라인 내의 암모니아 분사에 대해 더 큰 반응성을 갖는 저장 재료에 의해 점유된다.
카트리지의 상이한 부품들 사이의 암모니아의 분포를 관리하는 것은, 예를 들면, 구조물(이것은, 예를 들면, 카트리지를 구성함)의 수송 단계 중에 최저 안정한 저장 매트릭스 Mb를 비워두거나 거의 비워두는 것이다.
일단 카트리지가 시스템 내에 설치되어 도 1의 요소(11)와 같은 제어기에 접속되면, 카트리지의 2 개의 영역(Ma, Mb)을 연결하는 밸브가 작동되어 개방되고, (도 1의 장치(9)를 통해) 가장 안정한 저장 재료는 최저 안정한 재료와 상이한 온도 및 이에 따라 압력을 설정하도록 선택적으로 가열될 수 있다.
따라서, 카트리지의 2 개의 영역들 사이의 압력차는 이들 사이에서 기체상 암모니아의 유동을 유발시키고, 암모니아는 최저 안정한(가장 반응성이 높은) 영역에 주입된다
암모니아에 의한 이 영역의 기체 포화는, 이 영역이 매우 유리한 반응성 조건 및 전기 에너지 절약(이러한 반응을 개시시키기 위한 가열을 위해 적은 에너지가 소모됨) 하에서 배기 내에 분사될 준비가 되도록 지지된다.
배기 라인(100)에 기체상 암모니아를 공급하기 위해 도 1의 요소(6)에 공급되는 최저 안정한 영역이 카트리지의 유출구의 최근접부에서 카트리지 내에 배치되는 것이 유리하다.
이러한 방식으로, 포장된 카트리지를 이것이 설치될 시스템으로 수송하는 중에, 카트리지의 최고 안정한 저장 부품은 카트리지의 출구에 더 근접해 있는 다른 저장 부품보다 높은 농도로 암모니아를 수용한다.
카트리지가 시스템에 장착된 경우, 최고 안정 저장 부품이 (선택적 가열에 의해) 작동되어 이들 부품 내의 기체상 암모니아의 압력을 승압시킬 수 있고, 이 암모니아는 카트리지의 최저 안정한 부품으로 방출된다.
최저 안정 부품은 (최고 안정 부품보다 덜 안정한 저장 재료를 수용하고 있으므로) 암모니아를 샘플링하기가 더 용이한 부품이고, 바람직하게 이것은 카트리지의 공급 출구에 최근접하여 엔진의 배기회로에 배치되는 부품이다.
바람직하게, 안정 부품과 최저 안정 부품 사이의 밸브와 같은 제어 부재는 최고 안정 재료를 향한 암모니아의 가역적 재순환을 저지하도록 제어된다.
이 점에서, 다음과 같은 적합된 밸브의 개방 시퀀스가 제공된다.
- 기체상 암모니아를 방출시키도록 최고 안정 부품을 작동시키는 단계,
- 엔진의 배기 라인에 공급할 수 있는 압력 값 또는 이 압력 값 부근의 압력 값에 도달하는 압력이 될 때까지, 최저 안정 부품에 암모니아를 투입하기 위해 이들 안정 부품과 최저 안정 부품 사이의 유체 연통을 개방하는 단계,
- 최고 안정 부품으로의 암모니아의 복귀를 저지하기 위해 이 유체 연통을 폐쇄시키는 단계,
- 배기 라인에 공급하기 위해 암모니아 압력을 더 승압시키도록 최저 안정 부품을 가열하여 작동시키는 단계.
계측에의 적용
도 5는 하이브리드 저장 시스템 및 카트리지의 경시적인 계측을 수행하기 위한 그 제어를 예시한다.
예를 들면, 카트리지의 부품 Ma는 감소된 전기 에너지에 의해 활성도를 희생하여 배기 내에 암모니아의 분사를 위해 적합된 거의 안정하지 않은 염을 포함한다.
도 4와 마찬가지로, 카트리지의 부품 Mb는 더 안정한 재료로 충전된다.
2 개의 부품(Ma, Mb)은 기체상 암모니아에 대해 밀봉된 벽에 의해 분리될 수 있다.
