CN1839252A - 发动机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机的排气净化装置，从喷孔向位于氮氧化物还原催化剂的排气上游的排气通道内开口的喷嘴，喷射供给对应于发动机运转状态的所需量的液体还原剂，另一方面，当液体还原剂的喷射流量为0时，向喷嘴内部供给净化用空气罐中储存的压缩空气规定时间。因此，喷嘴内部残留的液体还原剂由压缩空气强制排出，即使在因排气热使得喷嘴成为高温时，也不会析出还原剂成分，从而可以防止喷嘴内部的堵塞。

Description

发动机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及一种使用液体还原剂还原净化排气中的氮氧化物(NOx)的发动机排气净化装置(以下称为“排气净化装置”)，特别是涉及抑制NOx的还原净化不良的技术。
背景技术
作为去除包含在发动机排气中的NOx的排气净化装置，提出有日本特开2000-27627号公报中记载的装置。这样的排气净化装置中，为在氧气过量的气氛下将NOx转化为无害的氮气(N2)、氧气(O2)等而在发动机排气通道上配置了NOx还原催化剂。另外，为了提高NOx还原催化剂中的NOx净化效率，采用了在NOx还原催化剂的排气上游，根据发动机的运转状态、从喷嘴喷射供给所需量的液体还原剂的结构。
在这样的排气净化装置中，存在如下情况：  当由于排气热而使得喷嘴成为高温时，液体还原剂的喷射供给停止时，水分从残留在喷嘴内部的液体还原剂中蒸发，还原剂成分析出，附着在喷嘴内部而引起了堵塞。当在喷嘴内部发生堵塞时，有可能存在如下情况：即使后来再次开始喷射供给液体还原剂，也不能向NOx还原催化剂提供对应于发动机运转状态的所需量的液体还原剂，从而，排气中的NOx还没有充分地被净化还原就被排出到大气中。
发明内容
因此，本发明鉴于以上的现有技术的问题点而作出的，  目的在于提供一种排气净化装置，通过在液体还原剂的喷射供给停止时向喷嘴内部供给高压空气，从而防止喷嘴内部的堵塞，抑制了因液体还原剂的供给不足而引起的NOx的还原净化不良。
为此，在本发明的排气净化装置中，包括：氮氧化物还原催化剂，被设置在发动机排气通道中，用于使用液体还原剂来还原净化排气中的氮氧化物；喷嘴，其喷孔向位于该氮氧化物还原催化剂的排气上游的排气通道内开口；运转状态检测装置，检测发动机的运转状态；还原剂喷射供给装置，根据通过该运转状态检测装置检测出的发动机运转状态，从上述喷嘴的喷孔向排气通道内喷射供给液体还原剂；高压空气供给装置，在由该还原剂喷射供给装置供给的液体还原剂的喷射流量为0时，向上述喷嘴内部供给高压空气规定时间。
根据本发明，当从喷嘴的喷孔向发动机排气通道内喷射供给的液体还原剂的喷射流量为0时，向喷嘴内部供给高压空气规定时间。由此，在液体还原剂的喷射供给停止时，即使在喷嘴内部残留了液体还原剂，也能由高压空气将其强制向排气通道排出。因此，即使在因排气热使得喷嘴成为高温时，也不会从残留于其内部的液体还原剂蒸发水分而析出还原剂成分，从而可以防止喷嘴的堵塞。并且，通过防止喷嘴的堵塞，也不存在氮氧化物还原催化剂中液体催化剂不足，从而抑制了氮氧化物还未充分地还原净化就被原样排放到大气中。
附图说明
图1是本发明的排气净化装置的第1实施方式的结构图。
图2是本发明的排气净化装置的第2实施方式的结构图。
图3是本发明的排气净化装置的第3实施方式的结构图。
图4是本发明的排气净化装置的第4实施方式的结构图。
符号说明
1：发动机
2：排气管
3：NOx还原催化剂
4：喷嘴
5：空气储藏罐
6：电磁开关阀
7：减压阀
8：还原剂添加装置
9：还原剂罐；
11：净化用空气罐
12：电磁开关阀
13：运转状态检测传感器
14：控制单元
20：空气压缩机
30：减压阀
40：还原剂添加装置
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明。
图1表示本发明的排气净化装置的第1实施方式的整体结构。
