用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性催化還原NOx催化劑(以下也簡(jiǎn)稱做“N0X催化劑”)是已知的，其中通過(guò)使用氨作為還原劑來(lái)凈化從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣中含有的N0X。例如，當(dāng)通過(guò)向NOx催化劑供給預(yù)先儲(chǔ)存在罐中的氨來(lái)凈化NOx時(shí)，使用者需要向該罐補(bǔ)充氨。
[0003]與此相關(guān)，已知一項(xiàng)技術(shù)，其中從水和空氣中含有的氮生成氨(參見(jiàn)例如專利文件I)。當(dāng)使用該技術(shù)時(shí)，使用者不需要補(bǔ)充氨，但需要補(bǔ)充用于生成氨的水。
[0004]引用列表
[0005]專利文件
[0006]PTL I:JP 2013-108480A；
[0007]PTL 2:JP 2009-084615A；
[0008]PTL 3:JP 2012-026036A；
[0009]PTL 4:JP 2008-075646A；
[0010]PTL 5:JP 2009-079540A。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問(wèn)題
[0012]已考慮到前述問(wèn)題而做出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提高在使用氨來(lái)凈化NOx時(shí)的使用者的便利性。
[0013]解決方案
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其包括:
[0015]催化劑，其配置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路，并且其通過(guò)使用氨來(lái)凈化該內(nèi)燃機(jī)的排氣；和
[0016]氨供給設(shè)備，其向催化劑供給氨，
[0017]其中，氨供給設(shè)備包括:
[0018]氨生成設(shè)備，其由氮和水生成氨；
[0019]氮供給設(shè)備，其從空氣中分離氮并且其向氨生成設(shè)備供給該氮;和
[0020]水供給設(shè)備，其從內(nèi)燃機(jī)的排氣中分離水并且其向氨生成設(shè)備供給該水。
[0021]合適的是，催化劑通過(guò)利用氨來(lái)凈化排氣。催化劑例如為選擇性催化還原NOx催化劑。氨生成設(shè)備通過(guò)使用從空氣中分離出的氮和從內(nèi)燃機(jī)的排氣中分離出的水作為原料來(lái)生成氨。通過(guò)向催化劑供給氨來(lái)凈化排氣。能夠獲得空氣和內(nèi)燃機(jī)的排氣而無(wú)需使用者他自己/她自己來(lái)供給它們。因此，可提高使用者的便利性。
[0022]水供給設(shè)備可從內(nèi)燃機(jī)的排氣中分離水，并且水供給設(shè)備可以以水蒸氣狀態(tài)向氨生成設(shè)備供給該水;并且
[0023]氨生成設(shè)備可電解合成氨。
[0024]根據(jù)如上所述的氨生成設(shè)備，可通過(guò)使用從空氣中分離出的氮和從內(nèi)燃機(jī)的排氣中分離出的水來(lái)電解合成氨。當(dāng)以水蒸氣的狀態(tài)向氨生成設(shè)備供給水時(shí)，與供給液體水時(shí)相比，由此可提高氨的生成效率。
[0025]氨生成設(shè)備可包括:
[0026]儲(chǔ)存熔融鹽的熔融鹽儲(chǔ)存單元;和
[0027]配置在熔融鹽儲(chǔ)存單元中的一對(duì)電極，其中:
[0028]氮供給設(shè)備可向熔融鹽儲(chǔ)存單元供給氮；
[0029]水供給設(shè)備可向熔融鹽儲(chǔ)存單元供給水;并且
[0030]通過(guò)對(duì)電極通電，氨生成設(shè)備可電解合成氨。
[0031]根據(jù)如上所述的氨生成設(shè)備，可通過(guò)使用從空氣中分離出的氮和從內(nèi)燃機(jī)的排氣中分離出的水來(lái)電解合成氨。
[0032]水供給設(shè)備可包括:
[0033]將內(nèi)燃機(jī)的排氣中含有的水冷凝的冷凝單元;和
[0034]將通過(guò)冷凝單元冷凝的水轉(zhuǎn)換為水蒸氣的蒸發(fā)單元。