더 안정한 부품 Mb는 최초에 암모니아로 포화되고, 그러므로 암모니아를 포집할 수 없다.
각각의 부품(Ma, Mb)은 각각의 가열 전력(Pa, Pb)을 방출할 수 있는 각각의 가열 회로에 접속된다.
부품 Ma의 위치에 존속하는 압력을 측정하도록 압력 센서가 더 배치된다. 이러한 부품은 단일 체적인 것이 바람직하다.
작동 시, 부품 Ma의 가열 회로는 배기 라인을 향해 기체상 암모니아를 확산시키기 위해 이 부품의 재료를 활성화시키도록 작동된다.
부품 Ma 내의 압력은 연속적으로 또는 일정한 간격으로 측정된다.
부품 Ma의 카트리지로부터 암모니아의 배출 후에 이 부품 내의 압력은 강하되는 경향이 있다. 부품 Ma의 가열이 활성 상태로 유지된 이후에 부품 Ma의 재료 내에 포획된 암모니아가 소진될 경우에 압력의 강하는 현저해진다. 이러한 소진 전에는 부품 Ma의 재료가 활성 상태로 유지되어 자체의 암모니아를 방출하므로 압력의 강하는 제한된다.
부품 Ma 내의 압력을 모니터링함으로써, 이러한 부품 내의 암모니아의 소진을 검출하는 것이 가능하다.
부품 Ma에 의한 암모니아 방출 단계 중에 부품 Mb는 비활성화(즉, 이것은 이것이 자체의 암모니아를 방출하는 수준까지 가열되지 않음)되는 것이 명시된다. 그곳에 저장된 암모니아는 비축상태로 유지된다.
부품 Ma의 암모니아의 소진이 검출되는 경우, 이 부품 Mb는 부품 Mb의 가열에 의해 활성화된다. 이것은 자체의 암모니아를 방출하여 부품 Ma으로 이송시킨다.
실제로, 부품 Mb에 의해 조성되는 "비축부 상의 통행(passage on the reserve)"의 검출은 카트리지의 교체 또는 재충전의 필요성을 나타내는 경고 표시로서 사용된다.
제어 방법의
실시예
도 6을 참조하면, 이것은 전술한 저장 구조물, 예를 들면, 전술한 저장 시스템의 저장 구조물의 제어 방법을 설명한다.
이 저장 구조물은 적어도 하나의 제 1 저장 부품 및 하나의 제 2 저장 부품을 포함한다. 제 1 저장 부품은 기체상 암모니아를 저장 구조물에 유입시키는 및/또는 저장 구조물로부터 유출시키는 기체상 암모니아의 유동 수단에 접속된다.
제 1 저장 부품은 자체의 암모니아를 방출하는 것에 관련하여 각각의 가열 요소에 접속될 수 있다.
이 방법은 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아를 방출시키기 위해 제 1 저장 부품의 가열 요소를 제어하기 위한 제 1 단계(601)를 포함할 수 있고, 전형적으로 암모니아의 방출은 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아가 방출되지 않도록 선택된다.
본 방법은 제 1 저장 부품에 의해 방출되는 암모니아의 양 및/또는 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양을 모니터링하기 위한 제 2 단계(602)를 포함할 수 있다. 이 단계는 암모니아의 방출 중에 또는 암모니아의 방출에 연속하여 실시될 수 있다.
이와 같은 모니터링이 가능하도록 제 1 저장 부품은 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양의 모니터링 센서에 접속될 수 있다. 이와 같은 센서는, 예를 들면, 전용의 압력 센서이다.
특히 제 2 저장 부품이 저장된 암모니아를 방출시키지 않고 암모니아가 제 2 저장 부품 내에 저장되므로, 제 1 저장 부품의 암모니아의 양의 변화는 제 2 저장 부품의 암모니아의 양의 변화에 독립적으로 모니터링될 수 있다.
제 1 저장 부품을 완전히 배출시키고, 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아를 비축 상태로 유지시키는 것이 가능하다.
이 방법은 저장된 암모니아의 양이 소정의 한계치 미만이라는, 특히 제 1 저장 부품에 의해 저장된 암모이나의 양이 0이라는 제 1 저장 부품의 센서의 표시에 따라, 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 방출을 위한 제 3 단계(603)를 포함할 수 있다.
