用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线中的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线（10）中的装置（1），装置（1）包括监控器（4）、结合有加热装置（6）的蒸发室（3），加热装置（6）用于加热一定量的还原剂，从而释放气态形式的氨，气态形式的氨通过通向所述排出管线（10）的管道（16）离开蒸发室（3）。控制监控器（4）与容纳在蒸发室（3）中的内部第一压力传感器（12）和旨在容纳在排出管线（10）中的第二压力传感器（14）相关联，其包括计算装置，该计算装置用于根据来自第一和第二压力传感器（12，14）的压力值计算待在给定时刻注入到排出管线（10）中的氨的量。排出管线（10）中的氨的量。排出管线（10）中的氨的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线中的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线中的方法，以及一种用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线中的装置，该装置实施这种注入方法。
[0002]这种装置包括控制监控器、结合有加热装置的蒸发室，该加热装置用于加热一定量的还原剂从而释放出气态形式的氨，该气态形式的氨通过通向排出管线中的管道离开蒸发室。

技术介绍

[0003]在不久的将来，超过95%的柴油发动机将配备一种用于处理排出管线中氮氧化物的装置。其也可以在更遥远的未来应用于汽油发动机。
[0004]为此，在机动车辆中（特别是在压燃式发动机中），特别是在使用柴油燃料的情况下，已知为热力发动机排出管线配备选择性催化还原系统，该选择性催化还原系统将还原剂注入到排出管线中，控制单元命令接收至少在选择性催化还原系统的下游进行的对通过排出管线离开的氮氧化物的量的估算或测量。
[0005]因此，为了对氮氧化物或NOx进行去污，通常使用选择性催化还原（其也以与用于“S
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lective Catalytic Reduction”的英文缩写SCR相对应的法文缩写RCS为人所知）系统。随后，在本专利申请中，可通过其缩写RSC来提及选择性催化还原系统，并且可以其缩写NOx来提及氮氧化物，并且可以其化学式NH3来提及氨。
[0006]在RSC系统中，通常使用液体还原剂，该液体还原剂旨在以预先限定的量并且通过连续的注入而被引入到机动车辆的排出管线中。/>[0007]这种去污还原剂的添加实现了对机动车辆热力发动机排出管线中存在的氮氧化物的处理。这种RSC还原剂通常是氨或氨前体，例如尿素或尿素衍生物，特别是以Adblue
®
商标为人所知的混合物。
[0008]RSC系统通常具有容纳一定量的液体还原剂的罐、使用通向排出管线中的注入器用于向机动车辆排出管线供应液体还原剂的泵。
[0009]液体还原剂分解成气态形式的氨，其化学式为NH3。NH3储存在RSC催化转化器中，以便对存在于由排出管线排放的气体中的氮氧化物进行还原。
[0010]RSC系统（尤其当还原剂是例如Adblue
®
的尿素衍生物时）在中等的温度和高的温度之间是有效率的，并且可以连续地转化NOx。还需要优化控制以便提高NOx的处理效率，并且优化燃料和还原剂的消耗，因为这些参数都非线性地取决于存在于排出气体中的条件和在催化过程中的条件。
[0011]RCS系统的控制可分为两部分：标称控制和自适应控制。标称控制设定待注入的还原剂的量，该量根据RSC系统和在开发期间使用的试验车辆进行校准。自适应控制基于与RSC系统实际相关联的车辆来设定待注入的还原剂的量的倍增校正因子，以便在批量生产中使系统适应于可能源于还原剂注入器、NOx传感器、还原剂质量、计量系统、催化温度或排
出气体流量等的偏差和离散（dispersion）。
[0012]还应该考虑到，该系统可能通过产生更多的NOx或NH3的排放而对还原过程产生影响，NH3对应于在排出管线的出口处经转化但未用于催化的还原剂。
[0013]通常，自适应控制使用NH3传感器和/或NOx传感器，或者使用浸渍有RSC的颗粒过滤器或RSC催化转化器的出口处的估算值来工作，这样做时并未考虑存在辅助RSC系统的情况，或者存在用于氧化未使用的过量NH3的催化转化器的情况，其用于监测排出管线末端处的催化，以避免将NH3释放到机动车辆外部的环境中。
[0014]根据现有技术的RSC系统的控制使得能够根据体积比或重量浓度或排出管线中的NOx水平（例如以克每秒为单位的质量流量）来适应预定的NOx处理效率。
[0015]最普遍的RSC系统利用具有或不具有空气添加物的液体还原剂来起作用。具有空气添加物的RSC系统的缺点是当热力发动机处于重负荷时不能保证注入还原剂。由于还原剂在低的温度下蒸发不良，不具有空气添加物的RSC系统存在还原剂先液态沉积再固态沉积的风险。
[0016]文献FR
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2 953 737描述了一种用于处理排出气体（尤其是热力发动机的排出气体）中所含污染物的方法。在热力发动机出口处的排出管线中，设置了由气体通过的选择性催化还原装置和用于将还原剂注入所述排出管线以便在所述污染物通过催化装置时对其进行处理的装置。
[0017]该方法包括加热有机硝化化合物以使其分解成至少一种含有氨的气相还原剂和另一种气相还原剂以及水蒸气的混合物的步骤。
[0018]然后，该方法包括压缩和冷却该混合物以便将水蒸气冷凝成液相，并获得两种还原剂中的一者的气相和另一种还原剂的液相的步骤。
[0019]最后，该方法包括将还原剂中的一者注入排出管线中、至少与选择性催化还原装置联合以便处理这些气体的污染物。
[0020]该文献没有给出任何指示来表明如何进行注入以使得精确地进行被注入到排出管线中的氨的量的计量。
[0021]因此，本专利技术的根本问题是设计一种用于还原通过排出管线从热力发动机排出的排出气体中存在的氮氧化物的系统，该系统通过计划将气态形式的氨注入到排出管线中并通过精确地控制注入的气态形式的氨的量而不具有上述的缺点。

