CN104411934B - 冷却水循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在尿素注入器（3）配置得比发动机（1）高的NOx降低系统中使用的冷却水循环装置，在使从发动机（1）导出的冷却水（2）流经尿素注入器（3）后向上述发动机（1）返回的路径的最高位置，设置三向分叉部（10）而增设朝上的除气口（10a），将该除气口（10a）经除气连络管（11）连接到配置在比上述尿素注入器（3）高的位置上的冷却水（2）的顶箱（9）（注水箱）上。

Description

冷却水循环装置
技术领域
本发明涉及NOx降低系统的冷却水循环装置。
背景技术
以往，在柴油发动机中，有以下结构：在排出气体流通的排气管的中途装备选择还原型催化剂，该选择还原型催化剂具备在氧共存条件下也有选择地使NOx（氮氧化物）与氨反应的性质，在该选择还原型催化剂的上游侧添加需要量的尿素水，使该尿素水按照下式热分解为氨和碳酸气体，使其中的氨作为还原剂在选择还原型催化剂上与排出气体中的NOx进行还原反应，由此能够将NOx的排出浓度降低。
［化学方程式1］
（NH2）2CO+H2O→2NH3+CO2
当在选择还原型催化剂的上游侧向排出气体中添加尿素水时，在高温的排出气体流过的排气管上配置尿素注入器，通过该尿素注入器进行尿素水的添加，但需要对该尿素注入器进行水冷，以使暴露在高温环境下的尿素注入器不发生烧粘，如图1所示，对发动机1进行水冷的冷却水2的一部分流经尿素注入器3被向上述发动机1送回。
这里，来自发动机1的冷却水2在上述尿素注入器3的入口侧经三向分叉部4被分叉，还经冷却水截止阀5流经尿素水泵6和尿素水箱7，并且，流经这些尿素水泵6和尿素水箱7后的冷却水2经三向分叉部8与流经上述尿素注入器3后的冷却水2合流，被向发动机1送回，当在严冬期等在尿素水泵6或尿素水箱7中尿素水冻结时，通过将上述冷却水截止阀5打开而使冷却水2流经尿素水泵6及尿素水箱7，由此能够将尿素水解冻。此外，图中附图标记9表示顶箱，该顶箱在最上方位置被注入冷却水2，以使包括发动机1及散热器等在内的全部的水冷系统成为满水状态。
另外，作为与这种冷却水循环装置关联的现有技术文献信息，有下述专利文献1等。
专利文献1：日本特开2012－7511号公报。
发明内容
但是，对于上述那样使用选择还原型催化剂的NOx降低系统，除了应用于车辆之外，还研究了应用到液压掘土机等建筑机械中的情况，在应用到建筑机械中的情况下，用来容纳选择还原型催化剂的消音器因为布局上的制约而仅能够设置在发动机1后方的高处，所以尿素注入器3的配置位置也自然为高处，用来使冷却水2流经该尿素注入器3的路径的除气性变差，有可能由于在该路径内产生的空气存留而给对尿素注入器3进行水冷的功能带来不良影响。
即，在NOx降低系统应用于卡车等车辆的情况下，由于能够将各构成要素沿着车架配置，能够实现高低差较小的布局，所以迄今为止没有冷却水2的路径内的除气性成为问题的情况，但在搭载于建筑机械的情况下，则难以实现向车辆应用时那样高低差较小的布局，将尿素注入器3配置得比发动机1高，从而高低差变大，担心在路径内容易发生空气存留。
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是使得即使将尿素注入器配置得比发动机高，也能够将使来自发动机的冷却水流经该尿素注入器的路径的除气性维持得良好。
本发明是一种冷却水循环装置，在尿素注入器配置得比发动机高的NOx降低系统中使用，在使从发动机导出的冷却水流经尿素注入器后向所述发动机返回的路径的最高位置，设置第一三向分叉部而增设朝上的第一除气口，将该第一除气口经除气连络管与冷却水的注水箱连接，所述注水箱配置在比所述尿素注入器高的位置上。
如果这样，则当利用从发动机导出的冷却水对尿素注入器进行水冷时，使来自发动机的冷却水流经该尿素注入器的路径内的空气被集中到第一三向分叉部而被向第一除气口排出，从这里穿过除气连络管被向注水箱回收，在该注水箱中被气水分离而除气。
此外，在本发明中，优选的是，具备使从发动机导出的冷却水经冷却水截止阀并流经尿素水泵和尿素水箱后向所述发动机返回的路径，将该路径中从发动机朝向尿素水箱的去程流路的冷却水截止阀的入口侧作为所述去程流路中最高的位置，并在该位置设置第二三向分叉部而增设朝上的第二除气口，并且，将从所述尿素水箱向所述发动机返回的回程流路的中途作为所述回程流路中最高的位置，并在该位置设置第三三向分叉部而增设朝上的第三除气口，使从所述第二除气口导出的冷却水流经所述尿素注入器而向所述第三除气口返回。