이와 같은 제 3 단계(603)는, 예를 들면, 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아를 방출시키기 위해 제 2 저장 부품의 가열 요소를 제어하는 단계를 포함할 수 있고, 전형적으로 암모니아의 방출은 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아가 제 1 저장 부품과 독립적으로 방출되도록 선택된다.
대안적으로 또는 추가하여, 이와 같은 제 3 단계(603)는 제 2 저장 부품으로부터 제 1 저장 부품을 분리시키는 제어되는 폐색 수단의 개방 커맨드를 포함할 수 있다. 앞에서 지적된 바와 같이, 전형적으로 폐색 수단은 제어되는 분리층, 전형적으로 흑연을 포함하는 층에 의해 형성된다.
예를 들면, 폐색 수단이 제 2 저장 부품의 것과 동일한 가열 요소가 접속되거나 별개의 가열 요소가 접속되는 분리층을 포함하는 경우, 이와 같은 개방 커맨드는, 예를 들면, 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 방출과 연대하여 제공될 수 있다.
본 방법은 제 2 저장 부품에 의해 방출되는 암모니아의 양 및/또는 제 2 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양을 모니터링하기 위한 연속적인 제 4 단계(604)를 포함할 수 있다.
제 2 저장 부품의 암모니아의 양의 변화는 제 1 저장 부품과 독립적으로 모니터링될 수 있다. 저장 구조물 내의 암모니아의 양의 더 정밀한 계측을 얻는 것이 가능하다.
실제로, 종래 기술에 따르면, 계측은 전형적으로 저장 용기의 출구에서 유량계에 의해 실시된다. 종래 기술에 따른 양의 측정은 정밀하게 그리고 지속적으로 유동을 모니터링해야 하므로 조절이 어렵고 부정확한 경향이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 이와 같은 측정은 누출의 경우에 저장된 암모니아의 양을 모니터링하지 않는다.
반면에, 이와 같은 구조물의 위치에 도입된 이와 같은 방법은 각각의 저장 부품 내의 암모니아의 양 및 암모니아의 방출을 더 정밀하게 관리하기 위한 커맨드를 미세하게 모니터링할 수 있다. 특히 구조물이 지나치게 신속하게 비워지는 것을 방지하거나, 상당한 암모니아의 요구 후에 이 요구의 갑작스러운 중단이 뒤따르는 경우에 불필요하게 방출되는 암모니아의 양을 제한하는 것이 가능하다.
종래의 기술에서, 전체의 저장 구조물을 가열하는 것은, 만일 암모니아에 대한 요구가 갑자기 중단되는 경우 및 구조물이 이미 가열된 경우에, 안전성의 이유로 기체 형태로 방출되는 암모니아의 배출을 폐색하는 것은 조절이 어려우므로 내용물배출이 지속되는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 시스템은, 예를 들면, 다음의 저장 부품으로부터 암모니아의 방출의 제어 전에 소정의 저장 부품의 암모니아의 양이 충분히 비워지는 것을 대기한다. 따라서, 만일 암모니아의 대량의 방출을 수반하는 제 1 커맨드 후에 더 이상 요구가 존재하지 않는 경우, 제 1 저장 부품만이 비워질 가능성이 있고, 다른 부품은 바람직하게 폐색 수단으로 인해, 특히 분리층에 기인되어 자체의 암모니아를 유지한다.
또한, 이와 같은 시스템과 관련되는 이와 같은 방법은 필요에 따라 암모니아의 방출을 더 양호하게 측정한다. 저장 부품들은 분리되어 있으므로 이들 중 하나의 저장 부품 내에 저장된 암모니아만을 방출하는 것이 가능하다. 구조물이 별개의 저장 부품을 더 많이 가지면 가질수록 더 정밀한 제어가 가능하다.
특히, 상이한 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양을 알 수 있고, 그러므로 특히 용기 내의 임의의 누출의 위치를 정확히 알 수 있다.
특히, 저장 부품이 제어되는 폐색 수단에 의해 분리된 경우, 누출의 경우에 암모니아의 방출을 모두 저지시킬 수 있다.
