专利名称：发动机动力机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑机械或汽车等以发动机为动力源的机械(发动机动力机 械)，特别涉及具有利用脱氮催化剂和还原剂对废气中的氮氧化物进行净化的 废气净化装置的发动机动力机械。
背景技术：
作为安装于发动机动力机械的废气净化装置，公知的是其具有附设于排 气管的脱氮催化剂；和还原剂供给装置，该还原剂供给装置相对于该脱氮催化
剂的附设位置从上游侧喷射贮存在还原剂罐内的还原剂，在脱氮催化剂的存在 下，利用还原剂对氮氧化物有选择地进行还原处理，将废气中的氮氧化物分解 成无害的氮气和水。另外，作为所述还原剂，使用以在排气管内加水分解而变
成与氮氧化物的反应性良好的氨(ammonia)的尿素水、氨水溶液、以及碳化 氲为主要成分的轻油等。
尿素水、氨水溶液等还原剂在低温下会冻结，在高温下会产生具有恶臭的 氨气，因此在贮存在还原剂罐内的状态下需要适当的温度管理。以往，作为将 贮存在还原剂罐内的还原剂保持在适当温度的手段，提出了以下结构，其具有 还原剂加热装置，其将发动机冷却介质导入到还原剂罐内，利用发动机冷却介 质的热对贞i存在还原剂罐内的还原剂进行加热；和开闭装置，其对将发动机冷 却介质导入到该还原剂加热装置中的冷却介质流道进行开闭，在还原剂冻结 时，将开闭装置切换成打开状态，利用发动机冷却介质的热使冻结了的还原剂 融解，在还原剂升温到了融解温度以上的预定温度的情况下，将开闭装置切换 到关闭状态，切断热能的流入，从而防止还原剂过热(例如，参照专利文献1 )。
专利文献1:特开2005-卯431号公报
另夕卜，在具有驾驶室、搭乘于驾驶室内的驾驶员进行机械驾驶的发动机动 力机械中，为了使得即使在寒冷时驾驶员也能够在舒适的驾驶环境中进行发动 机动力机械的驾驶，有的发动机动力机械具有利用发动机冷却介质的热对驾驶室内进行供暖的暖气装置。当将所述公知例所涉及的废气净化装置应用于该带 暖气装置的发动机动力机械时，在将开闭装置切换成打开状态来将发动机冷却 介质导入到还原剂罐内的情况下，导入到暖气装置中的发动机冷却介质的量相 对减少，因此，难以使驾驶室温度迅速升温到舒适的温度，因此，驾驶员被迫 长时间忍受痛苦。
种具有高性能的废气净化装置、而且能够使驾驶室温度迅速升温到舒适温度的
发动才几动力枳d成。
发明内容
为了达成上述目的，本发明提供一种发动机动力机械，其具备脱氮催化 剂，其附设于发动机的废气通道，利用还原剂对流经废气通道内的废气中的氮 氧化物有选择地进行还原处理；还原剂罐，其贮存还原剂；还原剂供给装置， 其将贮存在还原剂罐内的还原剂喷射到废气通道内；还原剂温度检测器，其对 贮存在还原剂罐内的还原剂的温度进行检测；还原剂加热装置，其利用发动机 冷却介质的热对贮存在还原剂罐内的还原剂进行加热；开闭装置，其对将发动 机冷却介质导入到还原剂加热装置中的冷却介质流道进行开闭；冷却介质温度 检测器，其对发动机冷却介质的温度进行检测；暖气装置，其利用发动机冷却 介质的热对驾驶室内进行加热；驾驶室温度检测器，其对驾驶室内的温度进行 检测；以及控制器，从所述各温度检测器输出的检测温度信号被输入到该控制 器中，该控制器对还原剂供给装置、开闭装置以及暖气装置的驱动进行控制，
所述发动机动力机械的特征在于，
当通过所述冷却介质温度检测器检测到的发动机冷却介质的温度高于第 一预定温度、通过所述还原剂温度检测器检测到的还原剂的温度低于第二预定 温度、而且通过所述驾驶室温度检测器检测到的驾驶室内的温度低于第三预定 温度的情况下，所述控制器将所述开闭装置切换成关闭状态，从而切断发动机 冷却介质向所述还原剂加热装置内的导入，增加导入到所述暖气装置中的发动 沖几冷却介质的流量。
