本发明专利技术提供一种发动机的排气净化装置，可以使将尿素等用作为还原剂的排气净化装置进行适当的运转。另外，可以在寒冷期时进行还原剂的稳定的温度检测及稳定的供给，并且在酷暑期时防止产生氨系气体。发动机（１）的排气净化装置向配设于排气系统中的还原催化剂（３）供给储存箱（２０）内的尿素水。在该排气净化装置中，在储存箱（２０）内设置浓度检测装置（６０），采用检测出的尿素水浓度作为还原剂的供给控制的基础信息。另外，设置对储存箱（２０）内的还原剂进行加热的加热装置及对其进行冷却的冷却装置，最好是对浓度检测装置的检测部（６１）及还原剂供给管（１３）的吸入口（１２）附近的还原剂加热。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种发动机的排气净化装置，具体地说，是在还原剂中使用氨或氨前体，将从车载柴油发动机及汽油发动机等排出的氮氧化物(下面称为“NOx”)净化的排气净化装置。特别涉及通过改进还原剂供给系统而使该排气净化装置保持其本来的功能并且更合理化。
技术介绍
之前，提出了下面的排气净化装置作为用于净化从发动机排出的有害成分中的、特别是NOx的装置。该装置包含有设在发动机排气通路上的还原催化剂，把还原剂供给到该还原催化剂的上游，使排气中的NOx与该还原剂反应，从而使NOx无害化。供给的还原剂以常温液体的状态储存在储存箱内，从喷嘴中喷出所需量的还原剂。还原剂通常是采用尿素，该尿素通过加水分解等反应容易产生与NOx反应性良好的氨。在储存箱内，除了该尿素的水溶液外，也可以储存氨水溶液或其它的还原剂水溶液。在寒冷期，还原剂水溶液容易冻结，鉴于这一点，配设有用于对还原剂储存箱以及供给配管系统的整体或主要部分加热的电热线。专利文献日本特开2000-027627号公报
技术实现思路
但是，上述的排气净化装置存在以下问题。该装置中，当还原剂水溶液中所含的还原剂浓度发生了变化，但驾驶者还不知道这一变化而使发动机继续运转时，对排气的氨添加量偏离了适当值，有可能不能得到预期的NOx净化率。尤其是， 当还原剂与水的混合比例(即浓度)不适当、或者有异种水溶液混入或还原剂的余量不足等时，若仍使发动机继续运转，则可能会引起NOx的大量排出。另外，使用尿素水等凝固点低于水的还原剂水溶液时，在寒冷期，水分比还原剂水溶液先达到凝固点，先产生了水分的冻结。因此，从储存箱的壁面近旁、即从储存箱内的尿素水的外侧，水分开始冻结，在储存箱中央部尿素水浓缩，则被取入到供给配管系统内的尿素水的浓度渐渐增大。在这种情形下若仍然继续发动机的运转，则不仅NOx净化率降低，而且过剩的氨有可能会通过还原催化剂排放到大气中。上述的排气净化装置中，作为寒冷期的对策，是对还原剂储存箱及供给配管系统进行加热，防止还原剂水溶液的冻结。但是，一旦发生了水分冻结时，由于不知道还原剂的浓度变化，所以不能避免上述问题。另一方面，在酷暑期，受到路面的热的辐射等，再加上从发动机和消音器散发的热，储存箱内的还原剂有时会暴露于规定或规定以上温度的高温下。这时，可能会从储存箱或供给配管系统内的还原剂水溶液中产生微量的氨系气体。本专利技术的目的是，设置用于检测储存于储存箱内的还原剂浓度的浓度检测装置，将其检测出的浓度作为基础信息，实施适当的应对处置，使排气净化装置适当地运转。另外，本专利技术的目的是，作为寒冷期对策，设置对储存箱或供给配管系统内的还原剂进行加热的装置，从而能够实现还原剂的稳定供给以及由浓度检测装置进行的浓度的稳定检测。另外，本专利技术的目的是，作为酷暑期对策，设置对还原剂储存箱或供给配管系统进行冷却的装置，防止储存箱或供给配管系统内产生氨。本专利技术提供发动机的排气净化装置。本专利技术的一技术方案中，在发动机的排气通路上设置促进氮氧化物还原的还原催化剂，将用于使排气中的氮氧化物还原的还原剂从储存箱供给到该还原催化剂的上游。在储存箱内设置检测该还原剂浓度的装置，并且设置对储存箱内的还原剂进行加热的装置。另外，本专利技术的另一技术方案中，在发动机的排气通路中设置促进氮氧化物还原的还原催化剂，将用于使排气中的氮氧化物还原的还原剂从储存箱供给到该还原催化剂的上游。在储存箱内设置检测该还原剂浓度的装置，并且设置用于对储存箱内的还原剂进行冷却的装置。根据本专利技术的一技术方案，将由浓度检测装置检测到的还原剂浓度用作为基础信息，根据该信息判断排气净化装置是否正常地发挥功能，若未正常发挥功能，可以采取必要的应对措施，抑制NOx的放出。