[发明专利]一种车用SCR系统氨气产生方法及装置

说明书

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。

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。

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。

发明内容

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。

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；

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。

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。

所述底部的电加热片9由外部动力源驱动，动力源为电力。

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。

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。

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。

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。