[发明专利]使用电阻性加热元件加热SCR系统中至少一个部件的方法

说明书

本申请涉及一种使用电阻性加热元件加热SCR系统中至少一 个部件的方法、并且还涉及可以应用这种方法的一个SCR系统的部 件。

除其他事项外，对于车辆和重型货车排放的立法规定了减少释 放到大气中的氮氧化物NO_x。实现这个目标的一种已知的方式是使 用SCR(选择性催化还原)方法，该方法通过将一种还原剂(一般 是氨)注入排气管线使氮氧化物能够减少。这种氨可以得自一种氨 前体溶液的高温分解，该溶液的浓缩物可以是低共熔的浓缩物。这 样一种氨前体通常是一种尿素溶液。

通过SCR方法，发动机在以最佳效率的燃烧过程中所产生的 高水平的NO_x在离开发动机时在一种催化剂中得到了处理。这种处 理要求使用以精确的浓度并具有极端品质的还原剂。因此，将该溶 液进行精确计量并注入排气流之中，其中在将这种氮氧化物(NO_x) 转化为氮气(N₂)和水(H₂O)之前这种溶液被水解。

为了做到这一点，必须为这些车辆装备有包含一种添加剂(通 常是尿素)溶液的一个储箱并且还装备有用于对所希望量值的添加 剂进行计量并且将其注入该排气管线的一种装置。

鉴于通常为此目的使用的水性尿素溶液(低共熔的32.5wt％尿 素溶液)在-11℃冻结，必须提供一种加热装置以将这种溶液液化 以便在冻结条件下起动的情况中能够将该溶液注入排气管线之中。

现有技术已经提供了用于此目的的几种系统。通常，这些系统 包括多个加热装置，它们涉及专用加热元件或者发动机冷却回路的 一个旁路(例如，见本申请人名下的申请WO 2006/064001)。

就使用专用加热元件而言，人们已知将电阻性加热元件置于含 尿素溶液的储箱内部并且任选地置于这些尿素(若适用的话，送料 管线和返回管线)管线的上方，泵、过滤器等等以及该系统的其他 有源部件的上方。

因此，例如，申请WO 2007/017080建议将两个电阻器(一个 用于储箱并且另一个用于过滤器)串联连接，这使之有可能以一个 给定的电流通过选择合适的电阻器来调节加热功率。然而，将多个 加热电阻器串联连接具有的缺点是如果这些电阻器之一出现故障， 则后面的电阻器将失效。此外，使用这样一种连接模式，如果希望 使用一个电流传感器来完成一个诊断测试(以自动检查这些电阻器 是在正确地工作)，即这被整体(在所有这些电阻器上)执行，因 此不会使之有可能从这些使用的电阻器中识别哪一个是有故障的。

本发明旨在通过提供一种方法来解决这个问题，该方法使用几 个电阻性加热元件加热SCR系统，专门使用一个单一电流传感器来 控制这些加热元件的良好运行。

因此，本申请涉及使用几个电阻性加热元件加热一个SCR系 统的至少一个部件的方法，根据该方法，这些加热元件是由一个电 流源并联供电的，并且根据该方法，一个电流传感器是与该电流源 以及所有这些并联连接的电阻器串联配置。

表述“SCR系统”应该理解为是指用于对来自(优选是车辆的) 内燃发动机的排气中的NO_x进行催化还原的一个系统。本发明特别 适用于使用一种液态氨前体的系统，该液态氨前体能够在地球的特 定地区的大气条件下冻结。它特别适用于尿素SCR系统。

术语“尿素”应该理解为是表示任何总体上水性的包含尿素的 溶液。本发明给出了使用低共熔的水/尿素溶液的良好结果，对于该 溶液存在一个标准质量：例如，根据标准DIN 70070，在溶液(商业的尿素溶液)的情况下，尿素含量是在31.8％与33.2％ (按重量计)之间(即32.5+/-0.7wt％)，因此可供使用的氨的量 值是在18.0％与18.8％之间。本发明还可以应用于在商品名 Denoxium^TM下销售的尿素/氨的甲酸盐的多种混合物(同样为水性 溶液)，并且这些组合物(Denoxium-30)之一包含了与溶 液中的氨的量值相当的氨。后者具有的优点是只从-30℃才开始(而 不是-11℃)冻结，但具有的缺点是与可能的甲酸释放有关的腐蚀问 题。本发明在低共熔的水/尿素溶液的情况中是特别有利的。