專利名稱：用于提供含有還原劑的氣流的方法和裝置的制作方法
用于提供含有還原劑的氣流的方法和裝置
本發(fā)明的主題內(nèi)容為一種用于在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)中制備包含至少一 種還原劑的氣流的方法和裝置。該方法和裝置可以優(yōu)選用于提供選擇性催 化還原內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中(例如舉例來說在汽車中)的氧化氮的還原劑。
這里優(yōu)選的還原劑為在例如脲的基礎(chǔ)上提供的氨(NEb)。
在許多國家中，內(nèi)燃機廢氣的某些成分的排放是不期望的。為了保持 所述成分盡可能低的排放，許多國家都使用內(nèi)燃才腿轉(zhuǎn)期間必須遵守的排 放標(biāo)準(zhǔn)。廢氣中不期望的成分的實例為氧化氮(NOx)，這種成分的排放首先 會通過發(fā)動機內(nèi)在的措施減少，例如舉例來說為合適的發(fā)動機設(shè)計和合適 的內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，其次，該成分會通過廢氣后處理的方法減少。用于減少內(nèi) 燃機廢氣中氧化氮比例的一種可能性為使用選擇性催化還原，其中至少一 部分內(nèi)燃機廢氣中的氧化氮使用選擇性作用于氧化氮的還原劑轉(zhuǎn)化。
為了供給或提供這種還原劑，通常使用還原劑前體，例如舉例來說為 脲，由此制備所需要的還原劑。這里，以最動態(tài)的和有效的方式提供還原 劑作為內(nèi)燃機廢氣中氧化氮比例的動力學(xué)的函數(shù)是必需的。
由此看來，本發(fā)明目的的基礎(chǔ)在于提出一種用于提供還原劑的方法和 裝置，該方法可以有效的控制并且允許有效地提供還原劑。
所述目的通過一種具有獨立權(quán)利要求特征的方法或裝置實現(xiàn)。各自從 屬權(quán)利要求的目的在于有利的擴展。
根據(jù)本發(fā)明用于在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)中提供含還原劑的氣流的方法包 括以下步驟
A) 提供至少一種還原劑前體；
B) 蒸發(fā)至少一種還原劑前體以形成氣流；
C) 至少部分將氣流加熱到至少250。C的溫度；D) 至少部分的將氣流中的還原劑前體轉(zhuǎn)化為還原劑；以及
E) 將含還原劑的氣流添加到內(nèi)燃機的廢氣中。
這里的還原劑特別理解為用于選擇性催化還原的還原劑的含義，該還 原劑，以及對應(yīng)的方法，在步驟E)后繼續(xù)。優(yōu)選的還原劑為氨。還原劑前
義。至少 一種還原劑前體的蒸發(fā)特別理解為其中還原劑前體完全蒸發(fā)的含 義。還原劑前體的完全蒸發(fā)特別理解為超過卯。/。的還原劑前體蒸發(fā)的蒸 發(fā)，優(yōu)選超過95%，且特別優(yōu)選超過98%。
步驟A)中至少 一種還原劑前體的提供可以通過固體還原劑前體的形 式或至少一種還原劑前體的溶液的形式實現(xiàn)。這里至少一種還原劑前體的 提供優(yōu)選以水中的脲溶液的形式實現(xiàn)，如果合適的話添加進一步的還原劑 前體或降低溶液凝固點的物質(zhì)。
至少部分的加熱氣流也可以特別理解為多步加熱的含義，例如首先發(fā) 生加熱到第一溫度，且然后在第二步中，加熱到比第一溫度高的第二溫度。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于例如還原劑在排氣系統(tǒng)外生成。由于還 原劑的輸送并不取決于瞬時的廢氣體積流量，因此這產(chǎn)生了極大改進了動 力學(xué)。此外，由于含還原劑的氣流的實際輸送實質(zhì)上通過蒸發(fā)和由此產(chǎn)生 的體積變化的方法發(fā)生，因此根據(jù)本發(fā)明的方法有利的保證了分離輸送。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一種有利的改進，步驟D)在步驟B)和步驟E)之 間的時間M生。
