用于柴油發動機排氣系統的加熱的噴射系統技術方案

一種用于柴油發動機排氣系統的加熱的噴射系統。本發明專利技術公開了噴射還原劑的實施例。在一個例子中，一種用于將還原劑供給到內燃發動機的排氣凈化系統中以便還原氮氧化物排放物的噴射裝置包括噴射器和用于汽化第一和第二還原劑的汽化裝置，該噴射裝置連接于用于第一還原劑的一個儲存容器和用于第二還原劑的儲存容器，該第一和第二還原劑在室溫下是液體。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及為了還原氮氧化物排放物，特別是還原柴油發動機的氮氧化物排放物，用于將還原劑供給到內燃發動機的排氣系統中的噴射裝置。
技術介紹
各種排氣凈化系統從以前的系統是已知的。根據第一種可能性，NOx從流過的排氣流吸收并暫時儲存在LNT (稀NOx收集器)中。由于LNT的儲存容量的固有的限制，因此經常除去儲存的NOx。為此，發動機的運行參數從儲存過程期間的稀模式改變到濃模式。在濃模式中，發動機以化學計量的燃料相對于燃燒空氣的量運行。這導致具有一氧化碳(CO)和烴(HC)的燃燒后的排氣的增濃。同時，濃模式使排氣溫度升高。結果，在LNT催化轉化器中的溫度升高，其中在濃脈沖模式期間，來自排氣的CO和HC更多地進入LNT中。LNT催化轉化器具有鉬族金屬涂層。其催化儲存的NOx與起還原劑作用的CO和HC之間的各種氧化還原反應，其中NOx轉化成氮氣和水，在儲存的NOx轉化之后，發動機切換回到稀模式并且再開始儲存循環。在常規的LNT催化轉化器中用于還原儲存的NOx所用的貴金屬大大增加這些催化轉化器的成本。而且，這種系統的制造比較昂貴。還有，一些催化轉化系統對諸如硫化氫和其他含硫化合物的催化劑毒物很敏感，硫化氫和其他含硫化合物在含硫燃料的燃燒期間可以產生并且影響催化作用。所述化合物通常也可以由貴金屬涂層適當地(duly)分解，但是為此目的使用的高催化轉換器溫度大大縮短催化轉化器的壽命。上面所述類型的LNT催化轉化器例如已經從EP I 004 347B1知道。所述文獻中公開的催化轉化器具有兩層結構，其中第一層負責NOx儲存而第二層包含有助于NOx的分解的貴金屬化合物。所述催化轉化器保持連續的稀/濃，也就是說不交替工作，并且在這里得到流過的氮氧化物的大約20%至30%的轉化效率。除了上面提到的LNT催化轉換器之外，利用外部輸入的還原劑還原排氣中的氮氧化物的其他催化轉化器系統也是已知的。還原劑通常借助于噴射裝置噴射到排氣流中。然后設置在噴射裝置下游的所謂的SCR催化轉化器實現實際的轉換。SCR(選擇性催化還原)是指燃燒裝置、廢物燃燒裝置、燃氣渦輪、工業裝置和發動機的排氣中的氮氧化物的選擇性催化還原技術。SCR催化轉化器中的化學反應是選擇性的，也就是說，優選地，氮氧化物(NO、NO2)被還原，而不希望的次要反應(諸如，例如二氧化硫的氧化形成三氧化硫)基本上被抑制。SCR催化轉化器通常與炭煙顆粒過濾器和氧化催化轉換器結合使用。對于上面提到的還原反應需要還原劑，其中氨(NH3)通常用作還原劑。在這里，一般不直接用氨，也就是說，不用純氨，而是用32. 5%尿素水溶液形式的氨，在行業中一律叫做AdBlue 。成分按照DIN 70070調制。為什么氨不以純凈形式攜帶在車輛上的原因是這種物質是有害的。氨對皮膚和粘膜(具體說是眼睛上的)有刺激作用，而且，在空氣中形成爆炸混合物。當上面提到的尿素溶液噴射到熱排氣流中時，尿素溶液通過分解反應形成氨和二氧化碳。于是以這種方式生成的氨在設置于下游SCR催化轉化器中得到。在氨與排氣中氮氧化物轉化期間發生反歧化/歸中(comproportionation)反應,其中形成水(H2O)和氮(N2)0在SCR催化轉化器的情況下，在兩種不同類型的催化轉化器之間通常存在區別。一種類型基本由二氧化鈦、五氧化二釩和氧化鎢構成。另一種類型利用沸石。噴射的尿素的量決定于發動機的氮氧化物排放物，因此決定于發動機的當前旋轉速度和轉矩。尿素-水溶液的消耗根據未處理的發動機排放物相當于所用柴油燃料的大約2%至8%。因此需要設置在車上的相應的容器容積，這被認識到是部分地不利的。具體說，這與柴油運行的客用車量中的使用相反，因為設置附加的容器。