CN108223086B - 一种利用汽车尾气温差发电对scr尿素供给管路加热*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，涉及汽车尾气余热的利用和尾气后处理技术领域，该***包括汽车尾气温差发电装置、SCR尿素供给管路加热装置、SCR反应器、尿素泵、尿素罐及蓄电池，汽车尾气温差发电装置包括汽车发动机、通过固定机构固定在排气管道上的温差发电组、与温差发电组相连的冷却水箱、循环水泵、散热器及DC‑DC稳压电路；SCR尿素供给管路加热装置包括SCR尿素供给管路、实现对SCR尿素供给管路加热的加热电路及控制模块。本发明能够在汽车发动机正常运行时利用尾气进行温差发电并存储，在低温环境时对SCR尿素供给管路进行加热，从而实现对汽车尾气低品位能量的回收利用，以及SCR尿素供给管路在低温环境中的正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾气余热的利用和尾气后处理技术领域，具体涉及一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***。
背景技术
随着我国汽车保有量的逐年递增，车辆的能源利用效率也越来越受到重视。但是，在汽车发动机工作过程中约有30％-40％的能量随尾气排放到大气中，同时产生NOx等有害气体，造成能源浪费和环境污染。近年来，日益显现的能源危机和严格的排放法规对发动机能源利用效率和NOx排放的控制提出了更高的要求。温差发电技术是回收利用汽车尾气低品位能量的技术手段之一，降低发动机NOx排放的主要技术是选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)技术。
发动机的运行工况经常变化，温差发电组热端温度随之发生变化，导致温差发电组输出电压波动较大，若直接对蓄电池充电将影响电池使用寿命，甚至引发安全事故。
SCR***中使用的尿素水溶液在常温时为液态，但当温度较低时(低于-11℃)尿素水溶液会出现凝固现象，该问题在我国北方地区的冬季较为普遍。若不能快速地将SCR尿素供给管路中凝固的尿素水溶液加热融化，会导致SCR***无法正常工作。
目前，常采用发动机冷却液对SCR尿素供给管路进行加热，该方法只有在发动机完成暖机，冷却液才能对SCR尿素供给管路进行有效加热。此外，在管路接头处布置加热水管比较困难，易造成发动机冷却液的泄漏。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用汽车尾气温差发电并在低温环境时对SCR尿素供给管路进行电加热的技术手段。本发明利用汽车尾气余热进行温差发电，不需要额外对***内加热装置供电，可有效解决SCR尿素供给管路内凝固尿素无法及时融化和喷射所导致的SCR***无法正常工作的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，该***包括汽车尾气温差发电装置、SCR尿素供给管路加热装置及蓄电池；
所述汽车尾气温差发电装置包括汽车发动机，所述汽车发动机的排气管道上依次固定连接有SCR反应器、温差发电组，所述温差发电组通过冷却水管道依次连接循环水泵、冷却水箱、散热器，所述温差发电组还通过导线依次连接DC-DC稳压电路、蓄电池；所述蓄电池与SCR尿素供给管路加热装置的控制模块相连，所述控制模块与加热电阻丝串联，所述加热电阻丝缠绕于SCR尿素供给管路上，所述SCR尿素供给管路两端分别与SCR反应器的喷嘴、尿素罐螺纹连接，所述尿素罐与加热电阻丝之间的SCR尿素供给管路上设有尿素泵，所述尿素泵上设有温度传感器，且温度传感器与控制模块相连；所述加热电阻丝、SCR尿素供给管路***包覆有保温层。
上述方案中，所述保温层采用石棉。
上述方案中，所述温差发电组由温差发电片根据排气温度梯度分布，采用串并联相结合的方式组成。
上述方案中，所述温差发电组通过固定机构固定在汽车发动机的排气管道上。
上述方案中，所述蓄电池的额定电压为24V或12V。
上述方案中，所述SCR尿素供给管路为导热均匀的金属管。
上述方案中，所述控制模块通过其内部的继电器控制加热电阻丝，还依据温度传感器反馈SCR尿素供给管路中的温度信号，对供给管路的加热功率进行调节。
本发明的有益效果：
本发明利用温差发电装置以低品位的汽车尾气为热源进行温差发电，并采用循环水对温差发电组的冷端进行冷却保证较大发电温差，在输出端利用DC-DC稳压电路进行稳压后对蓄电池进行充电。所述SCR尿素供给管路加热装置在尿素水溶液低温凝固时接通加热电阻丝对其进行加热，并利用控制模块对加热功率进行调节，在实现低品位能量回收的同时，解决SCR尿素供给管路内尿素水溶液低温凝固问题，可有效减少发动机能源浪费、降低污染物排放。
附图说明
图1为本发明所述汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***总图；
图2为温差发电片连接示意图；
图3为本发明所述SCR尿素供给管路加热控制方法的示例性步骤示意图。
其中：1-汽车发动机，2-排气管道，3-SCR反应器，4-循环水泵，5-冷却水箱，6-散热器，7-固定机构，8-温差发电组，8-1-温差发电片，9-DC-DC稳压电路，10-控制模块，11-蓄电池，12-保温层，13-加热电阻丝，14-尿素泵，15-尿素罐，16-SCR尿素供给管路，17-冷却水管道，18-温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，该***包括汽车尾气温差发电装置、SCR尿素供给管路加热装置、SCR反应器3、尿素泵14、尿素罐15及蓄电池11(额定电压为24V或12V)，汽车尾气温差发电装置包括汽车发动机1、温差发电组8、固定机构7、冷却水箱5、循环水泵4、散热器6、DC-DC稳压电路9，SCR尿素供给管路加热装置包括SCR尿素供给管路16(材料为导热均匀的金属管)、加热电阻丝13、保温层12、控制模块10(即ECU行车控制单元)；如图2所示，温差发电组8由温差发电片8-1根据排气温度梯度分布，采用串并联相结合的方式组成，同列温差发电片8-1间串联，异列温差发电片8-1间并联；