如果这样，则当将冷却水截止阀打开而利用从发动机导出的冷却水将尿素水泵和尿素水箱解冻时，从发动机朝向尿素水箱的去程流路内的空气被集中到第二三向分叉部并向第二除气口排出，从这里穿过尿素注入器、第一三向分叉部、除气连络管被向注水箱回收，并且，从尿素水箱向上述发动机返回的回程流路内的空气被集中到第三三向分叉部而被向第三除气口排出，从这里穿过第一三向分叉部、除气连络管被向注水箱回收，所以被从上述去程流路及回程流路的哪一个回收的空气都在上述注水箱中被气水分离而除气。
进而，在本发明中，优选的是构成为，通过对冷却水相对于尿素注入器出入的出入口赋予高低差，将冷却水从较低侧导入，从较高侧排出，如果这样，则尿素注入器的冷却水路中的除气性提高，不易产生尿素注入器中的空气存留。
根据上述本发明的冷却水循环装置，能够获得下述这样的各种良好效果。
（I）即使尿素注入器配置得比发动机高，也能够将使来自发动机的冷却水流经该尿素注入器的路径内的空气集中到第一三向分叉部而从第一除气口排出，从这里穿过除气连络管回收到注水箱中而除气，所以能够良好地维持用来使冷却水流经尿素注入器的路径的除气性，能够将由于在该路径内产生的空气存留而给对尿素注入器进行水冷的功能带来不良影响的可能性避免于未然。
（II）如果设计成，具备使从发动机导出的冷却水经冷却水截止阀并流经尿素水泵和尿素水箱后向所述发动机返回的路径，将该路径中从发动机朝向尿素水箱的去程流路的冷却水截止阀的入口侧作为所述去程流路中最高的位置，并在该位置设置第二三向分叉部而增设朝上的第二除气口，并且，将从所述尿素水箱向所述发动机返回的回程流路的中途作为所述回程流路中最高的位置，并在该位置设置第三三向分叉部而增设朝上的第三除气口，使从所述第二除气口导出的冷却水流经所述尿素注入器而向所述第三除气口返回，则当将冷却水截止阀打开而利用从发动机导出的冷却水将尿素水泵和尿素水箱解冻时，在使来自发动机的冷却水流经这些尿素水泵及尿素水箱的路径的去程流路及回程流路的哪一个中，都能够集中到第二三向分叉部及第三三向分叉部而从第二除气口及第三除气口除气，从这里穿过除气连络管向注水箱回收而除气，所以能够良好地维持用来使冷却水流经尿素水泵及尿素水箱的路径的除气性，能够将由于在该路径内产生的空气存留而给对尿素水泵及尿素水箱进行解冻的功能带来不良影响的可能性避免于未然。
（III）如果设计成，通过对冷却水相对于尿素注入器出入的出入口赋予高低差，将冷却水从较低侧导入，从较高侧排出，则能够提高尿素注入器的冷却水路中的除气性，使尿素注入器中的空气存留不易产生，所以能够更可靠地避免由于该空气存留而给对尿素注入器进行水冷的功能带来不良影响的可能性。
附图说明
图1是表示现有技术例的概略图。
图2是表示本发明的实施方式的一例的概略图。
附图标记说明
1 发动机
2 冷却水
3 尿素注入器
5 冷却水截止阀
6 尿素水泵
7 尿素水箱
9 顶箱（注水箱）
10 三向分叉部（第一三向分叉部）
10a 除气口（第一除气口）
11 除气连络管
12 三向分叉部（第二三向分叉部）
12a 除气口（第二除气口）
13 三向分叉部（第三三向分叉部）
13a 除气口（第三除气口）。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图2是表示本发明的一实施例的图，标有与图1相同的附图标记的部分表示相同的部件。
如图2所示，在本实施例中，将尿素注入器3配置得比发动机1高的NOx降低系统作为应用对象，该尿素注入器3用来对装备在未图示的排气管的中途的选择还原型催化剂的上游侧添加尿素水作为还原剂，与前面说明的图1的现有技术例的情况同样，对发动机1进行水冷的冷却水2的一部分流经尿素注入器3后被向上述发动机1返回，并使来自发动机1的冷却水2还经冷却水截止阀5流经尿素水泵6和尿素水箱7。
但是，在使从发动机1导出的冷却水2流经尿素注入器3后向上述发动机1返回的路径的最高的位置，设置三向分叉部10而增设朝上的除气口10a，该除气口10a经除气连络管11连接到配置在比上述尿素注入器3高的位置上的顶箱9。
在这里图示的例子中，例示了将顶箱9作为注水箱而用除气连络管11与除气口10a连接的情况，但在比尿素注入器3高的位置配置有散热器的集管（header；未图示）的情况下，也可以将该散热器的集管作为注水箱而用除气连络管11与除气口10a连接。
进而，在使从发动机1导出的冷却水2经冷却水截止阀5流经尿素水泵6和尿素水箱7后向上述发动机1返回的路径中，从发动机1朝向尿素水箱7的去程流路的冷却水截止阀5的入口侧为最高的位置，在该位置设置三向分叉部12而增设朝上的除气口12a，并且，从上述尿素水箱7向上述发动机1返回的回程流路的中途为上述回程流路中的最高的位置，在该位置设置三向分叉部13而增设朝上的除气口13a，从上述除气口12a导出的冷却水2流经上述尿素注入器3被向上述除气口13a送回。
