[发明专利]用还原试剂加热的汽车选择性催化还原的还原剂输送单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种向发动机排气系统提供还原试剂的还原剂输送单元（RDU），并且更具体地涉及一种正好在注射之前直接加热还原试剂的RDU。

背景技术

欧洲和北美出现新一轮的严格的排放法规正促使实现新的排气后处理（after-treatment）系统，尤其针对贫乏燃烧技术，比如在贫乏和超贫乏的条件下操作的压缩点火（柴油）发动机和分层进气火花点火发动机（通常利用直接注入）。贫乏燃烧发动机表现出难以在贫乏燃烧的富氧排气环境特征下处理的高水平的氮氧化物（NOx）排放。在这些条件下处理NOx的排气后处理技术目前正在被开发。这些技术中的一个包括催化剂，其促进氨（NH₃）与排出的氮氧化物（NOx）反应以产生氮气（N₂）和水（H₂O）。该技术被称为选择性催化还原（SCR）。

氨在汽车环境下难以以其纯净形式处理。因此，这些系统习惯使用液体尿素水溶液，典型地按照尿素溶液（CO(NH₂)₂）的32%的浓度。所述溶液被称为AUS-32，并且在其商业名称AdBlue下也是众所周知的。尿素溶液被输送至热排气流并在经历热解或热分解之后被转化为排气中的氨，被转化为氨和异氰酸（HNCO）。异氰酸然后利用存在于排气中的水进行水解并被转化为氨和二氧化碳（CO2）。由热解和水解产生的氨然后如之前描述的那样经历与氮氧化物的催化反应。

在今天的生产系统中，RDU典型地被安装在车辆的本体下方，在排气管路上的下游位置。这导致在SCR催化剂处的温度相对较低，点火时间较长，以及NOx的转换效率较低。更低的排气温度（更低的焓）也抑制尿酸热解反应的热分解，或在热解HNCO副产品的情况下，较低的温度也抑制水解反应。结果是存在在SCR催化剂处的过量尿素和/或HNCO并且不足量的氨参与NOx还原反应。这种情况的良好示例在SAE 2007-01-1582“Laboratory and Engine Study of Urea-related Deposits in Diesel Urea-SCR After-Treatment Systems”中被给出。发动机测功器数据显示在300℃以下的排气温度下，可测量比例的所注入的尿素保持不被转化为或者HNCO或者NH3。

在检查替代还原试剂的潜力的行业中也存在活动。这些试剂（例如，甲酸胍（guanidinium formate））中的一些表现出比尿素的分解温度更高的分解温度。为了使这些替代方案是可行的，它们需要预加热，典型地在位于远离主要排气的旁通流动通道中的专用重整器中。一个这样的途径的描述在SAE 2012-01-1078“Development of a 3rd Generation SCR NH3-Direct Dosing System for Highly Efficient DeNOx”中被提供。在启动阶段期间，这些重整器的概念典型地依赖于电加热旁通气体流并使用热解反应催化剂来确保载体转化为氨的适当条件。

因此，需要正好在注入之前直接加热在RDU之内的还原试剂以允许在发动机起动之后更早开始注入，由此进一步减少NOx排放。

发明内容

本发明的目的是实现上面提到的需要。根据本发明的原理，该目的通过提供一种用于车辆的选择性催化还原（SCR）后处理的还原剂输送单元来获得。所述还原剂输送单元包括螺线管操作流体注射器，其被构造为并被布置为与在SCR催化转换器的上游的排气流动路径关联。所述流体注射器具有流体入口和流体出口。所述流体入口被构造为并被布置为接收还原试剂的源并且所述流体出口被构造为并被布置为与所述排气流动路径连通使得所述流体注射器控制还原试剂注入到所述排气流动路径中。所述流体注射器具有用于引导在所述流体入口和所述流体出口之间的还原试剂的入口管。护罩相对于所述流体注射器被固定并包围所述流体注射器的至少部分（portions）。线圈加热器与所述流体注射器成一体并且被构造为并被布置为在通电时感应地加热所述入口管以由此加热在所述入口管之内的还原试剂。