用于產(chǎn)生氨的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于處理內(nèi)燃機的排氣、尤其是機動車內(nèi)燃機排氣的氨發(fā)生設(shè)備，氨發(fā)生設(shè)備包括：儲存器（8），該儲存器（8）容納能夠通過解吸附來釋放氨的本體；加熱裝置，該加熱裝置定位在儲存器內(nèi)部以加熱容納在儲存器（8）中的本體（6），該加熱裝置包括呈長形的熱發(fā)生元件（16）。根據(jù)本發(fā)明，加熱裝置還包括至少一個熱傳遞裝置（18），該熱傳遞裝置（18）沿著熱發(fā)生元件（16）的軸向方向布置并且在熱發(fā)生元件的徑向方向上延伸。
【專利說明】用于產(chǎn)生氨的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生用于內(nèi)燃機排氣、尤其是對機動車內(nèi)燃機排氣處理的氨的設(shè)備，并涉及將該設(shè)備再生的方法和這種設(shè)備的用途。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及一種發(fā)生設(shè)備，該發(fā)生設(shè)備包括:
[0003]-儲存器，該儲存器包括通過解吸附能夠釋放氨的本體；
[0004]-加熱裝置，該加熱裝置定位在儲存器內(nèi)部以加熱包括在儲存器中的本體，該加熱裝置包括呈長形的熱發(fā)生元件；
[0005]-排出裝置，該排出裝置用于排出由所述本體解吸附的氣體。
【背景技術(shù)】
[0006]文件DE102009047338描述了一種用于產(chǎn)生氨的設(shè)備，該設(shè)備包括儲存器，該儲存器被分成兩個部分:通過釋放氨的控制裝置連接至排氣管路而構(gòu)成的第一中央儲存器和計量閥以及第二儲存器。第一中央儲存器具有比第二儲存器小得多的尺寸。每個儲存器均包括不同的氨儲存元件，每個元件均能在解吸附反應(yīng)之后釋放還原劑。第一中央儲存器完全定位在第二儲存器內(nèi)部，并且經(jīng)由諸如止回閥之類的開關(guān)閥連接至第二儲存器。
[0007]此外，熱發(fā)生元件定位在第一中央儲存器內(nèi)部。
[0008]第一中央儲存器與第二儲存器彼此熱連接，使得當(dāng)熱發(fā)生元件啟動時，熱量傳遞至第二儲存器。
[0009]不管車輛的運行狀態(tài)如何，該氨發(fā)生設(shè)備在滿足重新供應(yīng)足夠還原劑目標(biāo)的同時，限制了用于釋放容納在儲存元件中還原劑所需要的能量，儲存元件分別存在于第一中央儲存器與第二儲存器中。
[0010]然而，這種氨發(fā)生設(shè)備應(yīng)用復(fù)雜，并且可能具有操作不確定性，尤其當(dāng)熱發(fā)生元件所產(chǎn)生的熱量不足以使第二儲存器中產(chǎn)生解吸附反應(yīng)時，例如在車輛低速時以及在熱發(fā)生元件的通電持續(xù)時間不足時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的氨發(fā)生設(shè)備具有如下的目的:通過提出一種對容納在儲存器中的本體進(jìn)行有效加熱的裝置而找出這些缺點的解決方案，甚至解決當(dāng)在熱發(fā)生元件生熱時間過短時的問題。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的氨發(fā)生設(shè)備還具有對所需能源要求低及應(yīng)用簡便等優(yōu)點。
[0013]為此，本發(fā)明的對象是一種前述類型的氨發(fā)生設(shè)備，其特征在于，加熱裝置還包括至少一個熱傳遞裝置，該熱傳遞裝置沿著熱發(fā)生元件的軸向方向布置、在熱發(fā)生元件的徑向方向上延伸，并且排放裝置包括延伸至每個熱傳遞裝置內(nèi)部的管道，用于收集在伴隨解吸附反應(yīng)所釋放出的氣體。
[0014]根據(jù)其他實施方式，氨發(fā)生設(shè)備可以包括以下特征中的一個或數(shù)個特征，這些特征可單獨采用或根據(jù)所有的技術(shù)上可能性而組合采用:[0015]-每個熱傳遞裝置可以呈平板形并且可沿平行于熱發(fā)生元件縱向軸線延伸；
[0016]-每個熱傳遞裝置均可在熱發(fā)生元件的整個長度上延伸；
[0017]-該設(shè)備可以包括至少兩個熱傳遞裝置，并且熱發(fā)生元件可以大致定位在加熱裝置的中央；
[0018]-排出裝置可以包括多個孔口，所述多個孔口將管道連接至儲存器的環(huán)繞熱傳遞裝置的空間；
[0019]-能夠釋放氨的本體可以是固體元件，例如鹽；
