KR20160051831A - 차량에 사용하기 위한 액체 공급 시스템 - Google Patents

차량에 사용하기 위한 액체 공급 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160051831A
KR20160051831A KR1020167008504A KR20167008504A KR20160051831A KR 20160051831 A KR20160051831 A KR 20160051831A KR 1020167008504 A KR1020167008504 A KR 1020167008504A KR 20167008504 A KR20167008504 A KR 20167008504A KR 20160051831 A KR20160051831 A KR 20160051831A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ammonia
solution
aaus
unit
aus32
Prior art date
Application number
KR1020167008504A
Other languages
English (en)
Inventor
샤프팅겐 율레스 요제프 판
프랑수아 두니에
망 삐에르 드
베아트리즈 몽쥬-보니니
Original Assignee
플라스틱 옴니엄 어드벤스드 이노베이션 앤드 리서치
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 플라스틱 옴니엄 어드벤스드 이노베이션 앤드 리서치 filed Critical 플라스틱 옴니엄 어드벤스드 이노베이션 앤드 리서치
Publication of KR20160051831A publication Critical patent/KR20160051831A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2896—Liquid catalyst carrier
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F01N2610/105—Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/12—Adding substances to exhaust gases the substance being in solid form, e.g. pellets or powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

차량의 내부에 장착되는 적어도 하나의 암모니아-소모 유닛을 위한 액체 공급 시스템은 - 암모니아 전구체 용액의 저장을 위한 용기(1), - 물에 적어도 0.2 중량%의 암모니아를 함유하는 암모니아 수용액의 저장을 위한 적어도 하나의 유닛(2), 및 - 상기 암모니아 수용액을 상기 암모니아 소모 유닛에 공급하기 위한 수단(6)을 포함한다.

Description

차량에 사용하기 위한 액체 공급 시스템 {LIQUID SUPPLY SYSTEM FOR USE IN A VEHICLE}
본 발명은 차량에 사용하기 위한 액체 공급 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액체 암모니아를 차량의 내부에 장착되는 암모니아-소모 유닛에 공급하기 위한 액체 공급 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 암모니아-소모 유닛은 질소 산화물(NOX) 환원을 수행하기 위해서 암모니아를 요구하는 화학적 공정, 예컨대 암모니아를 요구하는 배기 시스템일 수 있다. 암모니아-소모 유닛은 또한, 연료 전지 시스템 또는 내연 기관일 수 있다.
많은 동적 용례(mobile application), 특히 차량에 있어서, 단지 이용 가능한 기술은 암모니아 전구체, 예를 들어 요소 수용액을 사용하는 것인데, 이는 이렇게 하여, 액체 암모니아의 수송과 관련한 잠재적 위험 또는 안전 문제가 제거되기 때문이다. 그러나, 요소 수용액의 사용과 관련한 여러 단점이 존재한다.
이제, 이들 단점 중 일부가 특히, 요소 수용액이 배기 파이프 내측으로 분사되는 차량용 SCR(선택적 촉매 환원)과 관련하여 설명될 것이다.
일반적으로, SCR 시스템은 요소 수용액, 특히 AUS32로서 종종 지칭되는 물에 32.5 중량% 요소를 함유하는 공융 용액(eutectic solution)을 사용한다.
일반적으로, 그러한 요소 용액은 차량에 장착되는 용기에 저장된다. 요소 용액은 배기 라인으로 분사되며, 가스 암모니아가 분사된 요소 용액의 열(열적) 분해로부터 유도된다. 저온 시동의 경우에, 엔진 시동으로부터 시작하는 미리 정해진 기간의 말기에서, SCR 시스템을 작동 가능하게 할 것이 요구되며, 이러한 미리 결정된 기간은 주위 온도에 의존한다. 결빙 조건에서 결빙된 요소 용액을 액화시키기 위해서 가열 장치가 일반적으로 사용된다. 그러나, 심지어는 그렇게 하여도, 충분한 요소 용액이 해동되어 배기 라인으로 분사되기까지는 시간이 걸린다. 다른 한편으로, 배기 파이프 내의 퇴적을 예방하고, 요구된 화학 반응을 보장하기 위해서, 요소 수용액은 배기가스가 배기 파이프의 온도를 충분한 온도, 통상적으로 180℃ 내지 200℃ 범위로 상승시키기 이전에는 배기 파이프로 분사되지 않아야 한다. 그 결과, 제어 시스템은 배기 파이프가 너무 저온일 때 요소 용액을 분사하여 차량 시동 이후에 처음의 몇 킬로미터 내에서 비교적 저조한 NOX 환원을 초래하는, 요소 용액의 조기 분사를 예방하도록 설계된다. 그러한 환경은 또한 몇몇 공인 조건들에서도 또한 마주칠 수 있다.
전술한 단점들을 고려하여, 특히 저온 시동시에도 액체 암모니아를 신속하고 충분하게 공급하기 위해서 개선되고 안전한 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은,
- 암모니아 전구체 용액의 저장을 위한 용기,
- 물에 적어도 0.2 중량%의 암모니아를 함유하는 암모니아 수용액의 저장을 위한 적어도 하나의 유닛, 및
- 상기 암모니아 수용액을 상기 암모니아 소모 유닛에 공급하기 위한 수단을 포함하는, 차량의 내부에 장착되는 적어도 하나의 암모니아 소모 유닛을 위한 액체 공급 시스템을 제안함으로써 전술한 문제점들을 해결하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 액체 공급 시스템은 배기 라인, 연소 기관 또는 연료 전지와 같은 차량의 내부의 하나 또는 여러 암모니아-소모 유닛에서 또는 그에 의해 사용되는 암모니아 수용액을 제공(즉, 공급)하도록 구성된다.
암모니아 수용액을 사용하는 장점은 암모니아 수용액이, 암모니아 전구체 용액이 (일반적으로 결빙되어 있기 때문에)이용될 수 없는 온도에서 이용 가능한 상태 및 활성상태(즉, 암모니아-소모 유닛(들)으로 공급될 준비가 된 상태)를 유지한다는 점이다.
SCR 시스템의 특별한 경우에, 배기 파이프에 암모니아 전구체 용액 대신 암모니아 수용액의 분사는 암모니아 전구체의 가수분해 단계가 더이상 배기 파이프에서 수행되지 않아도 된다는 사실 때문에 유리하다. 이는 배기 파이프의 더욱 소형화 설계: 가수분해 촉매의 제거, 분사 지점으로부터 SCR 촉매까지의 거리 감소를 허용한다. 그 반응성은 배기 파이프 내측으로의 계량 이전에 물의 일부를 제거하여 암모니아 수용액의 농도를 증가시킴으로써 더욱 개선될 수 있다.
유리한 실시예에서, 액체 공급 시스템은 상기 암모니아 전구체 용액을 상기 암모니아-소모 유닛에 공급하기 위한 수단을 포함한다.
따라서, 암모니아 수용액과 암모니아 전구체 용액의 사용을 조합한 이중 액체 공급 시스템이 제안된다.
본 발명의 특정 실시예에 따라서, 암모니아 수용액과 암모니아 전구체 용액은 교대 방식으로(즉, 한 번에 하나의 용액을 공급) 암모니아-소모 유닛으로 분배(즉, 공급)될 수 있다.
예를 들어, SCR 시스템의 특별한 경우에, 분사기로 암모니아 수용액의 공급은 (일반적으로, 상기 용기가 비어 있기 때문에, 또는 암모니아 전구체 용액이 결빙되어 있기 때문에, 또는 배기 파이에 용기(즉, 요소 탱크)를 연결하는 라인이 너무 저온이며 이러한 라인으로 암모니아 전구체 용액의 도입이 결빙의 원인이 될 수 있기 때문에)용기 내에 이용 가능한 암모니아 전구체 용액이 없을 때 발생할 수 있다. 다른 실시예에서, 암모니아 수용액은 암모니아 전구체 용액으로의 최종적인 전환 이전에, NOX 환원이 암모니아 전구체 용액에 의해 행해질 수 있는 것보다 더 일찍 발생할 수 있도록 엔진의 시동 이후에 분사기로 먼저 공급될 수 있다. 다른 실시예에서, 암모니아 수용액은 용기(즉, 요소 탱크)를 배기 파이프에 연결하는 라인이 암모니아 전구체 용액으로 충전될 때 그 라인 속의 내용물의 결빙을 예방하기 위해서 엔진이 정지할 때 그 라인으로 도입된다. 물론, 위의 실시예에서 기재된 장점들은 조합될 수 있다.
다른 특정 실시예에 따라서, 암모니아 수용액과 암모니아 전구체 용액은 모두 병행해서(즉, 동시에) 암모니아-소모 유닛(들)에 공급될 수 있다. 예를 들어, SCR 시스템의 특별한 경우에, 암모니아 전구체 용액을 포함하고 있는 용기가 비워지기 이전에 그리고 암모니아 수용액이 이용될 수 있다면, 적절한 NOX 환원을 보장하면서 나머지 암모니아 전구체 용액의 소모를 감소시키기 위해서 암모니아 수용액은 암모니아 전구체 용액의 계량과 동시에 배기가스 내로 계량된다.
특정 실시예에서, 암모니아 수용액의 계량은 배기가스가 배기 파이프의 온도를 미리 결정된 온도, 예를 들어 150℃로 상승시킬 때 시작한다.
