KR20160052617A - 연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160052617A
KR20160052617A KR1020167008493A KR20167008493A KR20160052617A KR 20160052617 A KR20160052617 A KR 20160052617A KR 1020167008493 A KR1020167008493 A KR 1020167008493A KR 20167008493 A KR20167008493 A KR 20167008493A KR 20160052617 A KR20160052617 A KR 20160052617A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
ammonia
ammonia precursor
decomposition
mixture
Prior art date
Application number
KR1020167008493A
Other languages
English (en)
Inventor
프랑수아 두니에
도미니끄 마두
샤프팅겐 율레스-요제프 판
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 KR20160052617A publication Critical patent/KR20160052617A/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

본 발명은 암모니아 전구체가 차량의 내부에 장착되는 용기(1) 내에 저장되는, 차량의 내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 SCR 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 - 암모니아 전구체의 일부를 암모니아 수로 분해하는 단계, - 암모니아 수를 차량의 내부에 장착되는 유닛(2)에 저장하는 단계, 및 - 저장된 암모니아 수를 배기가스 내측으로 계량하는 단계를 포함하도록 구성된다.

Description

연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR PURIFYING THE EXHAUST GASES OF A COMBUSTION ENGINE}
본 출원은 연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차량 및 트럭 배출물에 관한 법률은 다른 것들 중에서도, 질소 산화물(NOX)의 대기로의 방출시 감축을 규정한다. 이러한 목적을 달성하기 위한 하나의 공지된 방법은 배기 라인의 내측으로 환원제, 일반적으로 암모니아의 분사에 의해 질소 산화물 환원을 가능하게 하는 SCR(선택적 촉매 환원) 공정을 사용하는 것이다. 이러한 암모니아는 다양한 기술을 사용하여 얻어질 수 있다.
하나의 공지된 기술은 암모니아 전구체, 예를 들어 요소 수용액(물에 32.5 중량% 요소의 공융 용액)의 사용을 기초로 한다. 일반적으로, 그러한 요소 용액은 차량에 장착된 용기 내에 저장된다. 요소 용액은 배기 라인의 내측으로 분사되며, 가스상 암모니아가 분사된 요소 용액의 열분해(pyrolytic decomposition)(열적 분해(thermal decomposition))로부터 나온다. 저온 시동의 경우에, 엔진 시동으로부터 시작하는 미리 정해진 기간의 말기에 SCR 시스템의 작동을 가능하게 할 것이 요구되며, 이러한 미리 정해진 기간은 주위 온도에 의존한다. 결빙 조건에서 결빙된 요소 용액을 액화시키기 위해서 가열 장치가 일반적으로 사용된다. 그러나, 그렇게 하더라도 충분한 요소 용액이 해동되어 배기 라인 내측으로 분사되기 이전까지는 시간이 걸린다. 다른 한편으로, 배기 파이프 내의 퇴적을 예방하고 요구되는 화학 반응을 보장하기 위해서, 요소 수용액은 배기가스가 배기 파이프의 온도를 충분한 온도, 통상적으로 180℃ 내지 200℃ 범위로 상승시키기 이전에 배기 파이프 내로 분사되어서는 안 된다.
전술한 단점을 고려하여, 특히 저온 시동시 암모니아가 충분한 만큼 신속하게 이용될 수 있는, 차량의 배기가스를 정화하기 위한 개선된 방법 및 시스템에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 차량 내연 기관의 배기가스를 정화하기 위한 SCR 방법을 제안하고 그에 따라서 암모니아 전구체가 차량의 내부에 장착된 용기 내에 저장됨으로써 그러한 전술한 문제점을 해결하는 것이다. 본 발명의 일 양태에 따라서, 본 발명의 방법은:
- 암모니아 전구체의 일부를 암모니아 수(aqua ammonia)로 분해하는 단계;
- 암모니아 수를 차량의 내부에 장착되는 유닛 내에 저장하는 단계;
- 저장된 암모니아 수를 배기가스 내측으로 계량하는 단계를 포함한다.
따라서, 암모니아 수를 제조하고 저장하며, 이를 배기가스로부터 질소 산화물(NOX)을 제거하는데 사용하는 것이 제안된다.
본 문서에서, 용어 "암모니아 수(aqua ammonia)"는 암모니아 전구체의 분해로부터 생기는 유출물들의 혼합물을 의미하는 것으로 이해된다. 유출물의 이러한 혼합물은 수산화암모늄(그의 일부가 이온화됨), 암모니아 전구체의 잔류물(즉, 분해되지 않은 암모니아 전구체의 일부) 및 최종적으론 다른 생성물(예컨대, 탄화수소 암모늄)을 함유할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 암모니아 전구체는 액체 암모니아 전구체일 수 있으며, 특히 이것은 용액일 수 있다. 다른 특정 실시예에서, 암모니아 전구체는 고체일 수 있다.