[0020]-能夠釋放氨的本體可以呈圓片的形狀，對于圓片而言，其外徑形狀與儲存器的內(nèi)壁相匹配；
[0021]-儲存器可以是氣密的，并且可以包括用于釋放氨的控制裝置；
[0022]-儲存器可以大致呈圓筒形，每個熱傳遞裝置可以呈平板形，每個熱傳遞裝置的寬度均大致等于儲存器直徑的四分之一；
[0023]-該設(shè)備可包括附接裝置，該附接裝置確保熱發(fā)生元件的每個端部位置均保持在儲存器的壁上；
[0024]-附接裝置可以構(gòu)成將電力供應(yīng)至熱發(fā)生元件的電連接器。
[0025]本發(fā)明還涉及一種用于將本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)行再生的方法，其特征在于，該方法包括氨注入步驟，以用氨使定位在儲存器內(nèi)部的本體再飽和，所注入的氨在排出裝置中或在儲存器壁中制成的循環(huán)通道中進(jìn)行循環(huán)。
[0026]此外，再生方法可以包括以下一個或多個特征，這些特征可單獨采用或根據(jù)所有技術(shù)上可能而組合采用:
[0027]-注入的氨可以呈液態(tài)形式；
[0028]-設(shè)備再生期間，氨可在將氨從儲存器排出的裝置與將氨注入至儲存器中的裝置之間的閉合回路中循環(huán)。
[0029]-再生所使用的氨可包括在-17°C與+10° C之間的溫度范圍。
[0030]本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的用途，用于制造對內(nèi)燃機的排氣、尤其是機動車內(nèi)燃機的排氣進(jìn)行處理的排氣通路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]通過參照附圖，閱讀作為示例給出的以下描述之后，本發(fā)明將得到更進(jìn)一步的理解，在附圖中:
[0032]-圖1為根據(jù)第一實施方式的氨發(fā)生設(shè)備的截面圖；
[0033]-圖2為意圖定位在圖1中所示出氨發(fā)生設(shè)備內(nèi)部的加熱裝置的立體圖；
[0034]-圖3為處于氨發(fā)生設(shè)備充氨步驟期間的、根據(jù)第二實施方式的氨發(fā)生設(shè)備的截面圖；
[0035]-圖4為根據(jù)第三實施方式的氨發(fā)生設(shè)備的局部立體圖；以及
[0036]-圖5為根據(jù)第四實施方式的氨發(fā)生設(shè)備的截面圖。
【具體實施方式】
[0037]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的氨發(fā)生設(shè)備2，該氨發(fā)生設(shè)備2能夠容納可以通過解吸附來釋放氨的元件，在該設(shè)備的內(nèi)部設(shè)置有加熱裝置4。
[0038]如隨后進(jìn)行的詳細(xì)描述，加熱裝置4用于加熱例如氨飽和鹽6，以便其伴隨解吸附反應(yīng)釋放氨氣。所釋放的氨可以用作還原劑處理內(nèi)燃機排氣、尤其是機動車內(nèi)燃機排氣中所含的氮氧化物。
[0039]在解吸附反應(yīng)中釋放氨的儲存材料可以對應(yīng)于專利申請W02008/077652中所描述的材料中的一種。該材料從諸如已知作為金屬胺復(fù)合物、并且具有分子式Ma (NH3)nXz的材料組中選擇，其中，M是從諸如鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)或銫(Cs)之類的堿金屬，諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)之類的堿土金屬和/或諸如釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni )、銅(Cu )或鋅(Zn )之類的過渡金屬或諸如NaAl、KAl、K2Zn、CsCu或K2Fe之類的這些金屬組合物中所選的一個或數(shù)個陽離子，X是從包括氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸鹽、硫氰酸酯、硫酸鹽、鑰酸鹽、磷酸鹽離子中所選的一個或數(shù)個陰離子，a是每個鹽分子中陽離子的數(shù)量，z是每個鹽分子中陰離子的數(shù)量，η是包括2與12區(qū)間的配位指數(shù)。例如，構(gòu)成筒的材料是Mg (NH3)6Cl2^Sr (NH3) 8C12或另外的Ca (NH3) 8C12或這些元素的混合物。
[0040]氨發(fā)生設(shè)備2包括氣密儲存器8，該氣密儲存器8能夠儲存氨飽和鹽，作為例子，氨飽和鹽可以呈圓片形。如在圖1中所示出的，氣密儲存器8大致呈圓筒形，并且可以優(yōu)選地由塑料材料制成以保證良好的隔熱性。優(yōu)選地，每個圓片的外徑形狀均與儲存器的內(nèi)壁相匹配。