特別地，步驟D)可以至少部分的以還原劑前體至少部分熱解的形式在 與步驟C)相同的時間發(fā)生以形成還原劑。此外，替換性地或額外地，優(yōu)選 可在排氣系統(tǒng)外發(fā)生還原劑前體至少部分水解以形成還原劑，也就;I3兌在 步驟E)之前。為了這一 目的，特別有可能的是水解催化轉(zhuǎn)化器在排氣管線 外形成，但是可以通過至少一個含還原劑前體的氣流輸送。由于步驟C) 進一步的加熱，因為步驟C)中溫度優(yōu)選達到高于或等于水解催化轉(zhuǎn)化器的 點燃(light-off)溫度，因此在所述催化轉(zhuǎn)化器中水解獲得了非常有效的控制和高水平的轉(zhuǎn)化效率。因此供給的含還原劑前體的氣流并不會導(dǎo)致水解催 化轉(zhuǎn)化器在這里冷卻。優(yōu)選有可能在系統(tǒng)冷啟動階段的末尾進一步加熱水 解催化轉(zhuǎn)化器(額外可能省略)。
根據(jù)本發(fā)明方法的進一步有利的改進，步驟D)包括以下過程中的至少 一個
a) 至少部分水解還原劑前體和
b) 至少部分熱解還原劑前體。
根據(jù)本發(fā)明方法的進一步有利的改進，步驟B)在180。C或更低的溫度 下發(fā)生。
這里特別優(yōu)選以溫度在140到170。C的范圍內(nèi)的方法控制溫度。還優(yōu) 選本方法以步驟B)中的溫度在140到150°C的范圍內(nèi)的方法實現(xiàn)，且優(yōu)選 小于153°C，這是因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果該方法以這種方法進行，則不期望的 副產(chǎn)物的沉積相對較低。
根據(jù)本發(fā)明方法的進一步有利的改進，步驟C)中在250°C到550°C的 溫度下進4于力口熱。
特別地，已經(jīng)證實350到450。C的溫度是特別有利的，因為這樣的溫 度范圍在用于進行步驟C)的組分中僅僅觀察到非常輕微的沉積。
根據(jù)本發(fā)明方法的進一步有利的改進，步驟A包括以下過程中的至少 一個
a) 至少一種還原劑前體溶液以水溶液的形式輸送到管道的步驟B)在其中 進行的第一區(qū)；
b) 至少部分的將含有至少一種還原劑前體的條狀固體物質(zhì)準(zhǔn)連續(xù)輸送到 管道的步驟B)在其中進行的第一區(qū)；以及
c) 將至少一種包含至少一種還原劑前體的固體物質(zhì)顆粒添加到管道的步 驟B)在其中進行的第一區(qū)。
至少一種還原劑前體的溶液，特別是水溶液，優(yōu)選是脲的水溶液。這
種溶液以商標(biāo)"AdBlue，，上市。還有可能的是這種溶液進一步含有例如降低溶液凝固點的添加劑。溶液以商標(biāo)名稱"Denoxium"商購獲得，其中除了脲 之外，還含有甲酸和/或曱酸銨。這種輸送優(yōu)選通過泵進行，該輸送可首先 通過計量泵進行，或者其次通過與常規(guī)的泵相結(jié)合的相應(yīng)的計量閥進行。
準(zhǔn)連續(xù)輸送理解為并不提供預(yù)先確定的固體物質(zhì)的量，而是目前'l^ 需要的量，其在某種意義上為由條狀固體物質(zhì)熔化的物質(zhì)。在方案c)中， 固體物質(zhì)顆粒特別理解為熔化的和蒸發(fā)的小球或小珠。
在本發(fā)明的上下文中，管道特別理解為在包圍棒狀加熱元件的外殼或 套管中形成的管道。替換性地和/或額外地，如果合適的話，還有可能的是 管道具有與導(dǎo)熱體一起形成的毛細管，且其特別纏繞為螺旋形。還特別有 可能的是管道具有連續(xù)的或不連續(xù)的變化的橫截面。