암모니아 전구체가 암모니아 전구체 용액인 특정한 경우에, 암모니아 수를 사용하는 장점은 (일반적으로, 암모니아 전구체 용액이 결빙 상태이기 때문에)암모니아 전구체 용액이 이용될 수 없는 온도에서 암모니아 수가 이용가능하고 활성상태를 유지한다는(즉, 배기가스 내로 계량될 준비가 되었다는) 점이다. 따라서,NOX 제거를 위한 암모니아의 이용가능성이 개선된다. 예를 들어, 14 중량%의 암모니아 수용액의 빙점은 -24℃이며, 일부 물이 농축기 덕분에 제거된다면 훨씬 더 낮을 수 있다.
배기 파이프에 암모니아 전구체 대신에 암모니아 수의 사용은 또한, 암모니아 전구체의 가스분해의 단계가 더 이상 배기 파이프 내에서 수행되지 않는다는 사실 때문에 유리하다. 이는 배기 파이프의 더욱 소형화 설계, 즉 가수 분해 촉매의 제거, 및 분사 지점으로부터 SCR 촉매로의 거리 감소를 허용한다. 반응도는 배기 파이프 내측으로의 계량 이전에 물의 일부를 제거하여 암모니아 수의 농도를 증가시킴으로써 추가로 개선될 수 있다.
유리하게, 암모니아 수로 암모니아 전구체의 자동 현지 변환(in situ conversion)(즉, 분해)이 제안된다. 환언하면, 제2 유체형 환원제로 제1 유체형 환원제(예를 들어, AdBlue®)의 변환이 제안된다. 이러한 변환은 차량의 내부에서 발생한다. 외부 암모니아 수 공급원은 사용되지 않으며 암모니아 수가 저장된 유닛의 재충전을 위한 수동 분해 작업은 필요하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 암모니아 수의 제조 및 사용이 간단하고 안전하다.
본 발명의 특정 실시예에 따라서, 두 개의 환원제(암모니아 수 및 암모니아 전구체 용액)가 교대 방식(즉, 한 번에 하나의 환원제의 계량)으로 배기가스 내로 계량된다. 바람직한 실시예에서, 암모니아 수의 계량은 용기 내의 이용 가능한 암모니아 전구체 용액이 없을 때(일반적으로, 상기 용기가 텅 비어 있거나, 암모니아 전구체 용액이 결빙상태이거나, 또는 배기 파이프로 탱크를 연결하는 라인이 너무 저온이어서 이러한 라인으로 암모니아 전구체의 도입이 결빙의 원인이 되기 때문에) 발생한다. 다른 실시예에서, 암모니아 수는 NOX 환원이 암모니아 전구체로의 최종적인 전환 이전에 암모니아 전구체에 대해 수행될 수 있는 것보다 더 빨리 발생할 수 있도록 엔진의 시동 이후에 먼저 계량된다. 다른 실시예에서, 암모니아 수는 라인이 암모니아 전구체 용액으로 채워질 때 라인의 내용물의 결빙을 예방하도록 엔진이 정지되는 때에 탱크를 배기 파이프에 연결하는 라인으로 도입된다. 물론, 위의 실시예에 대해 기재된 장점들이 조합될 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 암모니아 수 및 암모니아 전구체 용액 모두가 배기가스와 병행하여(즉, 동시에) 계량될 수 있다. 예를 들어, 암모니아 전구체 용액을 함유하는 용기가 비워지기 이전에 그리고 암모니아 수가 이용 가능하다면, 암모니아 수는 NOX의 적절한 제거를 보장하면서 잔류 암모니아 전구체 용액의 소모를 감소시키기 위해 암모니아 수 용액을 계량하는 동안에 배기가스 내로 계량될 수 있다.
특정 실시예에서, 암모니아 수의 계량은 배기가스가 미리 결정된 온도, 예를 들어 150℃로 배기 파이프의 온도를 상승시켰을 때 시작된다.
전술한 바와 같이, 암모니아 수는 엔진 시동 이후에 먼저 계량될 수 있다. 이러한 특정 실시예에서, 암모니아 수는 NOX 환원을 위한 시동 암모니아 공급원으로서 사용된다. 따라서, SCR 기능의 시동 시간은 충분한 양의 암모니아 수(즉, 유닛 내에 액체 상태로 저장된 암모니아 수)가 이미 이용 가능하기 때문에, 또는 단순하게 암모니아 수가 암모니아 전구체보다 더 낮은 온도에서 배기 파이프 내로 도입될 수 있기 때문에 특히 저온 상태에서 감소된다. 환언하면, 이러한 특정 실시예에서, 암모니아 수를 함유하는 유닛이 시동 유닛으로서 사용될 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 암모니아 수를 함유하는 유닛이 예비 유닛(reserve unit)으로서 사용될 수 있다.
유리하게, 암모니아 전구체의 분해는 차량 정지(즉, 엔진 멈춤) 이후의 약간의 시간 동안 계속된다.