另外，在寒冷期，用加热装置对储存箱内的还原剂进行加热，防止其冻结，这样，可以稳定地供给还原剂，并且可以由浓度检测装置稳定地检测还原剂的浓度。即使万一储存箱壁面近旁的水分发生冻结、并且储存箱中央部还原剂的浓度上升时，通过浓度检测装置可以检测出该变化，可保持排气净化装置的正常功能。另外，本专利技术的另一实施方式中，根据浓度信息保持排气净化装置的正常功能，并且，在酷暑期，当储存箱被来自路面的辐射热及发动机的排气热加热了时，用冷却装置冷却储存箱内的还原剂，可以防止产生氨系气体。即使由于氨系气体的发生而万一导致了浓度降低时，也可由浓度检测装置应对该变化。本专利技术的其它目的及特征，在下面参照附图的说明中将得到了解。作为优先权基础的日本专利申请(特愿2003-314436号)的内容，作为本申请的一部分而被组入、被参照。附图说明图1是本专利技术一实施方式的排气净化装置的构造。图2是设在图1所示排气净化装置中的还原剂储存箱的要部。图3是在热交换管上设有散热翅片的热交换装置。图4是图3所示热交换装置的热交换管。图5(a)是图3所示热交换管和还原剂供给管及返回管的热连接构造的变形方式，(b)是(a)的Vb-Vb截面。图6是热交换管的变形方式。图7是热交换管的另一变形方式。图8是设有保护件的还原剂储存箱。图9是图8的IX-IX线截面。图10是实施了隔热处理的还原剂储存箱。图11是实施了隔热处理的还原剂储存箱的变形方式。附图中符号的说明1柴油机；3还原催化剂；10还原剂供给装置；13供给配管；14返回管；20储存箱；30冷却水循环通路；40热交换装置；41、41 a、41b热交换管；50冷却用循环通路；51散热装置；60浓度检测装置；61检测部；70保护件；81、82发泡隔热材具体实施方式图1表示本专利技术一实施方式的发动机1的排气净化装置的构造。发动机1是装在车辆上的柴油发动机。该发动机1的排气，从排气分流器2，经过配设了NOx的还原催化剂3的排气管4被排出到大气中。具体地说，在排气管4中，从上游侧起依次配设了一氧化氮(下面称为“NO”)的氧化催化剂、NOx的还原催化剂3、氨的氧化催化剂这样三种催化剂。发动机1的排气系统包含排气管4、上述三种催化剂、配置在还原催化剂3前后的温度传感器、NOx传感器等。具体的构造未图示。NOx传感器用于检测还原后的排气中所含的NOx浓度。NO的氧化催化剂的作用是使排气中的碳氢化合物氧化，并且将排气中的NO转换为以二氧化氮(下面称为“NO2”)为主的NOx，将排气中所含的NO和NO2的比率调节为最适合于还原催化剂3进行NOx还原的比率。氨的氧化催化剂并不有助于还原催化剂3上的NOx的还原，而是用于将通过了该还原催化剂3的漏氨净化。由还原剂供给装置(下面简称为“供给装置”)10向NOx的还原催化剂3供给还原剂。本实施方式中，该还原剂是采用尿素，将固体或粉状的尿素以水溶液的状态储存在储存箱20内。储存在储存箱2 0内的尿素水，从设置在还原催化剂3上游侧的喷嘴11喷出，供给到排气管4内。供给装置10和喷嘴11构成空气推进式的喷射装置。储存箱20内的尿素水，通过供给管13被导入到供给装置10内，与空气一起从喷嘴11喷出。另外，还原剂水溶液也可以采用氨水溶液等。喷出的尿素水，在排气管4内被排气热加热分解而产生氨。产生的氨在NOx的还原催化剂3上与排气中的NOx反应，将该NOx净化为水及无害的气体。另外，供给管13相当于本专利技术中的“还原剂供给管”。尿素水从位于储存箱20底部中央附近的供给管13的吸入口本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发动机的排气净化装置，包括还原催化剂、储存箱、供给装置、浓度检测装置、和加热装置；上述还原催化剂，设置在发动机的排气通路中，促进氮氧化物的还原；上述储存箱，用于储存对排气中的氮氧化物进行还原的还原剂；上述供给装置 ，在上述排气通路中，将储存在上述储存箱内的还原剂供给到上述还原催化剂的上游；上述浓度检测装置，用于检测上述储存箱内的还原剂的浓度；上述加热装置，对上述储存箱内的还原剂进行加热。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：尾作靖司，近藤俊男，福田喜代史，
申请(专利权)人：日产柴油机车工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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