在本發(fā)明的上下文中還原劑前體理解為包含以下物質(zhì)中至少一種的 物質(zhì)或物質(zhì)的混合物
a) 脲((冊2)2<:0);
b) 甲酸銨(HCOONH4);
c) 氨基甲酸銨(H2NCOONBU);
d) 碳酸銨((冊4)2(:03);
e) 碳酸氫銨(NH4HC03);
f) 草酸銨((冊4)2((:204));
g) 氫氧化銨(NEUOH);
h) 氰酸(HOCN);
i) 氰尿酸(<:3113]\303);以及 j)異氰酸(HNCO)。
還原劑前體還可以是以上列出的物質(zhì)中至少 一種的衍生物。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于在內(nèi)燃機的廢氣中提供含還 原劑的氣流的裝置，該裝置至少包括
i)用于將至少一種還原劑前體提供到至少一個管道中的輸送裝置，所述管 道包括至少一個用于至少部分蒸發(fā)還原劑前體以形成氣流的第一區(qū)和至少 一個用于至少部分加熱氣流的第二區(qū)；
ii) 至少一個用于將氣流中的還原劑前體轉(zhuǎn)化為至少一種還原劑的裝置；以 及
iii) 至少一個用于將第一區(qū)加熱到第一溫度并且將第二區(qū)加熱到第二溫度 的加熱元件。
這里的第二溫度高于第一溫度。第一溫度優(yōu)選在180。C或更低的范圍 內(nèi)，優(yōu)選在140到170°C的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在140到150°C的范圍內(nèi)， 且優(yōu)選小于153。C。第二溫度為至少250。C，且特別是在250。C到550。C 的范圍內(nèi)，也別是在350°C到450°C的范圍內(nèi)。
至少在區(qū)域內(nèi)并且特別是在第二區(qū)的區(qū)域內(nèi)，管道優(yōu)選具有催化還原 劑前體水解以形成還原劑、例如脲以形成氨的催化性涂層，。
根據(jù)本發(fā)明的裝置有利地允許以含還原劑的氣流的形式高度動力學(xué) 地提供還原劑，所述氣流特別用于可能形成的且可以是用于轉(zhuǎn)化還原劑前 體的裝置的至少一部分的水解催化轉(zhuǎn)化器。催化還原劑前體形成還原劑的 涂層可以特別是具有A1203， Ti02， SK)2和/或Zr02作為催化活性物質(zhì)的 涂層。
根據(jù)本發(fā)明裝置的一個有利的改進，輸送裝置包括以下部件中的至少 一個
a) 用于輸送至少一種液體中的還原劑前體溶液的裝置；
b) 用于準(zhǔn)連續(xù)輸送含有至少一種還原劑前體的固體物質(zhì)的裝置；以及
c) 用于不連續(xù)輸送含有至少一種還原劑前體的固體物質(zhì)的裝置。
在本申請上下文中，準(zhǔn)連續(xù)輸送特別理解為并不意味著提供限定量的 固體物質(zhì)-正如例如不連續(xù)輸送的情況-而是恰好熔化或蒸發(fā)了對應(yīng)于目前 需要還原劑量的固體物質(zhì)比例。
根據(jù)本發(fā)明裝置的進一步有利的改進，用于轉(zhuǎn)化還原劑前體的裝置至 少部分包括在第二區(qū)中。
這特別意味著第二區(qū)至少在部分區(qū)域內(nèi)包括水解催化劑涂層。根據(jù)本發(fā)明裝置的進一 步有利的改進，至少形成一個水解催化轉(zhuǎn)化器。
除了在例如管道的第二區(qū)的區(qū)域中催化還原劑前體水解形成還原劑 的涂層，在一些其他的區(qū)域中也可能提供水解催化劑涂層，或者提供其他 具有相應(yīng)涂層或具有相應(yīng)植入的催化性活性中心的蜂巢體。這里，用于轉(zhuǎn) 化還原劑的裝置通常在管道的至少第一區(qū)的下游形成。
根據(jù)進一步有利的改進，以下區(qū)中的至少一個包括可加熱的管道
a) 第一區(qū)，和
b) 第二區(qū)。
