專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凈化發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣所含的NOx(氮氧化物)的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
作為凈化發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣所含的NOx的排氣凈化系統(tǒng)，提出了專(zhuān)利第3283868號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)所記載的排氣凈化裝置。該排氣凈化裝置在配設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通路中的SCR(Selective Catalytic Reduction :選擇性催化還原)催化劑的排氣上游以與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的流量噴射供應(yīng)液體還原 劑或者其前體，用SCR催化劑選擇性地使排氣中的NOx還原反應(yīng)，由此將NOx凈化處理成無(wú)害成分。另外，在現(xiàn)有的排氣凈化裝置中，為了促進(jìn)從包含噴嘴的噴射裝置噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體和排氣的混合，在位于噴嘴與SCR催化劑之間的排氣通路配設(shè)混合裝置(攪拌機(jī))?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)_4] 專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :專(zhuān)利第3283868號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
_6] 發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，沒(méi)有考慮從噴嘴噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體與混合裝置或者排氣通路接觸的狀態(tài)，因此有可能產(chǎn)生如下的不良情況。即，在從噴嘴噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體與混合裝置局部地接觸的情況下，液體還原劑或者其前體以液滴狀態(tài)附著于混合裝置，有可能僅溶劑從此處蒸發(fā)而析出溶質(zhì)。另外，在從噴嘴噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體大大擴(kuò)展而不僅與混合裝置而且與排氣通路接觸的情況下，有可能僅溶劑從附著于排氣通路的液體還原劑或者其前體蒸發(fā)而析出溶質(zhì)。當(dāng)在混合裝置或者排氣通路中析出液體還原劑或者其前體的溶質(zhì)時(shí)，例如，排氣流通阻力增大而導(dǎo)致燃料效率下降
坐寸o因此，本發(fā)明鑒于現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，目的在于提供抑制溶質(zhì)向混合裝置或者排氣通路的析出的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置。
_9] 用于解決問(wèn)題的方案因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置中，構(gòu)成為包含SCR催化劑，其使用還原劑對(duì)排氣中的氮氧化物進(jìn)行選擇還原凈化；噴嘴，其對(duì)SCR催化劑的排氣上游噴射供應(yīng)液體還原劑或者其前體；以及混合裝置，其配設(shè)于位于噴嘴與SCR催化劑之間的排氣通路，混合裝置配設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)以規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作時(shí)與從噴嘴噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體與混合裝置全面接觸的位置。發(fā)明效果當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作時(shí)，從噴嘴噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體與混合裝置的全面接觸。因此，與液體還原劑或者其前體和混合裝置局部地接觸的情況相比，液體還原劑或者其前體難以以液滴狀態(tài)附著于混合裝置，能抑制溶質(zhì)的析出。另外，液體還原劑或者其前體與混合裝置的全面接觸，因此附著于排氣通路的液體還原劑或者其前體的絕對(duì)量減少，能抑制僅溶劑從此處蒸發(fā)而析出溶質(zhì)。因此，通過(guò)重新認(rèn)識(shí)噴嘴和混合裝置的位置關(guān)系，能使液體還原劑或者其前體遍及到混合裝置整體，能進(jìn)一步促進(jìn)液體還原劑或者其前體與排氣的混合。另外，能在維持排氣凈化性能的狀態(tài)下抑制溶質(zhì)的析出。