유리한 실시예에서, 농축 장치를 사용하여 암모니아 수로부터 물을 (부분적으로 또는 전체적으로)분리함으로써 암모니아 수 중의 암모니아의 농도를 증가시키는 것이 제안된다. 바람직한 실시예에서, 농축 장치는 박막을 포함한다. 암모니아의 농도가 높으면 높을수록, 암모니아 수의 빙점은 더 낮아진다. 예를 들어, 14 중량%의 암모니아 수용액의 빙점은 약 -24℃인 반면에, 27 중량%의 암모니아 수용액의 빙점은 약 -85℃이다. 더 많이 농축된 암모니아 수의 사용은 또한, 배기에서 기화되는 물이 더 적다는 사실로 인해 유리하다. 또한, 암모니아의 농도가 높으면 높을수록, 암모니아 수가 도입되는 배기 파이프의 온도는 더 낮다. 그러한 농축 장치는 암모니아 수를 함유하는 유닛의 하류에 놓이거나 유닛 내에 놓일 수 있다. 암모니아 수로부터 제거된 물은 차량의 내부에서 다른 용례(들)(예를 들어, 창유리 와셔 유체로서)에 사용되거나 배기 파이프에서 버려질 수 있으며, 또는 단순하게 차량 외부로 제거될 수 있다.
특정 실시예에서, 암모니아 전구체는 암모니아 전구체 용액, 바람직하게 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 상표명 DenoxiumTM 하에서 시판되는 또한, 수용액인 요소/암모늄 포름산염 혼합물에도 또한 적용될 수 있으며, 그 조성물들 중의 하나(Denoxium-30)는 AdBlue®의 용액과 동등한 양의 암모니아를 함유한다. 후자는 (-11℃와는 다르게) 단지 -30℃로부터 그 아래에서만 결빙되는 장점을 갖지만, 포름산의 방출 가능성과 연관된 부식 문제의 단점을 가진다. 본 발명은 또한, 구아니듐(guanidinium) 포름산염에도 적용될 수 있다. 본 발명은 주유소에서 널리 이용 가능한 공융 물/요소 용액의 맥락에서 특히 유리하다.
암모니아 전구체, 특히 AdBlue® 용액(요소의 상업적 용액)을 위한 주지된 재충전 표준 및 시스템이 존재한다는 점에 주목해야 한다. 암모니아 전구체 용액으로 저장 용액을 재충전하는 것은 평범한 일이다. 예를 들어, 이는 이용 가능한 표준 설계 방식의 노즐 및/또는 전용 인터페이스를 갖춘 보틀(bottle)을 사용함으로써 달성될 수 있다. AdBlue® 용액(요소의 상업적 용액) 자동차 유체가 다수의 소매업 주유소에서 현재 쉽게 이용할 수 있다.
하나의 특정 실시예에서, 암모니아 수를 함유하는 유닛이 암모니아 전구체를 함유하는 용기의 외측에 위치된다.
유리하게, 암모니아 수를 함유하는 유닛이 암모니아 전구체를 함유하는 용기의 안쪽에 그리고/또는 그 용기의 벽에 적어도 부분적으로 위치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 유닛은 암모니아 전구체를 함유하는 용기의 안쪽에 전체적으로 위치된다.
따라서, 암모니아 수의 누출이 발생하는 경우에 암모니아 수가 암모니아 전구체(예를 들어, 요소)를 함유하는 용기 내에 포집될 것이기 때문에, 시스템의 안전성이 증가된다.
본 발명의 제1 특정 실시예에 따라서, 유닛은 암모니아 전구체를 분해하도록 적응되는 적어도 하나의 단백질 성분을 포함한다. 이러한 제1 특정 실시예에서, 유닛은 생화학적 분해 및 저장 유닛으로서의 역할을 한다. 이러한 생화학적 분래 및 저장 유닛은 화학 반응을 촉진시키는 하나 또는 여러 개의 단백질 성분(들)을 저장할 수 있다. 더 정확하게, 암모니아 전구체가 암모니아 전구체 용액인 특정한 경우에, 단백질 성분(들)은 암모니아 수로 암모니아 전구체 용액(예를 들어, 요소)의 가수 분해(즉, 분해)를 촉진시키도록 적응된다.
유리하게, 생물-촉매식(bio-catalyzed) 분해는 온화한 온도 조건하에서 발생하며 그 생성물(즉, 유출물)은 용액 내에 잔류하여, 가스상 암모니아의 발생을 제한하면서 차량 저장을 위한 편리한 방법을 제공한다.