技术实现思路

[0022]为此，本专利技术涉及一种用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线中的方法，还原剂在蒸发室中被加热，从而释放出气态形式的氨，然后通过蒸发室的出口处的管道将气态形式的氨引入到排出管线中，其特征在于，测量或估算蒸发室中的压力和排出管线中的排出气体的压力，在给定时刻将根据以下等式估算的气态形式的氨的量Q注入到排出管线中：[数学式1]P1是存在于蒸发室中的压力，P2是存在于排出管线中的排出气体的压力，且K是常数，其取决于管道的横截面和注入到排出管线中的气态形式的氨的密度。
[0023]重要的是准确地知晓进入到排出管线中的气态形式的氨的量。该氨的量是蒸发室内部和排出管线内部的压力差除以常数K的比值的平方根的函数，常数K是将气态形式的氨从蒸发室输送到排出管线内的管道的横截面的函数。
[0024]由于压力差而产生了文丘里效应，其将包含在管道中的氨吸入排出管线内。
[0025]与传统的RSC系统不同，引入到排出管线中的不是还原剂，而是气态形式的氨。在根据现有技术的系统中，由于排出管线中的排出气体温度过低，在排出管线内还原剂向氨的转化可能是不完全的，这是由根据本专利技术的方法避免的。
[0026]此外，不存在还原剂沉积在管中的风险，也不存在当机动车辆在非常冷的外部温度下长时间停止时由于管道中包含的还原剂冻结所致的该管道爆裂的风险，其通过不再需要吹洗管道和注射器来提高注入装置的安全性和维护性。
[0027]此外，与根据现有技术的RSC系统的情况相比，呈气态形式的、且热的氨与排出管线内的氮氧化物反应更快，因为不需要还原剂的任何化学转化。
[0028]有利地，测量并控制蒸发室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线（10）中的方法，还原剂在蒸发室（3）中被加热，从而释放出气态形式的氨，然后通过蒸发室（3）的出口处的管道（16）将所述气态形式的氨引入到所述排出管线（10）中，其特征在于，测量或估算所述蒸发室（3）中的压力和所述排出管线（10）中的排出气体的压力，在给定时刻将根据以下等式估算的气态形式的氨的量Q注入到所述排出管线（10）中：[数学式3]P1是存在于所述蒸发室（3）中的压力，P2是存在于所述排出管线（10）中的排出气体的压力，且K是常数，其取决于所述管道（16）的横截面和注入到所述排出管线（10）中的所述气态形式的氨的密度。2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，测量并控制所述蒸发室（3）中的温度，使得其高于用于使还原剂在所测量或估算的存在于蒸发室（3）中的压力下转化为氨的温度。3.根据前一项权利要求所述的方法，其中，测量或估算所述蒸发室（3）中的气态形式的氨的浓度，并且当所述气态形式的氨的浓度低于最小浓度时，还原剂被重新引入所述蒸发室（3）中。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述排出管线（10）中测量或估算所述排出气体的流量，从所述热力发动机排放到所述排出管线（10）中的氮氧化物的估算取决于所测量或估算的该流量来执行，在确定的时间间隔内估算总的气态形式的氨的量，其用于在该时间间隔期间对排放到所述排出管线（10）中的氮氧化物的量进行还原，所述总的气态形式的氨的量在所述时间间隔的给定时刻作为连续量的气态形式的氨被注入。5.一种用于将气态形式的氨注入到热力发动机排出管线（10）中的装置（1），所述装置（1）包括控制监控器（4）、结合有加热装置（6）的蒸发室（3），所述加热装置（6）用于加热一定量的还原剂，从而释放气态形式的氨，所述气态形式的氨通过通向所述排出管线（10）中的管道（16）离开所述蒸发室（3），所述装置（1）实施了根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制监控器（4）与容纳在所述蒸发室...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：纬湃科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：