[0035]S卩，將排氣中含有的水蒸氣冷凝以液化水，并將液化的水再次蒸發(fā)(汽化)以提供水蒸氣(蒸汽)。向氨生成設(shè)備供給如上所獲得的水蒸氣。在該過(guò)程中，在一旦將排氣中含有的水冷凝并隨后蒸發(fā)時(shí)，由此可除去在排氣中含有的任何雜質(zhì)。此外，可以以水蒸氣的狀態(tài)向氨生成設(shè)備供給水，且因此可提高氨的生成效率。冷凝單元可通過(guò)進(jìn)行例如內(nèi)燃機(jī)的排氣和內(nèi)燃機(jī)的冷卻水之間的熱交換來(lái)將水冷凝。此外，在氨生成設(shè)備的溫度不低于完成暖機(jī)的溫度即預(yù)定溫度時(shí)，水供給設(shè)備可向氨生成設(shè)備供給水蒸氣。
[0036]水供給設(shè)備可包括水儲(chǔ)存單元，水儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存由冷凝單元冷凝的水以及將通過(guò)蒸發(fā)單元從水轉(zhuǎn)換的水蒸氣再冷凝(再次冷凝)而得到的水中的至少一種。
[0037]在此情形中，與氣體狀態(tài)相比，可以以更小的體積儲(chǔ)存液體狀態(tài)的水，并由此可使裝置小型化。此外，通常，將水冷凝需要一定的時(shí)間。鑒于該原因，擔(dān)心不能在水被冷凝單元冷凝之前向氨生成設(shè)備供給水蒸氣。反之，在以液體狀態(tài)儲(chǔ)存水時(shí)，由此不必要等到水被冷凝。此外，可抑制待供給至氨生成設(shè)備的水的短缺。另外，可分別地控制從蒸發(fā)單元向氨生成設(shè)備的水的供給和通過(guò)冷凝單元的水的冷凝。因此，可提高可控性(控制性能)。此外，液體水的腐蝕性低于水蒸氣的腐蝕性。因此，在儲(chǔ)存冷凝的水而不是儲(chǔ)存水蒸氣時(shí)，由此可抑制水儲(chǔ)存單元的任何腐蝕。
[0038]即使在氨不是由氨生成設(shè)備生成的情況下，水供給設(shè)備也可通過(guò)冷凝單元將水冷凝，并且可將通過(guò)冷凝單元冷凝的水儲(chǔ)存在水儲(chǔ)存單元中。
[0039]以該方式，可在生成氨之前以液體形式預(yù)先儲(chǔ)存水。由此，可在生成氨時(shí)抑制水的短缺。即，可抑制將由水的冷凝的延遲所導(dǎo)致的任何不成功的氨的生成。
[0040]在水儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的水量少于預(yù)定水量時(shí)，即使在內(nèi)燃機(jī)停止后，水供給設(shè)備也可通過(guò)冷凝單元將水冷凝，并且可將通過(guò)冷凝單元冷凝的水儲(chǔ)存在水儲(chǔ)存單元中。
[0041]即使在內(nèi)燃機(jī)停止后，在排氣通路中也存在被允許來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的排氣。因此，可將來(lái)自排氣的水冷凝。即使在內(nèi)燃機(jī)停止后，也可以例如通過(guò)利用栗來(lái)向水供給設(shè)備供給內(nèi)燃機(jī)的排氣。此外，例如在一些情況下，排氣由于冷凝單元和排氣通路之間的溫度差而流動(dòng)。當(dāng)將水儲(chǔ)存在水儲(chǔ)存單元中時(shí)，由此在下次內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后不需要等到水被冷凝。因此，可向氨生成設(shè)備迅速地供給水。由此，可在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后迅速地生成氨。以該方式，持續(xù)儲(chǔ)存液體水直到水的儲(chǔ)存量到達(dá)預(yù)定水量。因此，可在下次生成氨時(shí)抑制液體水的短缺。
[0042]用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置可以進(jìn)一步包括:
[0043]引起內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止的控制單元，其中:
[0044]在水儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的水量少于預(yù)定水量時(shí)，控制單元可禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止;并且
[0045]在水儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的水量少于預(yù)定水量時(shí)，水供給設(shè)備可通過(guò)冷凝單元將水冷凝，并且可將通過(guò)冷凝單元冷凝的水儲(chǔ)存在水儲(chǔ)存單元中。
