CN201310316156-一种车用SCR系...-申请公开

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一种车用SCR系统氨气产生方法及装置

申请号：201310316156.6

申请日：2013-07-25

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公开(公告)日

专利代理机构

代理人吉林大学130012 吉林省长春市前进大街2699号曲大伟 李君 范鲁艳 高莹 马军彦 张凯 冯圆智F01N3/20(2006.01)IF01N3/20(2006.01)I103437865A2013-12-11长春吉大专利代理有限责任公司 22201朱世林 王寿珍

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103437865A*

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103437865 A

(43)申请公布日 2013.12.11(12)发明专利申请(21)申请号 201310316156.6

(22)申请日 2013.07.25

(71)申请人吉林大学

地址130012 吉林省长春市前进大街2699

号

(72)发明人曲大伟 李君 范鲁艳 高莹

马军彦 张凯 冯圆智

(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任

公司 22201

代理人朱世林

王寿珍

(51)Int.Cl.

F01N 3/20(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页权利要求书1页 说明书3页 附图2页

(54)发明名称

一种车用SCR系统氨气产生方法及装置

(57)摘要

本发明涉及一种发动机SCR系统所需氨气的

产生方法和装置。该方法采用电加热片与发动机

冷却循环水相结合加热固态氨基甲酸铵来产生氨

气。该装置主要由盛放氨基甲酸铵的密闭容器、电

加热片及循环水通道组成。氨基甲酸铵由加料口

（4）添加到密闭容器中，水管横穿通过容器中央，

发动机循环水通过管路连接到装置进水口（1），

通过装置主体后，由装置出水口（5）流出，重新进

入发动机循环水管路。装置主体密闭容器（2）底

部安装有电加热片（9），加热片表面呈褶皱型，以

加大受热面积。氨基甲酸铵受热分解后通过带电

控阀门的氨气出口（3）进入发动机SCR尾气催化

还原装置。本发明具有产生氨气快速、高效，产气

量随发动机运行工况变化的特点。

CN 103437865 A

CN 103437865 A权 利 要 求 书1/1页

1.一种车用SCR系统氨气产生方法，其特征在于：

采用加热固态氨基甲酸铵的方式来产生所需的还原剂—氨气，所述的氨基甲酸铵存放在容积为35L的氨基甲酸铵存放空间（X）中，发动机刚刚启动时，由车辆携带电源驱动本装置中的电加热片，加热功率在300—500瓦之间，被加热的氨基甲酸铵会分解产生氨气，产生的氨气通过氨气出口（4）进入发动机SCR装置，当发动机冷却水温度超过70℃时，停止电加热片工作，通过电磁阀打开装置的进水口（1），将发动机的冷却水引入到发动机SCR装置的通道内，使用循环水加热氨基甲酸铵；循环水通过装置后，由出水口流出，重新进入发动机冷却水管路，水温降低时，关闭进水口（1），使用电加热片加热；

监测发动机的运行工况和氨基甲酸铵存放空间（X）中的压力、循环水的温度，闭环控制电加热片和装置进水口的开启关闭，以及氨气的输送，从而控制氨基甲酸铵的分解速率即氨气的产生速率和内部压力。

2.采用权利要求1所述方法的一种车用SCR系统氨气产生装置，所述装置由密闭容器

（2）、水管（7）和电加热片（9）组成，其特征在于：

所述密闭容器（2）壁面上设有加料口（3）和氨气出口（4），密闭容器（2）端面上设有装置进水口（1）和出水口（5），密闭容器（2）内通过隔板（8）轴向焊接有加热氨基甲酸铵的水管（7），并由隔板（8）将密闭容器（2）分隔成相互隔离的氨基甲酸铵存放空间（X）、热水流入空间（Y）和热水流出空间（Z），进水口（1）与出水口（5）通过水管（7）相连，褶皱型的电加热片（9）焊接在密闭容器（2）的底部，氨气出口（4）处安装有电控阀门。