유리하게, (분해 유닛 내에 저장되는)단백질 성분은 적어도 하나의 효소를 포함한다. 특히, 호열성 형태의 효소가 아주 적절하다. 바람직한 실시예에서, 분해 유닛은 우레아제(urease)를 저장할 수 있다. 우레아제는 임의의 적합한 방식으로 저장될 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예에서, 우레아제가 다양한 폴리머 상에, 또는 다양한 수지층에 고정될 수 있다. 제2 실시예에서, 우레아제는 박막 또는 임의의 다른 등가물 형태의 지지대에 고정될 수 있다. 유리하게, 이러한 제1 특정 실시예에서, 생화학적 분해 및 저장 유닛은 단백질 성분(들)을 열적으로 활성화하도록 적응되는 가열기를 갖추고 있다. 그러한 가열기는 효소 또는 단백질의 바람직한 활성도를 위한 최적 온도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 가열기는 20℃ 내지 70℃ 온도 범위를 분해 유닛 내부에 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 주변환경의 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 제2 특정 실시예에 따라서, 유닛은 암모니아 전구체를 열적으로 분해하도록 적응되는 적어도 하나의 히터를 포함한다. 무기질-계열 촉매가 또한, 암모니아 전구체의 변환을 개선하도록 분해 유닛 내에 선택적으로 놓일 수 있다. 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.
본 발명의 다른 특정 실시예에서, 가열기에서 암모니아 전구체 용액의 열 분해는 엔진의 소모 열(dissipated heat)(예를 들어, 액체 엔진 냉각 시스템의 유동) 및/또는 배기 라인의 소모 열(가스)을 사용하여 수행된다. 예를 들어, 가열기 내에서 암모니아 전구체 용액의 스트림(즉, 일부)의 열 분해에 의해서 유닛에 저장될 적절한 양(즉, 충분한 암모니아 전구체 용액이 (액체 상태로)이용될 수 있을 때까지 특히, 저온 조건에서 SCR 시스템을 작동시키는데 요구되는 양)의 암모니아 수의 제조는 바람직하게 또한, 엔진 및/또는 배기 라인의 소모 열을 사용하여 차량 작동 중에 그리고/또는 엔진 정지 이후에, 수행될 수 있다. 따라서, 다음의 엔진 시동시 SCR 작동에 필요한 양의 암모니아 수가 쉽게 이용될 수 있다.
분해된 대로의 암모니아 수가 차량의 배기 라인으로 분사될 수 있다. 이는 또한, 암모니아 농도를 증가시키도록 농축시킬 수 있어서, 훨씬 더 낮은 빙점을 갖는 용액을 제공한다. 암모니아 농축 장치는 예를 들어, 복합 박막을 통한 물의 투과를 기초로 하는 분해 유닛의 하류에 통합될 수 있다.
본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 SCR 방법을 적용하기 위한 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은:
- 암모니아 전구체의 저장을 위한 용기;
- 암모니아 전구체의 일부분을 암모니아 수로 분해하는 수단;
- 암모니아 수의 저장을 위한 유닛;
- 저장된 암모니아 수를 배기가스 내측으로 계량하는 수단을 포함한다.
특정 실시예에서, 저장을 위한 유닛은 분해를 위한 수단으로부터 분리된다.
다른 특정 실시예에서, 분해를 위한 수단 및 저장을 위한 유닛은 하나의 분해 및 저장 유닛(즉, 모듈)을 형성한다. 이런 분해 및 저장 유닛은 용기 내측에 그 전체가 위치될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 분해 및 저장 유닛은 암모니아 전구체 용액이 들어올 수 있는 입구를 포함한다.
유리한 실시예에서, 분해 및 저장 유닛은 적어도 하나의 상 변화 재료를 포함한다.
본 발명의 제1 특정 실시예에 따라서, 분해 및 저장 유닛은 암모니아 전구체를 분해하도록 적응된 적어도 하나의 단백질 성분을 포함한다.
본 발명의 제2 특정 실시예에 따라서, 분해 및 저장 유닛은 암모니아 전구체를 열 분해하도록 적응된 적어도 하나의 가열기를 포함한다.
유리한 실시예에서, 계량하는 수단은 교대 방식으로 암모니아 수와 암모니아 전구체 용액을 펌프하고, 이들을 공급 라인을 경유하여 분사기로 이송하도록 구성되는 하나의 펌프를 포함한다. 따라서, 시스템은 단지 하나의 펌프만이 사용되기 때문에 간단하고 비용 효과적이다.
바람직하게, 펌프는 분해 및 저장 유닛의 안쪽에 위치되는 제1 흡입 지점에 연결된다.
펌프는 용기의 안쪽에 위치되는 제2 흡입 지점에 추가로 연결될 수 있다. 예를 들어, 펌프는 3방 밸브를 경유하여 상기 제1 및 제2 흡입 지점에 연결될 수 있다. 대안으로, 펌프는 (용기 안쪽의)제2 흡입 지점에 직접적으로 연결될 수 있으며 역류방지 밸브(non-return valve)를 경유하여 (유닛 안쪽의)상기 제1 흡입 지점에 연결될 수 있다.
유리한 실시예에서, SCR 시스템은 복수(적어도 두 개)의 분해 및 저장 유닛을 포함한다. 예를 들어, SCR 시스템은 미리 결정된 분배/제조 계획에 따라서 평행하게 장착되고 함께 협동하는 두 개의 분해 및 저장 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 유닛은 암모니아 수를 분배하는데 사용되는 반면에, 다른 하나는 다음의 차량 저온 시동을 위해 (암모니아 전구체, 예를 들어 요소를 분해함으로써)암모니아 수를 제조하는데 사용된다. 다른 예에서, 양쪽 유닛은 동기화되며, 즉 양쪽 유닛은 동시에 암모니아 수를 분배하고 동시에 암모니아 수를 제조한다.