特別地，所述加熱可通過電阻加熱器、連續(xù)燃燒器和/或通過Peltier 元件提供。這里優(yōu)選使用電阻加熱器，特別優(yōu)選使用可以通過例如PTC(正 溫度系數(shù))電阻器實現(xiàn)的自調(diào)節(jié)電阻加熱器。特別地，至少提供兩個加熱區(qū)， 其標(biāo)稱溫度對應(yīng)于第一和第二溫度。也就是說，選擇該標(biāo)稱溫度以至于對 應(yīng)的第一和第二溫度存在于第一區(qū)和第二區(qū)的介質(zhì)中。
才艮據(jù)本發(fā)明裝置的進一步有利的改進，第一和第二區(qū)是可加熱管道的 一部分。
在運轉(zhuǎn)中，首先將溶液中的還原劑前體和/或固體物質(zhì)供給第一區(qū)，其 中還原劑前體在第 一 區(qū)蒸發(fā)。這樣生成的氣體之后流過管道的第二區(qū)。
才艮據(jù)本發(fā)明裝置的進一步有利的改進，第一區(qū)的區(qū)域中的管道具有比 第二區(qū)的區(qū)域中的管道更小的橫截面。
因此第二區(qū)的區(qū)域中可穿過的橫截面比第一區(qū)中的大。這允許還原劑 前體的隨著體積的增加而蒸發(fā)。第二區(qū)的橫截面與第一區(qū)的橫截面的比例 特別地在1到3之間。第二區(qū)的管it^面積與第一區(qū)的管it^面積之比優(yōu) 選為大約0.3到0.6，優(yōu)選為大約0.5。第一區(qū)的表面積優(yōu)選為0.4平方米， 優(yōu)選為0.1平方米或更小，特別優(yōu)選為小于0.05平方米，例如特別為大約 0.02平方米。第二區(qū)的表面積優(yōu)選為0.2平方米，優(yōu)選為0.05平方米或更 小，特別優(yōu)選小于0.025平方米，例如特別為大約0.01平方米?？梢砸氲谝粎^(qū)的最大能量密度最多為50 W/cm、瓦特每平方厘米)，優(yōu)選為最多5 瓦特每平發(fā)厘米?？梢砸氲诙^(qū)的最大能量密度最多為50瓦特每平發(fā)厘 米，優(yōu)選為最多15瓦特每平發(fā)厘米。該區(qū)特別設(shè)定為使得可以引入第一區(qū) 的最大能量密度與可以引入第二區(qū)的最大能量密度的商大約為3。已經(jīng)證 實所述值是特別有利的，因為在這一值下阻止了不期望的可能導(dǎo)致管道堵 塞的副產(chǎn)物的生成。
本發(fā)明內(nèi)在的概念為還原劑前體、特別是脲的水溶液兩階段加熱，在 第一階段中脲的水溶液或還原劑前體蒸發(fā)，并且在第二階段中對由此發(fā)生 蒸氣進一步加熱，可能伴隨著還原劑前體初始部分熱解以形成還原劑。該 區(qū)域或第一區(qū)的長度，或者更廣義地，還原劑前體發(fā)生蒸發(fā)的區(qū)域的長度， 取決于要蒸發(fā)的還原劑前體的量。蒸發(fā)的還原劑前體的量越多，蒸發(fā)發(fā)生 的區(qū)域越長。如果提供一條管道，其分為兩個區(qū)域，可能首先使第一和第 二區(qū)的長度動態(tài)調(diào)整，例如通過設(shè)計加熱元件使得第一區(qū)變長或變短，并 且相應(yīng)地使第二區(qū)變短或變長。另 一個替換性的方法將管道分為第 一和第 二區(qū)，對于特定量的待蒸發(fā)的還原劑前體，從第一區(qū)到第二區(qū)的過渡精確 發(fā)生在這樣的點，即其對應(yīng)于所述量的還原劑前體的蒸發(fā)的區(qū)的期待的長 度。特別地，所述分隔可以發(fā)生在內(nèi)燃機發(fā)生承載狀態(tài)的平均處和/或經(jīng)常 發(fā)生之處，或者滿載之處。因此，在第二種情況中，其中由此固定第一和 第二區(qū)之間的邊界，如果合適的話，不但在第一區(qū)中、而且也在第二區(qū)中 發(fā)生還原劑前體的蒸發(fā)。
公開的根據(jù)本發(fā)明的方法的細節(jié)和優(yōu)點可以以相同的方法轉(zhuǎn)移并應(yīng)