특히, 저장 구조물은 이와 같은 제어 방법을 실행하도록 구성된 제어 수단에 접속될 수 있다.
내연 기관의 배기 가스를 위한 선택적 촉매 환원 시스템은, 예를 들면, 이와 같은 제어 수단을 포함한다.
제어 수단은 엔진의 전자 컴퓨터(11)에 접속된 전용의 전자 제어기(10)를 포함하거나 전자 컴퓨터(11) 내에 포함된다.
Claims (15)
- 암모니아를 저장할 수 있는 적어도 하나의 저장 재료를 포함하는, 연소 차량의 배기 가스 내의 질소 산화물의 특히 선택적 촉매 환원을 위한 암모니아 저장 구조물(7)로서, 상기 암모니아 저장 구조물은 적어도 2 개의 별개의 저장 부품을 포함하고, 각각의 저장 부품은 저장 재료를 포함하고, 상기 상이한 저장 부품의 저장 재료가 모두 동일한 것은 아닌, 암모니아 저장 구조물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 상이한 저장 재료는 상이한 수착(sorption) 엔탈피를 갖는, 암모니아 저장 구조물. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 상이한 저장 재료는 상이한 기공률, 또는 상이한 기공 크기의 분포를 갖고, 및/또는 상기 상이한 저장 재료는 상이한 열전도율을 갖는, 암모니아 저장 구조물. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저장 재료의 적어도 일부는 분말 형태이고, 및/또는 상기 저장 재료의 적어도 일부는 강성(rigid) 요소의 형태인, 암모니아 저장 구조물. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저장 부품은 서로 인접하여 배치되고, 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하기 위한 수단이 제공되는, 암모니아 저장 구조물. - 제 5 항에 있어서,
상기 구조물은 상기 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 수단을 포함하는, 암모니아 저장 구조물. - 제 6 항에 있어서,
상기 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 상기 수단은 상기 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 제어하도록 제어되는, 암모니아 저장 구조물. - 제 7 항에 있어서,
상기 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하는 상기 수단은 제어되는 폐색 수단인, 암모니아 저장 구조물. - 제 8 항에 있어서,
상기 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하기 위해, 상기 구조물은 도관 또는 확산기와 같은 기체 수송 장치를 포함하고, 및/또는 상기 2 개의 인접한 저장 부품들 사이에서 기체상 암모니아의 순환을 가능하게 하기 위해, 상기 구조물은 구멍이 형성되어 있거나, 또는 기체상 암모니아의 확산을 허용하는 기공률이 있는 중간 요소를 포함하는, 암모니아 저장 구조물. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 저장 부품은 가열 요소를 포함하는, 암모니아 저장 구조물. - 제 10 항에 있어서,
상기 가열 요소는 전기 저항기인, 암모니아 저장 구조물. - 저장 용기를 포함하는 차량의 암모니아의 저장 및 토출을 위한 시스템으로서, 상기 저장 용기는 제 1 항 내지 제 11 항에 따른 저장 구조물을 포함하는, 차량의 암모니아의 저장 및 토출을 위한 시스템.
- 제 12 항에 따른 암모니아의 저장 및 토출을 위한 시스템의 저장 구조물의 제어 방법으로서, 상기 방법은,
- 상기 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아를 방출하도록 상기 제 1 저장 부품의 가열 요소를 제어하기 위한 제 1 단계(601); 및
- 상기 제 1 저장 부품에 의해 방출되는 암모니아의 양 및/또는 상기 제 1 저장 부품 내에 저장된 암모니아의 양을 모니터링하기 위한 제 2 단계(602)를 포함하는, 암모니아의 저장 및 토출을 위한 시스템의 저장 구조물의 제어 방법 - 내연 기관의 배기 가스의 선택적 촉매 환원 시스템으로서, 상기 시스템은 제 13 항에 따른 암모니아의 저장을 위한 시스템 및 배기가스 내로의 암모니아의 분사 모듈을 포함하는, 내연 기관의 배기 가스의 선택적 촉매 환원 시스템.
- 제 14 항에 따른 선택적 촉매 환원 시스템으로서, 상기 시스템은 전술한 바와 같은 제어 방법을 실행하도록 구성된 제어 수단을 포함하는, 선택적 촉매 환원 시스템.
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