[发明专利]一种用于高效SCR的尿素加热装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尿素加热装置及其使用方法，尤其是涉及一种用于高效SCR的尿素加热 装置及其使用方法。

背景技术

SCR：选择性催化还原，该技术是消除发动机排气中氮氧化物的主要技术手段。

SCR降低氮氧化物的化学反应：

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O

尿素溶液经尿素喷嘴喷入排气管中，当温度在200℃以上发生热解反应产生氨气(NH₃)， 氨气在催化剂作用下与废气中的NO_x反应，达到减少NO_x排放的目的。

尿素热解反应：

(NH)₂CO₂→NH₃+HNCO

HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

高效SCR技术：控制SCR的转化效率高于96％；高效SCR技术需要的尿素喷射量更高， 涵盖低温区域更广，因而结晶风险也相应增加。

使用SCR技术的发动机其主要工作过程是尿素溶液经尿素喷嘴喷入排气管中，在一定温 度下发生热解反应产生氨气(NH₃)，氨气在催化剂作用下与废气中的NOx反应，达到减少NOx 排放的目的。

尿素经过尿素喷嘴后，尿素喷雾周围温度越高，尿素热解反应越快。反之，温度越低， 尿素的热解反应越慢越不充分。一旦尿素热解不充分就会形成结晶，影响整个排气后处理系 统的正常工作。因此，SCR技术应用必须解决尿素结晶问题。

当发动机工作在低负荷工况时，发动机排气温度较低，需要SCR较少；但是过低的排气 温度仍然容易导致尿素分解不充分，容易出现尿素结晶问题。如果通过燃油的不充分燃烧手 段，能够在一定程度上提升排气温度，但是对整体排气管路的加热浪费燃油并且提升温度较 慢，并容易使排放劣化。

现有技术中提供一种高SCR转化率排气温控装置，该装置中温度传感器采集SCR还原反 应环境的温度。当温度低于所要求的温度时，电子控制单元驱动加热装置将该处尾气加热到 所要求的温度；当温度高于所要求温度时，电子控制单元驱动冷却装置将该处尾气冷却到所 要求的温度。但该装置是通过加热整个排气管路中的废气提升尿素喷嘴处的温度，加热所需 时间长，响应性差，装置体积大，浪费能量。发动机排气温度比较低的工况通常所需的尿素 喷射量也比较少，该技术中间接加热的方式不能根据SCR的喷射量进行调整，能量消耗大。

发明内容

为解决目前市场上使用SCR技术的发动机的尿素容易结晶、发动机热管理浪费能量多、 加热效果不好的问题，本发明提供一种用于高效SCR的尿素加热装置及其使用方法，通过在 尿素喷嘴附近增加金属载体催化剂和ECU控制加热的方法，降低高效SCR结晶风险、降低为 发动机热管理所消耗的能量、实现精确控制加热温度及时间。

为了达到以上目的，本发明采取以下技术方案，一种用于高效SCR的尿素加热装置，包 括温度传感器、尿素喷嘴、金属载体催化剂和SCR；温度传感器、尿素喷嘴、金属载体催化 剂置于SCR之前，三者依次从前到后设置于排气管路上；

温度传感器，将识别的温度信号传给发动机ECU；

尿素喷嘴，喷射角度可调，喷出的喷雾正好对准金属载体催化剂；

金属载体催化剂是一种多孔式结构，能够有效增加尿素喷雾与金属载体催化剂的接触面 积，加快尿素热解反应速度；其内部可通电加热，外部与整车电源连接，其通电时间由发动 机ECU控制；通过控制电流的接通与断开控制金属载体催化剂的加热功能。

一种上述用于高效SCR的尿素加热装置的使用方法如下：

(1)将安装有所述装置的排气管路的入口安装在涡轮增压器之后，对于有DOC，DPF的 发动机，入口安装在DOC，DPF之后；出口在SCR之前；

(2)调整尿素喷嘴的喷射角度，使尿素的喷雾正好对准金属载体催化剂，即尿素经过尿 素喷嘴后，雾化的尿素直接被金属载体催化剂加热；