用到根據(jù)本發(fā)明的裝置上。描述的根據(jù)本發(fā)明的裝置的細節(jié)和優(yōu)點可以以 相同的方法轉(zhuǎn)移并應(yīng)用到才艮據(jù)本發(fā)明的方法中。以下基于附圖更細致的解 釋本發(fā)明，本發(fā)明并不限于示例性的實施方案和所述附圖中公開的細節(jié)，
其中
圖i以透視圖的方式顯示可根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一個實施方案； 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二個實施方案；圖3限制了4艮據(jù)本發(fā)明的裝置的第三個實施方案；
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第四個實施方案；以及
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的管道的細節(jié)。


圖1示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于提供含還原劑的氣流的裝置1的 示例性實施方案。裝置1包括在夾套3中形成的管道2。所述夾套3包圍 著棒狀加熱元件4。棒狀加熱元件4具有至少一個第一導(dǎo)熱體5和一個第 二導(dǎo)熱體6。第一區(qū)7可以由第一導(dǎo)熱體5進行加熱，且第二區(qū)8可以由 第二導(dǎo)熱體6加熱。導(dǎo)熱體5、 6優(yōu)選為自調(diào)節(jié)導(dǎo)熱體，例如舉例來說為 PTC導(dǎo)體。還形成了套管9，該套管9在箭頭10的方向上推過覆蓋裝置。 套管9具有在可裝配的裝置1中的收縮部分ll，其位于第一區(qū)7和第二區(qū) 8之間的邊界上。所述收縮部分11通過套管9降低了兩個區(qū)7、 8之間的 熱交換。還可以提供其他降低或阻止所述熱交換的措施。
在運轉(zhuǎn)中，將還原劑前體12,優(yōu)選為脲，特別以脲的水溶液的形式添 加到管道2中并且優(yōu)選在第一區(qū)7中完全蒸發(fā)。然后形成的且包含至少一 種還原劑前體的氣流向前流動通過管道2并且,皮加熱。特別地，在第二區(qū) 8的至少部分區(qū)域中特別發(fā)生所述的加熱。然后氣流13離開管道。取決于 裝置1的設(shè)計和該方法的實施，氣流13包含還原劑前體和/或特別在第二 區(qū)8中通過熱解產(chǎn)生的還原劑。至少部分在第一區(qū)7和第二區(qū)8區(qū)域中的 管道2可以具有水解催化劑涂層，即催化還原劑前體水解以形成的還原劑 的涂層。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明作為用于選擇性催化還原內(nèi)燃機廢氣中的氧化 氮的裝置的部分的裝置1。這里的裝置1也具有第一區(qū)7和第二區(qū)8。區(qū)7、 8通過由控制裝置14控制的加熱裝置5、 6(這里未顯示)加熱，加熱裝置l4 可以通過第一管線15與相應(yīng)的第一區(qū)7的第一導(dǎo)熱體5連接并且通過第二 管線16與第二區(qū)8的第二導(dǎo)熱體6連接。第一區(qū)7和第二區(qū)8中的加熱能 量因此相互獨立進行調(diào)節(jié)和控制。控制裝置14可以同時包括電壓或電流供 應(yīng)。在自調(diào)節(jié)的第一導(dǎo)熱體5和第二導(dǎo)熱體6的情況中，有可能省略控制裝置14，可取而代之的是僅僅為導(dǎo)熱體5、 6中的每一個提供電流或電壓 供應(yīng)。