전술한 바와 같이, 암모니아 수용액은 엔진의 시동 이후에 먼저 공급될 수 있다. 이러한 특정 실시예에서, 암모니아 수용액은 시동 암모니아 공급원으로서 사용된다. 따라서, SCR 기능의 시동 시간은 특히 저온 조건에서 감소될 수 있는데, 이는 충분한 양의 암모니아 수용액이 이미 이용 가능하기 (암모니아 수용액이 유닛 내에 액체 상태로 저장되었기)때문이며, 또는 간단하게 암모니아 수용액이 암모니아 전구체 용액보다 더 낮은 온도에서 배기 파이프 내로 도입될 수 있기 때문이다. 환언하면, 이러한 특정 실시예에서 암모니아 수용액을 포함하는 유닛이 시동 유닛으로서 사용될 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 암모니아 수용액을 포함하는 유닛은 예비 유닛으로서 사용될 수 있다.
제1 특정 실시예에서, 암모니아 수용액을 공급하기 위한 수단 및 암모니아 전구체 용액을 공급하기 위한 수단은 별개일 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 암모니아 수용액을 공급하기 위한 제1 펌프 및 암모니아 전구체 용액을 공급하기 위한 제2 펌프를 포함할 수 있다. 제2 특정 실시예에서, 상기 시스템은 암모니아 수용액과 암모니아 전구체 용액을 공급하기 위한 단일 펌프를 포함할 수 있다.
유리하게, 암모니아 수용액을 공급하기 위한 수단 및 암모니아 전구체 용액을 공급하기 위한 수단은 적절한 양의 용액을 암모니아-소모 유닛(들)에 공급하도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 암모니아 전구체 용액은 물에 0.2 중량% 미만의 암모니아를 함유한다.
특정 실시예에서, 암모니아 전구체 용액은 요소 수용액이다.
용어 "요소 용액(urea solution)"은 요소를 함유하는 임의의, 일반적으로 수용액을 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명은 공융 물/요소 용액에 의해서 양호한 결과를 낳으며, 그 용액을 위한 판정 기준인, 예를 들어 표준 ISO 22241에 따르면, AdBlue® 용액(요소의 상업적 용액)의 경우에 요소 함량은 31.8% 내지 33.2%(중량%)(즉, 32.5 ± 0.7 중량%)이며, 따라서 이용 가능한 암모니아의 양은 18.0% 내지 18.8%이다. 본 발명은 특히 주유소에서 폭넓게 이용 가능한 공융 물/요소 용액의 맥락에서 특히 유리하다.
암모니아 전구체를 위한, 특히 AdBlue® 용액(요소의 상업적 용액)을 위한 주지의 재충전 표준 및 시스템이 존재함에 주목해야 한다. 암모니아 전구체 용액의 저장 용기의 재충전은 중요하지 않다. 예를 들어, 이는 이용 가능한 표준 설계 방식의 노즐 및/또는 전용 인터페이스를 갖춘 보틀(bottle)을 사용함으로써 달성될 수 있다. AdBlue®(요소의 상업적 용액) 자동차용 유체는 현재 다수의 소매업 주유소에서 쉽게 이용할 수 있다.
간결함의 이유로, 약어 "AUS32"은 이후에, 물에 32.5 중량% 요소의 공융 용액을 나타내는데 사용될 것이다.
본 발명에 따른 암모니아 수용액은 물에 적어도 0.2 중량%의 암모니아를 함유한다. 본 발명에 따른 암모니아 수용액은 요소 수용액 또는 요소 수용액의 잔류물, 또는 이산화탄소 또는 이산화탄소 유도체, 또는 최종적으론 이들의 조합물을 함유할 수 있다.
간결함의 이유로, 약어 "AAUS"는 이후에, 본 발명에 따른 암모니아 수용액을 나타내는데 사용될 것이다. 예를 들어, AAUS22-0으로서 지칭하는 것은 22 중량%의 암모니아와 0 중량%의 요소를 함유하는 암모니아 수용액이다. 다른 예에서, AAUS19-4로서 지칭하는 것은 19 중량%의 암모니아와 4 중량%의 요소를 함유하는 암모니아 수용액이다.
특정 실시예에서, 본 발명에 따른 암모니아 수용액은 수산화암모늄(이온화된 분율(fraction)), 암모니아 전구체의 잔류물(즉, 분해되지 않은 암모니아 전구체의 일부) 및 최종적으로 다른 생성물(예컨대, 탄산 수소 암모늄)을 함유하는 유출물들의 혼합물이다. 그러한 유출물들의 혼합물은 또한 이후에 "암모니아 수(aqua ammonia)"로서 불린다.
특정 실시예에서, 본 발명의 액체 공급 시스템은 예를 들어, 우레아제(urease)와 같은 적어도 하나의 효소에 의해서, 또는 선택적으로 열 분해에 의해서 용기에 저장된 암모니아 전구체 용액의 일부분을 분해함으로써 상기 유출물들의 혼합물을 얻기 위한 수단을 포함한다.
따라서, 암모니아 수용액으로 암모니아 전구체 용액의 자동 현지 변환(automatic in situ conversation)(즉, 분해)가 제안된다. 환언하면, 제2 유체형 환원제로의 제1 유체형 환원제(예를 들어, AdBlue®)의 변환이 제안된다. 이러한 변환은 차량의 내부에서 발생한다. 외부 암모니아 수 공급원은 사용되지 않으며 암모니아 수가 저장되는 유닛의 재충전을 위해서 수동 해체 작업이 필요하지도 않다. 따라서, 본 발명에 따른 (암모니아 수로서 또한 공지된 유출물과 같은)수성 암모니아의 제조 및 사용이 간단하고 안전하다.
바람직한 실시예에서, 상기 유출물(즉, 암모니아 수)의 혼합물을 얻기 위한 그러한 수단은 생화학적 분해 유닛(즉, 생체촉매)의 형태이다.
본 발명의 특정 실시예에 따라서, 생화학적 분해 유닛은 암모니아 전구체 용액을 분해하도록 적응된 적어도 하나의 단백질 성분을 포함한다. 이러한 생화학적 분해 유닛은 화학 반응을 촉진시키는 하나 또는 여러 개의 단백질 성분(들)을 저장할 수 있다. 더 정확하게, 암모니아 전구체 용액이 요소인 특별한 경우에, 단백질 성분(들)은 수성 암모니아로 요소의 가수분해(즉, 분해)를 촉진시키도록 적응된다.
유리하게, 생물-촉매적 분해는 온화한 온도 조건하에서 발생하며 생성물은 용액(즉, 유출물) 내에 남아 있어서, 가스 암모니아의 발생의 제한과 함께, 차량 저장을 위한 편리한 방식을 제공한다.
유리하게, (생화학적 분해 유닛 내에 저장된)단백질 성분은 적어도 하나의 효소를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 분해 유닛은 우레아제를 저장할 수 있다. 우레아제는 임의의 적합한 방법으로 저장될 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예에서 우레아제는 다양한 폴리머 상에, 또는 다양한 수지 층에 고정될 수 있다. 제2 실시예에서 우레아제는 박막 또는 임의의 다른 등가물 형태의 지지대에 고정될 수 있다. 유리하게, 이러한 특정 실시예에서, 생화학적 분해 유닛은 단백질 성분(들)을 열적으로 활성화시키도록 적응되는 가열기를 갖추고 있다. 그러한 가열기는 효소 또는 단백질의 바람직한 활성도를 위한 최적 온도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 가열기는 20℃ 내지 70℃ 사이의 온도 범위를 분해 유닛 내에 유지하도록 구성될 수 있다. 그러한 온도 범위는 분해 유닛(또는, 분해 및 저장 유닛)이 열가소성 재료로 만들어질 수 있기 때문에 유리하다. 유리하게, 분해 유닛(또는 분해 및 저장 유닛)은 취입 성형 또는 사출 성형에 의해 만들어질 수 있다.
특정 실시예에서, 가열기는 그의 온도가 미리 결정된 범위 내에서 제어되는 챔버이며, 미리 결정된 범위가 주변의 온도 미만으로 내려가는 경우에는 냉각 수단이 또한 가열기 내에서 이용될 수 있게 만들어질 것이다. 환언하면, 가열기는 챔버 내의 온도를 상승시키도록 제어되거나 챔버 내의 온도를 냉각시키도록 제어될 수 있다. 특정 실시예에서, 가열기는 변환이 요구될 때 단백질 성분의 활성화에 대응하는 적어도 하나의 미리 결정된 온도 범위 내에서, 그리고 단백질 성분의 수명을 연장시키기 위해 단백질 성분의 보존에 대응하는 적어도 다른 미리 결정된 온도 범위에서 작동하도록 구성된다.
본 발명의 특정 실시예에서, 가열기는 저항 가열 소자를 포함할 수 있다. 이들 저항 가열 소자는 금속 가열 필라멘트(와이어), 가요성 가열기[즉, 필름에 부착되거나 두 개의 필름(즉, 그의 재료와 두께가 굴곡될 수 있을 정도인 두 개의 실질적으로 평탄한 지지대) 사이에 놓이는 하나 이상의 저항 트랙(들)을 포함하는 가열기] 또는 SCR 시스템의 부품들 내에 삽입되고/되거나 그 부품 주위에 감기기에 적합한 형상, 크기 및 가요성을 가지는 임의의 다른 형태의 저항 소자일 수 있다. PTC(정온도 계수; positive temperature coefficient) 소자가 가열에 특히 훨씬 더 적합하다.