본 발명은 첨부된 도 1 내지 도 6에 의존하여 아래에서 예에 의해 비제한적인 방법으로 예시된다. 이 도면들에서, 동일하거나 유사한 장치는 동일한 참조 부호가 붙여져 있다.
도 1은 본 발명의 제1 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이며,
도 2는 본 발명의 제2 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이며,
도 3은 본 발명의 제3 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이며,
도 4는 본 발명의 제4 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이며,
도 5는 본 발명의 제5 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이며,
도 6은 농축 장치가 분해 유닛과 저장 유닛 사이에 장착되는 유리한 실시예를 예시한다.
도 1은 본 발명의 제1 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이다.
도 1의 예에 예시된 바와 같이, 시스템은:
- 암모니아 전구체 용액의 저장을 위한 용기(즉, 탱크)(1); 및
- 탱크(1) 안쪽에 위치된 분해 및 저장 유닛(2)을 포함한다.
특정 실시예에서, 탱크(1)는 요소 수용액, 예를 들어 AdBlue® 용액(요소의 상업적 용액)을 저장한다.
도 1의 예에서, 분해 및 저장 유닛(2)은 생물-제제(bio-agent)(3)(즉, 단백질 성분 또는 단백질 서열)를 포함한다. 이러한 생물-제제(3)는 탱크(1) 내에 저장된 요소를 분해하도록 적응된다. 더 정확히, 생물-제제(3)는 요소를 암모니아 용액(즉, 암모니아 수)으로 변환하도록 적응된다. 예를 들어, 우레아제(urease)와 같은 효소가 요소를 분해하는데 사용될 수 있다. 물론, 다른 적합한 단백질 서열이 사용될 수 있다. 유리하게, 생물-제제(3)(예를 들어, 우레아제)가 지지대에 고정된다. 예를 들어, 지지대는 천연 또는 합성 유기질 폴리머 또는 무기질 재료(예를 들어, 다공성 실리카, 점토, 활성 탄소와 같은)일 수 있다. 지지대는 박막 또는 수지층의 형태일 수 있다.
예시된 바와 같이, 분해 및 저장 유닛(2)은 효소(3)를 열적으로 활성화시키도록 적응되는 가열기를 포함한다. 유리하게, 가열기(4)는 또한, (특히, 저온에서 의 차량 키 온(key on)(즉, 엔진 시동)을 위해)배기 라인 내의 기화를 개선하기 위해서 요소 용액을 냉동해제하거나 암모니아 용액을 가열하는데 사용될 수 있다.
시스템은 또한, 펌프(6)를 포함한다. 펌프(6)는 공급 라인(5)을 경유하여 분사기(도시 않음)로 요소 또는 암모니아 수를 이송하도록 구성된다. 분사기는 NOX 제거를 위해 배기가스 내에 요소 또는 암모니아 수를 분사한다. 도 1의 예에서, 펌프(6)는 분해 및 저장 유닛(2)의 안쪽에 위치되는 제1 흡입 지점(SP1) 및 탱크(1)의 안쪽에 위치되는 제2 흡입 지점(SP2)에 연결된다. 유리하게, 펌프는 3방 밸브(7)를 경유하여 제1 및 제2 흡입 지점에 연결된다.
예를 들어, 저온 조건에서, 차량이 시동되면 요소 용액은 결빙되어 있기 때문에 이용될 수 없으며(즉, 액체 상태의 요소가 충분하지 않음), 또는 배기 파이프가 여전히 비교적 저온상태인 매우 빠른 시기에 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) 내에 저장된 암모니아 수를 요구된 압력으로 펌프하는데 사용된다. 암모니아 수는 그 후에 배기가스 내측으로 분사된다. 예를 들어, 배기가스 내측으로 암모니아 수를 계량하는 동안에, 탱크(1) 안쪽에 위치된 특별한 가열기(도시 않음)가 요소 용액을 결빙 해제시키도록 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) 내에 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(도시 않음)를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 시스템은 생물-제제(3)의 보충을 허용하기 위한 포트(즉, 어세스)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)에 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.
도 2는 본 발명의 제2 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이다.
도 2의 시스템은 (도 1과 관련하여 위에서 이미 설명된)다음 소자:
- 용기(즉, 탱크(1);
- 분해 및 저장 유닛(2);
- 생물-제제(3)(예를 들어, 우레아제);
- 가열기(4);
- 펌프(6); 및
- PCM(11)을 포함한다.
도 2의 예에서, 펌프(6)는 분해 및 저장 유닛(2)의 안쪽에 위치된 제1 흡입 지점(SP1)에 연결된다.