[0041]優(yōu)選地，氨發(fā)生設(shè)備2還包括外部殼體10，其內(nèi)部設(shè)有氣密儲存器8。該外部殼體10優(yōu)選由金屬制成。
[0042]儲存器8和外部殼體10各自包括保持裝置(圖中未示出)，從而將儲存器8保持在外部殼體10內(nèi)部的合適位置，以避免儲存器8在外部殼體10內(nèi)部發(fā)生任何相對運動。
[0043]加熱裝置4包括熱發(fā)生器12和用于將伴隨解吸附反應(yīng)所釋放氨氣排出的裝置14。
[0044]熱發(fā)生器12由熱發(fā)生元件16和至少一個熱傳遞裝置18構(gòu)成。
[0045]熱發(fā)生元件16連接至電力供應(yīng)裝置(圖中未示出)，諸如一對導(dǎo)線，從而使熱發(fā)生元件16加熱容納在儲存器8中的氨飽和鹽6。此外，熱發(fā)生元件16也可連接至一個電子控制單元(ECT)(圖中未示出)，從而提供所述元件的通電控制，并且由此控制氨氣釋放。
[0046]如圖所示，熱發(fā)生元件16呈長形、優(yōu)選為大致圓柱形，并且延伸至儲存器8中，使其軸線沿平行于儲存器8的縱向軸線方向延伸。優(yōu)選地，熱發(fā)生元件16的軸線與儲存器8的縱向軸線重合。
[0047]在所示示例中，熱傳遞裝置18的數(shù)量為4個。每個熱傳遞裝置均呈平板形，并在沿?zé)岚l(fā)生元件的徑向方向上延伸。
[0048]優(yōu)選地，每個熱傳遞裝置18沿在熱發(fā)生元件16的整個長度延伸。
[0049]每個熱傳遞裝置18沿平行于熱發(fā)生元件16縱向軸線方向延伸。
[0050]優(yōu)選地，每個熱傳遞裝置18和熱發(fā)生元件16的長度大致與儲存器8的長度相同。
[0051]每個熱傳遞裝置均由高導(dǎo)熱性材料構(gòu)成。然而，所選材料應(yīng)當(dāng)在氨中不氧化。構(gòu)成每個熱傳遞裝置的材料可以是例如鋁材，尤其是擠出型鋁。
[0052]在此例中數(shù)量為4的熱傳遞裝置18全部圍繞熱發(fā)生元件16規(guī)則地分布。因此，它們彼此相隔90°的角度。
[0053]在圖1和圖2中的典型實施方式中，當(dāng)熱傳遞裝置18的數(shù)量是4時，每個熱傳遞、裝置18的寬度大致等于儲存器直徑的四分之一。
[0054]當(dāng)然，根據(jù)所選實施方式，熱傳遞裝置18的數(shù)量可以不同，典型的可以包括在2個與6個之間。該數(shù)量的選擇特別取決于儲存器8的直徑。
[0055]優(yōu)選地，每個熱傳遞裝置18具有大致相同的尺寸。因此，當(dāng)熱傳遞裝置18的數(shù)量大于2時,熱發(fā)生兀件16優(yōu)選定位在熱發(fā)生器12的中央。
[0056]構(gòu)成熱傳遞裝置18的每個板包括內(nèi)部管道20和孔口 22，該內(nèi)部管道20用于伴隨解吸附反應(yīng)所釋放氨氣的循環(huán)，孔口 22將內(nèi)部管道20連接至儲存器8環(huán)繞所述板的空間。這些孔口 22沿著板規(guī)則地分布，形成使氨循環(huán)的裝置，尤其是形成將氨氣引入內(nèi)部管道20的裝置，并構(gòu)成用于向容納在儲存器8中的鹽供應(yīng)氨的裝置，隨后將對此進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0057]管道20可由熱傳遞裝置在擠壓成型時獲得或通過模制獲得。也可是，，由機械加工制成，管道20是全空的。
[0058]由此，管道20和孔口 22構(gòu)成用于將所釋放氨排出的裝置14。
[0059]此外，儲存器設(shè)置有用于釋放氨的控制裝置24，該控制裝置24由連接至管道20的通道26構(gòu)成，朝向用于將氨擴散至車輛的排氣管的裝置，所述釋放裝置穿過外部殼體10。
[0060]優(yōu)選地，通道26內(nèi)部設(shè)有止回閥28。
[0061]在一優(yōu)選實施方式中，閥28包括由磁性材料制成的球體30。因此，當(dāng)操作者希望再次使鹽達(dá)到重新氨飽和時，可以從氨發(fā)生設(shè)備2的外側(cè)以與閥成直角的方向抵著外部殼體10的壁用磁體來移動磁性球體，以保持通道打開，下面還將對此進(jìn)行更具體地描述。
[0062]從這開始，將對氨發(fā)生設(shè)備的操作過程進(jìn)行描述。
[0063]當(dāng)E⑶檢測到內(nèi)燃機的排氣處理需要加氨時，，E⑶就會對熱發(fā)生元件16發(fā)出通電指令。