제1 특정 실시예에서, 암모니아 수용액의 저장을 위한 유닛은 생화학적 분해 유닛과 분리된다. 제2 특정 실시예에서, 생화학적 분해 유닛 및 암모니아 수용액의 저장을 위한 유닛은 단일 분해 및 저장 유닛, 즉 모듈을 형성한다. 이러한 모듈은 (암모니아 전구체 용액을 저장하는)용기의 안쪽에 전체적으로 위치될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이러한 모듈은 암모니아 전구체 용액이 들어올 수 있는 입구를 포함한다.
다른 특정 실시예에서, 상기 유닛은 충전재 파이프와 유체 연통되는 적어도 하나의 재충전 포트를 포함한다. 충전재 파이프는 차량의 외부로부터 사용자에 의해 접근 가능한 충전 인터페이스와 협력할 수 있다.
따라서, 사용자는 암모니아 수용액으로 유닛(들)을 수동으로 재충전시킬 수 있다.
유리하게, 상기 유닛은 통기 회로와 유체 연통되는 적어도 하나의 통기 포트를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시에서, 통기 회로는 다음 소자: 과압(over pressure) 방출 밸브와 가압(under pressure) 방출 밸브 중 적어도 하나를 포함한다. 가압 방출 밸브는 예를 들어, 암모니아 수용액을 위한 유닛, 및 특히 그 내부의 임의의 증기 돔(dome) 내의 가압을 보존하기 위해 교정된다. 따라서, 시스템의 안전이 증가된다. 실제로, 과압 방출 밸브(OPR)는 과압의 경우에 AUS32 내의 일부의 AAUS를 배기할 수 있도록 배열될 수 있다. 또한, 가압 방출 밸브(UPR)는 진공의 경우에 증기를 흡입할 수 있도록 배열될 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템은 상기 유닛으로부터 용기의 내부로 상기 암모니아 수용액을 이송하도록 구성되는 적어도 하나의 라인, 및 상기 적어도 하나의 라인 내로 상기 암모니아 수용액을 계량하기 위한 제어 가능한 수단을 포함한다.
그러한 라인(들)은 "해동 라인(thawing line)"으로 사용될 수 있다. 더 정확하게, 암모니아 수용액(AAUS)은 암모니아 전구체 용액이 고체일 때 특히, 저온에서 암모니아 전구체 용액(AUS32)을 저장하는 용기 내측으로 분사될 수 있으며, 따라서 고체 암모니아 전구체 용액을 해동하는데 사용될 수 있다.
유리하게, 암모니아 수용액을 포함하는 유닛은 암모니아 전구체 용액을 포함하는 용기의 내측에 및/또는 그 용기의 벽에 적어도 부분적으로 위치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 유닛은 암모니아 전구체 용액을 포함하는 용기의 내측에 전체적으로 위치될 수 있다.
따라서, 암모니아 수용액의 누출이 발생하는 경우에 암모니아 수용액이 암모니아 전구체(예를 들어, 요소)를 포함하는 용기 내에 포집될 것이기 때문에, 시스템의 안정성이 증가된다.
유리하게, 상기 유닛의 적어도 일부는 가요성을 가지며, 예를 들어 상기 유닛의 상기 적어도 일부는 폴리에틸렌과 같은 폴리머로 만들어진다.
암모니아 수용액의 저장을 위한 유닛은 벽에 의해 한정된다. 이들 벽들 중의 적어도 하나는 가요성을 가질 수 있다. 그러한 가요성 벽은 예를 들어, 적절한 두께의 불활성 폴리머를 사용하여 구현될 수 있다. 적합한 예에는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌(모노머 또는 코폴리머, 예를 들어 HDPE), 폴리프로필렌, 할로겐화 비닐폴리머, 예컨대 PVC 및 PVDF가 포함된다. 이러한 가요성 벽은 고온 및 저온 모두에 유리하다고 판명되었다. 암모니아 전구체 용액이 결빙되고 그 후에 바로 팽창되는 조건하의 저온에서, 가요성 벽은 암모니아 전구체 용액을 위한 더 큰 체적을 허용하도록 변형될 수 있다. 그러한 방법으로, 용기의 균열 및/또는 용기 내의 구성요소, 예컨대 투여(dosing) 유닛에 대한 손상이 적어도 부분적으로 방지될 수 있다. 암모니아가 높은 증기압을 가지는 조건하의 고온, 예컨대 실온 초과의 온도에서, 가요성 부분은 암모니아 증기를 위한 더 큰 공간을 허용하도록 변형될 수 있다.
암모니아 수용액을 위한 변형 가능한 유닛은 또한, 추가의 장점: 체적이 가변하기 때문에 암모니아 수용액을 초과하는 증기의 양이 최소로 감소될 수 있는 추가의 장점을 제공한다. 또한, 유닛이 용기 내에 적어도 부분적으로 위치될 때, 더 많은 암모니아 전구체 용액을 저장하기 위해서 (암모니아 수용액을 저장하는)유닛에 의해 사용되지 않는 공간이 복구될 수 있다. 이는 암모니아 수용액(즉, 암모니아 수)이 암모니아 전구체 용액의 분해에 의해 차량의 내부에서 제조될 때 특히 유리하며: 분해된 암모니아 전구체 용액의 공간은 분해로 초래된 암모니아 수를 저장하도록 대부분 복구될 수 있다.
추가의 실시예에 따라서, 시스템은 상기 유닛 내에 저장된 암모니아 수용액의 체적 및 용기에 저장된 암모니아 전구체 용액의 체적을 결정하기 위한 수단을 포함한다. 체적을 결정하기 위한 그러한 수단은 예를 들어, 레벨 센서와 같은 센서이다.
본 발명의 추가의 실시예에서, 시스템은 결정된 암모니아 수용액의 체적과 결정된 암모니아 전구체 용액 사이의 비율에 따라서 상기 암모니아 수용액을 공급하기 위한 상기 수단을 가동시키고/비가동시키기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도 1 내지 도 3에 의존하여 아래에서 예에 의해 비-제한적인 방식으로 예시된다. 도면에서, 동일하거나 유사한 장치는 동일한 참조 부호가 병기되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 특정 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 개략도이며,
도 2는 본 발명의 제2 특정 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 개략도이며,
도 3은 본 발명의 제3 특정 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 개략도이다.
본 발명은 SCR를 위한 정적 또는 동적 용례에서, 또는 연료 전지 또는 연료 첨가제로서의 용도와 같은 암모니아 또는 암모니아 전구체를 요구하는 다른 용례에서 "AUS"와 "AAUS"를 조합하여 사용하는 것에 관한 것이다.
약어 "AAUS"는:
- 최소 0.2 중량%의 암모니아를 함유하는 암모니아-요소 수용액
- 적어도 10%의 위에서 규정한 바와 같은 암모니아/요소 수용액을 함유하는 임의의 생성물을 의미한다.
그러므로, 암모니아-요소 수용액과 암모니아 수용액은 모두 약어 "AAUS" 내에 포함된다. 암모니아가 예를 들어, 생체촉매를 사용하여 저온(즉, < 100℃)에서 발생된다면 AUS, 및 특히 AUS32의 암모니아로의 변환 유출물들이 또한, 약어 "AAUS" 하에 포함된다. 특정 실시예에서, AUS의 변환 유출물들이 CO2 또는 CO2 유도체 및/또는 물을 제거하기 위해서 추가로 분리될 수 있다. 예를 들어, 이는 농축 장치에 의해 행해질 수 있다. 예를 들어, 박막이 AUS의 변환 유출물들로부터 물을 분리하는데 사용될 수 있다.
유사하게, 0.2 중량% 미만의 암모니아를 함유하는 요소 수용액, 또는 적어도 10%의 그러한 용액을 함유하는 임의의 생성물을 "AUS"로 지칭할 것이다.
조합 사용이라 함은 그 중 적어도 하나가 "AAUS"에 전용되는 적어도 2개의 저장 체적 또는 스트림의 사용을 의미하며; 2개의 저장 체적 또는 스트림은 순차적으로 또는 동시에 사용될 수 있다.
그러한 구성(setup)은 AUS32의 전술한 단점들을 겪을 수 있다.
- "AAUS"는 낮은 수준의 요소를 함유할 수 있으며, 따라서 퇴적물의 발생없이 AUS32보다 더 낮은 온도에서 배기 파이프로 분사될 수 있다. 예를 들어, AAUS22-0(22 중량%의 암모니아와 0 중량%의 요소를 함유하는 수용액)으로서 지칭하는 것이 암모니아 변환을 위해 요소를 추가로 요구함이 없이 그리고 퇴적물을 발생함이 없이 배기 파이프로 분사될 수 있다. 그러므로, NOX 환원 성능을 증가시키기 위해서 배기 파이프가 비교적 저온일 때, 즉 차량 시동 이후에 AAUS22-0을 사용하는 것이 매력적이다. AAUS22-0의 암모니아 체적비가 AUS32의 동일한 체적에 의해 발생되는 암모니아와 실제로 동일하기 때문에, 투여량은 동일하게 유지되며; 그것은 또한, 19 중량%의 암모니아와 4 중량%의 요소를 함유하는 AAUS19-4 및 적절한 암모니아와 요소 양의 무한 중간 조합의 경우도 마찬가지이다.
- "AAUS"는 AUS32보다 훨씬 더 낮은 온도에서 결빙된다. 예를 들어, AAUS22-0은 -40℃ 위에서 액체상태를 유지하는 반면에, AAUS19-4는 -35℃ 위에서 액체상태를 유지한다. 그러므로, "AAUS"는 AUS32가 결빙되어 있는 저온에서 액체상태를 유지하고 NOX 환원에 이용될 수 있다.
