還原劑供應裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種還原劑供應裝置，所述還原劑供應裝置用于在還原催化劑上游的 位置處將用于還原NOx的還原劑供應到排氣通道中。
【背景技術】
[0002] 通常，在存在設置在排氣通道內側的還原催化劑的情況下，包含在內燃機的排氣 中的NOx(氮氧化物）在NOx與還原劑的反應中凈化。例如，專利文獻（JP A)公開了 一種凈化系統，所述凈化系統通過等離子放電過程部分地氧化還原劑而重整還原 劑。凈化系統在還原催化劑上游的位置處將還原劑供應到排氣通道中，所述還原劑具有通 過重整而增強的還原能力。通過重整還原劑，可以提高NOx凈化率。

【發明內容】

[0003] 然而，根據本發明的發明人的研究，如果在還原催化劑處于遠遠高于還原催化劑 的活化溫度的高溫下執行還原劑的重整，則NOx凈化率可能反而劣化。也就是說，用于已經 部分氧化的重整還原劑的氧化過程在這種高溫環境下進一步加速，并且從而重整的還原劑 可能被完全氧化。當還原劑被完全氧化時，還原劑分解為二氧化碳和水（氧化劣化）并且 從而失去其NOx還原性質，導致NOx凈化率的下降。
[0004] 本發明的目的是提供一種具有提高的NOx凈化率的還原劑供應裝置。
[0005] 在本發明中，還原劑供應裝置用于燃料燃燒系統，所述燃料燃燒系統包括NOx凈 化裝置，其中還原催化劑布置在排氣通道中以凈化包含在內燃機的排氣中的NOx。還原劑供 應裝置在還原催化劑上游的位置處將還原劑供應到排氣通道中。還原劑供應裝置包括重整 部和重整抑制部。重整部通過將還原劑部分地氧化而重整還原劑。當還原劑的溫度高于第 一指定溫度時，則重整部（i)相比于當還原劑的溫度低于第一指定溫度時抑制還原劑的重 整度或者（ii)停止還原劑的重整，所述第一指定溫度等于或者高于還原催化劑的活化溫 度。
[0006] 鑒于上述發現"如果在還原催化劑處于遠遠高于還原催化劑的活化溫度的高溫下 執行還原劑的重整，NOx凈化率可能反而劣化"，當還原催化劑的溫度高于第一指定溫度時， 重整度被抑制或者重整被停止。因此，能夠避免這樣的情況，在所述情況下，還原劑通過氧 化劣化分解并且失去NOx還原能力。因此，能夠提高NOx凈化率。
【附圖說明】
[0007] 從下面的描述、附加的權利要求和附圖，本發明以及本發明的額外目的、特征和優 點將被最佳理解，在附圖中：
[0008] 圖1是適用于燃燒系統的還原劑供應裝置的示意圖；
[0009] 圖2是還原劑供應裝置的橫截面圖；
[0010] 圖3是示出噴射孔的橫截面形狀的燃料噴射器的橫截面圖；
[0011] 圖4是燃料噴霧在加熱器加熱表面上的投影面積的示意圖；
[0012] 圖5是關于冷火焰反應和熱火焰反應的兩步氧化反應的曲線圖；
[0013] 圖6是示出圖5的對應于冷火焰反應的部分的曲線圖；
[0014] 圖7是示出冷火焰反應的反應過程的圖；
[0015] 圖8是示出在不同的初始溫度條件下由兩步氧化反應導致的模擬溫度變化的結 果的曲線圖；
[0016] 圖9是示出在不同的當量比條件下由兩步氧化反應導致的模擬溫度變化的結果 的曲線圖；
[0017] 圖10是示出其中發生兩步氧化反應的初始溫度和當量比的區域的曲線圖；
[0018] 圖11是示出在不同的臭氧濃度條件下由兩步氧化反應導致的模擬溫度變化的結 果的曲線圖；
[0019] 圖12是用于切換圖1所示的還原劑供應裝置的操作模式的過程的流程圖；
[0020] 圖13是示出圖12所示的臭氧發生模式的子程序的過程的流程圖；
[0021] 圖14是示出圖12所示的高部分氧化模式的子程序的過程的流程圖；
[0022] 圖15是示出圖12所示的低部分氧化模式的子程序的過程的流程圖；
[0023] 圖16是示出圖12所示的停止模式的子程序的過程的流程圖；