3.根据权利要求2所述的一种车用SCR系统氨气产生装置，其特征在于：

所述底部的电加热片（9）由外部动力源驱动，动力源为电力。

4.根据权利要求2或3所述的一种车用SCR系统氨气产生装置，其特征在于：

所述水管（7）中的热水来自于发动机冷却循环水，从进水口（1）流入、出水口（5）流出，回到发动机循环水路。

5.根据权利要求2所述的一种车用SCR系统氨气产生装置，其特征在于：

所述电控阀门由外部电子控制器控制其开闭，从而控制氨气供给量以及装置内部的压力。

6.根据权利要求2所述的一种车用SCR系统氨气产生装置，其特征在于：

所述电加热片（9）通过外部电子控制器控制其加热功率，从而控制氨基甲酸铵分解速率。

一种车用SCR系统氨气产生方法及装置技术领域

本发明涉及一种车用SCR（选择性催化还原）系统还原剂的提供方法和装置，即NOx

催化还原所需的还原剂。[0001]

技术背景

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，SCR（选择性催化还原）后处理技术是目前发动机控制NOx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。

[0003] 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SCR催化器，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SCR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固态氨基甲酸铵产生NH3，产生NH3的质量更大，使得NH3载体的添加周期较“添蓝”延长数倍。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，而固态氨基甲酸铵不存在此问题。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，固态氨基甲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。[0002]

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种新型发动机尾气净化还原剂发生方法和装置，即一种车用SCR系统氨气产生方法及装置，提供高效的尾气还原剂，解决NOx环境污染问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案结合附图说明如下；

[0006] 一种车用SCR系统氨气产生方法，采用加热固态氨基甲酸铵的方式来产生所需的还原剂—氨气，所述的氨基甲酸铵存放在容积为35L的氨基甲酸铵存放空间X中，发动机刚刚启动时，由车辆携带电源驱动本装置中的电加热片，加热功率在300—500瓦之间，被加热的氨基甲酸铵会分解产生氨气，产生的氨气通过氨气出口4进入发动机SCR装置，当发动机冷却水温度超过70℃时，停止电加热片工作，通过电磁阀打开装置的进水口1，将发动机的冷却水引入到发动机SCR装置的通道内，使用循环水加热氨基甲酸铵；循环水通过装置后，由出水口流出，重新进入发动机冷却水管路，水温降低时，关闭进水口1，使用电加热片加热；

[0007] 监测发动机的运行工况和氨基甲酸铵存放空间X中的压力、循环水的温度，闭环

控制电加热片和装置进水口的开启关闭，以及氨气的输送，从而控制氨基甲酸铵的分解速率即氨气的产生速率和内部压力。

[0008] 采用上述方法的一种车用SCR系统氨气产生装置，所述装置由密闭容器2、水管7和电加热片9组成，所述密闭容器2壁面上设有加料口3和氨气出口4，密闭容器2端面上设有装置进水口1和出水口5，密闭容器2内通过隔板8轴向焊接有加热氨基甲酸铵的水管7，并由隔板8将密闭容器2分隔成相互隔离的氨基甲酸铵存放空间X、热水流入空间Y和热水流出空间Z，进水口1与出水口5通过水管7相连，褶皱型的电加热片9焊接在密闭容器2的底部，氨气出口4处安装有电控阀门。

[0009] 所述底部的电加热片9由外部动力源驱动，动力源为电力。

[0010] 所述水管7中的热水来自于发动机冷却循环水，从进水口1流入、出水口5流出，回到发动机循环水路。

[0011] 所述电控阀门由外部电子控制器控制其开闭，从而控制氨气供给量以及装置内部的压力。

[0012] 所述电加热片9通过外部电子控制器控制其加热功率，从而控制氨基甲酸铵分解速率。

[0013] 本发明具有以下技术效果：检测发动机运行期间的转速、负荷，密闭容器内压力、热循环水温度等参数，控制电加热片9的加热功率以及进水口1、出水口5的开启关闭，从而为发动机适时提供适量的还原剂。能够在发动机运行的全工况范围内提供氨气，从而降低发动机NOx排放。