- "AAUS"는 또한, AUS32를 위한 결빙-방지제로서 작용할 수 있으며: 예를 들어, 25ml의 AAUS22-0이 75ml의 AUS32와 혼합될 수 있으며 그 결과적인 용액은 -15℃ 위에서 결빙되지 않을 것이다.
- "AAUS"는 또한, AUS32를 위한 해동제로서 작용할 수 있으며: 예를 들어, -15℃에서 25ml의 AAUS22-0이 AUS32의 결빙된 탱크 내로 분사될 수 있으며, 일부 양, 즉 75ml의 AUS32를 점진적으로 해동시킬 것이다. 그 결과로 초래된 100ml가 더이상 결빙되지 않을 것이며 그 결과적인 용액이 NOX 환원에 이용될 수 있다. 물론, 그러한 해동 효과는 해동제를 순환시킴으로써(이는 차량의 움직임과 그와 관련된 출렁임 덕분에 차량에서 당연한 경우임) 그리고 국부적 가열에 의해 개선될 수 있으며: 예를 들어, AAUS22-0이 분사되는 지점 근처의 AUS32 탱크 내에 소형 가열기가 위치될 수 있어서, 가열된 혼합물이 주변 AUS32를 신속히 해동시켜 우수한 지속 가능한 성능을 시스템에 제공할 것이다.
- "AAUS" 저장 체적(들)은 또한, 결빙 팽창에 대한 탁월한 보호성을 제공할 수 있다. 반-가요성 벽(예를 들어, 폴리에틸렌과 같은 폴리머로 만들어진 벽)을 갖춘 "AAUS"의 저장 체적(들)은 예를 들어, 덜 튼튼한 기계 부품 인근의 AUS32 저장 체적의 안쪽에 위치될 수 있으며: "AAUS" 저장 체적(들)은 가요성을 유지할 것이며 결빙에 의해 생성되는 힘 및 부품과 AUS32 탱크 벽으로 전달되는 AUS32의 대응 팽창력을 제한한다.
게다가, "AAUS"는 "AUS" 또는 암모니아로의 "AUS"의 변환 유출물과 동일한 분자를 함유한다는 의미에서 "AUS"와 기능적으로 호환될 수 있다. 실제로, 이들 유출물은 또한, NOX 환원 성능에 치명적인 이산화탄소 또는 이산화탄소 유도체를 함유하며; 이는 "AUS"의 분해에 의해 직접적으로 발생되지 않는 "AAUS"에 대한 일반적인 경우는 아니다.
그러나, 암모니아가 독성이기 때문에, 따라서 "AAUS"에 대한 경우는 아니며, 이는 증기압이 아주 높을 수 있기 때문에 특히 중요하며, 예를 들어 AAUS22-0(22 중량%의 암모니아)의 경우에 암모니아의 부분 증기압은 20℃에서 이미 0.38 바(전체 압력 = 0.40 바)이며; 80℃에서, 부분압이 3.2 바(전체 압력 = 3.6 바)에 도달하기 때문에 아주 중요해지며; 실제로 AAUS22-0은 대기압에서 약 44℃에서 비등하기 시작한다.
그러나, 자동차 용례에 관해서 AUS32에 대한 "AAUS"의 장점은 단지, 위에서 이미 요약한 바와 같은 특정 상황:
- NOX 환원 공정을 더 빠르게 시작할 수 있게 하기 위해서 또는 낮은 엔진 부하에서 NOX 환원 공정을 유지할 수 있게 하기 위해서 배기 파이프가 여전히 비교적 저온일 때,
- 온도가 AUS32의 결빙 온도 미만일 때, 또는 AUS32가 여전히 결빙되어 있을 때에만 중요하다.
그 결과로서, "AAUS"에 대한 요구가 AUS32에 대한 요구보다 훨씬 더 낮다. 저온 시동 이후에, "AAUS"를 위한 적절한 온도에 도달하는 시간과 AUS32를 위한 적절한 온도에 도달하는 시간 사이의 지연이 약 7분임을 추정할 수 있다. 0.15 l/100km의 AUS32 또는 "AAUS"(15000km에 대해서는 22.5 리터에 대응)의 소모 및 15000km 동안의 저온 시동을 고려하면, 저온 시동과 관련된 "AAUS"의 소모는 약 5 리터일 것이다. 따라서 "AAUS"에 대한 7.5 리터의 용량은 저온 시동에 대한 요구를 만족시키는데 합당한 것으로 보이며 초저온 조건에서 추가의 거리에 도달할 것으로 보인다.
"AAUS"를 위한 저장 체적은 또한, 추가의 안전성을 제공하기 위해서 AUS32에 의해 점유된 체적과 통합될 수 있으며: 사고 또는 누출의 경우에 시스템은 누출되는 "AAUS"가 AUS32와 혼합되도록 설계된다. 이는 암모니아를 추가로 희석할 것이며 대응 증기압을 감소시킬 것이다. 예를 들어, 3배만큼의 희석은 암모니아의 부분 증기압을 20℃에서 0.38 바로부터 0.08 바로 초래할 것이며, 심지어 60℃에서 이렇게 희석된 용액의 암모니아의 부분 증기압은 약 0.4 바이고 전체 증기압은 약 0.6 바일 것이다. 그러한 보호는 예를 들어, AUS32의 체적이 "AAUS"의 체적을 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 방식으로 저장 시스템을 설계함으로써 달성될 수 있다. 추가로, 제어 시스템은 "AAUS"의 나머지 체적이 ("AAUS"와 AUS32가 조합된)전체 체적에 대한 정해진 비율, 예컨대 ⅓을 초과하지 않게 보장할 수 있으며; 이는 그 비율이 한계치에 접근할 때마다 "AAUS"의 소모를 강요함으로써 행해질 수 있다.
추가의 안전 대책이 또한, 더 낮은 양의 암모니아를 함유하는 "AAUS"의 선택을 통해서 취해질 수 있다. 이는 또한, 분배 네트워크의 물류 및 저장 비용을 감소시킬 수 있게 허용한다. 예를 들어, 20% 미만 수준의 암모니아를 갖는 용액이 20% 초과의 용액에 대한 EPA의 특정 요건 때문에, 이러한 관점에서, 적어도 미국에서 더 선호된다.
"AAUS"는 또한, 우레아제와 같은 생체촉매를 사용하여 저온에서 AUS32의 변환으로부터 얻어질 수 있음에 주목해야 한다. 변환 유닛은 AUS32 탱크뿐만 아니라 AAUS 저장 체적의 역할을 하는 유출물을 위한 버퍼에 통합될 수 있다.
아래에서 설명되는 예에서, 암모니아-소모 유닛은 SCR 시스템의 분사기이다. 물론, 다른 용례에서 암모니아-소모 유닛은 연료 전지 또는 내연기관일 수 있다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 특정 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 개략도이다.
도 1의 예에 예시된 바와 같이, 시스템은:
- 암모니아 전구체 용액의 저장을 위한 용기(즉, 탱크)(1);
- 암모니아 수용액의 저장을 위한 유닛(2); 및
- 암모니아-소모 유닛(나타내지 않음), 예를 들어 SCR 시스템의 분사기로 암모니아 수용액을 공급하기 위한 펌프(6)를 포함한다.
도 1의 예에서, 유닛(2)에는 탱크(1)에 저장된 암모니아 전구체 용액의 일부를 분해하기 위한 수단이 제공된다. 이러한 유닛(2)은 이후에 "분해 및 저장 유닛(decomposition and storage unit)"으로 지칭된다.
특정 실시예에서, 탱크(1)는 요소 수용액, 예를 들어 AdBlue® 용액(상업적인 요소 용액)을 저장한다.
도 1의 예에서, 분해 및 저장 유닛(2)은 미생물-제제(3)(즉, 단백질 성분 또는 단백질 서열)을 포함한다. 이러한 미생물-제제(3)는 탱크(1)에 저장된 요소를 분해하도록 적응된다. 더 정확하게, 미생물-제제(3)는 요소를 암모니아 수용액(이후, 암모니아 수로 지칭됨)으로 변환하도록 적응된다. 예를 들어, 우레아제와 같은 효소가 요소를 분해하는데 사용될 수 있다. 물론, 다른 적합한 단백질 서열이 사용될 수 있다. 유리하게, 미생물-제제(3)(예를 들어, 우레아제)가 지지대 상에 고정된다. 예를 들어, 지지대는 천연 또는 합성 유기질 폴리머 또는 (예를 들어, 다공성 실리카, 점토, 활성 탄소와 같은)무기질 재료일 수 있다. 지지대는 박막 또는 수지 또는 미립자 층의 형태일 수 있다.
예시된 바와 같이, 분해 및 저장 유닛(2)은 효소(3)를 열적으로 활성화시키도록 적응되는 가열기(4)를 포함한다. 유리하게, 가열기(4)는 또한, (특히 저온에서 차량의 키 온(key on)(즉, 엔진 시동)을 위해)요소 용액을 해동하는데 사용될 수 있다.
펌프(6)는 요소 또는 암모니아 수를 공급 라인(5)을 경유하여 분사기(나타내지 않음)로 이송하도록 구성된다. 분사기는 NOX 제거를 위해 배기가스에 요소 또는 암모니아 수를 분사한다. 도 1의 예에서, 펌프(6)는 분해 및 저장 유닛(2)의 안쪽에 위치된 제1 흡입 지점(SP1) 및 탱크(1)의 안쪽에 위치된 제2 흡입 지점(SP2)에 연결된다. 유리하게, 펌프는 3방 밸브(7)를 경유하여 제1 및 제2 흡입 지점에 연결된다.