예를 들어, 저온 조건에서 차량 시동시 (탱크(1) 내에 저장된)요소 용액이 동결되었기 때문에 이용될 수 없다면 또는 배기 온도가 120 내지 180℃ 범위 내에 있다면, 분해 및 저장 유닛(2) 내에 저장된 암모니아 수가 펌프(6)에 의해 흡입되어 배기가스 내측으로 분사된다. 탱크(1) 내의 요소 용액의 해동과 관련된 기간의 경과 이후에 및/또는 배기가스의 온도가 주어진 값, 예를 들어 180℃를 초과할 때마다, (입구(8)를 경유하여)들어오고 유닛(2)을 통해 유동하는 (액체 상태의)요소 용액은 펌프(6)에 의해 흡인되어 배기가스의 내측으로 분사된다. 가열기(4)는 요소 용액을 암모니아 수로의 분해를 개시하도록 가동된다. 키의 오프시(즉, 엔진 정지시), 유닛(2) 안쪽의 요소 용액은 계속해서 암모니아 수로 분해된다. 이러한 목적을 위해서, PCM(11) 내에 저장된 열이 우레아제를 활성상태로 열적으로 유지하는데 사용된다. 유리하게, 차량의 폐열이 우레아제(3)를 열적으로 활성화시키는데 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이다.
도 3의 시스템은 (도 1과 관련하여 위에서 이미 설명된)다음 소자:
- 용기(즉, 탱크(1));
- 분해 및 저장 유닛(2);
- 생물-제제(3)(예를 들어, 우레아제 또는 다른 효소);
- 가열기(4); 및
- 펌프(6)를 포함한다.
도 3의 예에서, 펌프(6)는 분해 및 저장 유닛(2)의 안쪽에 위치되는 제1 흡입 지점(SP1) 및 탱크(1)의 안쪽에 위치되는 제2 흡입 지점(SP2)에 연결된다. 유리하게, 펌프는 역류방지 밸브 또는 제어 밸브(10)를 경유하여 제1 흡입 지점(SP1)에 연결된다.
암모니아 수는 (가열기(4)에 의해 열적 활성화가 제공되는 우레아제(3)를 사용한)요소 용액의 생물-촉매식 분해를 통해서 유닛(2)의 안쪽에서 제조된다. 요소 용액이 (즉, 결빙 때문에)분사에 이용되지 못할 때 또는 배기가스 온도가 120 내지 180℃ 범위 내에 있는 동안, 암모니아 수는 배기가스 내의 NOX 제거를 위한 환원제로서 사용된다. 해동이 탱크(1)에서 발생된 이후에 (액체 상태의)요소 용액이 펌프(6)를 사용하여 흡입 지점(SP2)을 통해서 흡입되어 배기 라인으로 분사된다. 역류방지 밸브(10)는 유닛(2)으로부터 액체가 추가로 펌핑되는 것을 방지한다. 유닛(2)은 입구(8)를 통해 요소 용액으로 재충전되며, 차량 구동 중에 암모니아 수를 제조하기 위한 준비를 한다.
도 4은 본 발명의 제4 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이다.
도 4의 시스템은 (도 1과 관련하여 위에서 이미 설명된)다음 소자:
- 용기(즉, 탱크(1));
- 제1 효소(3a) 및 제1 가열기(도시 않음)를 포함하는 제1 분해 및 저장 유닛(2a);
- 제1 역류방지 밸브 또는 제어 밸브(10a);
- 제2 효소(3b) 및 제2 가열기(도시 않음)를 포함하는 제2 분해 및 저장 유닛(2b);
- 제2 역류방지 밸브 또는 제어 밸브(10b); 및
- 펌프(6)를 포함한다.
도 4의 제1 및 제2 분해 및 저장 유닛(2a,2b) 각각의 기능(재충전 및 분해 기능)은 도 1의 분해 및 저장 유닛(2)의 기능과 동일하다.
특정 실시예에서, 제1 및 제2 효소(3a,3b)는 상이할 수 있으며 상이한 분해 특성을 가질 수 있다.
암모니아 수는 고정된 효소(예를 들어, 우레아제)의 열적 활성화에 의해 유닛(2a,2b)의 안쪽에서 제조된다. 양쪽 유닛은 라인(5)을 통한 배기 파이프의 추가 공급을 위해서 펌프(6)에 연결된다. 해동이 탱크(1)에서 발생한 이후에 (액체 상태의)요소 용액이 펌프(6)를 사용하여 흡입 지점(9)을 통해 흡인되어 공급 라인(5)을 통해서 배기 파이프로 분사된다. 역류방지 밸브(10a,10b)는 각각, 유닛(2a,2b)으로부터 액체의 추가 펌핑을 방지한다.
특정 실시예에서, 제1 유닛(2a)은 제2 유닛(2b)과 병행해서 그리고 적어도 간헐적으로 작동하도록 구성될 수 있다. 환언하면, 양쪽 유닛은 동시에 암모니아 수를 분배할 수 있으며 동시에 암모니아 수를 제조할 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 제1 유닛(2a)은 제2 유닛(2b)과 교대로 작동하도록 구성될 수 있다. 환언하면, 하나의 유닛은 암모니아 수를 분배하는데 사용될 수 있는 반면에, 다른 하나는 다음의 차량 저온 시동을 위한 암모니아 수를 제조하는데 사용될 수 있으며, 그리고 이의 반대로도 사용된다.