[0064]由熱發(fā)生元件16產(chǎn)生的熱量通過構(gòu)成該元件材料的良好熱傳導(dǎo)性擴散至熱傳遞裝置，然后擴散至環(huán)繞所述熱發(fā)生器12的飽和鹽6。這時，解吸附反應(yīng)被觸發(fā)，從而包含在鹽6中的氨開始被釋放出來，這樣把包含在鹽6中的氨從鹽中解吸附出來。
[0065]然后，被釋放的氨經(jīng)由孔口 22在內(nèi)部管道20中自由循環(huán)，然后進(jìn)入通道26，由此使氨氣從儲存器8經(jīng)由止回閥朝排氣管方向釋放。
[0066]當(dāng)車輛的排氣處理不再需要將氨注入至車輛排氣管時，E⑶發(fā)出停止對熱發(fā)生元件16供電的指令，結(jié)果是氨的產(chǎn)生被快速停止，因為解吸附反應(yīng)僅在熱量的作用下發(fā)生。
[0067]有利地，氨發(fā)生設(shè)備2具有能夠一次或數(shù)次重新充氨的優(yōu)點，只要保留于儲存器8中的鹽的氨含量不足時就可以再充。
[0068]為此，當(dāng)要再次使位于儲存器8中的鹽重新飽和時，用一塊磁體以與閥28成直角的方向置靠于外部殼體10的壁上，以移動由磁性材料制成的球體30，從而將氨引入通道26中，通道26在球體30移動之后打開。通過注入裝置(圖中未示)引入至通道26中的氨優(yōu)選的呈低溫液態(tài)形式，低溫優(yōu)選地包括-17° C與+10° C之間的溫度。然后，通過經(jīng)由每個熱傳遞裝置18的內(nèi)部管道20和孔口 22進(jìn)行的循環(huán)注入的氨，從而使位于儲存器8中的鹽重新達(dá)到飽和。
[0069]通過鹽進(jìn)行的氨吸附反應(yīng)是放熱反應(yīng)，只要鹽的溫度達(dá)到一個閥值該吸附反應(yīng)就會被阻止。
[0070]再生期間低溫注入液態(tài)氨的方法具有能對必須吸附氨的鹽進(jìn)行永久冷卻的優(yōu)點。通過這種冷卻，可以限制在吸附期間所產(chǎn)生的熱量，因此增加鹽中捕獲的氨量。
[0071]液態(tài)氨的過量部分可以通過為此專門設(shè)置的排出裝置排出。這樣就可以在排出裝置與將氨注入至儲存器中裝置之間形成一個進(jìn)行氨循環(huán)的閉合回路，這種循環(huán)還可用以對裝置冷卻的改善，如上所述，這對于氨的吸附是有利的。
[0072]根據(jù)如圖3中所示出的替代實施方式，氨的排出可以通過用于釋放氨的控制裝置24來實現(xiàn)，在此方式下，用于為儲存器進(jìn)行充氨的裝置要由不同的供應(yīng)通道32完成。
[0073]根據(jù)如圖4中所示的替代實施方式，儲存器8的壁也可以被配置用來將液態(tài)氨引入鹽內(nèi)。此方式下，壁可以包括與液態(tài)氨入口連通的、帶有小孔的循環(huán)通道34——本例中其數(shù)量為4，以使氨在鹽中循環(huán)并且使其重新飽和。液態(tài)氨的過量部分通過排出裝置14排出。
[0074]此外，如圖5中所示出，氨發(fā)生設(shè)備可設(shè)置附接裝置36，該附接裝置36用于確保熱發(fā)生元件16的每個端部均保持在氣密儲存器8的位于其側(cè)端部的每個閉合杯狀部38上。這些附接裝置36通常包括意在與熱發(fā)生元件16配合的凸耳螺栓/螺母組件。這些附接裝置36具有使位于儲存器中的鹽片形成緊湊組件的優(yōu)點。在該典型實施方式中，儲存器由金屬制成，而外部殼體由絕緣材料制成，優(yōu)選地由塑料材料制成。此外，這些附接裝置36構(gòu)成為對熱發(fā)生元件16供電的電連接器。在該典型實施方式中，閉合的杯狀部38與儲存器的側(cè)壁之間的密封用墊圈式密封裝置實現(xiàn)。
[0075]這種發(fā)生設(shè)備應(yīng)用簡便且成本有限。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)生設(shè)備具有能使容納在儲存器中的全部鹽快速加熱、并由此使氨氣充分釋放、而同時能夠限制所需能量的優(yōu)點。加熱的速度取決于加熱裝置中熱傳遞裝置的數(shù)量以及尺寸。
[0077]此外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)生設(shè)備提供了有效排出被釋放氨的可能性以及將氨有效地引入至車輛排氣管中氨擴散裝置的可能性。
