[发明专利]用于存储一种添加剂并将它注入发动机排气的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于存储添加剂并将它注入发动机排出气体的一 种系统和方法。

背景技术

关于柴油车辆排放物的立法的变化特别规定了显著的降低排 出气体中氮氧化物的排放量。SCR(选择性催化还原)方法(其中 氮氧化物(NOx)被氨还原)是用于实现这个污染控制目标的首选 技术之一。于是一种氨前体溶液(通常是一种尿素溶液)被注入SCR 催化剂的排气管道上游。这种催化剂的运行要求喷洒精确计量的溶 液量。

在一种已知方式中，将泵送、计量和注入操作分开导致了引入 在排气管线中的氨前体溶液量的更好的精确度。

因此，专利US 6 041 594和US 6 273 120都描述了包括分离的 泵、计量阀和注入器的系统，它们使得每一项功能得以进行。快速 计量阀(即用一个可调节的开放频率和持续时间来操作的一种阀) 与一个适合的泵出口压力相结合(通过一种压力调节装置)能够进 行该氨前体溶液喷洒量的精确计量。然而，这些文件都推荐借助压 缩空气，在使用一个注入器注入到排出气体之前将压缩空气与添加 剂在一个混合室中进行混合。该压缩空气将特别防止注入器的堵 塞，这种堵塞可能由添加剂的固体沉积和/或在排气管附近由高温造 成的它的降解产物所致。

这些系统有一种紧凑、简单和可调节结构的优点(例如，泵可 以整合到罐中；计量阀可能靠近或远离注入器，这取决于车辆地板 之下可供使用的空间)。因此，泵和计量阀可偏离排气管线，这防 止了它们过热并且增加了计量阀的准确度。此外，注入器可以随所 希望的微滴的尺寸和分布而进行适配。最后，这些系统是具体地适 合于对使用中的车辆进行改装。

然而，此类系统要求提供一个压缩空气源，这在车辆上更不一 定总是可提供的并且它因此而不得不特意提供，这是昂贵的。此外， 稀释该添加剂导致计量准确度的降低。最后，借助于一个混合室增 加了这些系统的复杂性和费用。

发明内容

本申请的目标是解决这些问题，并且基于以下事实，即借助压 缩空气在这些“分开(操作)”的系统中实际上不是必需的。的确， 看起来上述固体沉积在溶液中很快地消失，并且在一次新注入的过 程中容易通过溶解而被去除。事实上，计量泵的适当的控制使之有 可能防止该注入器的堵塞，并且也使之有可能防止在这个注入器排 出孔形成一个液滴。

文件EP 1 656 986也提出了一个没有压缩空气的系统，其中的 泵、计量阀和注入器是分离的装置，但是这个系统包括一个压力传 感器和一个电磁阀用于调节回流(如果必要的话)，这是相对复杂 和昂贵的。

本申请的目标是通过提供一种显著简化、价格比较低廉和同样 有效的系统来解决这个问题。因此，本发明涉及用于存储一种添加 剂溶液并将其注入内燃机的排出气体的一种系统，所述系统包括用 于存储该添加剂的一个罐以及一个旋转泵、一个计量阀和一个注入 器，这个系统可以将添加剂溶液按照原样计量并注入排出气体中而 不用一种气体(例如压缩空气)将其稀释。特别是，根据本发明的 系统不包括一个混合室，也不包括用气体(例如压缩空气)稀释添 加剂的无论何种形式的任何装置。在根据本发明的系统中，泵、计 量阀和注入器是分离的装置，并且泵的出口压力是通过调节该泵的 转速来调节。

与本发明相关的添加剂优选是能够还原存在于内燃机排出气 体中的NOx的一种还原剂。有利地，它是直接使用的氨(这伴随有 安全和腐蚀的缺点)或是由一种前体如尿素(这使上述缺点能够被 避免)在排出气体中原位产生的氨。本发明用尿素(特别是用尿素 的水溶液)产生了优良的效果。低共熔的溶液(包括按重量计32.5％ 的尿素)是很适合的。

本发明可能应用于任何在排出气体中可能产生NOx的内燃机 上。它可以是有或没有燃料回流管线的发动机(即，将发动机没有 消耗的燃料返回燃料箱的一条管线)。它有利地应用于柴油发动机， 并且特别是车辆的柴油发动机，并且特别优选的是重型货车的柴油 发动机。

根据本发明的系统包括至少一个旨在用于储存该添加剂的罐。 这个罐可由任何材料制造，优选对相关的添加剂有化学耐受性的材 料。通常，这是金属或塑料。聚烯烃树脂，特别是聚乙烯(更特别 地HDPE或高密度聚乙烯)，构成优选的材料。