예를 들어, 저온 조건에서 차량 시동시, 요소 용액이 결빙상태이기 때문에 이용될 수 없거나(즉, 액체 상태의 요소가 불충분하거나) 배기 파이프가 여전히 비교적 저온인 동안인 아주 초기에 환원제를 계량하는 것이 바람직하다면, 3방 밸브(7)는 펌프(6)와 제1 흡입 지점(SP1) 사이의 연결이 개방되고 펌프(6)와 제2 흡입 지점(SP2) 사이의 연결이 폐쇄되도록 전환된다. 이러한 구성에서, 펌프(6)는 분해 및 저장 유닛(2)에 저장된 암모니아 수를 요구된 압력으로 펌핑하는데 사용된다. 암모니아 수는 그 후에, 배기가스 내측으로 분사된다. 예를 들어, 암모니아 수를 배기가스 내측으로 계량하는 동안에, 탱크(1)의 안쪽에 위치된 특정 가열기(예시되지 않음)가 요소 용액을 해동하도록 가동될 수 있다. 요소 용액이 (해동 이후에)이용 가능하게 될 때, 3방 밸브(7)는 펌프(6)와 제2 흡입 지점(SP2) 사이의 연결이 개방되고 펌프(6)와 제1 흡입 지점(SP1) 사이의 연결이 폐쇄되도록 전환된다.
다른 한편으로, 차량 시동시 요소 용액이 이용 가능하고 배기 온도가 이미 비교적 높으면, 예를 들어, 180℃를 초과하면, 3방 밸브(7)는 펌프(6)와 제2 흡입 지점(SP2) 사이의 연결이 개방되고 펌프(6)와 제1 흡입 지점(SP1) 사이의 연결이 폐쇄되도록 전환된다. 이런 구성에서, 펌프(6)는 탱크(1)에 저장된 요소 용액을 요구된 압력으로 펌핑하는데 사용된다. 요소 용액은 그 후에 배기가스 내측으로 분사된다.
작동의 말기에서, 차량이 정지될 때 3방 밸브(7)는 펌프(6)와 제1 흡입 지점(SP1) 사이의 연결이 개방되고 펌프(6)와 제2 흡입 지점(SP2) 사이의 연결이 폐쇄되도록 다시 전환되며; 그 결과로써 암모니아 수가 배기 파이프로의 라인으로 도입된다.
도 1에 예시된 특정 실시예에서, 분해 및 저장 유닛(2)은 요소 용액이 들어올 수 있는 입구(8)를 포함한다. 이렇게 하여, 분해 및 저장 유닛(2)은 암모니아 수 제조를 위해 요소 용액으로 자동으로 재충전될 수 있다.
유리하게, 입구(8)는 제조된 암모니아 수가 탱크(1)로 다시 유동하는 것을 방지하도록 구성되는 체크 밸브(예시 않음)를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 시스템은 생물-제제(3)의 보충을 허용하기 위한 포트(즉, 어세스(access))를 갖출 수 있다.
특정 실시예에서, 분해 및 저장 유닛(2)은 탱크(1)의 바닥에 밀봉 방식으로 장착되는 모듈이다. 유리하게, 이러한 모듈은 탱크(1)에 쉽게 끼워지거나 탱크로부터 쉽게 해체될 수 있게 하는 연결 수단을 포함한다. 예를 들어, 캠 로크 시스템(cam lock system) 또는 메이슨 잘 시스템(mason jar system)이 이런 목적으로 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 생물-제제(3)가 고정되는 지지대가 탱크(1)로부터 끼워지고/해체될 수 있다.
유리하게, 분해 및 저장 유닛(2)은 단열 재료에 의해 또는 상 변화 재료(PCM)에 의해 둘러싸일 수 있거나 PCM 재료를 포함할 수 있어서, 엔진 정시시 유닛(2) 내에 존재하는 암모니아 전구체 용액이 차량이 정지해 있는 동안에도 계속해서 분해되어 암모니아 수가 엔진의 다음 시동 동안에 이용될 수 있게 할 것이다.
실시예 2
도 2는 본 발명의 제2 특정 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 개략도이다.
도 2의 예에 예시된 시스템은 AUS32를 위한 탱크(1)로 구성되며; 이러한 탱크는 최신 기술로부터 공지된 바와 같은 종래의 충전 및 통기 시스템을 갖추고 있으며, 본 도면에서는 나타내지 않았다.
"AAUS" 전용의 4개의 탱크(2a,2b,2c,2d)가 AUS32 탱크(1)에 통합되며; 이들 탱크(2a,2b,2c,2d)는 "AAUS"의 증기압에 저항하도록 설계되며; 이들 탱크(2a,2b,2c,2d)는 단일 저장 체적을 형성하고 액체 및 증기의 이송을 허용하기 위해서 그들의 상부 부품과 그들의 하부 부품(하부 상호연결은 도면의 간결함을 위해서 완전히 나타내지 않았음)에 상호연결된다. 이들 탱크(2a,2b,2c,2d)에 의해 구성되는 저장 체적은 또한, 액체 공급 라인과 증기 회수 라인을 조합하여 작동자(즉, 사용자)가 암모니아 증기에 노출되지 않게 하는 특정한 충전 인터페이스(21)에 끼워 맞춰지며; 양측 라인은 가스 유체와 유해 유체의 공급을 위해 이미 공지된 바와 같은 단일 인터페이스(나타내지 않음)에 통합될 수 있다.
4개의 "AAUS" 탱크(2a,2b,2c,2d)는 AUS32 내에 침지되어서, 누출의 경우에 "AAUS"가 AUS32와 혼합됨으로써 암모니아의 부분압을 상당히 감소시킬 것이다. 이들은 또한, 과압의 경우에 AUS32 내에 약간의 "AAUS"를 배출하게 될 과압 방출 밸브(OPR), 및 진공의 경우에 증기를 흡입하게 될 가압 방출 밸브(UPR)를 갖추고 있다. 이러한 UPR은 "AAUS" 저장 체적 내에 약간의 진공을 보존하는 방식으로 교정될 수 있어서, 누출의 경우에 암모니아 증기 방출이 "AAUS" 저장 체적의 증기 돔 내에 나타나지 않게 될 것이며; 예를 들어, UPR은 "AAUS" 저장 증기 돔 내의 압력이 단지, AUS32 증기 돔 내의 압력 미만인 0.5 바일 때만 개방되도록 설계될 수 있다.
종래의 AUS32 시스템처럼, AUS32 탱크(1)는 유체를 분사기와 배기 파이프로 보내기 위한 펌프(6)를 갖추고 있다. 그러나 펌프(6)는 밸브(V1)가 개방될 때 "AAUS"로 공급되거나 (밸브(V2)가 개방될 때)AUS32로 공급될 수 있다. 밸브(V1,V2)는 실제로 3방 밸브(여기서 나타내지 않음)로 교체되거나 작동기를 공유할 수 있다. 펌프(6)로부터 나오는 유동의 일부는 분사기로 가지 않고 (밸브(V3)를 통해서)"AAUS" 저장 체적으로 또는 (밸브(V4)를 통해서)AUS32 저장 체적으로 재지향된다.
종래의 AUS32 시스템처럼, AUS32 탱크(1)는 가열기(4)를 갖추고 있지만, 이러한 가열기(4)는 정해진 해동 성능을 위해 종래의 AUS32 탱크에서 보다 훨씬 더 작을 수 있으며; 저온 조건에서 "AAUS"에 의한 작동 중에, 최종적으론 교정되는 오리피스(도시 않음)를 갖추고 있는 해동 라인을 통해서 약간의 "AAUS"를 AUS32와 혼합하도록 밸브(V3)는 개방되고 밸브(V5)도 또한 개방되며, "AAUS"의 이러한 해동 유동의 일부는 가열되도록 가열기 근처로 지향되고 AUS32 탱크에 함유된 결빙 AUS32와 접촉하게 될 때 추가의 해동 성능을 가지며; 해동 라인의 상부 부분으로부터 다가오는 "AAUS"의 유동 또는 스프레이와 함께 차량이 움직이는 동안의 유체의 출렁임 운동은 AUS32의 점진적인 해동을 보장한다.
종래의 AUS32와는 반대로, 탱크로부터 분사기로 다가오는 라인은 온도가 너무 낮아서 AUS32의 결빙을 초래할 수 있을 때 시스템이 "AAUS"에 의해 작동하기 때문에, 가열될 필요가 없다.
"AAUS"로의 암모니아의 존재에도 불구하고, 저장 시스템은 AUS32 저장 체적 안쪽으로 "AAUS" 저장 체적의 삽입과 관련된 이중 봉쇄 효과(containment effect) 덕분에 아주 안전하다.
