[发明专利]为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂—氨气的方法及装置，即催化还原发动机尾气中NOx所需的还原剂的提供方法和装置。

背景技术

随着汽车排放法规的不断严格，新技术的不断采用，高效降低发动机排放气体中的NOx成为最大的挑战。因此有效降低NOx的排放是发动机领域的一个重要研究方向。其中，选择性催化还原技术（SCR）是目前发动机控制NOx排放的主要技术手段之一。SCR的主要原理是向排气管中喷入一定量的还原剂即NH₃，在催化剂的作用下，NH₃与排气中的NOx发生氧化还原反应，生成无害的N₂和H₂O排向大气，达到降低NOx排放和环境污染的目的。

作为还原剂的NH₃属于有毒物质，运输以及使用操作都存在不便。目前世界范围内广泛采用的产生NH₃的物质为“添蓝”，即浓度为32.5%的尿素水溶液。发动机工作时，将“添蓝”喷射到排气管中，利用排气的高温将尿素热解、水解，产生NH₃进入NOx催化还原装置，在催化器中通过催化剂的作用，使得NH₃与发动机尾气中的NOx发生化学反应，生成N₂和H₂O。在车辆上使用选择性催化还原系统，必须面对定期加注“添蓝”和“添蓝”存储箱体积限制的折中，本发明中使用新型还原剂发生装置以及碳酸铵产生氨气，在与“添蓝”相同的容量下，产生氨气的质量更大，使得NH₃载体的添加周期较“添蓝”延长大约3倍。其次，“添蓝”的冰点为-11℃，低于此温度就会结冰，在寒冷气候条件下需要一套额外的加热解冻装置，而碳酸铵受不存在此问题。再次，尿素热解的最低温度为200℃左右，在发动机排气温度较低时，喷入尾气中的尿素没办法分解出足够的NH₃，不仅使得发动机NOx的排放量增加，而且未分解的尿素也会随发动机尾气进入大气而污染环境，碳酸铵在排气管外直接产生气态氨，不受发动机排气温度的影响，还原效率高，避免了上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法及装置，供高效的尾气还原剂，解决环境污染问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案结合附图说明如下：

一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂方法，采用加热固态铵盐的方式产生内燃机SCR系统所需的还原剂NH₃，具体步骤如下：

所述的碳酸铵存放在碳酸铵存放空间A中，发动机开始运转时，开启加热风机7，被加热的碳酸铵分解产生氨气，所产生的氨气通过电控阀门4输送到催化还原系统中，加热风机7由外部动力源驱动；

监测发动机的运行工况和铵盐存放空间A中的压力，闭环控制加热风机的加热功率，当发动机负荷增加时，增大加热风机7的加热功率，从而增加氨气的产生速率；

当碳酸铵存放空间A内的压力超过0.7MPa时，降低加热风机7的加热功率，或者切断加热风机7的电源，从而控制碳酸铵的分解速率即氨气的产生速率和内部压力；

当碳酸铵逐渐消耗，两个容量监测传感器能相互检测到对方时，会发出信号，提示向容器内及时添加碳酸铵。

用于上述方法的一种为车用选择性催化还原系统全工况提供还原剂装置，该装置主要由密闭容器2和加热风机7组成，所述密闭容器2由密闭隔板6分隔成碳酸铵存放空间A和空气循环空间B，碳酸铵存放空间A用来存放碳酸铵，空气循环空间B为被加热空气的循环空间，所述加热风机7安装在空气循环空间B内，碳酸铵存放空间A设有碳酸铵添加口C和电控阀门4，碳酸铵存放空间A内的碳酸铵被加热时产生的氨气通过电控阀门4进入氨气输送口D中，碳酸铵添加口C用来加注碳酸铵，密闭容器2外部包裹有隔热层1。

所述碳酸铵存放空间A中的碳酸铵剩余量由安装在碳酸铵存放空间A中的一对容量监测传感器3监测，碳酸铵存放空间A和氨气输送口D中的压力由安装在输送管道内的压力传感器5监测。

所述加热风机7由外部动力源驱动，动力源为电力；所述氨气输送口D的开闭由电控阀门4控制，从而控制氨气的供给量。

所述的加热风机7通过外部电子控制器控制其加热功率，从而控制碳酸铵的分解速率，也即控制了氨气的产生速率。