[实用新型]液态还原剂喷射系统

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2012年2月9日提交的标题为“LIQUID REDUCTANT SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION OF THE LIQUID REDUCTANT SYSTEM”的美国临时专利申请第61/596,846号的优先权，其内容结合于此作为参考。

技术领域

本申请涉及用于加热车辆排气处理系统的储罐中还原剂溶液的系统和方法。

背景技术

许多车辆在排气系统中利用催化剂来减少排放。在稀薄排气条件下，诸如涉及柴油机排气或其他稀燃条件，除了燃烧的燃料以外，催化剂可以利用还原剂。一种这样的后处理装置是选择性催化还原(SCR)系统，其使用催化剂，以将Nox(氮氧化合物)转化为氮和水。尿基SCR催化剂可以使用气态氨作为活性NO_x还原剂，在这种情况下，尿素的水溶液可以被装载到车辆上，然后可以使用喷射系统来将其供应到废气流中。

在低于-11C的环境温度，尿素水溶液(包含32.5％的尿素和67.5％的水)可能会在车载尿素储罐中凝固。因此，喷射系统的提取管不能够将尿素供应到喷射器以输送至废气并用于Nox还原。在一种方法中，尿素储罐包括电加热系统以加热凝固的尿素。进一步地，尿素储罐和还原剂喷射系统的部件可以具有防冻设计，以在多个凝固/解冻周期中确保喷射系统的功能性和耐久性。

本申请的发明者已经意识到了上述解决方案中的问题。首先，可能会有与用于尿素储罐和还原剂喷射系统的加热和防冻组件相关的增加的费用。其次，通过使用车辆所产生的能量以加热整个尿素罐，燃料经济性可能会降低，而这种加热可能会花费更长的时间，因此减少了可能使用还原剂催化处理的废气量，进而总体上增加了排气排放。

实用新型内容

针对现有技术的相关技术问题，本实用新型的目的在于提供一种液态还原剂喷射系统，以使用来自排气系统的废热，通过热虹吸器被动地加热储罐中的还原剂溶液，从而消除现有技术中由于使用燃烧所产生的能量来加热储罐而带来的燃料经济性低的缺陷。

因此，在一个实例中，上述问题中的一些可以通过液态还原剂喷射系统解决。液态还原剂喷射系统包括：容纳还原剂溶液的储罐；延伸到储罐中的回流管，回流管包括位于储罐中的出口；以及热虹吸器，热虹吸器包括蒸发器，蒸发器连接至排气管并与连接至储罐内侧的回流管的冷凝器流体连通，冷凝器安置在蒸发器的垂直上方。

通过这种方式，可以使用来自排气系统的废热，以通过热虹吸器被动地加热储罐中的还原剂溶液。在一些实例中，热虹吸器是闭环热虹吸器。因此，在这种实例中，热虹吸器无需外部动力源或控制器来运行，但是如果有需要，仍可以使用这些部件。因此，可以加热还原剂溶液，无需通过使用燃烧所产生的能量来加热储罐而降低燃料经济性。

此外，在一些实例中还原剂溶液可以包括乙醇。通过在还原剂溶液中包括乙醇，可以降低液态还原剂的凝固点温度。由此，可以减少还原剂凝固的发生和/或能够降低热虹吸器起作用时的尺寸和/或运行温度范围。

根据本实用新型的一个实施例，所述热虹吸器是闭环被动热虹吸器，该闭环被动热虹吸器包括与所述冷凝器和所述蒸发器流体连通的流体隔离管道。

根据本实用新型的一个实施例，所述还原剂溶液包含尿素、乙醇以及水。

根据本实用新型的一个实施例，液态还原剂喷射系统进一步地包括具有提取管的泵，所述提取管具有通向所述储罐的入口，所述泵与所述回流管流体连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述回流管的入口安置在所述泵的下游以及过滤器和还原剂喷射器的上游。

根据本实用新型的一个实施例，所述泵被配置为当所述还原剂溶液的温度下降到低于较低的阈值时，使所述还原剂溶液循环通过所述回流管。

根据本实用新型的一个实施例，所述热虹吸器被配置为当所述还原剂溶液的温度下降到低于较低的阈值时，将热量从所述排气管传递到所述还原剂溶液。

根据本实用新型的一个实施例，所述热虹吸器被配置为当所述还原剂溶液的温度超出较高的阈值时，中止从所述排气管到所述还原剂溶液的热量传递。

根据本实用新型的一个实施例，选择工作流体和热虹吸器的尺寸，以使得所述热虹吸器能够从所述排气管传递热量到所述还原剂溶液和中止从所述排气管到所述还原剂溶液的热量传递。

根据本实用新型的一个实施例，所述工作流体包括水、乙醇以及丙酮中的至少一种。

根据本实用新型的一个实施例，所述排气管位于排放控制装置的上游。