還提供了用于傳輸至少 一種還原劑前體的裝置，在這一示例性實施方 案中該裝置除了包含用于溶液中的還原劑前體的溶液的蓄液池18之外還 包含泵19。例如泵19可以是計量泵，通過它在每一種情況中限定引入第 一區(qū)的溶液的量。還有可能將泵19設(shè)計為傳統(tǒng)的泵，例如設(shè)計為隔膜泵， 其具有有利地提供的閥門20，通過該閥門20調(diào)節(jié)供應(yīng)到第一區(qū)7中的還 原劑前體溶液。閥門20可以有利地通過第三管線21與控制裝置14連接。 在第二區(qū)8的下游形成水解催化轉(zhuǎn)化器22。在運轉(zhuǎn)期間，在水解催化轉(zhuǎn)化 器22中發(fā)生還原劑前體的至少部分水解以形成還原劑。這樣，還原劑在排 氣管線23外生成。將在裝置1中生成的含還原劑的氣流24引入到排氣管 線23中，在其中所述氣流24與內(nèi)燃機的廢氣流25混合。然后兩種氣流的 混合物流動通過SCR催化轉(zhuǎn)化器26，其中包含在廢氣流25中的氧化氮用 還原劑進行轉(zhuǎn)化。然后NO,含量降低的氣流離開SCR催化轉(zhuǎn)化器26。
圖3示意性顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的裝置1的另一個示例性實施方案。這 里并不是蒸發(fā)還原劑前體的情況，取而代之的是提供用于準(zhǔn)連續(xù)輸送作為 固體物質(zhì)28的至少一種還原劑前體。這里，將一種類型的還原劑前體28 或包含還原劑前體的固體物質(zhì)28的條狀物壓到第一區(qū)7中。這例如通過可 以相應(yīng)控制的水壓汽缸29進行。在包含第一加熱元件5的第一區(qū)7中還原 劑前體28熔化，同時或之后蒸發(fā)。在這種方法中生成的蒸氣進一步在第二 區(qū)中通過第二加熱元件6加熱。在包含第三導(dǎo)熱體30的第三區(qū)31中加熱 到更高的溫度。然后生成的氣體混合物流動通過水解催化轉(zhuǎn)化器。取決于 包含還原劑前體的固體物質(zhì)28的設(shè)計，可能有必要在水解催化轉(zhuǎn)化器22 中提供水。例如這可以通過在水解催化轉(zhuǎn)化器上游引入一定量的廢氣流或 通過同時蒸發(fā)水進行。水解催化轉(zhuǎn)化器22是任選的，特別是如果第一區(qū)7、 第二區(qū)8和第三區(qū)31的溫度選擇使得還原劑前體實質(zhì)上發(fā)生完全熱解以形 成氨的話。在本實施方案中，水解催化轉(zhuǎn)化器22以直角直接法蘭連接在排氣管線 23上。滲透到排氣管線23中之后，富含還原劑的廢氣流25流動通過SCR 催化轉(zhuǎn)化器26。相對于SCR催化轉(zhuǎn)化器26上游的廢氣流氧化氮含量已經(jīng) 降低的廢氣流之后離開SCR催化轉(zhuǎn)化器26。
圖4示意性顯示了作為用于選擇性催化內(nèi)燃機廢氣中的氧化氮的還原 的裝置的部分的根據(jù)本發(fā)明的裝置1進一步的實施方案。與以上顯示的實 施方案相反，這一示例性實施方案具有用于不連續(xù)輸送含有還原劑前體的 固體物質(zhì)的裝置32。所述裝置32包括其中儲存著固體物質(zhì)顆粒34的蓄液 池33，固體物質(zhì)顆粒34包含至少一種還原劑前體，例如舉例來說為脲小 球。在蓄液池33和第一區(qū)7之間形成分離裝置35，通過分離裝置35可以 保證運轉(zhuǎn)期間僅有一種固體物質(zhì)顆粒34穿過ii^第一區(qū)7中。在這個實施 方案中，裝置1也任選進一步具有供應(yīng)管線36，通過它可以供應(yīng)含水的氣 體。所述含水的氣體可以用于促進7K解催化轉(zhuǎn)化器22中的水解。
圖5示意性顯示了管道2的細節(jié)。所述管道2具有具有第一橫截面的 第一區(qū)7和具有第二橫截面的第二區(qū)8。第二區(qū)8的橫截面比第一區(qū)7的 橫截面大。此外，管道2包括用作撞擊板的零件37并且其保證了沒有由在 第一區(qū)中不完全蒸發(fā)、穿過第二區(qū)所導(dǎo)致的小液滴，所述小液滴撞擊零件 37。通常對第二區(qū)8中的氣流方向提供至少一個變化是有利的，例如通過 偏轉(zhuǎn)、管道半徑收縮、零件或類似措施。