并且，已有的尿素注入器3中，冷却水2的出入口大致水平地排列，使从入口导入的冷却水2在尿素注入器3的冷却水2流路中巡回后返回到相同高度位置的出口，而在本实施例中构成为，通过对冷却水2相对于尿素注入器3出入的出入口赋予高低差，将冷却水2从较低侧导入，从较高侧排出。
如果这样，则当利用从发动机1导出的冷却水2对尿素注入器3进行水冷时，使来自发动机1的冷却水2流经该尿素注入器3的路径内的空气被集中到三向分叉部10而排出到除气口10a，从这里穿过除气连络管11被向顶箱9回收，在该顶箱9中进行气水分离而除气。此时，尿素注入器3构成为，通过对冷却水2的出入口赋予高低差，将冷却水2从较低侧导入而从较高侧排出，所以尿素注入器3的冷却水2流路的除气性也提高。
此外，当将冷却水截止阀5打开而利用从发动机1导出的冷却水2将尿素水泵6和尿素水箱7解冻时，从发动机1朝向尿素水箱7的去程流路内的空气被集中到三向分叉部12而向除气口12a排出，从这里穿过尿素注入器3、三向分叉部10、除气连络管11被向顶箱9回收，并且，从尿素水箱7向上述发动机1返回的回程流路内的空气被集中到三向分叉部13而被向除气口13a排出，从这里穿过三向分叉部10、除气连络管11被向顶箱9回收，所以从上述去程流路及回程流路的哪一个回收的空气都在上述顶箱9中被气水分离而除气。
因而，根据上述实施例，即使尿素注入器3配置得比发动机1高，也能够将使来自发动机1的冷却水2流经该尿素注入器3的路径内的空气集中到三向分叉部10并从除气口10a排出，从这里穿过除气连络管11向顶箱9回收而除气，所以能够良好地维持用来使冷却水2流经尿素注入器3的路径的除气性，能够将由于在该路径内产生的空气存留而给对尿素注入器3进行水冷的功能带来不良影响的可能性避免于未然。
特别是，在本实施例中构成为，通过对冷却水2相对于尿素注入器3出入的出入口赋予高低差，将冷却水2从较低侧导入而从较高侧排出，所以能够提高尿素注入器3的冷却水2流路中的除气性，使尿素注入器3中的空气存留不易发生，能够更可靠地避免由于该空气存留而给对尿素注入器3进行水冷的功能带来不良影响的可能性。
此外，当将冷却水截止阀5打开而利用从发动机1导出的冷却水2将尿素水泵6和尿素水箱7解冻时，在使来自发动机1的冷却水2流经这些尿素水泵6及尿素水箱7的路径的去程流路及回程流路的哪一个中，都能够集中到三向分叉部12及三向分叉部13并从除气口12a及第三除气口13a排出，从这里穿过除气连络管11向顶箱9回收而除气，所以能够良好地维持用来使冷却水2流经尿素水泵6及尿素水箱7的路径的除气性，能够将由于在该路径内产生的空气存留而给对尿素水泵6及尿素水箱7进行解冻的功能带来不良影响的可能性避免于未然。
另外，本发明的冷却水循环装置并不仅限定于上述实施例，并不限定于向建筑机械应用，除此以外，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。

Claims (4)

1.一种冷却水循环装置，在尿素注入器配置得比发动机高的NOx降低系统中使用，其特征在于，
在使从发动机导出的冷却水流经尿素注入器后向所述发动机返回的第一路径的最高位置，设置第一三向分叉部而增设朝上的第一除气口，将该第一除气口经除气连络管与冷却水的注水箱连接，所述注水箱配置在比所述尿素注入器高的位置上。
2.如权利要求1所述的冷却水循环装置，其特征在于，
具备使从发动机导出的冷却水经冷却水截止阀并流经尿素水泵和尿素水箱后向所述发动机返回的第二路径，将该第二路径中从发动机朝向尿素水箱的去程流路的冷却水截止阀的入口侧作为所述去程流路中最高的位置，并在该位置设置第二三向分叉部而增设朝上的第二除气口，并且，将从所述尿素水箱向所述发动机返回的回程流路的中途作为所述回程流路中最高的位置，并在该位置设置第三三向分叉部而增设朝上的第三除气口，使从所述第二除气口导出的冷却水流经所述尿素注入器而向所述第三除气口返回。
3.如权利要求1所述的冷却水循环装置，其特征在于，
通过对冷却水相对于尿素注入器出入的出入口赋予高低差，将冷却水从较低侧导入，从较高侧排出。
4.如权利要求2所述的冷却水循环装置，其特征在于，
通过对冷却水相对于尿素注入器出入的出入口赋予高低差，将冷却水从较低侧导入，从较高侧排出。
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