특정 실시예에서, 시스템은 두 개 이상의 분해 및 저장 유닛을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 특정 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략도이다.
도 5의 시스템은 (도 1과 관련하여 위에서 이미 설명된)다음 소자:
- 용기(즉, 탱크(1));
- 생물-제제(3)(예를 들어, 우레아제);
- 가열기(4); 및
- 펌프(6)를 포함한다.
도 5의 시스템은 또한, 분해 유닛(2') 및 저장 유닛(9)을 포함한다. 도 5의 예에서, 저장 유닛(9)은 분해 유닛(2')으로부터 분리된다. 탱크(1) 내에 함유된 요소 수용액은 입구(8')를 통해서 분해 유닛(2')의 안쪽으로 유동한다. 요소의 전체 가수분해는 생물-제제(3')가 가열기(4)를 사용하여 열적으로 활성화될 때 발생한다. 분해 유닛(2')은 분해 이후에, 유출물들의 최종 혼합물이 다중-포트 밸브(7)를 통해서 흡입 지점(SP3)에 연결되는 펌프(6)를 작동시킴으로써 흡입 지점(SP1')을 통해서 저장 유닛(9)으로 이송되도록 저장 유닛(9)과 유체 연통된다. 배기가스로의 분사는 저장된 유출물들의 혼합물을 흡입 지점(SP4)을 통해서 펌핑함으로써 추가로 수행된다. 유리한 실시예에서, 저장 유닛(9)은 예를 들어, 가열기, 체크 밸브, 레벨 센서, 품질 센서(quality sensor) 또는 임의의 다른 유용한 장치를 갖출 수 있다. 저장 유닛(9)의 통기는 또한, 다중-포트 밸브(7)에 연결되는 라인(10,11)에 의해 제공된다. 도 5의 예에서, 저장 유닛(9)은 탱크(1)의 안쪽에 위치된다. 다른 예에서, 저장 유닛(9)은 탱크(1)의 바깥쪽에 위치될 수 있다.
도 6은 농축 장치(12)가 (도 5와 관련하여 위에서 설명된)분해 유닛(2')과 저장 유닛(9) 사이에 장착되는 유리한 실시예를 예시한다. 농축 장치(12)는 흡입 지점(SP1')을 경유하여 분해 유닛(2')과 그리고 흡입 지점(SP5)을 경유하여 저장 유닛(9)과 연통된다. 도 6의 예에서, 농축 장치(12)는 분해 유닛(2')에 의해 발생된 유출물들의 혼합물로부터 탄산염을 제거하도록 구성된다. 유물물의 혼합물의 암모니아 농도가 증가된다. 도 6의 예에서 예시된 바와 같이, 농축 장치(12)는 농축 장치(12) 안쪽의 유출물들의 혼합물이 저장 유닛(9)으로 이송(즉, 펌프)될 때, 라인(13), 다중-포트 밸브(7) 및 라인(10)을 통해서 통기된다. 도 6의 예에서, 액체(즉, 유출물들의 혼합물)는 분해 유닛(2')으로부터 농축 장치(12)로 그리고 그 후에 저장 유닛(9)으로 단계적 계획(step-by-step scheme)(즉, 배치(batch))에 따라서 이송된다. 다른 특정 실시예에서, 액체(즉, 유출물들의 혼합물)는 연속적 계획(즉, 농축 장치(12) 및 저장 유닛(9)을 통한 유출물들의 연속적 분해 및 연속적 이송)에 따라서 이송된다.
다른 실시예에서, 농축 장치(12)는 분해 유닛(2')에 의해서 발생된 유출물들의 혼합물로부터 물을 분리하도록 구성될 수 있다.
도 1 내지 도 6은 명료함의 이유로 시스템의 모든 구성요소를 나타내지 않았음에 주목해야 한다. 도 1 내지 도 6에 예시된 시스템은 다른 구성요소, 예를 들어 체크 밸브, 레벨 센서, 품질 센서 또는 버퍼(buffer)를 포함할 수 있다.