根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置1有利地允許提供含還原劑的 氣流13，其量可以以簡單方式控制并且可以被調(diào)整為適應(yīng)特別是在機動應(yīng) 用的廢氣系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生的情況，例如在汽車中。已經(jīng)證實特別是以第一 區(qū)7的溫度保持在大約150。C或稍低，而第二區(qū)8的溫度保持大于300°C 的這樣一種方式實施該方法是有利的。作為以蒸氣的形式將還原劑前體供 應(yīng)到水解催化轉(zhuǎn)化器22中的結(jié)果，水解催化轉(zhuǎn)化器22實質(zhì)上并不經(jīng)受冷 卻，因此這里該方法的實施也具有積極的影響。附圖標(biāo)記列表
1. 用于提供含還原劑的氣流的裝置
2. 管道
3. 夾套
4. 棒狀加熱元件
5. 第一導(dǎo)熱體
6. 第二導(dǎo)熱體
7. 第一區(qū)
8. 第二區(qū)
9. 套管
10. 箭頭
11. 收縮部分
12. 還原劑前體水溶液
13. 氣流
14. 控制裝置
15. 第一管線
16. 第二管線
17. 用于輸送至少一種還原劑前體的溶液的裝置
18. 蓄液池
19. 泵
20. 閥門
21. 第三管線
22. 水解催化轉(zhuǎn)化器
23. 排氣管線
24. 含還原劑的氣流
25. 廢氣流
26. SCR催化轉(zhuǎn)化器27. 用于準(zhǔn)連續(xù)輸送至少一種作為固體物質(zhì)的還原劑前體的裝置
28. 含還原劑前體的固體物質(zhì)
29. 液壓缸
30. 第三導(dǎo)熱體
31. 第三區(qū)
32. 用于不連續(xù)輸送作為固體物質(zhì)存在的還原劑前體的裝置
33. 蓄液池
34. 含還原劑前體的固體物質(zhì)顆粒
35. 分離裝置
36. 供料管線
37. 零件。
權(quán)利要求
1. 一種用于在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)中提供含還原劑的氣流(24)的方法，其包括以下步驟A)提供至少一種還原劑前體(12，28，34)；B)蒸發(fā)至少一種還原劑前體(12，28，34)以形成氣流(13)；C)至少部分地將氣流(13)加熱到至少250℃的溫度；D)至少部分地使氣流(13)中的還原劑前體(12，28，34)轉(zhuǎn)化為還原劑；以及E)將含還原劑的氣流(24)添加到內(nèi)燃機的廢氣(25)中。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中步驟D)在步驟B)和步驟E)之間的時 間段內(nèi)發(fā)生。
3. 前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟D)包括以下過程中的 至少一種a) 至少部分水解還原劑前體，和b) 至少部分熱解還原劑前體。
4. 前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟B)在180°C或更低的 溫度下發(fā)生。
5. 前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟C)中，在250°C到 550°C的溫度下進4亍加熱。
