内燃发动机的废气净化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种内燃发动机的废气净化系统，所述废气净化系统具有泵送存储在存储罐（１２）中的尿素溶液的泵、与所述泵（１３ａ）的排出侧连接的排出管（Ｐ２）、将通过所述排出管（Ｐ２）泵送的尿素溶液添加到内燃发动机的排气管（１０）中的添加阀（２０）、在用于通过所述泵（１３ａ）的常规旋转操作将尿素溶液供给到添加阀（２０）的常规操作与通过所述泵（１３ａ）的逆向旋转操作而将排出管（Ｐ２）中的尿素溶液返回到存储罐（１２）的返回操作之间切换的控制装置（１５）、以及将存储罐（１２）与排出管（Ｐ２）连接的连通管（Ｐ３）。所述存储罐（１２）中的蒸气通过在返回操作期间执行逆向旋转操作的所述泵（１３ａ）的抽吸力经由所述连通管（Ｐ３）被抽吸到所述排出管（Ｐ２）中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过将尿素溶液添加到内燃发动机的排气管中而净化废气的系统。
技术介绍
近年来，已经开发了尿素SCR(选择性催化还原)系统作为以高净化率净化应用于 汽车等的内燃发动机(特别是柴油发动机)中的废气中的NOx(氮氧化物)的废气净化系统。所述系统具有泵送存储在存储罐中的尿素溶液(尿素水溶液)的泵、与所述泵的 排出侧连接的排出管、以及将所泵送的尿素溶液通过排出管添加到内燃发动机的排气管中 的添加阀。通过将尿素溶液从添加阀添加到排气管中，尿素溶液与废气一起被供给到SCR 催化器。因此，废气通过SCR催化器上的NOx的还原反应被净化。在NOx的还原中，氨(NH3) 通过由于废气热量引起的水解作用而产生。所述氨被添加给选择性地被吸附到SCR催化器 中的废气中的NOx。NOx通过基于氨的还原反应在SCR催化器上被还原和净化。尿素溶液具有在尿素溶液冻结时导致体积膨胀的这种性质。例如，浓度为30%的 尿素溶液在11摄氏度冻结并且膨胀大约10%。因此，如果在内燃发动机运行结束之后，尿 素溶液保留为尿素溶液保持在例如为排出管P2的各个管道中的状态下，则可以预料的是 残余尿素溶液冻结并且膨胀，由此损坏管道。作为一种解决措施，图9(a)中所示的一种传统技术在内燃发动机运行结束之后 执行泵的逆向旋转操作，由此执行如通过图9(a)中的箭头标记所示的用于将保留在排出 管P2中的残余尿素溶液返回到存储罐12的返回操作。然而，返回操作在添加阀20的喷射 孔25b打开的状态下执行，从而排出管P2的内部不变为负压。因此，排气管10中的废气成 分(例如硫和碳烟)被吸入到添加阀20或排出管P2中，由此例如导致以下各种问题。艮口， 碳烟蓄积在添加阀20的滑动部份上并且导致滑动性故障。排出管P2被硫和水之间的反应 产生的硫酸腐蚀。作为一种解决措施，引用的参考文献1 (PCT国际专利申请日语翻译 No. 2008-519932)的技术提供了一种如图9 (b)所示的添加阀20上游的外部空气引入阀 50。在返回操作期间，外部空气引入阀50被操作以接收外部空气并且添加阀20的喷射孔 25b关闭。因此，避免废气成分流入排出管P2的返回操作得以实现。然而，本专利技术的专利技术人发现，甚至在专利文献1的技术的情况下也有以下问题出 现。经由外部空气引入阀50被引入的外部空气(大气)的蒸气压大致低于饱和蒸气 压。如果这种外部空气(干的外部空气)以低蒸气压被引入排出管P2中，则尿素溶液中的 水成分蒸发并且尿素成分沉淀。如果在例如为泵13的致动部件中发生这种沉淀，则会发生 致动部件(泵13)的致动故障。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种内燃发动机的废气净化系统，所述系统旨在当执行 用于将残余尿素溶液返回到存储罐的返回操作时抑制尿素成分的沉淀，同时避免废气成分 流入到管道中。根据本专利技术的第一实例方面，一种内燃发动机的废气净化系统具有泵送存储在存 储罐中的尿素溶液的泵、与所述泵的排出侧连接的排出管、将通过所述排出管泵送的尿素 溶液添加到内燃发动机的排气管中的添加阀、在用于通过使所述泵执行常规旋转操作而将 尿素溶液供给到添加阀的常规操作与通过使泵执行逆向旋转操作而将排出管中的尿素溶 液返回到存储罐的返回操作之间切换的控制装置、以及将存储罐和排出管连接的连通管。 所述废气净化系统被构成为使得存储罐中的蒸气通过返回操作期间执行逆向旋转操作的 泵的抽吸力经由所述连通管被抽吸到排出管中。因此，存储罐中的蒸气在返回操作期间被迫使流入排出管中。因此，可以实现返回 操作以使得排出管P2的内部不变为负压，同时防止废气和外部空气流入。存储罐中的蒸气 的蒸气压高于外部空气的蒸气压。也就是说，存储罐中的蒸气是湿蒸气。