[0024] 圖17是示出用于通過圖12的過程切換的每個模式的NOx凈化率與催化劑溫度之 間的關系的曲線圖；
[0025] 圖18是適用于燃燒系統的還原劑供應裝置的示意圖；
[0026] 圖19是適用于燃燒系統的還原劑供應裝置的示意圖；和
[0027] 圖20是示出切換圖19所示的還原劑供應裝置的操作模式的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 將在下文中參考附圖描述本發明的多個實施例。在各個實施例中，對應于前述實 施例描述的內容的部分可以被賦予相同的附圖標記并且可以省略對于所述部分的冗余描 述。當在實施例中僅僅描述構造的一部分時，另一前述實施例可以適用于所述構造的其他 部分。即使沒有明確描述各個部分能夠組合，所述各個部分也可以組合。即使沒有明確描 述各個實施例能夠組合，只要組合不存在損害，則各個實施例可以部分地組合。
[0029] (第一實施例）
[0030] 圖1所示的燃燒系統包括內燃機10、增壓器11、柴油顆粒過濾器（DPF 14)、DPF再 生裝置（再生DOC 14a)、NOx凈化裝置15、還原劑凈化裝置（凈化D0C 16)和還原劑供應 裝置。燃燒系統安裝到車輛上并且車輛由來自內燃機10的輸出驅動。在該實施例中，內燃 機10是利用柴油燃料（輕質油）燃燒的壓縮自點火式柴油發動機。
[0031] 增壓器11包括渦輪11a、旋轉軸lib和壓縮器11c。渦輪11a設置在用于內燃機 10的排氣通道l〇eX中并且由排氣的動能旋轉。旋轉軸lib將渦輪11a的葉輪連接到壓縮 器11c的葉輪并且將渦輪11a的旋轉力傳送到壓縮器11c。壓縮器11c設置在內燃機10的 進氣通道10in中并且在壓縮（即，增壓）進氣之后將進氣供應到內燃機10。
[0032] 冷卻器12設置在壓縮器11c下游的進氣通道10中。冷卻器12使得由壓縮器11c 壓縮的進氣冷卻，并且在壓縮的進氣的流動量由節流閥13調節之后，由冷卻器12冷卻的壓 縮的進氣通過進氣歧管分配到內燃機10的多個燃燒室中。
[0033] 再生DOC 14a (柴油氧化催化劑）、DPF 14(柴油顆粒過濾器）、Ν0χ凈化裝置15和 凈化D0C 16以此順序設置在渦輪11a下游的排氣通道10ex中。DPF 14收集包含在排氣 中的顆粒。再生DOC 14a包括催化劑，所述催化劑氧化包含在排氣中的未燃燒燃料并且燃 燒所述未燃燒的燃料。通過燃燒所述未燃燒的燃料，由DPF 14收集的顆粒被燃燒并且DPF 14再生，由此維持DPF 14的收集能力。應注意的是，這個通過再生DOC 14a內側的未燃燒 燃料的燃燒不被連續執行而是在要求DPF 14的再生時暫時執行。
[0034] 還原劑供應裝置的供應通道32在DPF 14的下游和NOx凈化裝置15的上游連接 到排氣通道l〇ex。由還原劑供應裝置產生的重整燃料作為還原劑通過供應通道32供應到 排氣通道10ex中。如將在下文參考圖7描述的，重整燃料通過將用作還原劑的烴（即，燃 料）部分地氧化為部分氧化的烴（諸如醛）而產生。
[0035] NOx凈化裝置15包括用于攜帶還原劑的蜂窩狀載體15b和將載體15b容置在其 中的殼體15a。通過在存在還原催化劑的情況下NOx與重整燃料的反應，即，將NOx還原為 N2的還原過程，NOx凈化裝置15凈化包含在排氣中的NOx。應注意的是，盡管除了 NOx以外 〇2(氧氣）也包含在排氣中，重整的還原劑在存在02的情況下選擇性地（優選地）與NOx 反應。
[0036] 在該實施例中，還原催化劑具有吸附性以吸附NOx。更具體地，當催化劑溫度低于 活化溫度時，還原催化劑顯示出吸附排氣中的NOx的吸附性，其中在所述活化溫度，能夠發 生由還原催化劑的還原反應。然而，當催化劑溫度等于或者高于活化溫度時，由還原催化劑 吸附的NOx由重整燃料還原并且然后從還原催化劑釋放。例如，NOx凈化裝置15可以通過 由載體15b攜帶的銀/鋁催化劑而提供NOx吸附性能。
