[发明专利]用于将尿素溶液喷入到内燃机的废气流内的计量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将尿素溶液喷入到内燃机的废气流内以用于选 择性催化还原的计量系统，其中计量系统可以与尿素溶液箱连接，从该 尿素溶液箱内可以取出尿素溶液，并且计量系统可以与压缩空气供给装 置连接，其中计量系统具有至少一个喷嘴，通过该喷嘴借助于压缩空气 可以将尿素溶液喷入到废气流内。此外，本发明涉及一种用于控制借助 于压缩空气将尿素溶液喷入到内燃机的废气流内以用于选择性催化还原 的方法。

背景技术

使用SCR催化器以便降低柴油机的氮氧化物排放量。为此用一种计 量装置将还原剂喷入到废气系统内。氨用作为还原剂。

因为氨带来汽车的安全问题，使用带有通常32.5％的尿素成分的水 溶液的尿素。在废气中尿素在温度高于150摄氏度时分解成气态的氨和 CO₂。尿素分解的参数基本上是时间(蒸发和反应时间)、温度和喷入 的尿素溶液的液滴大小。在所述的SCR催化器中通过选择性催化还原 (SCR)降低大约90％的氮氧化物排放。

各种不同的用于喷入尿素的系统是已知的。可以通过压缩空气促进 尿素的喷入。压缩空气用作为能量供应者。这对于实现小液滴是有利的。

在高于大约200摄氏度的高温时尿素可以分解，并且形成难于溶解 的沉积物。所述沉积物可能堵塞喷嘴。因此压缩空气可以用于在高温时 附加地冷却尿素喷嘴。尿素溶液借助于计量系统计量，射入到废气流内 并且在SCR催化器内用于希望的化学反应。在此氮氧化物转化成氮和水 蒸汽。

如今在汽车中使用的系统中压缩空气和尿素在一个混合腔内汇集， 并且通过简单的孔式喷嘴喷入到废气内。空气质量流在此调节到一个恒 定值，以便避免在混合腔前尿素回流到空气流内。因此在导引尿素的区 域与无尿素的区域之间给出确定的界限，并且避免尿素在混合系统内结 晶。在计量系统内必须避免尿素仅仅暂时进入的区域，因为在此存在下 述危险，含水的尿素溶液变干，尿素结晶和堵塞空气通道或尿素通道。

在已知的系统中缺点是由于尿素的结晶易堵塞。这种结晶借助于液 态的尿素能被重新溶解。然而不能避免至少暂时堵塞系统。

商用车一般具有用于制动装置以及几个附加消耗器的压缩空气系 统。系统的空气压力大多数大于10巴。在已知的系统中，商用车的压缩 空气系统的压缩空气同样用于雾化或借助于已知的计量系统喷入尿素。

然而在此缺点是，由于计量系统的持续的空气消耗带来的后果是发 动机更高的燃料消耗。同样的缺点是，空气供给必须适配到以尿素计量 系统的形式的附加消耗器上。在此特别的缺点是，必需多倍地用带有提 高的功率的压缩机。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种通过压缩空气促进雾化的计量系统， 其中将压缩空气的消耗最小化。

所述目的按本发明通过一种根据本发明的计量系统解决，以及通过 一种根据本发明的用于控制喷入尿素溶液的方法解决。在用于将尿素溶 液喷入到内燃机的废气流内以用于选择性催化还原的计量系统中，其中 计量系统可以与尿素溶液箱连接，从该尿素溶液箱内可以取出尿素溶液， 并且计量系统可以与压缩空气供给装置连接，其中计量系统具有至少一 个喷嘴，通过该喷嘴借助于压缩空气可以将尿素溶液喷入到废气流内， 特别有利的是，计量系统具有空气阀，借助于该空气阀可以调节压缩空 气供给装置的压力和/或空气量和/或的阀门开启时间，并且在空气阀与喷 嘴之间设置用于测量在压缩空气供给装置内的压力和/或空气量的传感 器，计量系统具有双料喷嘴并且双料喷嘴是外混合的喷嘴。

因此在按本发明的用于将尿素溶液射入或喷入到废气流内的计量系 统中监控压缩空气供给装置的空气压力，并且从而按要求调节。

在用于控制借助于压缩空气将尿素溶液喷入到内燃机的废气流内以 用于选择性催化还原的方法中特别有利的是，在每个运行点上取决于运 行参数废气温度和废气质量流控制为了雾化尿素溶液而输入的压缩空气 量，并且将其降低到相应必需的最小空气量，以便喷入的尿素溶液的液 滴质量足够用于催化器的作用。