[發(fā)明專利]尿素還原劑的三閥噴射方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010277107.2
• 申請日: 2010-09-09
• 公開（公告）號: CN101929377A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張克金;崔龍;王丹;魏曉川;李文祥;候福建;應(yīng)善強(qiáng);劉國軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車集團(tuán)公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/24;F01N9/00;B01D53/94
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種尿素還原劑的三閥噴射方法，應(yīng)用于汽車尾氣的后處理行業(yè)。

背景技術(shù)：

未來幾年內(nèi)，全球的汽車生產(chǎn)商，特別是美國和歐洲關(guān)于汽車氮氧化物NOx和微粒PM的排放達(dá)標(biāo)方面將強(qiáng)制性地實(shí)施一些更嚴(yán)厲的規(guī)格，例如，歐5和歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。

在排放法規(guī)的壓力下，一方面國外的車用重負(fù)荷柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級和改進(jìn)，另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備，例如，SCR?(Selective?Catalytic?Reduction)催化轉(zhuǎn)化還原技術(shù)，DPF（Diesel?Particulate?Filter）顆粒捕捉器，DOC（Diesel?Oxidation?Catalyst）氧化型催化器等。

SCR技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出NH₃，作為還原劑的NH₃和發(fā)動機(jī)排氣中的NO_x在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)，理想工況下生成無毒的N₂和H₂O，從而達(dá)到凈化的目的。SCR技術(shù)自70年代開始在國外作為發(fā)電廠等的固定源使用的脫硝技術(shù)而進(jìn)行了開發(fā)和廣泛應(yīng)用。為應(yīng)對新的環(huán)保法規(guī)的要求，國外從90年已開始把SCR技術(shù)成功移植到柴油汽車上，并相應(yīng)進(jìn)行了SCR催化劑工藝技術(shù)和尿素還原劑的開發(fā)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，例如，歐洲和日本。目前，歐洲的大多數(shù)制造商已經(jīng)開始堅定不移的采用SCR技術(shù)來實(shí)現(xiàn)歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)。例如，在歐洲的7家主要商用汽車公司中，有5家（戴克、雷諾、依維柯、沃爾沃和達(dá)夫）選擇SCR技術(shù)來達(dá)到歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)。另外兩家（斯堪尼亞和曼）則傾向于EGR技術(shù)，但也不排斥SCR技術(shù)。以戴克集團(tuán)為例，自2005年元月開始，就推出滿足歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)的Actros牌重型載貨車，并給一個時髦的名字‘BlueTec’。BlueTec的后處理方式均采用SCR技術(shù)。根據(jù)戴克的研究結(jié)果表明，SCR技術(shù)與歐3標(biāo)準(zhǔn)水平的汽車相比，能夠節(jié)省燃油3～6%，NO_x的排放可低于歐4限值，如對SCR進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，達(dá)到歐6限值也毫無問題。

國外如此熱衷于SCR技術(shù)的原因，主要是SCR具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以在柴油車的排氣溫度250～550℃的范圍內(nèi)具有50～85%的NO_x去除效率，并能有效降低PM的排放水平；SCR能輕松滿足歐4和歐5水平，也具有達(dá)到歐6水平的潛力；目前達(dá)到歐4采用的SCR技術(shù)，發(fā)動機(jī)的燃油耗可降低3～6％；SCR催化劑不含有貴金屬，比成本相對較低；SCR對車用燃油的質(zhì)量，特別是硫含量不敏感。基于以上分析，SCR后處理技術(shù)也最適合中國的車輛狀況和車用燃油狀況。

如果2008年在中國推廣應(yīng)用車載SCR后處理技術(shù)，必須解決好尿素還原劑供應(yīng)、尿素還原劑的劑量、尿素還原劑的霧化噴射、SCR催化劑轉(zhuǎn)換效率、氨氣泄露量等至關(guān)重要的技術(shù)難點(diǎn)。上述各點(diǎn)都涉及到尿素還原劑的問題。在這些問題中，尿素還原劑的噴射霧化策略是一個關(guān)鍵點(diǎn)。它涉及到催化劑表面的堵塞問題、催化劑活性問題、還原劑效率、氨氣逃逸以及二次污染控制等問題。

對于預(yù)計實(shí)現(xiàn)國4排放的車輛，其發(fā)動機(jī)已經(jīng)完成機(jī)內(nèi)的優(yōu)化，NO_x去除率在35~40%即可滿足國4排放標(biāo)準(zhǔn)，NO_x去除率在65~70%即可滿足國5排放標(biāo)準(zhǔn)。想象中只需連接上SCR后處理裝置就可以作為國4車輛銷售，事實(shí)上面對的問題遠(yuǎn)不止此；采用整套進(jìn)口的SCR后處理裝置，成本高達(dá)12000~15000元/套，而尿素噴射和控制部分就占到2500~4000元，而且一旦損壞，不能保修，必須整體更換，費(fèi)用用戶難以承受；但是，可以僅僅采用進(jìn)口尿素噴射和控制關(guān)鍵組建的部分，來配裝國內(nèi)的SCR后處理裝置，此時，尿素噴射和控制部分就必須花費(fèi)3500~5000元的成本才能買到。尿素噴射和控制部分絕對是SCR后處理成套裝置的關(guān)鍵和核心部分。

對標(biāo)國外的SCR后處理裝置中的尿素噴射和控制部分，各家采用的技術(shù)方式不同，既有獨(dú)立的尿素噴射和控制部分，然后輸送尿素還原劑到噴嘴；也有把尿素噴射和控制部分集成到尿素還原劑噴嘴上的，其目的都是適時適量的提供尾氣去除NO_x所需要的尿素還原劑。例如，按照理論噴量的曲線A進(jìn)行，或者是按照低于理論值的曲線B進(jìn)行。

尿素噴射和控制部分的適時適量的提供尾氣所需要的尿素還原劑的技術(shù)，可以采用串聯(lián)在尿素管路上的精密電磁質(zhì)量流量計來實(shí)現(xiàn)，也可以采用精密的電磁流量控制閥來實(shí)現(xiàn)。