[0037] 凈化D0C 16具有殼體，所述殼體容置攜帶氧化催化劑的載體。凈化D0C 16在存 在氧化催化劑的狀態下將還原劑氧化，所述還原劑從NOx凈化裝置15流出而不用于NOx還 原。因此，能夠禁止還原劑通過排氣通道l〇ex的出口釋放到大氣中。應注意的是，氧化催 化劑的活化溫度（例如，200°C )低于還原催化劑的活化溫度（例如，250°C )。
[0038] 然后，將在下文中描述還原劑供應裝置。通常，還原劑供應裝置產生重整燃料并且 通過供應通道32將所述重整燃料供應到排氣通道10ex中。還原劑供應裝置包括放電反應 器20、氣栗20p、反應容器30、燃料噴射器40和加熱器50。反應容器30和加熱器50可以 提供"重整部"，所述重整部通過部分地氧化燃料而重整作為還原劑的燃料。
[0039] 如圖2所示，放電反應器20包括殼體22,所述殼體22具有在其中的流體通道22a 并且多對電極21布置在流體通道22a的內側。更具體地，電極21通過電絕緣元件23保持 在殼體22內。電極21具有板形并且被布置為平行地面向彼此。接地的一個電極21和當 電力供應到放電反應器20時被施加高電壓的另一電極21交替布置。對于電極21的電施 加通過電子控制單元（ECU 80)的微型計算機81控制。
[0040] 由氣栗20p吹出的空氣流入放電反應器20的殼體22中。氣栗20p由電機驅動， 并且電機由微型計算機81控制。由氣栗20p吹出的空氣流入殼體22內的流體通道22a中 并且流動通過在電極21之間形成的放電通道21a。
[0041] 反應容器30附接到放電反應器20的下游側并且燃料噴射室30a和汽化室30b在 反應容器30的內側形成。燃料噴射室30a和汽化室30b可以相當于"反應室"，在所述"反 應室"中，燃料由空氣中的氧氣而氧化。空氣入口 30c在反應容器30中形成并且穿過放電 通道21a的空氣通過空氣入口 30c流入反應容器30中。空氣入口 30c與燃料噴射室30a 連通，并且燃料噴射室30a通過開口 30d與汽化室30b連通。
[0042] 止回閥（閥）34設置在連接管道33中，所述連接管道33將放電反應器20的流體 通道22a流體連接到反應容器30的空氣入口 30c。連接管道33可以提供"空氣供應通道"， 空氣通過所述"空氣供應通道"供應到燃料噴射室30a中。止回閥34構造為打開和關閉連 接管道33的內部通道并且防止空氣從反應容器30回流到放電反應器20。
[0043] 更具體地，閥座33a在連接管道33的內壁上形成，并且止回閥34通過彈簧34a的 彈性力壓靠閥座33a。因此，當止回閥34的靠近反應容器30的一側上的壓力高于止回閥34 的靠近放電反應器20的一側上的壓力時，止回閥34被操作以接觸閥座33a。因此，當燃料 噴射器40噴射燃料并且氣栗20p的操作停止時，燃料和空氣朝向放電反應器20的回流被 禁止。然而，當操作氣栗20p時，流體通道22a內側的壓力增大。由于增大的壓力，止回閥 34被操作以抵抗彈簧34a的彈性力打開連接管道33。換言之，當流體通道22a內側的壓力 比空氣入口 30c處的壓力高出至少給定值時，止回閥34被操作以打開連接管道33。
[0044] 流動通過放電通道21a并且流入空氣入口 30c中的空氣穿過燃料噴射室30a和汽 化室30b (按照該順序）。然后，空氣從在反應容器30中形成的噴射端口 30e流出。噴射端 口 30e與供應通道32流體連通。
[0045] 燃料噴射器40附接到反應容器30。在燃料箱40t內的液體形式的燃料（液體燃 料）通過栗40p供應到燃料噴射器40并且通過燃料噴射器40的噴射孔D1、D2、D3和D4 (參 考圖3)噴射到燃料噴射室30a中。燃料箱40t內的燃料還用于如上所述的燃燒并且因此 燃料共用