汽车发动机1的排气管道2上依次固定连接有SCR反应器3、温差发电组8，安装时，温差发电组8通过螺栓与汽车发动机1的排气管道2紧密贴合，且温差发电组8与汽车发动机1之间的夹层中均匀覆盖耐高温导热硅脂；温差发电组8也可采用其他形式安装固定，仅需保证温差发电片8-1两端面导热效果良好即可；
温差发电组8通过水管道依次连接循环水泵4、冷却水箱5、散热器6，温差发电组8还通过导线依次连接DC-DC稳压电路9、蓄电池11；蓄电池11与SCR尿素供给管路加热装置的控制模块10相连，控制模块10与加热电阻丝13通过导线串联，加热电阻丝13缠绕于SCR尿素供给管路16上，SCR尿素供给管路16两端分别与SCR反应器3的喷嘴、尿素罐15螺纹连接，尿素罐15与加热电阻丝13之间的SCR尿素供给管路16上设有尿素泵14，所述尿素泵14上设有温度传感器18，且温度传感器18与控制模块10通过导线相连；加热电阻丝13、SCR尿素供给管路16***包覆有保温层12，保温层12为石棉；控制模块10通过其内部的继电器控制加热电阻丝13，还依据温度传感器18反馈SCR尿素供给管路16中的温度信号，对供给管路的加热功率进行调节。
温差发电组8冷端采用循环水进行冷却，冷却水由冷却水箱5经循环水泵4对温差发电组8冷端进行冷却；冷却水流经温差发电组8后温度上升，在冷却水管道17上加装散热器6对冷却水进行冷却，以降低冷却水温度。
汽车发动机工作过程中尾气流量和温度呈波动变化，使温差发电装置输出电压、电流不稳定，在温差发电组8输出端加置DC-DC稳压电路9，可直接对蓄电池11进行充电。
本实施例中，当汽车发动机1启动时，布置于尿素泵14上的温度传感器18向控制模块10反馈SCR尿素供给管路16中的温度信号，当此温度低于设定温度(-5℃)时，控制模块10通过其内部的继电器接通加热电阻丝13；定时加热后，控制模块10再对温度信号分析，判断是否需要调节加热功率，当温度高于设定温度时停止加热，具体控制示意如图3所示。
以上依据图示的实施例详解说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所做的改变，或者修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，该***包括汽车尾气温差发电装置、SCR尿素供给管路加热装置及蓄电池(11)；
所述汽车尾气温差发电装置包括汽车发动机(1)，所述汽车发动机(1)的排气管道(2)上依次固定连接有SCR反应器(3)、温差发电组(8)，所述温差发电组(8)通过冷却水管道(17)依次连接循环水泵(4)、冷却水箱(5)、散热器(6)，所述温差发电组(8)还通过导线依次连接DC-DC稳压电路(9)、蓄电池(11)；所述蓄电池(11)与SCR尿素供给管路加热装置的控制模块(10)相连，所述控制模块(10)与加热电阻丝(13)串联，所述加热电阻丝(13)缠绕于SCR尿素供给管路(16)上，所述SCR尿素供给管路(16)两端分别与SCR反应器(3)的尿素喷嘴、尿素罐(15)螺纹连接，所述尿素罐(15)与加热电阻丝(13)之间的SCR尿素供给管路(16)上设有尿素泵(14)，所述尿素泵(14)上设有温度传感器(18)，且温度传感器(18)与控制模块(10)相连；
当汽车发动机(1)启动时，布置于尿素泵(14)上的温度传感器(18)向控制模块(10)反馈SCR尿素供给管路(16)中的温度信号，当此温度低于设定温度时，控制模块(10)通过其内部的继电器接通加热电阻丝(13)；定时加热后，控制模块(10)再对温度信号分析，判断是否需要调节加热功率，当温度高于设定温度时停止加热。
2.如权利要求1所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述加热电阻丝(13)、SCR尿素供给管路(16)***包覆有保温层(12)。
3.如权利要求2所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述保温层(12)采用石棉。
4.如权利要求1所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述温差发电组(8)由温差发电片(8-1)根据排气温度梯度分布，采用串并联相结合的方式组成。
5.如权利要求1所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述温差发电组(8)通过固定机构(7)固定在汽车发动机(1)的排气管道上。
6.如权利要求5所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述温差发电组(8)通过螺栓固定在汽车发动机(1)的排气管道上。
7.如权利要求1所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述蓄电池(11)的额定电压为24V或12V。
8.如权利要求1所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述SCR尿素供给管路(16)为导热均匀的金属管。
9.如权利要求1所述的一种利用汽车尾气温差发电对SCR尿素供给管路加热***，其特征在于，所述控制模块(10)通过其内部的继电器控制加热电阻丝(13)，还依据温度传感器(18)反馈SCR尿素供给管路(16)中的温度信号，对供给管路的加热功率进行调节。
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| CN108223086A (zh) | 2018-06-29 |
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