因此，尿素溶液中 的水成分的蒸发可以被减少，并且尿素成分的沉淀可以被减少。因此，当执行用于将残余尿 素溶液返回到存储罐的返回操作时，尿素成分的沉淀可以被抑制，同时避免废气成分流入 管道的内部。根据本专利技术的第二实例方面，废气净化系统还具有开闭阀，所述开闭阀设置到所 述连通管上，并且运行以在返回操作期间打开所述连通管而在常规操作期间阻塞所述连通管。如果与本专利技术的以上方面相反，没有提供开闭阀，则在常规操作期间从泵泵送的 尿素溶液的一部分不被供给到添加阀而是通过连通管返回存储罐。在这种情况下，在泵驱 动力上浪费增大。根据考虑到这一点作出的本专利技术的以上所述方面，在常规操作期间连通 管由开闭阀阻塞，由此消除了以上所述的浪费。根据本专利技术的第三实例方面，废气净化系统还具有与连通管连接以用于流通尿素 溶液以使得尿素溶液绕过所述开闭阀的旁通管、以及设置到旁通管上以用于将尿素溶液的 流量限制到预定量或预定量以下的限制区段(例如孔口(节流孔))。根据本专利技术的以上所述方面，在常规操作期间，连通管由开闭阀阻塞，而被限制区 段限制到预定量或预定量以下的尿素溶液(少量尿素溶液)通过所述连通管返回存储罐。 因此，在常规操作期间少量尿素溶液通过连通管不变地溢流。因此，排出管中引起的尿素溶 液的压力脉动可以被阻止。因此，在常规操作期间排出管中的尿素溶液压力可以以高精度 被控制。最后，来自添加阀的尿素溶液的添加量可以以高精度被控制。特别地，当柱塞泵被用作泵时，排出管中的压力脉动显著地出现。因此，通过本发 明的以上所述方面实现的压力脉动阻止的效果特别合适地运用在这种情况下。根据本专利技术的第四实例方面，在废气净化系统中，所述控制装置在返回操作结束 之后执行排出操作以用于使所述泵在添加阀的喷射孔打开的状态下执行常规旋转操作达 预定时间。在返回操作期间，存储罐中的蒸气不能被迫使流入排出管的下游部分(由图1中 的P2a表示)中，所述下游部分从与连通管连接的点延伸到添加阀和延伸到添加阀的内部通道。因此，仅通过执行返回操作难以排出排出管的下游部分P2a和添加阀内部通道中的 残余尿素溶液。特别地，如果残余尿素溶液在添加阀内部通道中冻结，则会发生问题，例如 为内部通道中的致动部件不能运行的问题。考虑到这一点，根据本专利技术的以上所述方面，用于使所述泵在添加阀的喷射孔打 开的状态下执行常规旋转操作达预定时间的排出操作在返回操作结束之后执行。因此，添 加阀内部通道和下游部分P2a中的残余尿素溶液可以通过排出管中的蒸气被推出并且从 喷射孔被排出。根据本专利技术的第五实例方面，废气净化系统提供了一种在返回操作期间的蒸气的 循环路线。循环路线至少包括存储罐、连通管、排出管、添加阀和泵。循环路线是气密的以 防止气体从外部流入。在传统的普通存储罐中，有一种具有通气孔的存储罐，所述通气孔用于阻止内部 蒸气压的增大并且用于减小存储罐所需的耐压能力。然而，如果通气孔形成于使存储罐中 的蒸气在返回操作期间流入排出管中的本专利技术的系统中，则干的外部空气在返回操作期间 经由所述通气孔流入循环路线中。结果，例如为尿素成分的沉淀的还原的效果不能完全地 发挥出来。考虑到这一点，根据本专利技术的以上所述方面，在返回操作期间的蒸气的循环路线 处于气密状态以防止气体从外部流入。不设置以上所述的通气孔。因此，可以避免干的外 部空气在返回操作期间流入所述循环路线。结果，例如为尿素成分的沉淀的还原的效果可 以被完全地发挥出来。附图说明通过研究均构成本申请一部分的以下详细说明、所附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机的废气净化系统，其特征在于，所述废气净化系统包括：　　泵送存储在存储罐（１２）中的尿素溶液的泵（１３ａ）；　　与所述泵（１３ａ）的排出侧连接的排出管（Ｐ２）；　　将通过所述排出管（Ｐ２）泵送的所述尿素溶液添加到所述内燃发动机的排气管（１０）中的添加阀（２０）；　　在通过使所述泵（１３ａ）执行常规旋转操作而将尿素溶液供给到添加阀（２０）的常规操作与通过使所述泵（１３ａ）执行逆向旋转操作而将所述排出管（Ｐ２）中的尿素溶液返回到所述存储罐（１２）的返回操作之间切换的控制装置（１５）；以及　　使所述存储罐（１２）与所述排出管（Ｐ２）连接的连通管（Ｐ３），其中　　所述废气净化系统被构成为使得所述存储罐（１２）中的蒸气在返回操作期间通过执行所述逆向旋转操作的所述泵（１３ａ）的抽吸力经由所述连通管（Ｐ３）被抽吸到所述排出管（Ｐ２）中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大岛圭司，西岛义明，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]