在构成发动机1的排气通道的排气管2中配置有还原净化排气中的NOx的NOx还原催化剂3。NOx还原催化剂3为如下结构：在由陶瓷的堇青石或Fe-Cr-Al类的耐热钢构成的、具有蜂窝状横截面的整体式(monolith)催化剂承载体上，承载了例如沸石类的活性成分。另外，在催化剂承载体上承载的催化剂成分接受尿素水溶液、汽油、轻油、乙醇等液体还原剂的供给而活化，有效地将NOx转化为无害物质。
在NOx还原催化剂3的排气上游配置有从向排气管2内开口的喷孔喷射供给液体还原剂的喷嘴4。
空气储藏罐5储存有加压成700～1000kPa的压缩空气。储存在空气储藏罐5中的压缩空气依次通过作为常闭阀的电磁开关阀6、及减压阀7(减压装置)，供给到还原剂添加装置8。此外，空气储藏罐5也可以与为其他用途而设置的空气储藏罐共用。此外，还原剂罐9中储存的液体还原剂供给到还原剂添加装置8。
还原剂添加装置8通过内置的泵的工作，向压缩空气添加液体还原剂，在成为喷雾状态后，提供给喷嘴4。此外，液体还原剂的添加流量即液体还原剂的喷射流量，通过控制泵的动作而成为任意可变的流量。另外，还原剂添加装置8其内部是连通的结构，使得可经常向喷嘴4提供被供给的压缩空气。
储存在空气储藏罐5中的压缩空气在通过电磁开关阀6后分支，经过止回阀10提供给净化用空气罐11。因而，在净化用空气罐11中储存了与空气储藏罐5大致相同的气压的压缩空气。此外，止回阀10配置成阻止压缩空气从净化用空气罐11向电磁开关阀6的下游逆流。并且，储存在净化用空气罐11中的压缩空气经过作为常闭阀的电磁开关阀12被提供给还原剂添加装置8。
发动机1上设有检测其旋转速度及负载的运转状态检测传感器13(运转状态检测装置)。此处，作为发动机的负载，可以利用吸气流量、吸气负压、节气门开度、油门开度、燃料喷射量、增压等。另外，内置了计算机的控制单元14输入来自运转状态检测传感器13的旋转速度及负载，通过ROM(Read Only Memory)中存储的控制程序，控制还原剂添加装置8中内置的泵、电磁开关阀6及电磁开关阀的12动作。
此外，由空气储藏罐5、电磁开关阀6、减压阀7、还原剂添加装置8、还原剂罐9及控制单元14构成了还原剂喷射供给装置。另外，由净化用空气罐11、电磁开关阀12及控制单元14构成了高压空气供给装置。
下面，说明这样的排气净化装置的动作。
通过发动机1运转，其排气被排出到排气管2。此时，控制单元14从运转状态检测传感器13读入旋转速度及负载，运算用于还原净化排气中的NOx所需的液体还原剂的添加流量。控制单元14在液体还原剂的添加流量不为0时，打开电磁开关阀6，并且根据添加流量，控制还原剂添加装置8中内置的泵的动作。由此，空气储藏罐5内储存的压缩空气通过减压阀7减压到规定压力后提供给还原剂添加装置8，使用于还原净化排气中的NOx所需流量的液体还原剂与被减压的压缩空气混合成为喷雾状态，从喷嘴4向排气管2内喷射供给。并且，从喷嘴4喷射供给的液体还原剂一边与排气混合，一边被提供给NOx还原催化剂3，在NOx还原催化剂3中排气中的NOx被净化还原。
另一方面，控制单元14在液体还原剂的添加流量成为0时，关闭电磁开关阀6，并且，停止还原剂添加装置8中内置的泵的运转，还停止向排气管2内喷射供给液体还原剂。之后，控制单元14打开电磁开关阀12规定时间，从而将储存在净化用空气罐11内的压缩空气提供给到还原剂添加装置8，使压缩空气从喷嘴4的喷孔向排气管2内喷射。因此，当液体还原剂的喷射供给停止了时，即使喷嘴4的内部还残留有液体还原剂，该残留的液体还原剂也可被压缩空气向排气管2内强制排出，所以抑制了在喷嘴4的内部液体还原剂成分析出附着的情况。因此，在喷嘴4的内部难以发生堵塞，确保了液体还原剂的喷射供给，不存在向NOx还原催化剂3提供的液体还原剂的供给不足，从而抑制了NOx还未充分地还原净化就被原样排放到大气中。另外，由于液体还原剂是以喷雾状态从喷嘴4喷射供给，因此对NOx还原催化剂3大致均匀地供给液体还原剂，因此能够高效率地进行NOx的还原净化。
此外，虽然由于储存在净化用空气罐11中的压缩空气的消耗，其压力降低，但是在打开了电磁开关阀6时，储存在空气储藏罐5中的压缩空气通过止回阀10自动地向净化用空气罐11供给。因此，净化用空气罐11内的压缩空气的压力保持在规定范围内。