通過選擇性催化還原在很大的程度上從排氣中去除氮氧化物。與柴油微粒過濾器(DPF)或上面提到的LNT相反，沒有為了還原污染物的過量的燃料消耗，因為與上面提到的催化轉換器相反，在運行期間SCR催化轉化器不利用從最佳燃燒狀態的暫時的偏離。當在商用車輛中利用SCR技術時，例如，為了運行AdBlueK'形式的氨使得出現進一步需要。由于其特定的性質，它作為在高級鋼或塑料容器中的另一種運行介質裝載車上并且連續地噴射到排氣流中。結果，除了 SCR催化轉化器和噴射系統之外，還需要除了柴油燃料箱之外的第二個通常較小的容器。而且，應當指出，在運行期間，可以以可變的方式噴射AdBiue*。通過所謂的供給比將AdBlue 適配于排氣質量流中的NOx迄今已成為必要。在這里，如果太多的尿素投配在其中，從尿素形成的氨不再與NOx反應。在這種不正確投配的情況下，氨能夠進入環境中。由于即使很小濃度，氨也能夠感受到，這產生令人不愉快的氣味。而上面提到的催化反應在高排氣溫度下以足夠高的速率發生，在低排氣溫度下的轉化效率一般是不令人滿意的。SCR催化轉化器通常能夠充分地儲存氮氧化物一定的時間周期，例如，直到發動機排氣管路在運行溫度下并且排氣流具有該被指示的溫度。但是，最佳運行的最低排氣溫度例如在城市駕駛條件下經常不能實現，因此，在一定運行周期之后，SCR催化轉化器的最大儲存容量被超過，并且氮氧化物進入環境中。同時,排氣溫度可能不足以將定量(quantitative)的尿素分解為氨和二氧化氮，因此不能產生足夠量的氨。后一個問題通過增加噴射的尿素量至少部分地適當補償，但是形成的催化活性的氨的實際的量于是難以預計。如果噴射的尿素量增加，可能出現多于SCR催化轉化器所消耗的氨的情況，結果，這些氨進入環境中。由于令人不愉快的氣味并且從毒理學方面這是不希望的。為了解決這個問題，DE 103 48 800A1提出一種柴油排氣后處理系統，其中還原劑通過加熱元件達到指示的溫度。通過加熱裝置，以尿素水溶液的形式供給的還原劑被汽化并且分解，以便釋放氨，當噴射到排氣流中時基本與排氣溫度無關。結果，實際存在于排氣流中的還原劑的量與排氣溫度無關。類似的系統從DE 10 2006 049 591A1 和 DE 10 2007 029 674A1 知道，其中同樣，尿素溶液形式的還原劑通過電操作的熱交換器預先加熱，并且以氣態形式噴射到排氣流中。正如在引言中已經說明的，尿素溶液的使用與一些問題有關，具體說除了燃料本身之外還需要另一種裝載在車上可以再填充的液體。因此EP O 708 230B1公開一種用于自動點火的內燃發動機的排氣后處理的裝置，在這種裝置中，通過柴油發動機的燃料泵，柴油燃料通過SCR催化轉化器上游的噴射器被引進到排氣流中。也就是說，在所述的設置中，不用氨釋放系統，而是用柴油燃料作為還原劑。以便在上述的設置中，柴油燃料以氣態的形式噴射到排氣系統中而與排氣溫度無關，在噴射裝置附近設置加熱塞，通過該加熱塞柴油燃料被加熱到高于其汽化溫度之上。所述溶液具有適當的優點，即與上面所述的系統相反不需要提供用于經常產生空間問題的尿素水溶液的附加的儲存容器，特別是在客車的情況下。但是在所述系統中，比較大的柴油燃料量用于消除氮氧化物被部分地認識到是不利的，這最終增加燃料消耗。而且，這里進而又形成反應產物，這種反應產物對排氣值具有不利的影響或通過相應的裝置(即通常為催化轉化器)再一次被除去。噴射的柴油燃料的剩余物可以在排氣系統中產生不希望的沉積。
技術實現思路
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【技術保護點】
一種用于將還原劑供給到內燃發動機的排氣凈化系統中以便還原氮氧化物排放物的噴射裝置，所述噴射裝置包括：噴射器，和用于汽化第一和第二還原劑的汽化裝置，所述噴射裝置連接于用于所述第一還原劑的一個儲存容器和用于所述第二還原劑的儲存容器，所述第一和第二還原劑在室溫下是液體。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：Y·M·S·雅克布，
申請(專利權)人：福特環球技術公司，
類型：發明
國別省市：