圖I是示出體現(xiàn)本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式的概略圖。圖2是用于說(shuō)明混合裝置的配設(shè)位置的主要部分縱截面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳述本發(fā)明。圖I示出體現(xiàn)本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式。在與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣歧管12連接的進(jìn)氣管14中沿著進(jìn)氣流通方向按順序配置有除去空氣中的塵埃等的空氣凈化器16、渦輪增壓器18的壓縮機(jī)18A、冷卻由于渦輪增壓器18而處于高溫的進(jìn)氣的中間冷卻器20、以及使進(jìn)氣脈動(dòng)平滑化的進(jìn)氣整流子22。另一方面，在與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣歧管24連接的排氣管26 (排氣通路)中沿著排氣流通方向按順序配設(shè)有渦輪增壓器18的渦輪18B、連續(xù)再生式DPF(DieselParticulate Filter :柴油顆粒過(guò)濾器)裝置28、噴射供應(yīng)作為還原劑前體的尿素水溶液的噴嘴30、使用由尿素水溶液生成的氨對(duì)NOx進(jìn)行選擇還原凈化的SCR催化劑32、以及使通過(guò)SCR催化劑32的氨氧化的氧化催化劑34。連續(xù)再生式DPF裝置28構(gòu)成為包含至少使N0( 一氧化氮)向N02( 二氧化氮)氧化的DOC (Diesel Oxidation Catalyst :柴油氧化催化器)28A和捕集除去PM (Particulate Matter :顆粒物質(zhì))的DPF28B。此外，取代DPF28B，也能使用在其表面載有催化劑(活性成分和添加成分)的CSF(Catalyzed Soot Filter 催化煙塵過(guò)濾器)。另外，在位于噴嘴30與SCR催化劑32之間的排氣管26中配設(shè)有混合裝置36，混合裝置36用于促進(jìn)從噴嘴30噴射供應(yīng)的尿素水溶液和排氣的混合。混合裝置36別名稱(chēng)為“攪拌機(jī)”，例如是使在此通過(guò)的流體產(chǎn)生旋流的裝置。作為混合裝置36，能利用例如旋轉(zhuǎn)翼從板狀的基材豎立的裝置、在板狀的基材中開(kāi)設(shè)有多個(gè)孔的裝置等公知的混合裝置?；旌涎b置36如圖2所示，以當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10以規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作時(shí)與從噴嘴30噴射供應(yīng)的尿素水溶液大致全面接觸的方式配設(shè)于從噴嘴30朝向排氣下游離開(kāi)規(guī)定距離L的位置。在此，所謂規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是指在容易從尿素水溶液析出尿素的市區(qū)等行駛時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如，以大型車(chē)作為前提的JE05模式的前半部分等)、即排氣溫度為開(kāi)始噴射供應(yīng)尿素水溶液的規(guī)定溫度附近的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，對(duì)于規(guī)定距離L，只要確認(rèn)當(dāng)使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10以規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作時(shí)尿素水溶液向混合裝置36接觸情況而適當(dāng)決定即可。貯存于還原劑罐38的尿素水溶液經(jīng)由內(nèi)置有泵和流量控制閥的還原劑添加單元40供應(yīng)到噴嘴30。在此，作為還原劑添加單元40，可以是2分割為內(nèi)置有泵的泵模塊和內(nèi)置有流量控制閥的計(jì)量模塊的構(gòu)成。在位于連續(xù)再生式DPF裝置28與噴嘴30之間的排氣管26中安裝有溫度傳感器42,溫度傳感器42測(cè)定排氣的溫度(排氣溫度)。溫度傳感器42的輸出信號(hào)被輸入到內(nèi)置計(jì)算機(jī)的還原劑添加控制單元(D⑶Dosing Control Unit :定量控制單元)44。另外，DCU44為了能在任意的時(shí)間點(diǎn)讀入作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)速度和負(fù)載，通過(guò)CAN (Controller Area Network :控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò))等車(chē)載網(wǎng)絡(luò)連接到對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)行電子控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(EQJ :Engine Control Unit)46。并且，DOJ44執(zhí)行存儲(chǔ)于ROM (Read Only Memory :只讀存儲(chǔ)器)等的控制程序，由此根據(jù)排氣溫度、旋轉(zhuǎn)速度以及負(fù)載對(duì)還原劑添加單元40進(jìn)行電子控制。