[发明专利]具有至少两个计量点的还原剂计量系统

说明书

本申请涉及具有至少两个计量点的还原剂计量系统。本发明涉及用于将还原剂注入内燃机(50)的废气流中以便进行选择性催化还原的还原剂计量系统，该系统具有至少一个输送泵(3)，借助该输送泵将还原剂储箱(40)的还原剂经由抽吸管路(31)从储箱中吸出，并经由至少一个压力管路(32)输送到至少一个计量点以引入内燃机的废气流中，其中压力管路具有至少一个可切换的多路阀(4)，在该多路阀上连接了至少两个输出管路(41，42)，该输出管路通向两个不同的计量点(21，22)，还原剂可经由该计量点引入废气流中。此外，本发明还涉及用于操作还原剂计量系统的方法，该系统用于将还原剂注入内燃机的废气流中以便进行选择性催化还原。

本发明涉及一种用于将还原剂引入内燃机的废气流中以选择性催化还原的还原剂计量系统，该还原剂计量系统具有至少一个输送泵，借助该输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸管路从还原剂储箱中吸出，并经由至少一个压力管路进行输送，以及经由至少一个计量点引入内燃机的废气流中。

此外，本发明还涉及一种用于操作将还原剂注入内燃机的废气流中以选择性催化还原的还原剂计量系统的方法，该还原剂计量系统具有至少一个输送泵，借助该输送泵将还原剂经由抽吸管路从还原剂储箱中吸出，经由至少一个压力管路进行输送，并经由至少一个计量点引入内燃机的废气流中。

这种类型的计量系统和用于操作这种计量系统的方法是现有技术中已知的。其中，还原剂通常以气溶胶的形式被引入内燃机的废气流中，其中由于废气温度高，气溶胶会蒸发。然而，在这种情况下，冷启动阶段是有问题的，在冷启动阶段，废气温度仍然太低，以致无法将引入内燃机的废气流中的气溶胶蒸发。因此，在冷启动阶段期间，所期望的氮氧化物的选择性催化还原往往是不充分的。

用于选择性催化还原(英语：selective catalyic reduction，缩写：SCR)的催化器，即所谓的SCR催化器，被用来降低柴油机、燃烧设备、垃圾焚化设备、工业设备等的氮氧化物排放。为此，使用计量装置将还原剂喷入(eindüsen)到废气系统中。氨或氨溶液或其他还原剂用作还原剂。

由于在交通工具中携带氨对安全要求至关重要，因此特别是根据DIN70070使用尿素含量通常为32.5％的尿素水溶液。当温度超过150摄氏度时，废气中的尿素会分解成气态的氨和CO₂。尿素分解的参数主要是时间(蒸发时间和反应时间)、温度以及喷入的尿素溶液的微滴大小。在这些SCR催化器中，通过选择性催化还原使氮氧化物的排放降低90％左右。

术语还原剂溶液或还原剂包括各种适合用于选择性催化还原的任何还原剂，在此优选使用根据DIN 70070的尿素溶液。但本发明并非局限于此。术语还原剂计量系统或计量系统在本发明中被同义使用。术语喷嘴和喷射喷嘴(Einspritzdüse)也被同义使用。

在已知的用于将还原剂注入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统中，废气相对较低的温度，例如在内燃机冷启动时，即在达到内燃机的工作温度之前，会对SCR催化器的功能产生不利影响。

在将尿素水溶液注入废气道(Abgasstrang)后，必须先形成氨(NH₃)用于SCR反应。在这里，还原作用的氨通过尿素的热分解(热解)和生成的异氰酸的水解释放出来。因此，该制备分为以下两个反应步骤：

热解(NH₂)₂CO→NH₃+HNCO

水解HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

在第一个反应，即热解中，尿素在温度的作用下转化为氨(NH₃)和异氰酸(HNCO)。在第二个步骤中，在有水的情况下进行水解，在水解过程中，异氰酸也随着二氧化碳(CO₂)的生成而转化为氨。相对较低的温度，如内燃机冷启动时的温度，可能会减缓这些反应的进程。