유리하게, 소모 재충전 방책(strategy)은 가장 임계적인 상황을 예방하도록 배치될 수 있다. 실제로, 누설 영향에 대한 분석으로 2종류의 상황이 임계적이다는 것을 밝혀냈다. 한편으로, AUS32 저장 체적이 거의 비어 있을 때, "AAUS"가 AUS32 저장 체적에서 누출을 통해 유동하는 경우에, 특히 "AAUS" 체적이 여전히 거의 가득차 있다면, 암모니아의 비교적 높은 부분압이 AUS32 저장 체적의 증기 돔 내에서 나타날 수 있다. 다른 한편으로, AUS32 저장 체적이 거의 가득 차있는 반면에 "AAUS" 저장 체적이 거의 비어 있을 때, "AAUS" 저장 체적의 증기 돔 내에서의 누출은 암모니아의 높은 부분압에서 AUS32 저장 체적의 감소된 증기 돔으로, 그리고 거기로부터 외측으로 커다란 체적의 이송을 초래할 수 있다. AUS32의 정해진 비율의 양, 즉 1/10 내지 2/3, 이상적으로 1/4 내지 1/2의 양으로 "AAUS"의 양을 유지하는 것으로 이루어지는 방책은 누출이 수명 또는 건강에 위험한 상황을 초래하지 못하도록 보장할 수 있으며; 예를 들어 시스템이 누출될 수 있는 경우에 NH3 ppm의 수준을 30ppm 미만으로 그리고 심지어 10ppm 미만으로 유지하기 위한 방책이 배치될 수 있다. 그러한 방책은 "AAUS"의 체적이 AUS32의 체적에 대비하여 너무 중요해지는 경향이 있을 때마다 "AAUS"의 소모를 강요하고, 반대로 그의 체적이 너무 낮아진다면 "AAUS"의 소모를 피하는 것으로 이루어진다. 또한, AUS32의 재충전, 또는 최종적으로 "AAUS"의 재충전을 위한 요청이 제어 유닛에 의해 발생되거나 심지어 집행될 수 있으나, 이는 시스템의 현실적 방책 및 설계가 적절한 범위 내에서 그 비율을 유지할 수 있게 허용하기 때문에 극히 예외적일 수 있다.
특정 실시예에서, 도 2의 액체 공급 시스템의 작동(즉, 기능)은 제어기(나타내지 않음)에 의해 관리될 수 있다.
예를 들어, 차량이 시동될 때, 키-온 이후의 약간의 지연에 이어서 V1 및 V3가 개방되고 V2, V4 및 V5가 폐쇄되며, 펌프는 SCR 시스템이 "AAUS" 모드로 작동하도록 가동된다.
센서에 의해 측정되거나 모델로부터 유도된 바와 같이, 배기 파이프 내의 온도가 충분하거나(즉, 120℃), 이러한 온도가 충분하며, 게다가 키-온 이후의 정해진 지연시간이 초과될 때, 분사가 시작된다.
배기 파이프 내의 온도가 제2 임계값(즉, 180℃)에 도달하며, 게다가 (나타내지 않은 다른 센서에 의해 측정된 대로의)외부 온도가 제3 임계값(즉, -5℃)을 초과할 때, 그리고 "AAUS"의 이용 가능한 체적이 ("AAUS" 및 AUS32 저장 체적에서 도면에 나타내지 않은 게이지에 의해 측정된 대로의)이용 가능한 전체 체적("AAUS" + AUS32)의 한계 분율(즉, 33%)을 초과하지 않는다면, SCR 시스템은 V1을 폐쇄하고 V2를 개방함으로써 그리고 약간의 짧은 지연 이후에 V3를 폐쇄하고 V4를 개방함으로써 "AAUS" 모드로부터 AUS32 모드로 전환된다.
작동 중에, 모드는 외부 온도가 제4 임계값(즉, -5℃) 미만으로 떨어지고/지거나 (AUS32 저장 체적 안쪽의 온도 센서에 의해 측정된 대로의)AUS32 용액의 온도가 제5 임계값(즉, -5℃) 미만으로 떨어진다면 또는 "AAUS"의 이용 가능한 체적이 이용 가능한 전체 체적("AAUS" + AUS32)의 한계 분율(즉, 33%)을 초과하기 시작하면, AUS32 모드로부터 "AAUS" 모드로 다시 전환될 수 있다. 이는 V1을 개방하고 V2를 폐쇄하며, (AUS32에 의한 "AAUS" 저장 체적의 오염을 예방하기 위해서)약간의 지연 이후에 V3를 개방하고 V4를 폐쇄함으로써 행해진다.
온도가 작동 중에 다시 상승하면, 외부 온도 및 AUS32 용액의 온도에 대한 임계값 그리고 "AAUS"의 각각의 체적과 전체 체적("AAUS" + AUS32)의 비율에 따라서, 모드는 V1을 폐쇄하고 V2를 개방하며, 약간의 짧은 지연 이후에 V3를 폐쇄하고 V4를 개방함으로써 "AAUS" 모드로부터 AUS32 모드로 전환될 수 있다.
"AAUS" 모드에서 작동하는 동안에, SCR 시스템은 외부 온도, AUS32 온도, ("AAUS" 및 AUS32 저장 체적에서 도면에 나타내지 않은 게이지에 의해 측정된 대로의)"AAUS" 및 AUS32의 이용 가능한 체적 그리고 AUS32 저장 체적 내로 이미 분사된 "AAUS"의 양과 AUS32 내의 관련 암모니아 농도의 추정에 관한 조건들에 기초하여 "AAUS-해동" 모드로 전환될 수 있다. 이는 V5를 개방하고 가열기를 가동함으로써 행해진다(그렇지 않다면, 종래의 AUS32 제어 시스템에 관한 동일한 조건에 기초해서 이미 행해졌음). "AAUS-해동" 모드를 가동시키기 위한 조건은 "AAUS" 이용 가능한 체적이 정해진 절대 범위(즉, 1 내지 7.5 리터)와 상대 범위(즉, 전체 이용 가능한 체적("AAUS" + AUS32)의 15% 내지 33%) 내에 있는 것, 외부 온도가 정해진 범위(즉, -20℃ 내지 -5℃) 내에 있고/있거나 AUS32 온도가 또한 정해진 범위(즉, -20℃ 내지 -5℃) 내에 있는 것, 그리고 AUS32 내의 암모니아의 추정 농도가 임계값을 초과하지 않는 것일 수 있다. AUS32 저장 체적 내로 분사된 "AAUS"의 양은 타이머 덕분에 추정되며, 암모니아의 농도는 "AAUS"의 추가 및 "AAUS"-AUS32 혼합물의 소모의 모델에 기초하여 추정된다. 대안으로 또는 보완적으로, AUS32 저장 체적 내로 분사된 "AAUS"의 양은 AUS32 저장 체적 내에 배치된 (나타내지 않은)센서를 통해서, 예를 들어 결과적인 혼합물의 전기 전도도가 암모니아의 양에 매우 민감하기 때문에 전기 전도도를 측정하는 센서를 통해서 측정될 수 있다.
"AAUS-해동" 모드에서 작동하는 동안에, SCR 시스템은 그러한 모드를 가능하게 하는 조건들이 더이상 만족되지 않거나 다른 세트의 조건/매개변수를 기초로 한다면, "AAUS" 모드로 전환될 수 있다.
"AAUS"의 나머지 체적이 임계값 미만으로 떨어질 때마다, 제어 시스템(도시 않음)은 "AAUS" 저장 체적의 재충전을 촉구하기 위한 경고 절차를 시작할 수 있으며, 최종적으로 그 수준이 너무 임계적이면, 차량은 강등된 작동 모드로 전환될 수 있다.
키이-오프 시에서, SCR 시스템이 AUS32 모드에 있거나 SCR 시스템이 "AAUS" 또는 "AAUS-해동" 모드에 있으며 그리고 이들 "AAUS"와 "AAUS-해동" 모드가 단지 짧은 기간 동안에만 가동되었다면, 펌프로부터 분사기로의 라인에 대한 정화가 종래의 AUS32 시스템에 관한 것과 동일한 방식으로 수행되며: 밸브(V1)가 폐쇄되고 V2가 개방되고, V3, V4 및 V5가 폐쇄되며, 펌프가 역 모드로 가동되어서 라인의 내용물을 흡입하여 이를 AUS32 저장 체적으로 다시 보내게 된다. 정화는 "AAUS"가 결빙되지 않을 것이기 때문에 라인이 "AAUS"로 완전히 충전된다면 수행되지 않으며; 이는 약간의 "AAUS"의 절약을 허용한다. "AAUS"에 의한 라인의 충전은 "AAUS" 또는 "AAUS-해동" 모드가 개시된 이후에 분사된 양과 라인의 체적에 기초하여 모델화된다.
실시예 3
도 3은 본 발명의 제3 특정 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 개략도이다.
도 3의 예에 예시된 시스템은 AUS32를 위한 탱크(1)로 구성되며; 이러한 탱크(1)는 최신 기술로부터 공지된 바와 같은 종래의 충전 및 통기 시스템을 갖추고 있으며, 본 도면에서는 나타내지 않았다.
"AAUS" 전용의 5개의 탱크(2a,2b,2c,2d,2e)가 AUS32 탱크(1)에 통합된다. "AAUS"의 제5 탱크(2e)는 가요성 벽을 가지며 AUS32가 결빙되었을 때 발생하는 얼음 팽창으로 초래되는 압축으로부터 구성요소를 보호하도록 구성된다.
종래의 AUS32 시스템처럼, AUS32 탱크는 유체를 분사기 및 배기 파이프로 보내기 위한 AUS32 펌프(7)를 갖추고 있다. 그러나 제2 펌프(8)는 "AAUS"의 전용이다. "AAUS"가 분사기로 분배될 필요가 있을 때, AAUS 펌프(8)는 체크-밸브(CV2,CV3)가 개방되나 (CV2보다 더 큰 압력에서 개방되기 때문에)CV1가 폐쇄되는 동안에 가동되며 AUS32 펌프(7)는 정지되며; 펌프가 가동되지 않을 때 이러한 펌프(7)는 역류를 허용하지 않는다. AUS32가 분사기로 분배될 필요가 있을 때, AAUS 펌프(8)는 정지하고 AUS32 펌프(7)는 가동되며; CV1은 AUS32 펌프에 의해 분배되는 압력이 충분하기 때문에 개방되는 반면에, CV2 및 CV3는 폐쇄상태를 유지한다. 특정 실시예에서, 단지 AU32 펌프(7)만이 펌핑을 위해 역 모드로 가동될 수 있으며; 그 경우에 AUS32 펌프는 분사기로의 라인의 내용물을 흡입하여 이를 AUS32 탱크로 다시 보내며; CV1 및 CV2는 폐쇄되고 CV3는 폐쇄상태를 유지할 뿐만 아니라 AUS32 펌프에 의해 유발된 진공은 이를 개방하기에 충분하지 않다.