图2是表示本发明的排气净化装置的第2实施方式的整体结构。此外，对于与前面的第1实施方式相同的结构，为了排除重复说明，通过标注相同附图标记，省略其说明(以下同样)。
在本实施方式中，采用了通过将大气加压到规定压力的空气压缩机20、向净化用空气罐11提供压缩空气的结构。此时，例如只要根据来自安装在净化用空气罐11上的压力开关的输出控制空气压缩机运转，使得净化用空气罐11中储存的压缩空气的压力成为规定范围即可。
根据这样的结构，可以与空气储藏罐5中储存的压缩空气的压力无关地、通过空气压缩机20向净化用空气罐11供给任意压力的压缩空气。因此，只要将通过空气压缩机20得到的压缩空气设定成可强制排出喷嘴4内部残留的液体还原剂的压力，就能够有效地防止喷嘴4的堵塞。
图3表示本发明的排气净化装置的第3实施方式的整体结构。
在本实施方式中，采用了如下结构：取代先前的第1及第2实施方式中的减压阀7，设置了可切换为使空气储藏罐5中储存的压缩空气原样通过、或者减压到规定压力后使其通过的减压阀30，并由控制单元14对其进行控制切换。
控制单元14在喷射供给液体还原剂时，打开电磁开关阀6，并且，切换控制减压阀30使得压缩空气减压。另外，控制单元14在从液体还原剂的喷射停止起的规定时间的期间内，打开电磁开关阀6，并且，切换控制减压阀30使得压缩空气原样通过。由此，空气储藏罐5中储存的压缩空气在喷射供给液体还原剂时被减压并提供给还原剂添加装置8，另一方面，从液体还原剂的喷射停止起的规定时间的期间内，被原样提供给还原剂添加装置8。
因此，可从空气储藏罐5任意地提供压缩空气及高压空气，与前面的第1及第2实施方式比较，电磁开关阀的个数减少，并且不需要净化用空气罐及止回阀。另外，通过部件的通用化可以减少部件个数，成为简单的结构，从而可减小空间、降低成本。
图4表示本发明的排气净化装置的第4实施方式的整体结构。
在本实施方式中，采用了喷射供给液体还原剂时不使用压缩空气，通过还原剂添加装置40对液体还原剂加压进行喷射供给的结构。
根据这样的结构，如前面的第1～第3实施方式，由于不必从空气储藏罐向还原剂添加装置供给压缩空气，因此电磁开关阀的个数减少，并且不需要减压阀，从而可以减小空间、降低成本。另外，由于不需要还原剂添加用的压缩空气，因此也不会导致为其他用途而设置的空气储藏罐的大型化。
如上所述，本发明的排气净化装置在停止液体还原剂的喷射供给时，强制排出喷嘴内部残留的液体还原剂，因此防止了在喷嘴内部发生堵塞，从而抑制了因液体还原剂的供给不足而导致的NOx的还原净化不良，是极为有用的装置。

Claims (5)

1.一种发动机排气净化装置，其特征在于，包括：
氮氧化物还原催化剂，为使用液体还原剂来还原净化排气中的氮氧化物而被设置在发动机排气通道中；
喷嘴，其喷孔向位于该氮氧化物还原催化剂的排气上游的排气通道内开口；
运转状态检测装置，检测发动机的运转状态；
还原剂喷射供给装置，根据由该运转状态检测装置检测出的发动机运转状态，从上述喷嘴的喷孔向排气通道内喷射供给液体还原剂；
高压空气供给装置，当由该还原剂喷射供给装置供给的液体还原剂的喷射流量成为O时，向上述喷嘴内部供给高压空气规定时间。
2.根据权利要求1所述的发动机排气净化装置，其特征在于，
上述还原剂喷射供给装置将空气储藏罐中储存的压缩空气减压到规定压力，在将被减压后的压缩空气与液体还原剂混合成为喷雾状态后，从上述喷嘴的喷孔向排气通道内喷射供给。
3.根据权利要求2所述的发动机排气净化装置，其特征在于，
上述高压空气是上述空气储藏罐中储存的压缩空气。
4.根据权利要求2所述的发动机排气净化装置，其特征在于，
具有将大气加压到规定压力的空气压缩机；
上述高压空气是由上述空气压缩机加压而成的压缩空气。
5.根据权利要求2所述的发动机排气净化装置，其特征在于，
具有减压装置，该减压装置可遥控切换为使上述空气储藏罐中储存的压缩空气原样通过、或者使上述空气储藏罐中储存的压缩空气减压到规定压力后使其通过；
上述还原剂喷射供给装置及高压空气供给装置，排他地分别使用由上述减压装置减压到规定压力的压缩空气、以及使其原样通过的压缩空气。
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