附图说明

[0014] 图1为本发明的结构示意图。

[0015] 图2为图1的Ⅰ-Ⅰ截面图。

[0016] 图3为图1的仰视图。

[0017] 图4为图3的Ⅱ-Ⅱ截面图。

[0018] 图中：1.进水口；2.密闭容器；3.加料口；4.氨气出口；5.出水口；6.脚支架；

7.水管；8.隔板；9.电加热片。

[0019] X.氨基甲酸铵存放空间；Y.热水流入空间；Z.热水流出空间

具体实施方式

[0020] 下面结合附图，进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。

[0021] 一种新型的还原剂发生方法，采用固态化学原料即氨基甲酸铵，当氨基甲酸铵在一定的温度下被加热时，就会释放出氨气，即发动机尾气中NOx的还原剂。

[0022] 一种新型的还原剂发生装置，该装置主体为进水口1、密闭容器2、出水口5、密闭容器2中流通发动机冷却循环水的水管7、密闭容器2底部带褶皱的电加热片9。容器内分为X、Y、Z三部分。由隔板8相互隔离，将要被加热的氨基甲酸铵通过两个加料口3加入并存放在密闭容器2的X部分，Y、Z两部分为热水进出空间。进水口1通过电磁阀与发动机冷却循环水出口相连，出水口5与发动机循环水进口相连。

[0023] 加热途径有两个，当发动机刚刚启动时，采用电加热片单一加热，能量由车辆携带

电源驱动。当发动机循环水达到70度时，关闭电加热片同时开启装置的进水口1，由循环热水来加热氨基甲酸铵，当密闭容器2中的压力超过0.5MPa时，关闭进水口1和出水口5，待压力下降后再重新打开。电加热片的加热功率及进水口1和出水口5的开启关闭由外部控制器控制。电加热片与热循环水加热氨基甲酸铵，使得氨基甲酸铵分解，从而产生氨气。

[0024] 产生的气体通过氨气出口4进入输送管道，为发动机催化还原装置提供还原剂。

[0025] 一种快速、全工况为发动机实时提供尾气还原剂的方法。其中氨基甲酸铵存放在氨基甲酸铵存放空间X中，通过X空间内的热循环水以及底部的电加热片加热使得氨基甲酸铵分解产生氨气，所产生的气体通过氨气出口4进入发动机尾气还原催化器中。

[0026] 一种新型的为发动机提供尾气还原剂的装置。其中，密闭容器2通过隔板8与热水流入空间Y、热水流出空间Z隔离。热水流入空间Y与热水流出空间Z通过水管7相连。氨基甲酸铵存放在密闭容器2的X空间，氨气出口4的开启关闭由电控阀门控制。氨基甲酸铵存放空间X的底部安装有电加热片9。

[0027] 如图所示，采用加热固态氨基甲酸铵的方式来产生发动机所需的还原剂。氨基甲酸铵存放在氨基甲酸铵存放空间X中，通过监测发动机运行时的转速、负荷及空间X的压力、发动机冷却循环水温度等参数，控制电加热片的加热功率和进水口1和出水口5的开启关闭，从而控制氨基甲酸铵的分解速率，适时地分解产生氨气。该产生氨气的方法，一方面不受外部环境的影响，在发动机刚刚启动时，通过控制器控制电加热片，能及时产生足量的氨气，当发动机循环水温度达到一定要求时，可以切断电加热片，使用发动机热循环水来加热氨基甲酸铵，起到节能的作用；当装置内部压力太高时，关闭进出水口，起到了保护装置的作用。褶皱型的电加热片增大了受热面积，提高了加热效率；另一方面，产生的氨气解决了原有尿素水溶液在低温时还原效率低的弊端，减少了大气污染。因而，该方案具有很高的市场价值和前景。发动机运转期间，依据其运行工况的变化，闭环控制电加热片的加热功率以及进水口1和出水口5的开启关闭，实现全工况的高效NOx催化还原，降低大气污染。

图

1图

2图3

图4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ou14.html