[發(fā)明專利]為車用選擇性催化還原系統(tǒng)全工況提供還原劑方法及裝置

有效

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• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103437866A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 馬軍彥;李君;曲大偉;范魯艷;高瑩;張凱;馮圓智
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種為車用選擇性催化還原系統(tǒng)全工況提供還原劑—氨氣的方法及裝置，即催化還原發(fā)動機尾氣中NOx所需的還原劑的提供方法和裝置。

背景技術(shù)

隨著汽車排放法規(guī)的不斷嚴格，新技術(shù)的不斷采用，高效降低發(fā)動機排放氣體中的NOx成為最大的挑戰(zhàn)。因此有效降低NOx的排放是發(fā)動機領(lǐng)域的一個重要研究方向。其中，選擇性催化還原技術(shù)（SCR）是目前發(fā)動機控制NOx排放的主要技術(shù)手段之一。SCR的主要原理是向排氣管中噴入一定量的還原劑即NH₃，在催化劑的作用下，NH₃與排氣中的NOx發(fā)生氧化還原反應，生成無害的N₂和H₂O排向大氣，達到降低NOx排放和環(huán)境污染的目的。

作為還原劑的NH₃屬于有毒物質(zhì)，運輸以及使用操作都存在不便。目前世界范圍內(nèi)廣泛采用的產(chǎn)生NH₃的物質(zhì)為“添藍”，即濃度為32.5%的尿素水溶液。發(fā)動機工作時，將“添藍”噴射到排氣管中，利用排氣的高溫將尿素熱解、水解，產(chǎn)生NH₃進入NOx催化還原裝置，在催化器中通過催化劑的作用，使得NH₃與發(fā)動機尾氣中的NOx發(fā)生化學反應，生成N₂和H₂O。在車輛上使用選擇性催化還原系統(tǒng)，必須面對定期加注“添藍”和“添藍”存儲箱體積限制的折中，本發(fā)明中使用新型還原劑發(fā)生裝置以及碳酸銨產(chǎn)生氨氣，在與“添藍”相同的容量下，產(chǎn)生氨氣的質(zhì)量更大，使得NH₃載體的添加周期較“添藍”延長大約3倍。其次，“添藍”的冰點為-11℃，低于此溫度就會結(jié)冰，在寒冷氣候條件下需要一套額外的加熱解凍裝置，而碳酸銨受不存在此問題。再次，尿素熱解的最低溫度為200℃左右，在發(fā)動機排氣溫度較低時，噴入尾氣中的尿素沒辦法分解出足夠的NH₃，不僅使得發(fā)動機NOx的排放量增加，而且未分解的尿素也會隨發(fā)動機尾氣進入大氣而污染環(huán)境，碳酸銨在排氣管外直接產(chǎn)生氣態(tài)氨，不受發(fā)動機排氣溫度的影響，還原效率高，避免了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種為車用選擇性催化還原系統(tǒng)全工況提供還原劑方法及裝置，供高效的尾氣還原劑，解決環(huán)境污染問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)合附圖說明如下：

一種為車用選擇性催化還原系統(tǒng)全工況提供還原劑方法，采用加熱固態(tài)銨鹽的方式產(chǎn)生內(nèi)燃機SCR系統(tǒng)所需的還原劑NH₃，具體步驟如下：

所述的碳酸銨存放在碳酸銨存放空間A中，發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)時，開啟加熱風機7，被加熱的碳酸銨分解產(chǎn)生氨氣，所產(chǎn)生的氨氣通過電控閥門4輸送到催化還原系統(tǒng)中，加熱風機7由外部動力源驅(qū)動；

監(jiān)測發(fā)動機的運行工況和銨鹽存放空間A中的壓力，閉環(huán)控制加熱風機的加熱功率，當發(fā)動機負荷增加時，增大加熱風機7的加熱功率，從而增加氨氣的產(chǎn)生速率；

當碳酸銨存放空間A內(nèi)的壓力超過0.7MPa時，降低加熱風機7的加熱功率，或者切斷加熱風機7的電源，從而控制碳酸銨的分解速率即氨氣的產(chǎn)生速率和內(nèi)部壓力；

當碳酸銨逐漸消耗，兩個容量監(jiān)測傳感器能相互檢測到對方時，會發(fā)出信號，提示向容器內(nèi)及時添加碳酸銨。

用于上述方法的一種為車用選擇性催化還原系統(tǒng)全工況提供還原劑裝置，該裝置主要由密閉容器2和加熱風機7組成，所述密閉容器2由密閉隔板6分隔成碳酸銨存放空間A和空氣循環(huán)空間B，碳酸銨存放空間A用來存放碳酸銨，空氣循環(huán)空間B為被加熱空氣的循環(huán)空間，所述加熱風機7安裝在空氣循環(huán)空間B內(nèi)，碳酸銨存放空間A設有碳酸銨添加口C和電控閥門4，碳酸銨存放空間A內(nèi)的碳酸銨被加熱時產(chǎn)生的氨氣通過電控閥門4進入氨氣輸送口D中，碳酸銨添加口C用來加注碳酸銨，密閉容器2外部包裹有隔熱層1。

所述碳酸銨存放空間A中的碳酸銨剩余量由安裝在碳酸銨存放空間A中的一對容量監(jiān)測傳感器3監(jiān)測，碳酸銨存放空間A和氨氣輸送口D中的壓力由安裝在輸送管道內(nèi)的壓力傳感器5監(jiān)測。

所述加熱風機7由外部動力源驅(qū)動，動力源為電力；所述氨氣輸送口D的開閉由電控閥門4控制，從而控制氨氣的供給量。

所述的加熱風機7通過外部電子控制器控制其加熱功率，從而控制碳酸銨的分解速率，也即控制了氨氣的產(chǎn)生速率。