Claims (18)

  1. 차량의 내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 SCR (Selective Catalytic Reduction; 선택적 촉매 환원) 방법으로서, 상기 방법에 따르면, 암모니아 전구체가 상기 차량의 내부에 장착되는 용기(1) 내에 저장되고, 상기 방법은
    - 암모니아 전구체의 일부를 수산화암모늄을 함유하는 유출물들의 혼합물로 분해하는 단계,
    - 상기 암모니아 전구체의 상기 일부의 분해로부터 생기는 상기 유출물들의 혼합물을 상기 차량의 내부에 장착되는 유닛(2)에 저장하는 단계, 및
    - 저장된 상기 유출물들의 혼합물을 배기가스 내측으로 계량하는 단계를 포함하는 SCR 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량이 정지할 때, 상기 저장된 유출물들의 상기 혼합물이 용기(1)를 배기 파이프에 연결하는 라인으로 도입되는 SCR 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유출물들의 혼합물로부터 물의 분리가 농축 장치를 사용하여 이루어지며, 상기 농축 장치는 바람직하게 적어도 하나의 박막을 포함하는 SCR 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 암모니아 전구체는 암모니아 전구체 용액, 바람직하게 요소 수용액인 SCR 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 암모니아 전구체 용액은 상기 유출물들의 혼합물과 병행해서 또는 교대로 배기가스 내측으로 계량되는 SCR 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 용기의 안쪽에 그리고/또는 상기 용기의 벽에 적어도 부분적으로 위치되는 SCR 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 용기의 안쪽에 전체적으로 위치되는 SCR 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 암모니아 전구체를 분해하기에 적합한 적어도 하나의 단백질 성분(3)을 포함하는 SCR 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 단백질 성분은 적어도 하나의 효소를 포함하는 SCR 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 단백질 성분을 열적으로 활성화시키기에 적합한 가열기(4)를 포함하는 SCR 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 암모니아 전구체를 열적으로 분해하기에 적합한 적어도 하나의 가열기를 포함하는 SCR 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 SCR 방법을 적용하기 위한 시스템으로서,
    - 암모니아 전구체의 저장을 위한 용기(1),
    - 상기 암모니아 전구체의 일부를 수산화암모늄을 함유하는 유출물들의 혼합물로 분해하기 위한 수단,
    - 상기 암모니아 전구체의 상기 일부의 분해로부터 생기는 상기 유출물들의 혼합물을 저장하기 위한 유닛(2), 및
    - 저장된 상기 유출물들의 혼합물을 배기가스 내측으로 계량하기 위한 수단
    을 포함하는, SCR 방법을 적용하기 위한 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 용기의 안쪽에 그리고/또는 상기 용기의 벽에 적어도 부분적으로 위치되는, SCR 방법을 적용하기 위한 시스템.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 유닛은 단열 또는 적어도 하나의 상 변화 재료(11)를 포함하는, SCR 방법을 적용하기 위한 시스템.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 암모니아 전구체를 분해하기에 적합한 적어도 하나의 단백질 성분(3)을 포함하는, SCR 방법을 적용하기 위한 시스템.
  16. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 암모니아 전구체를 열적으로 분해하기에 적합한 적어도 하나의 가열기를 포함하는, SCR 방법을 적용하기 위한 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유닛은 적어도 하나의 무기질-계열 촉매를 더 포함하는, SCR 방법을 적용하기 위한 시스템.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 하나의 다른 분해 및 저장 유닛(2b)을 포함하는, SCR 방법을 적용하기 위한 시스템.
KR1020167008493A 2013-09-04 2014-09-03 연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템 KR20160052617A (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/EP2014/068727 WO2015032811A1 (en) 2013-09-04 2014-09-03 Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160052617A true KR20160052617A (ko) 2016-05-12

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 After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167008504A KR20160051831A (ko) 2013-09-04 2014-09-04 차량에 사용하기 위한 액체 공급 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)

Families Citing this family (14)

* 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
KR102327773B1 (ko) 2021-02-26 2021-11-18 시큐와우 주식회사 악성메일 모의훈련 자동화 플랫폼 시스템 및 운영방법
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

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
KR20160051831A (ko) 2016-05-11
US20160222853A1 (en) 2016-08-04
JP2016535200A (ja) 2016-11-10
WO2015032811A1 (en) 2015-03-12
CN105518265A (zh) 2016-04-20
CN105874177A (zh) 2016-08-17
CN105518265B (zh) 2018-09-18
EP2846011A1 (en) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160052617A (ko) 연소 기관의 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템
US10695719B2 (en) Producing ammonium carbamate and reducing nitrogen oxides
EP2975233B1 (en) Ammonia precursor generating system for use in a vehicle
US9765665B2 (en) Method for operating a device for providing a liquid additive
EP2662549B1 (en) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine.
JP2016519737A (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
Johannessen et al. Ammonia storage and delivery systems for automotive NOx aftertreatment
EP2544797B1 (fr) Dispositif de stockage d'un reducteur gazeux pour la reduction catalytique selective d'oxydes d'azotes
EP2746548B1 (en) Method and system for purifying the exhaust gases of a combustion engine.
GB2533099A (en) Method for providing heating to a diesel exhaust fluid (DEF) tank and diesel exhaust fluid (DEF) tank
WO2013160712A1 (en) System and method for treating nitrogen oxides contained in exhaust gases
EP2077378A1 (en) Method and device for treating an exhaust gas of a combustion device
EP3194739A1 (en) Ammonia generating system for use in a vehicle
EP2927451B1 (en) Supply system for use in a vehicle
SE541586C2 (en) An arrangement for heating and providing a reducing agent to an exhaust treatment device
FR3050484A1 (fr) Systeme d’injection de reactif dans la ligne d’echappement d’un moteur thermique

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