[发明专利]用于储存和传送气态氨的系统

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及应用在通过选择性催化还原(SCR)的氮氧化物NOx的还原，特别是热发动机(特别柴油发动机)排放污染物的还原中氨气的储存。

背景技术

在汽车领域寻找较少污染的解决方案中，气体的储存呈现出越来越多的潜在的应用。为了排除气体储存的两个传统限制，即密度和安全，固体气体吸收材料是特别感兴趣的主题。对于通过这些吸收材料气体储存具有可用的简单有效的易于生产的解决方案在汽车行业中期是重要的问题。文献US 2001/0053342因此描述了氨气的化学储存的原理和其用于由SCR后处理的NOx的污染控制。

对于气体吸收材料的储存系统必须遵守特定的技术限制。它必须首先具有高的自主性，这反应在用于材料的可用内部体积即尽可能的高。然而，所述系统必须具有整体足够的紧凑性以使得能够容易集成在车辆中。大尺寸能够抵抗高压(通常地高于8巴)的储存器的生产给设计，集成和维修带来了问题。例如，生产非圆柱形形状的储存器是困难的。这些限制意味着现有的储存系统是庞大和沉重的。

参考图1，示意性地表示了根据现有技术通过氨气的注入装配有SCR后处理系统的热发动机。

发动机901通过电子控制单元911来管理。在发动机的出口处，排放气体912引向污染控制系统902。所说污染控制系统902可以包括氧化催化剂或三元催化剂。所述污染控制系统还可以包括微粒过滤器。

氨气916以发动机的排放线路30的水平被注入并且与安排在例如污染控制元件902的下游的注入模块903的排放气体混合以形成氨气/排放气体混合物913。所述氨气/排放气体的混合物913然后通过SCR催化剂904，所述催化剂904允许由氨气的NOx的还原。补充的后处理元件905可以位于SCR催化剂904之后。所述补充的元件905可以包括微粒过滤器或氧化催化剂。排放气体因此在补充元件905的出口是以清理的排放气体的形式。所述清理的排放气体然后引向排放出口917。因此，排气装置30包括安排在从上游(在发动机侧901)到下游(在出口侧917)的污染控制元件902、注入模块903、SCR催化剂904和补充元件905。

为了保证氨气916在注入模块903入口的供应和投料，所述系统根据现有技术包括氨气储存系统壳体112，所述氨气储存系统壳体112包含可以通过加热部件106管理温度的储存材料102。所述加热部件106包括例如电阻或由传热流体例如发动机冷却液来供应的热交换器。

储存壳体112连接到用于控制壳体112的压力的装置906并且氨气的投料朝向注入模块903。该装置906可以通过专用的连接到发动机的电子控制单元911的电子控制器910来管理。

因此所述系统包括氨气供应线路，所述线路以氨气流动的方向从上游到下游包括储存壳体102，装置906和在排气30中的注入模块903。

在没有呈现的另一结构中，装置906可以直接由发动机控制单元911来管理。

这种解决方案的缺点是单个大尺寸的储存器在实践中难于控制。另一方面，这种储存器在正在行驶的车辆上的使用阶段难于控制，即在气体解吸阶段，因为这种储存器不能使得有可能保证在保持压力控制的精确和不断变化期间快速的反应时间。再者，这种储存器需要高能量来保证气体的解吸。另一方面，单个大尺寸的储存器在其重新填充阶段难于控制，即在其吸收阶段尤其需要的吸收时间相当长。

这种适于汽车的气体储存系统的生产因此必须考虑大量的限制，在所述限制中包括材料的热管理、所述系统的紧凑的体积、它的重量、它的可管理性、它的生产成本或由客户或经销商维修阶段期间它的人体工程学设计。

因此，已经设想求助于多个储存器，然后所述储存器成为储存系统的子系统。因此寻求通过改善储存材料的热管理来提高储存系统的性能，由于小尺寸的储存子系统的系统集成简化了车辆上的集成，或者通过多个小和轻的子系统的拆卸取代了维修步骤的人体工程学设计。

存在分成多个室的氨气储存系统使得有可能限制仅一部分的储存材料加热。然而这种多个室的储存系统由于室的数量和相关的装备具有高的生产成本。再者对于这种多个室的系统，控制例如氨气的传送，压力的管理或者每个室中剩余氨气的量的管理在放置中是复杂的。

这种多个室的系统也引起了紧凑的问题。这是因为它们需要大量的低容量的室，因此所有材料的体积越大，用于管理的部件越多以及在车上用于系统集成的部件例如固定装置，挂钩或热屏障越多。

发明内容