在此，作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的負(fù)載，能使用例如燃料噴射量、進(jìn)氣流量、進(jìn)氣壓力、增壓壓力、油門(mén)操作量等與轉(zhuǎn)矩密切關(guān)聯(lián)的狀態(tài)量。另外，對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的旋轉(zhuǎn)速度和負(fù)載，可以取代從ECU46讀入，而使用公知的傳感器直接檢測(cè)。在這樣的排氣凈化裝置中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣經(jīng)由排氣歧管24、渦輪增壓器18的渦輪18B被導(dǎo)入到連續(xù)再生式DPF裝置28的D0C28A。被導(dǎo)入到D0C28A的排氣一邊由NO被氧化為NO2 —邊流向DPF28B。在DPF28B中，排氣中的PM被捕集，并且使用由D0C28A 所生成的NO2來(lái)氧化(焚燒)PM。另外，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從噴嘴30噴射供應(yīng)(添加)的尿素水溶液利用混合裝置36促進(jìn)與排氣的混合，并且使用排氣熱和排氣中的水蒸氣而被水解，向作為還原劑起作用的氨轉(zhuǎn)化。已知如下情況該氨在SCR催化劑32與排氣中的NOx進(jìn)行選擇還原反應(yīng)，向無(wú)害的H2O (水)和N2 (氮)凈化。此時(shí)，NO通過(guò)D0C28A被氧化為NO2，排氣中的NO和NO2的比率被改善得適于選擇還原反應(yīng)，因此能提高SCR催化劑32中的NOx凈化率。另一方面，通過(guò)了 SCR催化劑32的氨被配設(shè)于其排氣下游的氧化催化劑34氧化，所以能抑制氨原樣地被釋放到大氣中。在此，當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10以規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作時(shí)，即當(dāng)為溶劑從尿素水溶液蒸發(fā)而容易析出作為溶質(zhì)的尿素的狀態(tài)時(shí)，從噴嘴30噴射供應(yīng)的尿素水溶液成為與混合裝置36的大致全面接觸。因此，與尿素水溶液與混合裝置36局部地接觸的情況相比，尿素水溶液難以以液滴狀態(tài)附著于混合裝置36，能抑制作為溶質(zhì)的尿素的析出。另外，尿素水溶液與混合裝置36的大致全面接觸，因此附著于排氣管26的內(nèi)壁的尿素水溶液的絕對(duì)量減少，能抑制僅溶劑從此處蒸發(fā)而析出作為溶質(zhì)的尿素。因此，通過(guò)重新認(rèn)識(shí)噴嘴30和混合裝置36的位置關(guān)系，能使尿素水溶液遍及(供應(yīng)到)混合裝置36整體，能進(jìn)一步促進(jìn)尿素水溶液和排氣的混合。另外，能在維持排氣凈化性能的狀態(tài)下抑制尿素的析出。此外，本發(fā)明不限于使用尿素水溶液作為液體還原劑或者其前體的排氣凈化裝置，也能應(yīng)用于以烴為主成分的乙醇和輕油等的排氣凈化裝置。附圖標(biāo)記說(shuō)明10柴油發(fā)動(dòng)機(jī)26排氣管30 噴嘴32 SCR 催化劑36混合裝置
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其構(gòu)成為包含 SCR催化劑，其使用還原劑對(duì)排氣中的氮氧化物進(jìn)行選擇還原凈化； 噴嘴，其對(duì)上述SCR催化劑的排氣上游噴射供應(yīng)液體還原劑或者其前體；以及 混合裝置，其配設(shè)于位于上述噴嘴與上述SCR催化劑之間的排氣通路， 上述混合裝置配設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)以規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作時(shí)與從上述噴嘴噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體全面接觸的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，上述規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是容易從上述液體還原劑或者其前體析出溶質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，上述液體還原劑或者其前體是尿素水溶液。
全文摘要
在當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)工作時(shí)從噴嘴噴射供應(yīng)的液體還原劑或者其前體與混合裝置的全面接觸的位置，配設(shè)促進(jìn)液體還原劑或者其前體與排氣的混合的混合裝置。在此，作為規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，可以是例如容易從液體還原劑或者其前體析出溶質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。于是，減少附著于混合裝置或者排氣通路的液體還原劑或者其前體的絕對(duì)量，抑制僅溶劑從此處蒸發(fā)而析出溶質(zhì)。
文檔編號(hào)F01N3/24GK102656345SQ20108005511
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者本多幸太郎, 藤澤典洋 申請(qǐng)人:沃爾沃動(dòng)力系統(tǒng)有限公司