6. 前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟A)包括以下過程中的 至少一個a) 將水溶液中的至少一種還原劑前體的溶液(12)輸送到管道(2)的步驟B) 在其中進行的笫一區(qū)(7)中；b) 準(zhǔn)連續(xù)地將至少一部分包含至少一種還原劑前體的條狀固體物質(zhì)(28) 輸送到輸送到管道(2)的步驟B)在其中進行的第 一 區(qū)(7)中；以及c) 將至少一種包含至少一種還原劑前體的固體物質(zhì)顆粒(34)添加到輸送到 管道(2)的步驟B)在其中進行的第 一 區(qū)(7)中。
7. —種用于在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)中提供含還原劑的氣流(24)的裝置 (1)，其至少包括i) 用于在至少一個管道(2)中提供至少一種還原劑前體的輸送裝置(19， 27， 29),所述管道(2)包含至少一個用于至少部分蒸發(fā)還原劑前體以形成氣流 (13)的第一區(qū)(7)和至少一個用于至少部分加熱氣流(13)的第二區(qū)(8);ii) 至少 一個用于將氣流中的還原劑前體轉(zhuǎn)化為至少 一種還原劑的裝置 (22);以及iii) 至少一個用于將笫一區(qū)加熱到第一溫度并且將第二區(qū)加熱到第二溫度 的加熱裝置(4)。
8. 權(quán)利要求7的裝置，其中輸送裝置包括至少一個以下組件a) 用于液體中的至少一種還原劑的溶液的輸送的裝置(19);b) 用于準(zhǔn)連續(xù)輸送含有至少一種還原劑前體的固體物質(zhì)的裝置(27);以及c) 用于不連續(xù)輸送含有至少一種還原劑前體的固體物質(zhì)的裝置(32)。
9. 權(quán)利要求7或8的裝置(1)，其中用于轉(zhuǎn)化還原劑前體的裝置至 少部分包含在第二區(qū)(8)中。
10. 權(quán)利要求7到9中任一項的裝置(l)，其中形成至少一個水解催 化轉(zhuǎn)化器(22)。
11. 權(quán)利要求7到10中任一項的裝置(l),其中至少一個以下的區(qū)域 包含可加熱的管道(2):a) 第一區(qū)(7)，和b) 第二區(qū)(8)。
12. 權(quán)利要求11的裝置，其中管道(2)在第一區(qū)(7)的區(qū)域中具有比 在第二區(qū)(8)的區(qū)域中更小的橫截面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)中提供含還原劑的氣流(24)的方法，其包括以下步驟A)提供至少一種還原劑前體(12，28，34)；B)蒸發(fā)至少一種還原劑前體(12，28，34)以形成氣流(13)；C)至少部分地將氣流(13)加熱到至少250℃的溫度；D)至少部分地使氣流(13)中的還原劑前體(12，28，34)轉(zhuǎn)化為還原劑；以及E)將含還原劑的氣流(24)添加到內(nèi)燃機的廢氣(25)中。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置允許提供含還原劑的氣流(13)，其量可以容易地控制并且可以被調(diào)整為適應(yīng)特別是在機動應(yīng)用、例如在汽車中的廢氣系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生的動態(tài)變化的情況。根據(jù)本發(fā)明，第一區(qū)(7)的溫度保持在大約150℃或稍低，而第二區(qū)(8)的溫度保持大于300℃。當(dāng)還原劑前體以蒸汽形式供應(yīng)到水解催化轉(zhuǎn)化器(22)中時，水解催化轉(zhuǎn)化器(22)幾乎不冷卻，從而提供本發(fā)明的積極效果。
文檔編號F01N3/20GK101523021SQ200780036909
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月2日
發(fā)明者M·布魯格爾, P·希爾特, R·布呂科, T·黑里希 申請人:排放技術(shù)有限公司