AAUS 펌프(8)는 "AAUS"를 가압하고 이송할 수 있는 임의의 장치로 대체될 수 있다.
종래의 AUS32 시스템처럼, AUS32 탱크는 가열기(4)를 갖추고 있지만, 이러한 가열기는 정해진 해동 성능을 위해 종래의 AUS32 탱크에서 보다 훨씬 더 소형일 수 있으며; 저온 조건에서 "AAUS"에 의한 작동 중에, AUS32 펌프는 AUS32 탱크에 함유된 결빙 AUS32와 접촉하게 될 때 가열되어 추가의 해동 성능을 갖도록 가열기의 근처에서 일부의 "AAUS"를 AUS32 탱크로 보내도록 저속의 역 모드로 가동될 수 있으며; 차량이 움직이는 동안의 유체의 출렁임 운동은 AUS32의 점진적인 해동을 보장한다.
종래의 AUS32와는 반대로, 탱크로부터 분사기로 다가오는 라인은 온도가 너무 낮아서 AUS32의 결빙을 초래할 수 있을 때 시스템이 "AAUS"에 의해 작동하기 때문에, 가열될 필요가 없다.
특정 실시예에서, 도 3의 액체 공급 시스템의 작동(기능)은 제어기(나타내지 않음)에 의해 관리될 수 있다.
예를 들어, 차량이 시동될 때, 키-온 이후의 약간의 지연에 이어서 AUS32 펌프가 정지된 상태를 유지하는 동안에 AAUS 펌프가 가동되어서, SCR 시스템이 "AAUS" 모드로 작동하게 된다.
센서에 의해 측정되거나 모델로부터 유도된 대로의 배기 파이프 내의 온도가 충분하거나(즉, 120℃), 이러한 온도가 충분하며, 게다가 키-온 이후의 정해진 지연시간이 초과될 때, 분사가 시작된다.
배기 파이프 내의 온도가 제2 임계값(즉, 180℃)에 도달하며, 게다가 (나타내지 않은 다른 센서에 의해 측정된 대로의)외부 온도가 제3 임계값(즉, -5℃)을 초과할 때, 그리고 "AAUS"의 이용 가능한 체적이 ("AAUS" 및 AUS32 저장 체적에서 도면에 나타내지 않은 게이지에 의해 측정된 대로의)이용 가능한 전체 체적("AAUS" + AUS32)의 한계 분율(즉, 33%)을 초과하지 않는다면, SCR 시스템은 AAUS 공급 시스템을 정지시키고 AUS32 펌프를 가동시킴으로써 "AAUS" 모드로부터 AUS32 모드로 전환된다.
작동 중에, 모드는 외부 온도가 제4 임계값(즉, -5℃) 미만으로 떨어지고/지거나 (AUS32 저장 체적 안쪽의 온도 센서에 의해 측정된 대로의)AUS32 용액의 온도가 제5 임계값(즉, -5℃) 미만으로 떨어진다면 또는 "AAUS"의 이용 가능한 체적이 이용 가능한 전체 체적("AAUS" + AUS32)의 한계 분율(즉, 33%)을 초과하기 시작하면, AUS32 모드로부터 "AAUS" 모드로 다시 전환될 수 있다. 이는 AUS32 펌프를 정지시키고 AAUS 공급 시스템을 가동시킴으로써 행해진다.
온도가 작동 중에 다시 상승하면, 외부 온도 및 AUS32 용액의 온도에 대한 임계값 그리고 "AAUS"의 각각의 체적과 전체 체적("AAUS" + AUS32)의 비율에 따라서, 모드는 AAUS 공급 시스템을 정지시키고 AUS32 펌프를 가동시킴으로써 "AAUS" 모드로부터 AUS32 모드로 전환될 수 있다.
"AAUS" 모드에서 작동하는 동안에, SCR 시스템은 외부 온도, AUS32 온도, ("AAUS" 및 AUS32 저장 체적에서 도면에 나타내지 않은 게이지에 의해 측정된 대로의)"AAUS" 및 AUS32의 이용 가능한 체적 그리고 AUS32 저장 체적 내로 이미 분사된 "AAUS"의 양과 AUS32 내의 관련 암모니아 농도의 추정치에 관한 조건들에 기초하여 "AAUS-해동" 모드로 전환될 수 있다. 이는 가열기를 가동시키고(그렇지 않다면, 종래의 AUS32 제어 시스템에 관해 동일한 조건에 기초해서 이미 행해졌음) AUS32 펌프를 저속의 역 모드로 가동시킴으로써 행해진다. "AAUS-해동" 모드를 가동시키기 위한 조건은 "AAUS" 이용 가능한 체적이 정해진 절대 범위(즉, 1 내지 7.5 리터)와 상대 범위(즉, 전체 이용 가능한 체적("AAUS" + AUS32)의 15% 내지 33%) 내에 있는 것, 외부 온도가 정해진 범위(즉, -20℃ 내지 -5℃) 내에 있고/있거나 AUS32 온도가 또한 정해진 범위(즉, -20℃ 내지 -5℃) 내에 있는 것, 그리고 AUS32 내의 암모니아의 추정 농도가 임계값을 초과하지 않는 것일 수 있다. AUS32 저장 체적 내로 분사된 "AAUS"의 양은 타이머 덕분에 추정되며, 암모니아의 농도는 "AAUS"의 추가 그리고 분사기, AUS32 펌프 및 AAUS 공급 시스템의 매개변수에 기초하여 추정된다. 대안으로 또는 보완적으로, AUS32 저장 체적 내로 분사된 "AAUS"의 양은 AUS32 저장 체적 내에 배치된 (나타내지 않은)센서를 통해서, 예를 들어 결과적인 혼합물의 전도도가 암모니아의 양에 매우 민감하기 때문에 전기 전도도를 측정하는 센서를 통해서 측정될 수 있다.
"AAUS-해동" 모드에서 작동하는 동안에, SCR 시스템은 그러한 모드를 가능하게 하는 조건들이 더이상 만족되지 않거나 다른 세트의 조건/매개변수를 기초로 한다면 "AAUS" 모드로 전환될 수 있다.
"AAUS"의 나머지 체적이 임계값 미만으로 떨어질 때마다, 제어 시스템(도시 않음)은 "AAUS" 저장 체적의 재충전을 촉구하기 위한 경고 절차를 시작할 수 있으며, 최종적으로 그 수준이 너무 임계적으로 되면, 차량은 강등된 작동 모드로 전환될 수 있다.
키이-오프 시에서, SCR 시스템이 AUS32 모드에 있거나 SCR 시스템이 "AAUS" 또는 "AAUS-해동" 모드에 있으며 그리고 이들 "AAUS"와 "AAUS-해동" 모드가 단지 짧은 기간 동안에만 가동되었다면, 펌프로부터 분사기로의 라인에 대한 정화가 다음과 같이 수행된다: AAUS 공급 시스템이 정지되고 AUS32가 역 모드로 가동되어서 라인의 내용물을 흡입하여 이를 AUS32 저장 체적으로 다시 보내게 된다. 정화는 "AAUS"가 결빙되지 않을 것이기 때문에 "AAUS"로 완전히 충전된다면 가동되지 않으며; 이는 약간의 "AAUS"의 절약을 허용한다. "AAUS"에 의한 라인의 충전은 "AAUS" 또는 "AAUS-해동" 모드가 개시된 이후에 분사된 양과 라인의 체적에 기초하여 모델화된다.

Claims (15)

  1. 차량의 내부에 장착되는 적어도 하나의 암모니아-소모 유닛을 위한 액체 공급 시스템으로서,
    - 암모니아 전구체 용액의 저장을 위한 용기,
    - 물에 적어도 0.2 중량%의 암모니아를 함유하는 암모니아 수용액의 저장을 위한 적어도 하나의 유닛, 및
    - 상기 암모니아 수용액을 상기 암모니아 소모 유닛에 공급하기 위한 수단을 포함하는, 액체 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 상기 암모니아 전구체 용액을 상기 암모니아-소모 유닛에 공급하기 위한 수단을 포함하는, 액체 공급 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 암모니아 수용액은 요소 수용액 또는 요소 수용액의 잔류물을 함유하는, 액체 공급 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 암모니아 수용액은 이산화탄소 또는 이산화탄소 유도체를 함유하는, 액체 공급 시스템.