[0046]在禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止時(shí)，由此在需要電力來(lái)儲(chǔ)存水的情況下，可通過(guò)內(nèi)燃機(jī)來(lái)產(chǎn)生所需的電力。此外，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)，可向水供給設(shè)備持續(xù)地供給含有大量水蒸氣的排氣。因此，可促進(jìn)水的冷凝。此外，在將水預(yù)先儲(chǔ)存在水儲(chǔ)存單元時(shí)，即使在難以通過(guò)水冷凝單元將水冷凝的狀態(tài)下，也可以從水儲(chǔ)存單元向蒸發(fā)單元供給水。在水儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的水量達(dá)到預(yù)定水量且其它自動(dòng)停止條件成立時(shí)，控制單元可允許內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止。以該方式，當(dāng)持續(xù)儲(chǔ)存液體水直到水的儲(chǔ)存量達(dá)到預(yù)定水量時(shí)，由此可在下次生成氨時(shí)抑制液體水的短缺。
[0047]預(yù)定水量可以是這樣的水量，其即使在不通過(guò)冷凝單元將水冷凝時(shí)也能夠通過(guò)氨生成設(shè)備生成氨，使得在向催化劑供給氨時(shí)氨不短缺。作為替代，預(yù)定水量可以是在內(nèi)燃機(jī)下次啟動(dòng)時(shí)生成氨所需的水量。此外作為替代，預(yù)定水量可以是在從內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)至水的冷凝期間，通過(guò)氨生成設(shè)備來(lái)生成氨所需的水量。此外作為替代，預(yù)定水量可以是在通過(guò)冷凝單元完成水的冷凝之前通過(guò)氨生成設(shè)備來(lái)生成氨所需的水量。
[0048]用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置可進(jìn)一步包括:
[0049]引起內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止的控制單元，其中:
[0050]在通過(guò)冷凝單元將水冷凝時(shí)，控制單元可禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止。
[0051 ] S卩，與內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止相比，可以優(yōu)選進(jìn)行水的冷凝。由此，可連續(xù)將水冷凝，并由此可抑制生成水蒸氣所需的液體水的短缺。此外，可連續(xù)生成氨。如果冷凝的水達(dá)到預(yù)定水量且其它自動(dòng)停止條件成立，還允許內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止。
[0052]氨供給設(shè)備可包括儲(chǔ)存由氨生成設(shè)備生成的氨的氨儲(chǔ)存單元。
[0053]在預(yù)先儲(chǔ)存通過(guò)氨生成設(shè)備所生成的氨時(shí)，由此即使在難以通過(guò)氨生成設(shè)備生成氨的狀態(tài)下，也可向催化劑供給預(yù)先儲(chǔ)存的氨。由此，可抑制與催化劑相關(guān)的還原劑的短缺。
[0054]在氨儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的氨量少于預(yù)定氨量時(shí)，即使在內(nèi)燃機(jī)停止后，氨生成設(shè)備也能生成氨，并且能將生成的氨儲(chǔ)存在氨儲(chǔ)存單元中。
[0055]在此情形中，在將氨預(yù)先儲(chǔ)存在氨儲(chǔ)存單元時(shí)，由此即使在難以通過(guò)氨生成設(shè)備來(lái)生成氨的狀態(tài)下，也可從氨儲(chǔ)存單元向催化劑供給氨。例如，在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)之后即刻，氨生成設(shè)備的溫度是低的，由此在一些情況下，氨的生成效率是低的。與此相對(duì)，在內(nèi)燃機(jī)停止后即刻，氨生成設(shè)備的溫度是高的，由此在一些情況下，氨的生成效率是高的。因此，如果在內(nèi)燃機(jī)停止后生成氨并將氨預(yù)先儲(chǔ)存，那么即使當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)下次啟動(dòng)時(shí)氨的生成效率低的情況下，也能向催化劑供給預(yù)先儲(chǔ)存的氨。以該方式，當(dāng)即使在內(nèi)燃機(jī)停止后也持續(xù)生成氨直到氨的儲(chǔ)存量達(dá)到預(yù)定氨量時(shí)，由此可抑制在下次啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)的氨的短缺。
