[发明专利]用于在车辆上增大水溶液的尿素浓度的系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于在车辆上增大尿素水溶液的尿素浓度的车辆系统。所述车辆系统包括：存储具有第一尿素重量百分比的尿素水溶液的储箱(1)；包括具有固体尿素床的溶解流动区域(3)的溶解系统(1000)，所述溶解系统被配置为用于生成从所述储箱流动通过所述溶解流动区域的尿素水溶液流；所述溶解流动区域被布置为引导所述尿素水溶液流通过所述固体尿素床流出所述溶解流动区域；以及控制设备(2000)，所述控制设备(2000)被配置为用于控制至少一个影响所述溶解流动区域中的溶解的参数，以使得离开所述溶解流动区域的尿素水溶液具有高于所述第一尿素重量百分比的第二尿素重量百分比。

技术领域

本发明涉及一种用于在车辆上增大尿素溶液的尿素浓度的系统和方法。

背景技术

存在用于将氨或氨前驱体提供给车辆排放线路以减少NOx排放的现有技术系统。使用SCR(Selective Catalytic Reduction，即选择性催化还原)方法将来自车辆发动机的排放气体中的氮氧化物转化成双原子氮和水。SCR方法允许通过将还原剂(一般是氨)注入排放线路来还原氮氧化物。该氨可通过使用不同技术来获得。

一种已知技术基于使用氨前驱体，例如尿素水溶液。这样的尿素溶液一般存储在安装在车辆上的储箱中。尿素溶液被注入排放线路，由所注入的尿素溶液的热解分解(热分解)生成气态氨。该已知技术的一个问题在于，溶液中的尿素浓度相对较低，而增大该浓度又必然会导致尿素溶液的凝固温度显著升高。

已知的SCR系统将例如的氨前驱体注入车辆排放管。是用重量比为32.5％的高纯度尿素和67.5％的去离子水制成的尿素水溶液。该尿素浓度由于其对应于凝固点为-11℃的共晶溶液而局限于该水平。在该温度以上保持液态，但每当温度更低时就需要加热系统。将允许更紧凑的存储和节约重量的更高的尿素浓度目前在车辆上并未得到使用，这是因为在即使高些的温度也会开始凝固。

通过引用包含于此的本申请人名下的欧洲专利申请EP 2 975 233 A1提出一种氨前驱体生成系统，该系统能够在维持可接受的操作的同时生产氨前驱体浓度相对于现有技术的解决方案更高的氨前驱体溶液，该申请尤其提出了一种用于增大氨前驱体液体中的氨前驱体浓度的氨前驱体增强系统。该氨前驱体生成系统包括：至少存储氨前驱体粒料的存储隔室；适于存储氨前驱体溶液并适于将氨前驱体粒料溶解在该氨前驱体溶液中的溶解隔室；和被配置为将氨前驱体粒料从所述存储隔室转移到所述溶液隔室的转移装置。通过添加来自存储隔室的粒料，可在需要时增大溶解隔室中的氨前驱体液体中的氨前驱体的浓度。粒料可安全地存储在存储隔室中而不会使氨前驱体溶液的冰点升高，只有在需要氨前驱体并且溶解单元中的温度足够高时才添加粒料。这样的系统的优点在于能够在车辆上按需增大氨前驱体浓度，这减小了所需的存储重量和体积，同时保持低温的冰点。

发明内容

本发明的实施例的一个目的在于提供一种用于在车辆上增大水溶液的尿素浓度的车辆系统和方法，其能够用作EP 2 975 233 A1中所描述的系统的替代方案，并且简单、稳健和允许良好地控制尿素浓度。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在车辆上增大水溶液的尿素浓度的车辆系统。该车辆系统包括储箱、溶解系统和控制设备。该储箱被配置为用于存储具有第一尿素重量百分比的水溶液。该溶解系统包括具有固体尿素床的溶解流动区域。该溶解系统被配置为用于产生来自储箱的水溶液通过溶解流动区域的流。该溶解流动区域被布置为用于引导水溶液通过固体尿素床流出溶解流动区域。该控制设备被配置为用于控制至少一个影响溶解流动区域中的溶解的参数，以使得离开溶解流动区域的水溶液具有高于第一尿素重量百分比的第二尿素重量百分比。