  5. 제 3 항 및 제 4 항에 있어서,
    상기 암모니아 수용액은 수산화암모늄, 암모니아 전구체 용액의 잔류물, 이산화탄소 및/또는 이산화탄소 유도체를 함유하는 유출물들의 혼합물인, 액체 공급 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 상기 용기에 저장된 암모니아 전구체 용액의 일부분을 분해함으로써, 예를 들어 우레아제와 같은 적어도 하나의 효소에 의해서, 상기 유출물의 혼합물을 얻기 위한 수단을 포함하는, 액체 공급 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 충전제 파이프와 유체 연통하는 적어도 하나의 재충전 포트를 포함하는, 액체 공급 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 통기(venting) 회로와 유체 연통하는 적어도 하나의 통기 포트를 포함하는, 액체 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 통기 회로는 과압 방출 밸브(Over Pressure Relieve valve) 및 가압 방출 밸브(Under Pressure Relieve valve) 중 적어도 하나를 포함하는, 액체 공급 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 상기 유닛으로부터 상기 용기의 내부로 상기 암모니아 수용액을 이송하도록 구성되는 적어도 하나의 라인, 및 상기 적어도 하나의 라인에서 상기 암모니아 수용액을 계량하기 위한 제어 가능한 수단을 포함하는, 액체 공급 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 용기의 내측에 및/또는 상기 용기의 벽에 적어도 부분적으로 위치되는, 액체 공급 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 용기의 내측에 전체적으로 위치되는, 액체 공급 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛의 적어도 일부가 가요성을 가지며, 예를 들어 상기 유닛의 적어도 일부가 폴리에틸렌과 같은 폴리머로 만들어지는, 액체 공급 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 상기 유닛에 저장된 암모니아 수용액의 체적 및 상기 용기에 저장된 암모니아 전구체 용액의 체적을 결정하기 위한 수단을 포함하는, 액체 공급 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 액체 공급 시스템은 암모니아 수용액의 결정된 체적과 암모니아 전구체 용액의 결정된 체적 사이의 비율에 따라서 상기 암모니아 수용액을 공급하기 위한 상기 수단을 가동/비가동시키기 위한 수단을 포함하는, 액체 공급 시스템.
KR1020167008504A 2013-09-04 2014-09-04 차량에 사용하기 위한 액체 공급 시스템 KR20160051831A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20130182919 EP2846011A1 (en) 2013-09-04 2013-09-04 Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine
EP13182919.4 2013-09-04
PCT/EP2014/068858 WO2015032867A1 (en) 2013-09-04 2014-09-04 Liquid supply system for use in a vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160051831A true KR20160051831A (ko) 2016-05-11

Family

ID=49084877

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167008493A KR20160052617A (ko) 2013-09-04 2014-09-03 연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템
KR1020167008504A KR20160051831A (ko) 2013-09-04 2014-09-04 차량에 사용하기 위한 액체 공급 시스템

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167008493A KR20160052617A (ko) 2013-09-04 2014-09-03 연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20160222853A1 (ko)
EP (3) EP2846011A1 (ko)
JP (2) JP2016535200A (ko)
KR (2) KR20160052617A (ko)
CN (2) CN105518265B (ko)
WO (2) WO2015032811A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102327773B1 (ko) 2021-02-26 2021-11-18 시큐와우 주식회사 악성메일 모의훈련 자동화 플랫폼 시스템 및 운영방법

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2881558B1 (en) 2013-12-05 2016-09-14 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine
EP3078823A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-12 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) System for use on-board a vehicle, for performing a chemical reaction using a catalyst
DE102014118760A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Continental Automotive Gmbh Tankvorrichtung für eine wässerige Harnstofflösung sowie Verfahren zur Reduzierung eines Eisdrucks in einer Tankvorrichtung
EP3078530A1 (en) 2015-04-07 2016-10-12 Inergy Automotive Systems Research (SA) A filler pipe for filling a vehicle tank
EP3150813A1 (en) 2015-09-30 2017-04-05 Plastic Omnium Advanced Innovation and Research Feed line system for a vehicle system
EP3165732A1 (en) 2015-11-09 2017-05-10 Plastic Omnium Advanced Innovation and Research A method for activating/deactivating a biological catalyst used in a conversion system on board a vehicle
US10267569B2 (en) * 2016-08-01 2019-04-23 Raytheon Company Thermal storage heat exchanger structures employing phase change materials
CN109641743A (zh) * 2016-08-30 2019-04-16 全耐塑料高级创新研究公司 用于在车辆上增大水溶液的尿素浓度的***和方法
WO2018055175A1 (en) 2016-09-26 2018-03-29 Plastic Omnium Advanced Innovation And Research Vehicle system and method for generating ammonia in batches
DE102017207702A1 (de) * 2017-05-08 2018-11-08 Ford Global Technologies, Llc Unterbodenverkleidung und Kraftfahrzeug
JP7346130B2 (ja) * 2019-07-29 2023-09-19 株式会社Kri アンモニア貯蔵・供給システム及び燃料電池システム
FR3107702B1 (fr) * 2020-02-28 2022-05-13 Plastic Omnium Advanced Innovation & Res Procédé de charge ou recharge en ammoniac de cartouche de stockage d’ammoniac et cartouche de stockage d’ammoniac pour un système de conversion d’ammoniac en énergie
CN113154254B (zh) * 2021-05-18 2022-07-22 重庆安全技术职业学院 一种用于液氨储罐泄露的应急处理装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3736230C1 (de) * 1987-10-27 1989-03-30 Kernforschungsanlage Juelich Verfahren und Einrichtung zur selektiven Bestimmung des Gehaltes eines in einem Loesungsmittel geloesten Stoffes
JP2001303934A (ja) * 1998-06-23 2001-10-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
BE1013191A3 (fr) * 1999-12-22 2001-10-02 Solvay Procede de fabrication de corps creux en matiere plastique.
DE10154421A1 (de) * 2001-11-06 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Stickoxiden eines Abgases
US7140187B2 (en) * 2002-04-15 2006-11-28 Amendola Steven C Urea based composition and system for same
JP2005273509A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 脱硝装置及び脱硝方法
FR2890341B1 (fr) * 2005-09-02 2008-10-24 Inergy Automotive Systems Res Systeme a carburant comprenant une reserve a carburant et un bac de retention
GB0521799D0 (en) * 2005-10-26 2005-12-07 Imi Vision Ltd Exhaust gas treatment
FR2901190B1 (fr) * 2006-05-16 2009-01-23 Inergy Automotive Systems Res Reservoir liquide et procede pour le fabriquer
DE102006047018A1 (de) * 2006-10-02 2008-04-03 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines Reduktionsmittelvorläufers
EP2109493A1 (en) * 2006-12-22 2009-10-21 Amminex A/S Method and device for safe storage and delivery of ammonia and use of storage materials
US7954311B2 (en) * 2007-03-15 2011-06-07 Ford Global Technologies, Llc Ammonia vapor management system and method
DE102008002357A1 (de) * 2008-06-11 2009-12-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine
EP2181963B1 (en) * 2008-10-06 2018-12-12 Amminex Emissions Technology A/S Release of stored ammonia at start-up
FR2953737B1 (fr) * 2009-12-11 2013-03-15 Inst Francais Du Petrole Procede de traitement de polluants contenus dans des gaz d'echappement, notamment d'un moteur a combustion interne, et installation utilisant un tel procede
DE102010051072B4 (de) * 2010-11-12 2012-11-08 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung
DE102011076496A1 (de) * 2011-05-26 2012-11-29 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Detektion der Qualität eines Fluides
DE102011112325A1 (de) * 2011-09-02 2013-03-07 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Reduktionsmittel
EP2662128A1 (en) * 2012-05-09 2013-11-13 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine
EP2881558B1 (en) * 2013-12-05 2016-09-14 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102327773B1 (ko) 2021-02-26 2021-11-18 시큐와우 주식회사 악성메일 모의훈련 자동화 플랫폼 시스템 및 운영방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015032867A1 (en) 2015-03-12
EP3042053A1 (en) 2016-07-13
EP3042052A1 (en) 2016-07-13
US20160206996A1 (en) 2016-07-21
JP6367335B2 (ja) 2018-08-01
JP2016536522A (ja) 2016-11-24
US20160222853A1 (en) 2016-08-04
JP2016535200A (ja) 2016-11-10
WO2015032811A1 (en) 2015-03-12
CN105518265A (zh) 2016-04-20
KR20160052617A (ko) 2016-05-12
CN105874177A (zh) 2016-08-17
CN105518265B (zh) 2018-09-18
EP2846011A1 (en) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160051831A (ko) 차량에 사용하기 위한 액체 공급 시스템
US8225598B2 (en) Metering device for liquid reducing agent
US8184964B2 (en) Tank for storing a reducing agent
US20090013670A1 (en) Reservoir for a fluid dosing system
CN105705740B (zh) 发动机排放气体添加剂存储***
US8291926B2 (en) Reductant dosing system having anti-aeration device
JP6385422B2 (ja) 自動車の燃焼機関の排気ガスの選択的接触還元浄化のためのタンク
JP4686469B2 (ja) 加熱装置
US20090282813A1 (en) Thermal Stability for Exhaust Emissions Treatment Materials
US20160305300A1 (en) Method and system for loading or reloading a decomposition unit for use in a vehicle
WO2008012630A2 (en) In-vehicle hydrogen storage apparatus
CN102272423B (zh) 用于将减少有害物质的介质引入到废气中的***
US10344659B2 (en) Auxiliary diesel exhaust fluid systems
US20110209465A1 (en) Liquid additive reservoir for selective catalytic reduction system
US20130129330A1 (en) Fluid reservoir having a heating reserve bowl
EP3516183A1 (en) Vehicle system and method for generating ammonia in batches
CN107762594A (zh) 用于柴油机排气处理液储存的压力释放***
WO2012107315A1 (en) Scr system for an internal combustion engine
JP2013517409A (ja) 液体還元剤のためのインジェクタを有するデバイス
RU2222749C2 (ru) Емкость для хранения газа
EP2299077A1 (fr) Réservoir souple pour produit additif

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid