CN107559073A - 用于内燃机的排气控制系统 - Google Patents

Abstract

公开了用于内燃机的排气控制系统。本公开的一种排气控制系统包括布置在内燃机的排气通道中的上游净化装置、布置在所述排气通道的自所述上游净化装置下游的部分中的下游净化装置、布置在所述排气通道的自所述上游净化装置上游的部分中的燃料添加阀、和布置在所述排气通道的在所述上游净化装置与所述下游净化装置之间的部分中的尿素添加阀以及冷却装置。冷却装置被构造为使得冷却剂首先冷却所述燃料添加阀，然后在所述燃料添加阀之后冷却所述尿素添加阀。

Description

用于内燃机的排气控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的排气控制系统。

背景技术

日本专利申请公布第2009-097729号公开了一种用于内燃机的排气控制系统，其包括氧化催化剂、选择性催化还原催化剂(SCR催化剂)、燃料添加阀和尿素添加阀。在日本专利申请公布第2009-097729号的排气控制系统中，氧化催化剂布置在内燃机的排气通道中。SCR催化剂布置在排气通道的自氧化催化剂下游的部分。燃料添加阀布置在排气通道的自氧化催化剂上游的一部分，以将燃料添加到排气中。尿素添加阀布置在排气通道的燃料添加阀和SCR催化剂之间的部分中，以将尿素水溶液添加到排气中。

发明内容

当燃料添加阀或尿素添加阀暴露于高温排气时，停滞在燃料添加阀或尿素添加阀的喷嘴孔周围的燃料或尿素水溶液可能过热至导致燃料或尿素水溶液劣化的温度。这可能招致诸如燃料添加阀或尿素添加阀的运转不良之类的不期望的情况。作为上述问题的解决方案，可以考虑利用诸如冷却流体和润滑油的冷却剂来冷却燃料添加阀和尿素添加阀的方法。

这里，燃料劣化的温度与尿素水溶液劣化的温度不同。因此，可以考虑将利用彼此独立的冷却回路冷却燃料添加阀和尿素添加阀的方法。然而，当设置这样的多个独立的冷却回路时，冷却剂的配管复杂，这可能导致车载安装性能下降。因此，考虑到包括冷却回路的排气控制系统的车载安装性，期望在共用冷却回路中对燃料添加阀和尿素添加阀进行冷却。尿素水溶液比燃料趋于在更低的温度下劣化。因此，可以考虑用于构成优先于燃料添加阀来冷却尿素添加阀的冷却回路的方法。然而，当尿素添加阀优先于燃料添加阀被冷却时，尿素添加阀可能会过度冷却至低于尿素的熔点的温度，这可能导致尿素的沉淀。此外，由于燃料添加阀布置在排气通道的自尿素添加阀的上游的部分，因此燃料添加阀比尿素添加阀更加经常暴露于高温环境。因此，优先于燃料添加阀来冷却尿素添加阀可能导致燃料添加阀的冷却不足。这可能导致抑制燃料劣化的失败。

本发明提供一种包括燃料添加阀和尿素添加阀的内燃机的排气控制系统，该排气控制系统能够适当地冷却燃料添加阀和尿素添加阀。

本发明的一个方案提供了一种用于内燃机的排气控制系统。内燃机是运转以进行稀薄燃烧的压缩点火式内燃机。排气控制系统包括上游净化装置、下游净化装置、燃料添加阀、尿素添加阀和冷却装置。上游净化装置布置在内燃机的排气通道中。上游净化装置包括氧化催化剂。下游净化装置布置在排气通道的自所述上游净化装置下游的部分中。下游净化装置包括选择性催化还原催化剂(SCR催化剂)。燃料添加阀布置在所述排气通道的自所述上游净化装置上游的部分中。燃料添加阀被构造为将燃料添加到所述内燃机的排气中。尿素添加阀布置在所述排气通道的在所述上游净化装置与所述下游净化装置之间的部分中。所述尿素添加阀被构造为将尿素水溶液添加到所述排气中。冷却装置具有冷却通道，所述冷却通道被构造为承载流经所述冷却通道的冷却剂。冷却通道被构造为使得冷却剂首先冷却燃料添加阀，然后在所述燃料添加阀之后冷却所述尿素添加阀。

根据所述排气控制系统，由于燃料添加阀更多暴露于高温环境，因此在燃料添加阀和尿素添加阀之中，优先冷却燃料添加阀。因而，可以防止燃料添加阀过热到由于燃料添加阀暴露于高温排气而引起燃料劣化的温度。由于尿素添加阀由接受燃料添加阀的热之后的冷却剂冷却，因此也可以防止尿素添加阀过度冷却到低于尿素熔点的温度。

如前所述，当尿素添加阀布置在上游净化装置的下游时，假设尿素添加阀暴露于排气温度由于反应热而升高的排气。当从内燃机排出的未燃烧燃料成分(内燃机中未燃烧的燃料成分)被上游净化装置的氧化催化剂氧化时，产生反应热。还假设为了对下游净化装置的SCR催化剂加温或其他目的，执行涉及从燃料添加阀向上游净化装置供给燃料的处理，以主动地增加在上游净化装置的氧化催化剂中产生的反应热。同样在这种情况下，尿素添加阀暴露于具有较高温度的排气。然而，由于根据上述构造，冷却剂在燃料添加阀之后冷却尿素添加阀，因此在燃料添加阀和尿素添加阀之间不设置除燃料添加阀和尿素添加阀之外的冷却对象。因而，在可以抑制尿素添加阀的过度冷却的范围内，冷却剂到达尿素添加阀时的温度可以被尽可能低地抑制。因此，即使在尿素添加阀暴露于由于前述各种因素而引起的温度升高的排气的情况下，也可以适当地防止尿素添加阀过热到导致尿素水溶液劣化的温度。

因此，排气控制系统可以在抑制燃料添加阀和尿素添加阀的过热的同时，抑制尿素添加阀的过度冷却。

在排气控制系统中，除了氧化催化剂之外，上游净化装置还可以包括构造为收集所述排气中的颗粒物质(PM)的颗粒过滤器。在以这种方式配置的排气控制系统中，当估计出颗粒过滤器中累积的PM的量变为大于或等于指定的阈值时，从燃料添加阀向氧化催化剂供应燃料。结果，执行处理(以下称为“过滤器再生处理”)，以使用燃料的反应热将颗粒过滤器加热至PM氧化温度，从而氧化并消除颗粒过滤器上堆积的PM。当执行这种过滤器再生处理时，尿素添加阀暴露于具有较高温度的排气。为了应对这种情况，排气控制系统被构造为使得冷却剂如上所述在燃料添加阀之后冷却尿素添加阀。因此，可以将冷却剂到达尿素添加阀时的冷却剂的温度尽可能低地抑制在可以抑制尿素添加阀的过度冷却的范围内。因此，即使在执行上述过滤器再生处理时，也可以适当地防止尿素添加阀过热到导致尿素水溶液劣化的温度。

这里，在诸如V型内燃机和直列多缸内燃机的内燃机中，排气控制系统可以分为两个系统。在这种情况下，在排气控制系统中，排气通道可以包括第一排气通道和第二排气通道。上游净化装置可以包括第一上游净化装置和第二上游净化装置。第一上游净化装置可以布置在第一排气通道中。第二上游净化装置可以布置在第二排气通道中。下游净化装置可以包括第一下游净化装置和第二下游净化装置。第一下游净化装置可以布置在第一排气通道的自第一上游净化装置下游的部分中。第二下游净化装置可以布置在第二排气通道的自第二上游净化装置下游的部分中。燃料添加阀可以包括第一燃料添加阀和第二燃料添加阀。第一燃料添加阀可以布置在第一排气通道的自第一上游净化装置上游的部分中。第二燃料添加阀可以布置在第二排气通道的自第二上游净化装置上游的部分中。尿素添加阀可以包括第一尿素添加阀和第二尿素添加阀。第一尿素添加阀可以布置在第一排气通道的在第一上游净化装置和第一下游净化装置之间的部分中。第二尿素添加阀可以布置在第二排气通道的在第二上游净化装置和第二下游净化装置之间的部分中。冷却通道可以包括第一冷却通道和第二冷却通道。第一冷却通道可以被构造为使得冷却剂首先冷却第一燃料添加阀，然后在第一燃料添加阀之后冷却第一尿素添加阀。第二冷却通道可以被构造为使得冷却剂首先冷却第二燃料添加阀，然后在第二燃料添加阀之后冷却第二尿素添加阀。上述构造使得即使在设置有两个排气控制系统时，也可以在抑制两个燃料添加阀和两个尿素添加阀的过热的同时，抑制两个尿素添加阀的过度冷却。

在诸如V型内燃机和直列多缸内燃机的内燃机中，排气控制系统的部分可以分为两个系统。在这种情况下，在排气控制系统中，排气通道可以包括第一排气通道、第二排气通道和第三排气通道。第三排气通道可以连接到第一排气通道和第二排气通道之间的合流部。上游净化装置可以包括第一上游净化装置和第二上游净化装置。第一上游净化装置可以布置在第一排气通道中。第二上游净化装置可以布置在第二排气通道中。下游净化装置可以布置在第三排气通道中。燃料添加阀可以包括第一燃料添加阀和第二燃料添加阀。第一燃料添加阀可以布置在第一排气通道的自第一上游净化装置上游的部分中。第二燃料添加阀可以布置在第二排气通道的自第二上游净化装置上游的部分中。尿素添加阀可以布置在第三排气通道的自下游净化装置上游的部分中。冷却通道可以包括第一冷却通道、第二冷却通道和第三冷却通道。第一冷却通道可以构造为使得冷却剂经过第一燃料添加阀。第二冷却通道可以构造为使得冷却剂经过第二燃料添加阀。第三冷却通道可以连接到第一冷却通道和第二冷却通道之间的合流部。第三冷却通道可以被构造为使得经过了第一燃料添加阀和第二燃料添加阀的冷却剂经过尿素添加阀。第一冷却通道、第二冷却通道和第三冷却通道可以被构造为使得冷却了第一燃料添加阀的冷却剂在第一燃料添加阀之后冷却尿素添加阀，并且冷却了第二燃料添加阀的冷却剂在第二燃料添加阀之后冷却尿素添加阀。上述构造使得即使在排气控制系统的部分被分成两个系统时，也能够在抑制两个燃料添加阀和尿素添加阀的过热的同时，抑制尿素添加阀的过度冷却。

内燃机可以被构造为用冷却剂冷却。在排气控制系统中，冷却装置可以包括散热器，其被构造为散发经过了内燃机的冷却剂的热。冷却通道可以被构造为使得经过散热器之后且经过内燃机之前的冷却剂中的一些依次流过燃料添加阀和所述尿素添加阀。上述构造使得当冷却剂经过尿素添加阀和燃料添加阀时，可以更可靠地将冷却剂的温度抑制得低。结果，可以更可靠地抑制燃料添加阀和尿素添加阀的过热。

内燃机可以被构造成用冷却剂冷却。在排气控制系统中，冷却装置可以包括散热器，其被构造为散发经过了内燃机的冷却剂的热。冷却通道可以被构造为使得依次经过燃料添加阀和尿素添加阀之后的冷却剂与经过内燃机之后且流入散热器之前的冷却剂合流。根据上述构造，被燃料添加阀和尿素添加阀所接收到的热加热的冷却剂在不经过其他冷却对象的情况下流入散热器。结果，能够在不降低其他冷却对象的冷却效率的情况下冷却燃料添加阀和尿素添加阀。

内燃机可以包括增压器。在排气控制系统中，增压器可以被构造为使得当用内燃机的排气能量驱动涡轮机时压缩机被驱动。增压器可以被构造为用冷却剂冷却。冷却通道与承载流过增压器的冷却剂的通道并行布置。

这里，排气涡轮增压器像燃料添加阀一样常常布置为与内燃机邻近。因而，排气涡轮增压器的温度趋于增加。因此，当冷却通道与承载流经排气涡轮增压器的冷却剂的管道串行布置时，在包括排气涡轮增压器和一组两个添加阀的部件构件中首先要冷却的部件构件将热排出到冷却剂。因而，排出的热可能不利地影响稍后要冷却的部件构件的冷却效率。相反，当承载流经排气涡轮增压器的冷却剂的通道与冷却通道并行布置时，能够防止在包括排气涡轮增压器和一组两个添加阀的部件构件中的任何一个部件构件的冷却效率受到其他部件构件的热的影响。

上述构造使得能够适当地冷却排气控制系统中包括的燃料添加阀和尿素添加阀。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示范性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，其中相同的附图标记表示相同的元件，且其中：

图1示出了第一实施例中的内燃机及其进气和排气系统的示意性构造；

图2示出了第一实施例中的冷却装置的构造的图；

图3示出了当流过恒温阀的冷却剂的温度小于阀开启温度时冷却剂的流动；

图4示出了当流过恒温阀的冷却剂的温度高于或等于阀开启温度时冷却剂的流动；

图5示出了第一实施例的第一变型中的冷却装置的构造；

图6示出了第一实施例的第二变型中的冷却装置的构造；

图7示出了第二实施例中的内燃机及其排气系统的示意性构造；

图8示出了第二实施例中的冷却装置的构造；

图9示出了第二实施例的变型中的内燃机及其排气系统的示意性构造；

图10示出了第二实施例的变型中的冷却装置的构造；以及

图11示出了第三实施例中的冷却装置的构造。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的具体实施例。注：除非另有说明，实施例中公开的部件构件的尺寸、材料、形状和相对布置并非旨在限制本发明的技术范围。

首先，将参照图1至图4描述本发明的第一实施例。图1示出了根据本发明的内燃机的示意性构造。图1所示的内燃机1是以比理论空燃比更稀薄的空燃比运转的压缩点火式内燃机(狄塞尔发动机)。在图1所示的例子中，内燃机1具有串行布置的四个气缸2。然而，内燃机1可以具有三个以下气缸2，或者可以具有五个以上气缸2。内燃机1的气缸2均附接有将燃料喷射到气缸2中的燃料喷射阀3。

内燃机1连接到进气通道4。进气通道4是用于将从大气中吸入的空气引导到每个气缸2的通道。在进气通道4的上游端附近附接有空气滤清器盒40，用于收集空气中的灰尘等。在进气通道4的自空气滤清器盒40下游的部分中，附接有节气门41，用于调节流过进气通道4的空气量。在进气通道4的在节气门41和空气滤清器盒40之间的部分中，附接有空气流量计42，以输出与流过进气通道4的空气量(进气量)相关的电信号。

内燃机1连接到排气通道5。排气通道5是用于通过在气缸2内燃烧的燃烧过的气体(排气)的通道。在排气通道5的某个中间点处，布置有上游箱50。上游箱50容纳由承载贵金属(例如铂、钯或铑)的蜂窝结构体形成的氧化催化剂和颗粒过滤器。包括氧化催化剂和颗粒过滤器的上游箱50是“上游净化装置”的一个实例。在排气通道5的自上游箱50下游的部分中，布置有下游箱51。下游箱51容纳由堇青石或铁铬铝基耐热钢制成的蜂窝结构体、涂覆蜂窝结构体的沸石基涂层、以及承载在该涂层上的贵金属(例如铂和钯)形成的SCR催化剂。包括蜂窝结构体和SCR催化剂的下游箱51是“下游净化装置”的一个例子。在排气通道5的自上游箱50的上游侧的部分中，设置有用于将燃料添加到排气中的燃料添加阀52。在排气通道5的在上游箱50和下游箱51之间的部分中，设置有用于将尿素水溶液添加到排气中的尿素添加阀53。

内燃机1包括使用排气的热能来压缩进气的排气涡轮增压器(增压器)6。涡轮增压器6包括布置在排气通道5的自燃料添加阀52上游的部分中的涡轮机61和布置在进气通道4的空气流量计42和节气门41之间的部分中的压缩机60。涡轮机61将排气的热能转化为动能。压缩机60是由涡轮机61输出的动能驱动以压缩进气的离心压缩机。由压缩机60压缩并由此被加热的进气被布置在进气通道4的在压缩机60和节气门41之间的部分中的中冷器43冷却。中冷器43是将进气的热散发到大气中的换热器或冷却流体。

如前所述构造的内燃机1与电子控制单元(ECU)7一起设置。ECU 7由CPU、ROM、RAM、备用RAM等构成。这样构成的ECU 7不仅与前述空气流量计42电连接，而且与诸如加速器位置传感器8和曲柄位置传感器9的各种传感器电连接。加速器位置传感器8是输出与加速踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号的传感器。曲柄位置传感器9是输出与内燃机1的发动机输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号的传感器。

ECU 7还与诸如燃料喷射阀3、节气门41、燃料添加阀52和尿素添加阀53的各种装置电连接，以便能够控制各种设备的运行状态。例如，ECU 7基于由加速器位置传感器8的输出信号计算的发动机负荷以及基于由曲柄位置传感器9的输出信号计算出的发动机转速来计算目标燃料喷射量，并且根据目标燃料喷射量控制燃料喷射阀3。此外，当上游箱50的氧化催化剂处于活性状态并且下游箱51的SCR催化剂处于非活性状态时，ECU 7执行处理(以下称为“催化剂预热处理”)以将燃料从燃料添加阀52添加到的排气中，以便使用当利用氧化催化剂氧化燃料时产生的反应热将下游箱51的SCR催化剂的温度升高到活性温度。此外，当估计出堆积在上游箱50的颗粒过滤器上的PM的量高于或等于规定的阈值时，ECU 7执行处理(过滤器再生处理)以将燃料从燃料添加阀52添加到排气中以便使用当燃料被氧化催化剂氧化时产生的反应热使颗粒过滤器的温度升高到PM可氧化温度。当下游箱51的SCR催化剂上吸附的氨(NH₃)的量(NH₃吸附量)达到目标吸附量以下时，ECU7执行处理(以下称为“还原剂供给处理”)，以将尿素水溶液从尿素添加阀53添加到排气中。从尿素添加阀53添加到排气中的尿素水溶液在排气中或在SCR催化剂中被热解和水解以形成NH₃，所形成的NH3被吸附在SCR催化剂上。吸附在SCR催化剂上的NH₃与排气中所含的NO_X反应，并将NO_X还原成氮气(N₂)。

这里，当燃料添加阀52或尿素添加阀53暴露于高温排气时，停滞在燃料添加阀52的喷嘴孔附近的燃料或停滞在尿素添加阀53的喷嘴孔的附近的尿素水溶液可能被过热到燃料或尿素水溶液劣化的温度。例如，当燃料添加阀52过热时，燃料添加阀52的喷嘴孔附近停滞的燃料可能劣化(例如碳化)，这可能导致燃料添加阀的喷嘴孔堵塞。当发生燃料添加阀52的喷嘴孔堵塞并执行上述催化剂预热处理或过滤器再生处理时，可能难以将SCR催化剂或颗粒过滤器加热到期望的温度。当尿素添加阀53过热时，停滞在尿素添加阀53的喷嘴孔附近的尿素水溶液可能劣化为尿素结晶、氰尿酸、或黑色素等，这可能导致尿素添加阀53的喷嘴孔堵塞。当尿素添加阀53的喷嘴孔发生堵塞并执行上述还原剂供给处理时，可能变得难以使SCR催化剂的NH3吸附量达到目标吸附量。为了解决这些问题，在本实施例中，利用内燃机1的冷却流体对燃料喷射阀3和尿素添加阀53进行冷却。

图2表示本实施例的冷却装置的构造。冷却装置包括布置在内燃机1的气缸盖1a中的盖侧管道10a和布置在内燃机1的气缸体1b中的体侧管道10b。盖侧管道10a和体侧管道10b彼此连通。盖侧管道10a通过第一管道11连接到散热器12的冷却流体入口。散热器12是将冷却流体的热散发到大气中的换热器。散热器12具有通过第二管道13连接到恒温阀14的冷却流体出口。恒温阀14不仅连接到第二管道13，而且连接到第三管道15和旁路管道16。第三管道15连接到水泵17的吸入口。水泵17具有通过第四管道18连接到体侧管道10b的排出口。旁通管道16连接到盖侧管道10a。

这里，恒温阀14是根据冷却流体的温度阻塞第二管道13或旁路管道16的通道切换阀。更具体地，当流过恒温阀14的冷却流体的温度小于指定的阀开启温度(例如80℃至90℃)时，恒温阀14阻塞第二管道13同时打开旁路管道16，使得第三管道15连接到旁通管道16。当流过恒温阀14的冷却流体的温度等于阀开启温度或更高时，恒温阀14打开第二管道13，同时阻塞旁路管道16，使得第三管道15连接到第二管道13。

接下来，第四管道18具有连接到冷却通道19的一端的某个中间点。冷却通道19的另一端连接到第一管道11的某个中间点。冷却通道19是用于将冷却流体串行供给到燃料添加阀52和尿素添加阀53的通道。这里，由于尿素水溶液在低于燃料劣化温度的温度下容易劣化，所以考虑使得在加油阀52之前冷却尿素添加阀53的构造管道的方法。然而，当在燃料添加阀52之前冷却尿素添加阀53时，尿素添加阀53可能暴露于具有较低温度的排气。在这种情况下，尿素添加阀53可以被冷却到低于尿素的熔点的温度，使得尿素可能沉淀。此外，由于燃料添加阀52被布置在排气通道5的自尿素添加阀的上游的部分，所以燃料添加阀52比尿素添加阀53更经常暴露于高温环境。因而，当尿素添加阀53在燃料添加阀52之前冷却时，燃料添加阀52的冷却可能变得不足，这可能导致不能抑制在燃料添加阀52的喷嘴孔附近停滞的燃料的劣化。因而，本实施例的冷却通道19构造为使得冷却流体首先冷却燃料添加阀52，然后在燃料添加阀52之后冷却流体冷却尿素添加阀53。短语“在燃料添加阀52之后冷却流体冷却尿素添加阀53”在文中表示：在燃料添加阀52和尿素添加阀53之间没有布置除了这些燃料添加阀52和尿素添加阀53之外冷却对象。在下文中，冷却通道19的在第四管道18和燃料添加阀52之间的部分被称为第五通道19a，冷却通道19的在燃料添加阀52和尿素添加阀53之间的部分被称为第六通道19b，并且冷却通道19的在尿素添加阀53和第一管道11之间的部分被称为第七通道19c。

在下文中，参照图3和图4描述上述冷却装置中的冷却流体的流动。图3示出了在内燃机1处于冷态的情况下，当流过恒温阀14的冷却流体的温度小于阀开启温度时冷却流体的流动。当流过恒温阀14的冷却流体的温度低于阀开启温度时，恒温阀14运转，使得第二管道13被阻塞，并且第三管道15和旁路管道16如前所述地连接。结果，建立了从水泵17排出的冷却流体依次穿过第四管道18、体侧管道10b、盖侧管道10a、旁通管道16、恒温阀14和第三管道15，并返回到水泵17的回路。当建立这样的回路时，冷却流体绕过散热器12，这抑制了冷却流体的温度降低。结果，抑制了内燃机1的不必要的冷却，从而促进了内燃机1的暖机。

当流过恒温阀14的冷却流体的温度低于阀开启温度时，不仅建立了上述回路，而且建立了另一回路，在该另一回路中从水泵17排放的冷却流体依次通过第四管道18、第五通道19a、燃料添加阀52、第六通道19b、尿素添加阀53、第七通道19c、第一管道11、盖侧管道10a、旁通管道16、恒温阀14和第三管道15，并返回到水泵17。这里，当流过恒温阀14的冷却流体的温度低于阀开启温度时，估计燃料添加阀52和尿素添加阀53的温度也低。当燃料添加阀52和尿素添加阀53的温度低时，从燃料添加阀52被添加到的排气中的燃料和从尿素添加阀53被添加到排气中的尿素水溶液变得难以雾化。在这种情况下，如果建立了图3所示的回路，燃料添加阀52和尿素添加阀53被由于接收自内燃机1的热而增加了温度的冷却流体加热。结果，从燃料添加阀52被添加到排气中的燃料和从尿素添加阀53被添加到排气中的尿素水溶液变得容易雾化。

现在，图4示出了在内燃机1处于暖机完成状态的情况下，流过恒温阀14的冷却流体的温度高于或等于阀开启温度时的冷却流体的流动。当流过恒温阀14的冷却流体的温度高于或等于阀开启温度时，恒温阀14运转，使得旁路管道16被阻塞，并且第二管道13和第三管道15被如前所述地连接。因而，建立了从水泵17排出的冷却流体依次穿过第四管道18、体侧管道10b、盖侧管道10a、第一管道11、散热器12、第二管道13、恒温阀14以及第三管道15，并返回到水泵17的回路。当建立这样的回路时，通过体侧管道10b和盖侧管道10a而被加热的冷却流体穿过散热器，其中冷却流体的热被散热器12散发。因此，散热器12中散热后具有较低温度的冷却流体流入盖侧管道10a和体侧管道10b，使得内燃机1被适当地冷却。结果，抑制了内燃机1的过热。

当流过恒温阀14的冷却流体的温度高于或等于阀开启温度时，不仅建立了上述回路，而且建立了另一回路，在该另一回路中从水泵17排出的冷却流体依次穿过第四管道18、第五通道19a、燃料添加阀52、第六通道19b、尿素添加阀53、第七通道19c、第一管道11、散热器12、第二管道13、恒温阀14以及第三管道15，并返回到水泵17。当建立了这样的回路时，在散热器12中散热之后并且在流入体侧管道10b之前的低温冷却流体依次冷却燃料添加阀52和尿素添加阀53。这里，当流过恒温阀14的冷却流体的温度高于或等于阀开启温度时，燃料添加阀52和尿素添加阀53也在某种程度上暴露于高温排气。因此，燃料添加阀52和尿素添加阀53的温度趋于增加。当在燃料添加阀52和尿素添加阀53的温度易于增加的情况下燃料添加阀52和尿素添加阀53被在散热器12中散热之后并且流入体侧管道10b之前的低温冷却流体冷却时，燃料添加阀52和尿素添加阀53的温度升高被抑制。特别地，在燃料添加阀52和尿素添加阀53之中，易于暴露于高温环境的燃料添加阀52优先于尿素添加阀53而被冷却。结果，能够防止燃料添加阀52被过热到导致燃料劣化的温度。此外，由于在接收到燃料添加阀52的热之后，尿素添加阀53由冷却流体冷却，所以可以防止尿素添加阀53过度冷却到低于尿素熔点的温度。

当内燃机1的排气中含有剩下的未燃烧的未燃烧燃料成分时，在上游箱50的氧化催化剂中，未燃烧燃料成分被氧化。结果，尿素添加阀53暴露于由于氧化过程中产生的反应热而导致温度升高的排气中。当执行上述催化剂预热处理时，由燃料添加阀52向氧化催化剂供给燃料，从而主动增加氧化催化剂中产生的反应热。结果，尿素添加阀53暴露于温度较高的排气中。当尿素添加阀53由于如上所述的各种因素而暴露于具有较高温度的排气时，尿素添加阀53的温度也趋于增加。然而，本实施例的冷却通道19构造为使得在燃料添加阀52和尿素添加阀53之间不设置除了这两个添加阀以外的冷却对象。因此，可以将穿过尿素添加阀53时的冷却流体的温度尽可能低地抑制在能够抑制尿素添加阀53的过度冷却的范围内。结果，可以适当地防止尿素添加阀53过热到导致尿素水溶液劣化的温度。

此外，当执行上述过滤器再生处理时，颗粒过滤器被加热至PM可氧化温度。因而，假设尿素添加阀53暴露于温度急剧上升的排气。然而，本实施例的冷却通道19构造为使得在燃料添加阀52和尿素添加阀53之间不设置除这两个添加阀以外的冷却对象。因此，可以将到达尿素添加阀53时的冷却流体的温度尽可能低地抑制在能够抑制尿素添加阀53的过度冷却的范围内。结果，即使在尿素添加阀53暴露于由于过滤器再生处理的执行而温度升高的排气的情况下，也可以适当地防止尿素添加阀53过热到导致尿素水溶液劣化的温度。

因此，本实施例的冷却装置能够在抑制燃料添加阀52和尿素添加阀53的过热的同时，抑制尿素添加阀53的过度冷却。由于本实施例的冷却通道19被构造为使得冷却流体串行流过燃料添加阀52和尿素添加阀53，与冷却流体并行流过燃料添加阀52和尿素添加阀53的构造相比，能够抑制冷却装置的车载安装性能的下降。

在本实施例中，内燃机1的冷却流体用作用于冷却燃料添加阀52和尿素添加阀53的冷却剂。然而，也可以使用诸如内燃机1或齿轮传动装置的润滑油的其它冷却剂。在这种情况下，低温润滑油在穿过将润滑油的热散发到大气或冷却流体的油冷却器之后并且在穿过润滑目标之前可以被依次供给至燃料添加阀52和尿素添加阀53。

现在描述第一实施例的第一变型。当涡轮增压器6是用内燃机1的冷却流体冷却的水冷型涡轮增压器，并且承载通过涡轮增压器6的冷却流体的通道与冷却通道19串行布置时，涡轮增压器6的冷却效率可能下降，或者燃料添加阀52和尿素添加阀53的冷却效率可能下降。

例如，当冷却通道19与承载通过涡轮增压器6的冷却流体的通道的下游部分串行布置时，燃料添加阀52和尿素添加阀53被由于接收自涡轮增压器6的热而具有高温度的冷却流体冷却。因而，从燃料添加阀52和尿素添加阀53向冷却流体散发的热量减少，这降低了燃料添加阀52和尿素添加量的冷却效率。结果，燃料添加阀52可能过热到导致燃料劣化的温度，或者尿素添加阀53可能过热到导致尿素水溶液劣化的温度。

当冷却通道19与承载通过涡轮增压器6的冷却流体的通道的上游部分串行布置时，涡轮增压器6被由于接受自燃料添加阀52和尿素添加阀53的热而具有高温度的冷却流体冷却。结果，涡轮增压器6的冷却效率下降。这可能导致联接涡轮增压器6的涡轮工作轮和压缩机轮的轴的旋转故障。

在这种情况下，在本变型中，当涡轮增压器6是水冷式涡轮增压器时，承载通过涡轮增压器6的冷却流体的通道与冷却通道19并行地布置。图5示出本变型的冷却装置的构造。在图5中，与前述的第一实施例中的部件构件相同的部件构件用相同的附图标记表示。

如图5所示，承载通过涡轮增压器6的冷却流体的通道(以下称为“TC管道”)20由从体侧管道10b的某个中间点分支并延伸到涡轮增压器6的第八管道20a以及从涡轮增压器6延伸并与第一管道11的某个中间点合流的第九管道20b组成。根据这样的构造，由于TC管道20与冷却通道19并行布置，因此能够抑制涡轮增压器6的冷却效率的下降以及燃料添加阀52和尿素添加阀53的冷却效率的下降。

冷却通道19也布置成并行于承载通过除了涡轮增压器6之外的水冷式辅助机器(例如水冷式油冷却器)的冷却流体的通道。换句话说，除两个添加阀之外，没有冷却对象(例如涡轮增压器6和水冷油冷却器)布置为在从水泵17延伸并且通过第四管道18、冷却通道19和第一管道11到达散热器12的冷却流体入口的路径中。根据这样的构造，可以在不影响除两个添加阀以外的冷却对象的冷却效率的情况下冷却燃料添加阀52和尿素添加阀53。

给出第一实施例的第二变型的描述。在上述第一实施例中，燃料添加阀52和尿素添加阀53用从第四管道18的某个中间点处取出的冷却流体冷却。然而，燃料添加阀52和尿素添加阀53可以用从体侧管道10b的某个中间点处取出的冷却流体冷却。更具体地，如图6所示，冷却通道19的一端(第五通道19a的上游端)可以连接到体侧管道10b的某个中间点。

根据如图6所示的构造，在散热器12中散热后的冷却流体由于从气缸体1b接收的热而被加热到某种程度。在这种状态下，冷却流体冷却燃料添加阀52和尿素添加阀53。结果，在从燃料添加阀52和尿素添加阀53之中的至少尿素添加阀53布置在离内燃机1有距离的位置(例如，车辆的暴露于流动的风的底面上的位置)处时，如图6所示构造的冷却装置会是合适的。假设这样的情况：当尿素添加阀53布置在离内燃机1有距离的位置时，如在第一实施例中所述的在散热器12中散热之后并且在流入体侧管道10b之前的低温冷却流体冷却尿素添加阀53和燃料添加阀52。在这种情况下，由于低温冷却流体的冷却效应与流动的风的冷却效应的协同效应，尿素添加阀53可能过度冷却至引起尿素沉淀的温度。与此相反，如图6所示，当燃料添加阀52和尿素添加阀53用由于从气缸体1b接收到的热而温度上升到一定程度的冷却流体所冷却时，可以抑制尿素添加阀53的过度冷却。然而，当燃料添加阀52用由于从气缸体1b接收到的热而温度升高到一定程度的冷却流体所冷却时，存在燃油添加阀52过热的风险。然而，由于体侧管道10b是与其他通道相比承载大量冷却流体的部分，因此能够将相对大量的冷却流体从体侧管道10b取出到冷却通道19。也就是说，可以使每单位时间内通过燃料添加阀52的冷却流体的量相对较大。由此，能够在抑制燃料添加阀52和尿素添加阀53的过热的同时，防止尿素添加阀53的过度冷却。

现在参考图7和图8给出本发明的第二实施例的描述。这里，将描述除了第一实施例中描述的那些构造方案之外的构造方案，同时省略了相同构造方案的描述。

在上述第一实施例中，内燃机的排气控制系统具有一个系统。然而，在本实施例中，内燃机的排气控制系统分为两个系统。图7示出本实施例的内燃机及其排气系统的概略构造。在图7中，与上述的第一实施例中的部件构件相同的部件构件用相同的附图标记表示。

图7中所示的内燃机1包括布置成V形的两个气缸组(排)100a、100b。在图7所示的例子中，排100a、100b分别设置有三个气缸2。然而，排100a、100b可以分别设置有两个以下的气缸2、或四个以上的气缸2。

在两个排100a、100b中，一个排100a(以下称为“第一排100a”)连接到第一排气通道5a。在第一排气通道5a的路线中，第一涡轮增压器6a的涡轮机61a、第一燃料添加阀52a、第一上游箱50a、第一尿素添加阀53a和第一下游箱51a从排气的流动方向的上游侧依次布置。

在两个排100a、100b中，另一排100b(以下称为“第二排100b”)连接到第二排气通道5b。在第二排气通道5b的路线中，第二涡轮增压器6b的涡轮机61a、第二燃料添加阀52b、第二上游箱50b、第二尿素添加阀53b和第二下游箱51b从排气流动方向的上游侧依次布置。

第一排气通道5a的自第一下游箱51a下游的部分和下游第二排气通道5b的自第二下游箱51b下游的部分可以彼此合流，或者可以彼此独立，直到它们到达尾端(大气释放端)。

这里，类似于前述第一实施例中的上游箱50，第一上游箱50a和第二上游箱50b容纳氧化催化剂和颗粒过滤器。类似于前所述的第一实施例中的下游箱51，第一下游箱51a和第二下游箱51b容纳SCR催化剂。

图7中的附图标记60a表示第一涡轮增压器6a的压缩机。图7中的附图标记60b表示第二涡轮增压器6b的压缩机。

接下来，图8是表示本实施例的冷却装置的构造的图。在图8中，与前述的第一实施例中的部件构件相同的部件构件用相同的附图标记表示。本实施例中的冷却通道19包括第一冷却通道190和与第一冷却通道190并行设置的第二冷却通道191。第一冷却通道190是自第四管道18的某个中间点分支的并在与第一管道11的某个中间点合流之前依次延伸通过第一燃料添加阀52a和第一尿素添加阀53a的管道。在这种情况下，第一冷却通道190构造为使得自第四管道18中取出的冷却流体首先冷却第一燃料添加阀52a，然后在第一燃料添加阀52a之后冷却第一尿素添加阀53a。也就是说，第一冷却通道190被构造为使得在第一燃料添加阀52a和第一尿素添加阀53a之间不布置除了这些第一燃料添加阀52a和第一尿素添加阀53a之外的其它冷却对象。第二冷却通道191是自第四管道18的某个中间点分支的并在与第一管道11的某个中间点合流之前依次延伸通过第二燃料添加阀52b和第二尿素添加阀53b的管道。在这种情况下，第二冷却通道191被构造为使得从第四管道18中取出的冷却流体首先冷却第二燃料添加阀52b，然后在第二燃料添加阀52b之后冷却第二尿素添加阀53b。也就是说，第二冷却通道191被构造为使得在第二燃料添加阀52b和第二尿素添加阀53b之间不布置除了这些第二燃料添加阀52b和第二尿素添加阀53b之外的其它冷却对象。

根据如图8所示构造的冷却通道19，如前述第一实施例，能够在抑制燃料添加阀52a、52b和尿素添加阀53a、53b的过热的同时，抑制尿素添加阀53a、53b的过度冷却。

给出对第二实施例的变型的描述。在前述的第二实施例中，排气控制系统分为两个系统。然而，在本变型中，排气控制系统的部分被划分为两个系统。

图9示出本变型的内燃机及其排气系统的示意性构造。在图9中，与上述第二实施例中的部件构件相同的部件构件用相同的附图标记表示。图9中所示的内燃机1的排气系统包括连接到第一排100a的第一排气通道5a'、连接到第二排100b的第二排气通道5b'以及由第一排气通道5a'和第二排气通道5b'的合流部形成的第三排气通道5c。在第一排气通道5a'的路线中，第一涡轮增压器6a的涡轮机61a、第一燃料添加阀52a和第一上游箱50a从排气的流动方向的上游侧依次布置。在第二排气通道5b'的路线中，第二涡轮增压器6b的涡轮61b、第二燃料添加阀52b和第二上游箱50b从排气的流动方向的上游侧依次布置。在第三排气通道5c的路线中，尿素添加阀53和下游箱51从排气的流动方向的上游侧依次布置。

图10示出本变型的冷却装置的构造。在图10中，与上述的第二实施例中的部件构件相同的部件构件用相同的附图标记表示。本变型的冷却通道19包括第一冷却通道190'、与第一冷却通道190'并行布置的第二冷却通道191'、以及连接于第一冷却通道190与第二冷却通道191'彼此合流处的合流部的第三冷却通道192'。第一冷却通道190'是自第四管道18的某个中间点分支的并延伸穿过第一燃料添加阀52a的管道。第二冷却通道191'是自第四管道18的某个中间点分支的并延伸穿过第二燃料添加阀52b的管道。第三冷却通道192是延伸穿过尿素添加阀53并随后与第一管道11的某个中间点合流的管道。

这里，在第一冷却通道190'中未布置除了第一燃料添加阀52a之外的冷却对象。类似地，在第二冷却通道191'中未布置除了第二燃料添加阀52b之外的对象。在第三冷却通道192中未布置除了尿素添加阀53之外的冷却对象。

根据如上所述构造的冷却装置，冷却第一燃料添加阀52a的冷却流体在第一燃料添加阀52a之后冷却尿素添加阀53，并且冷却第二燃料添加阀52b在第二燃料添加阀52b之后冷却尿素添加阀53。结果，如上述第一实施例那样，能够在抑制燃料添加阀52a、52b和尿素添加阀53的过热的同时，防止尿素添加阀53的过度冷却。

在前面描述的第二实施例和第二实施例的变型中，提及V型内燃机作为示例。然而，图8或图10中所示的构造可应用于例如包括串行布置的六个以上气缸的直列多气缸内燃机，其中排气系统的一部分被分成两个系统。

现在参照图11描述本发明的第三实施例。这里，将描述除了第一实施例中描述的那些构造方案之外的构造方案，同时省略对相同构造方案的描述。

在上述第一实施例中，冷却通道19附接到内燃机1的冷却流体循环通过的回路。在本实施例中，当中冷器43是水冷式换热器时，冷却通道19附接在中冷器43的冷却回路上。

图11示出了本实施例的冷却装置的构造。图11中所示的冷却装置包括出口管道430，其将从中冷器43的冷却流体出口流出的冷却流体引导到与散发内燃机1的冷却流体的热的散热器12分离地设置的散热器120的冷却流体入口。冷却装置还包括入口管道431，其将从散热器120的冷却流体出口流出的冷却流体引导到中冷器43的冷却流体入口。在入口管道431的某个中间点处，附接电动水泵432以将入口管道431中的冷却流体从散热器120的冷却流体出口侧朝向中冷器43的冷却流体入口侧泵出。入口管道431的在电动水泵432和中冷器43之间的部分连接到冷却通道19的上游端。冷却通道19的下游端连接到出口管道430的某个中间点。冷却通道19构造为如前述第一实施例中所述的使得冷却流体先冷却燃料添加阀53，然后在燃料添加阀52之后冷却尿素添加阀53。

根据如上所述构造的冷却装置，燃料添加阀52和尿素添加阀53由在散热器120中散热之后并且在流入中冷器43之前的低温冷却流体冷却。因而，能够抑制燃料添加阀52和尿素添加阀53的过热。此外，由于用在接收燃料添加阀52的热之后的冷却流体冷却尿素添加阀53，所以也可以防止尿素添加阀53过度冷却到低于尿素的熔点的温度。此外，由于本实施例中的冷却通道19与承载通过中冷器43的冷却流体的管道并行地布置，所以能够在不降低中冷器43的冷却效率的情况下，冷却燃料添加阀52和尿素添加阀53。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的排气控制系统，所述内燃机是运转以执行稀薄燃烧的压缩点火式内燃机，

所述排气控制系统的特征在于包括：

上游净化装置，其布置在所述内燃机的排气通道中，所述上游净化装置包括氧化催化剂；

下游净化装置，其布置在所述排气通道的自所述上游净化装置下游的部分中，所述下游净化装置包括选择性催化还原催化剂；

燃料添加阀，其布置在所述排气通道的自所述上游净化装置上游的部分中，所述燃料添加阀被构造为将燃料添加到所述内燃机的排气中；

尿素添加阀，其布置在所述排气通道的在所述上游净化装置与所述下游净化装置之间的部分中，所述尿素添加阀被构造为将尿素水溶液添加到所述排气中；以及

冷却装置，其具有冷却通道，所述冷却通道被构造为承载流过所述冷却通道的冷却剂，所述冷却通道被构造为使得：所述冷却剂首先冷却所述燃料添加阀，然后在所述燃料添加阀之后冷却所述尿素添加阀。

2.根据权利要求1所述的排气控制系统，其特征在于

除了所述氧化催化剂之外，所述上游净化装置还包括构造为收集所述排气中的颗粒物质的颗粒过滤器。

3.根据权利要求1或2所述的排气控制系统，其特征在于

所述排气通道包括第一排气通道和第二排气通道，

所述上游净化装置包括第一上游净化装置和第二上游净化装置，

所述第一上游净化装置布置在所述第一排气通道中，

所述第二上游净化装置布置在所述第二排气通道中，

所述下游净化装置包括第一下游净化装置和第二下游净化装置，

所述第一下游净化装置布置在所述第一排气通道的自所述第一上游净化装置下游的部分中，

所述第二下游净化装置布置在所述第二排气通道的自所述第二上游净化装置下游的部分中，

所述燃料添加阀包括第一燃料添加阀和第二燃料添加阀，

所述第一燃料添加阀布置在所述第一排气通道的自所述第一上游净化装置上游的部分中，

所述第二燃料添加阀布置在所述第二排气通道的自所述第二上游净化装置上游的部分中，

所述尿素添加阀包括第一尿素添加阀和第二尿素添加阀，

所述第一尿素添加阀布置在所述第一排气通道的在所述第一上游净化装置与所述第一下游净化装置之间的部分中，

所述第二尿素添加阀布置在所述第二排气通道的在所述第二上游净化装置与所述第二下游净化装置之间的部分中，并且

所述冷却通道包括第一冷却通道和第二冷却通道，

所述第一冷却通道被构造为使得：所述冷却剂首先冷却所述第一燃料添加阀，然后在所述第一燃料添加阀之后冷却所述第一尿素添加阀，

所述第二冷却通道被构造为使得：所述冷却剂首先冷却所述第二燃料添加阀，然后在所述第二燃料添加阀之后冷却所述第二尿素添加阀。

4.根据权利要求1或2所述的排气控制系统，其特征在于

所述排气通道包括第一排气通道、第二排气通道和第三排气通道，

所述第三排气通道连接到所述第一排气通道与所述第二排气通道之间的合流部，

所述上游净化装置包括第一上游净化装置和第二上游净化装置，

所述第一上游净化装置布置在所述第一排气通道中，

所述第二上游净化装置布置在所述第二排气通道中，

所述下游净化装置布置在所述第三排气通道中，

所述燃料添加阀包括第一燃料添加阀和第二燃料添加阀，

所述第一燃料添加阀布置在所述第一排气通道的自所述第一上游净化装置上游的部分中，

所述第二燃料添加阀布置在所述第二排气通道的自所述第二上游净化装置上游的部分中，

所述尿素添加阀布置在自所述下游净化装置上游的所述第三排气通道中，并且

所述冷却通道包括第一冷却通道、第二冷却通道和第三冷却通道，

所述第一冷却通道被构造为使得所述冷却剂经过所述第一燃料添加阀，

所述第二冷却通道被构造为使得所述冷却剂经过所述第二燃料添加阀，

所述第三冷却通道连接到所述第一冷却通道与所述第二冷却通道之间的合流部，

所述第三冷却通道被构造为使得经过了所述第一燃料添加阀和所述第二燃料添加阀的所述冷却剂经过所述尿素添加阀，

所述第一冷却通道、所述第二冷却通道以及所述第三冷却通道被构造为使得：冷却了所述第一燃料添加阀的所述冷却剂在所述第一燃料添加阀之后冷却所述尿素添加阀，并且冷却了所述第二燃料添加阀的所述冷却剂在所述第二燃料添加阀之后冷却所述尿素添加阀。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的排气控制系统，其特征在于，

所述内燃机被构造为用所述冷却剂冷却，

所述冷却装置包括散热器，其被构造为散发经过了所述内燃机的所述冷却剂的热；并且

所述冷却通道被构造为使得：经过所述散热器之后且经过所述内燃机之前的所述冷却剂中的一些依次流过所述燃料添加阀和所述尿素添加阀。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的排气控制系统，其特征在于，

所述内燃机被构造为用所述冷却剂冷却，

所述冷却装置包括散热器，其被构造为散发经过了所述内燃机的所述冷却剂的热，并且

所述冷却通道被构造为使得：依次经过所述燃料添加阀和所述尿素添加阀之后的所述冷却剂与经过所述内燃机之后且流入所述散热器之前的所述冷却剂合流。

7.根据权利要求5所述的排气控制系统，其特征在于

所述冷却通道被构造为使得：依次经过所述燃料添加阀和所述尿素添加阀之后的所述冷却剂与经过所述内燃机之后且流入所述散热器之前的所述冷却剂合流。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的排气控制系统，其特征在于

所述内燃机包括增压器，

所述增压器被构造为使得：当用所述内燃机的排气能量驱动涡轮机时压缩机被驱动，

所述增压器被构造为用所述冷却剂冷却，并且

所述冷却通道与承载流过所述增压器的所述冷却剂的通道并行布置。