[0078]此外，如先前描述，根據(jù)本發(fā)明的氨發(fā)生設(shè)備具有在能從車輛的外側(cè)接觸到該設(shè)備的情況下不需拆卸即可容易地進(jìn)行再生的優(yōu)點。這使得經(jīng)銷商處的備用部件處理得到簡化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理內(nèi)燃機排氣、尤其是機動車內(nèi)燃機排氣的氨發(fā)生設(shè)備，所述氨發(fā)生設(shè)備包括: -儲存器(8)，所述儲存器(8)容納能夠通過解吸附來釋放氨的本體； -加熱裝置，所述加熱裝置定位于所述儲存器內(nèi)部，用以加熱容納在所述儲存器(8 )中的所述本體(6 )，所述加熱裝置包括呈長形的熱發(fā)生元件(16 ); -排出裝置(14)，所述排出裝置(14)用以排出由所述本體解吸附的氨； 其特征在于，所述加熱裝置還包括至少一個熱傳遞裝置(18)，所述至少一個熱傳遞裝置(18)沿著所述熱發(fā)生元件(16)的軸向方向布置，并且在所述熱發(fā)生元件的徑向方向上延伸，所述排出裝置(14)包括管道(20),所述管道(20)在每個熱傳遞裝置(18)內(nèi)部延伸，用于收集伴隨解吸附反應(yīng)之后所釋放的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，每個熱傳遞裝置(18)均呈平板形，并且沿平行于所述熱發(fā)生元件(16)的縱向軸線方向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，每個熱傳遞裝置(18)均在所述熱發(fā)生元件(16)的整個長度上延伸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括至少兩個熱傳遞裝置(18 )，并且所述熱發(fā)生元件(16 )大致定位在所述加熱裝置的中央。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述排出裝置(14)包括多個孔口(22)，所述多個孔口(22)將所述管道(20)連接至所述儲存器環(huán)繞所述熱傳遞裝置的空間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，能夠釋放氨的所述本體是固體元件，例如鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，能夠釋放氨的所述本體呈圓片形，所述圓片的外徑形狀與所述儲存器的內(nèi)壁相匹配。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述儲存器(8)是氣密的，并且包括用于釋放氨的控制裝置(24 )。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述儲存器呈大致圓筒形，并且每個熱傳遞裝置(18)均呈平板形，每個熱傳遞裝置(18)的寬度大致等于所述儲存器直徑的四分之一。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括附接裝置(36)，所述附接裝置(36)用于確保所述熱發(fā)生元件(16)的每個端部均保持在所述儲存器壁上的合適位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述附接裝置(36)構(gòu)成對所述熱發(fā)生元件(16)供電的電連接器。
12.一種用于將根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述設(shè)備再生的方法，其特征在于，所述方法包括注入氨以使定位在所述儲存器中的所述本體重新氨飽和的步驟，所注入的氨在所述排出裝置中或在設(shè)置于所述儲存器壁中的循環(huán)通道中循環(huán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的再生方法，其特征在于，所注入的氨呈液態(tài)形式。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的再生方法，其特征在于，在所述設(shè)備再生期間，所述氨在將所述氨從所述儲存器排出的裝置與將所述氨注入所述儲存器中的裝置之間的閉合回路中循環(huán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的再生方法，其特征在于，再生中使用的所述氨的溫度包括范圍在-17° C與+10° C之間的溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的設(shè)備的用途，用于制造處理內(nèi)燃機的排氣、尤其是機動車輛的內(nèi)燃機的排 氣的排氣管路。
【文檔編號】F01N3/20GK103470348SQ201310223885
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】弗雷德里克·格雷貝 申請人:佛吉亞排氣系統(tǒng)有限公司