[0056]用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置可進(jìn)一步包括:
[0057]引起內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止的控制單元，其中:
[0058]在氨儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的氨量少于預(yù)定氨量時(shí)，控制單元可禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止;并且
[0059]在氨儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的氨量少于預(yù)定氨量時(shí)，氨生成設(shè)備可生成氨，并且可將生成的氨儲(chǔ)存在氨儲(chǔ)存單元中。
[0060]在禁止了內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止時(shí)，由此如果需要電力來(lái)生成氨，則可通過(guò)內(nèi)燃機(jī)來(lái)產(chǎn)生所需的電力。此外，例如，在禁止了內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止時(shí)，由此可通過(guò)利用內(nèi)燃機(jī)的排氣的熱來(lái)維持氨供給設(shè)備的溫度。在將氨預(yù)先儲(chǔ)存在氨儲(chǔ)存單元時(shí)，由此即使在難以通過(guò)氨生成設(shè)備來(lái)生成氨的狀態(tài)下，也可從氨儲(chǔ)存單元向催化劑供給氨。在氨儲(chǔ)存單元中儲(chǔ)存的氨量達(dá)到預(yù)定氨量且其它自動(dòng)停止條件成立時(shí)，控制單元可禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止。以該方式，在持續(xù)氨的生成直到氨的儲(chǔ)存量達(dá)到預(yù)定氨量時(shí)，由此可抑制待供給至催化劑的氨的短缺。
[0061]預(yù)定氨量可以是在難以生成氨時(shí)使得可通過(guò)催化劑凈化排氣的氨量。例如，也允許預(yù)定氨量為待供給至催化劑直到完成氨生成設(shè)備的暖機(jī)的氨量。
[0062]用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置可進(jìn)一步包括:
[0063]引起內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止的控制單元，其中:
[0064]在通過(guò)氨生成設(shè)備生成氨時(shí)，控制單元可禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止。
[0065]S卩，與內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止相比，可優(yōu)選進(jìn)行氨的生成。由此，可連續(xù)地生成氨，并由此可抑制待供給至催化劑的氨的短缺。如果氨的生成量達(dá)到預(yù)定氨量且其它自動(dòng)停止條件成立，則可使內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止。
[0066]水供給設(shè)備可包括排氣引入通路，其是用于從設(shè)置在催化劑下游側(cè)的排氣通路的一部分中引入排氣的通路;并且
[0067]水供給設(shè)備可從經(jīng)由排氣引入通路引入的排氣中分離水。
[0068]在此情形中，當(dāng)排氣通過(guò)催化劑時(shí)，通過(guò)催化劑除去排氣中含有的雜質(zhì)。因此，可抑制雜質(zhì)流入水供給設(shè)備。由此，可在將雜質(zhì)除去至與水供給設(shè)備相關(guān)的較小的程度的同時(shí)，沉淀物質(zhì)。此外，可抑制將會(huì)由雜質(zhì)混入氨生成設(shè)備而引起的氨的生成效率的