根据该结构，在寒冷时能够优先对驾驶室进行供暖，因此能够尽早消除驾 驶员的痛苦，能够提高驾驶发动机动力机械的驾驶员的舒适性。另外，在驾驶室内的温度达到了预定温度之后，通过将开闭装置切换到打开状态，能够利用 发动机冷却介质的热使冻结了的还原剂融解，因此能够进行发动机废气的净 化。而且，在还原剂温度达到了冻结温度以上的预定温度后，通过将开闭装置 切换成关闭状态，能够停止还原剂的升温，因此能够防止恶臭的产生。
本发明的发动机动力机械中，当通过冷却介质温度检测器检测到的发动机 冷却介质的温度高于第 一预定温度、通过还原剂温度检测器检测到的还原剂的 温度低于第二预定温度、而且通过驾驶室温度检测器检测到的驾驶室内的温度 低于第三预定温皮的情况下，将开闭装置切换成关闭状态，从而切断发动机冷 却介质向还原剂加热装置内的导入，增加导入到暖气装置中的发动机冷却介质 的流量，因此，在寒冷时能够优先对驾驶室供暖，能够提高驾驶员的舒适性。 另外，具有废气净化装置，该废气净化装置具有将还原剂温度保持在适当温度 的单元，因此能够使冻结了的还原剂融解，以及能够防止由还原剂产生恶臭。
图1是实施方式涉及的发动机动力机械的构成图。 图2是表示实施方式涉及的控制器的构成的方框图。
图3是表示实施方式涉及的加热风扇以及开闭装置的控制步骤的流程图。
标号说明
1发动机
2排气管
3脱氮催化剂
4还原剂供给装置
5还原剂罐
6还原剂温度检测器
7驾驶室
8暖气装置
9驾驶室温度检测器
10第 一发动机冷却介质流道
11第二发动机冷却介质流道
12冷却介质温度检测器13还原剂加热装置
14开闭装置 15控制器
具体实施例方式
下面，根据图1至图3对本发明涉及的发动机动力机械的一个实施方式进 行说明，图1是实施方式涉及的发动机动力机械的构成图；图2是表示实施方 式涉及的控制器的构成的方框图；图3是表示实施方式涉及的加热风扇以及开 闭装置的控制步骤的流程图。
如图l所示，在本示例的发动机动力机械中具有作为机械各部的动力源 的发动机1;附设于发动机1的排气管(废气通道)2的脱氮催化剂3;还原 剂供给装置4,其向脱氮催化剂3的附设位置的上游侧的排气管2内喷射氮氧 化物的还原剂；还原剂罐5，其贮存通过还原剂供给装置4喷射的还原剂；还 原剂温度检测器6，其对贮存在还原剂罐5内的还原剂的温度进行检测；驾驶 室7,用于对包括发动机1的机械各部的驾驶装置进行操作；暖气装置8，其 对驾驶室7进行供暖；驾驶室温度检测器9，其对驾驶室7内的温度进行检观J; 第一冷却介质流道IO,其用于将发动机冷却介质的一部分导向还原剂罐5内； 第二冷却介质流道11 ，其用于将发动机冷却介质的其余部分导向暖气装置8; 冷却介质温度检测器12，其对在冷却介质流道IO、 11内流动的发动机冷却介 质的温度进行检测；还原剂加热装置13,其利用在第一冷却介质流道10内流 动的发动机冷却介质的热对贮存在还原剂罐5内的还原剂进行加热；开闭装置 14,其对第一冷却介质流道IO进行开闭；以及控制器15,从还原剂温度检测 器6输出的检测温度信号a、从驾驶室温度检测器9输出的检测温度信号b、 以及从冷却介质温度检测器12输出的检测温度信号c被输入到该控制器15 中，该控制器15输出还原剂供给装置4的驱动信号d、暖气装置8的驱动信 号e以及开闭装置14的驱动信号f。
如图2所示，控制器15由以下部分构成接收检测温度信号a、 b、 c的 输入端口 15a;存储下文所记载的第一到第三预定温度的存储部15b;根据检 测温度信号a供给装置4、暖气装置8以及开闭装置14的输出端口 15d。这里，第一预定温 度与发动机冷却介质温度相关，为了避免向驾驶室7内吹出冷风而使得驾驶员 不舒服，该第一预定温度设定为比驾驶室7的设定温度高的温度，例如在驾驶 室7的设定温度为+25度的情况下，该第一预定温度设定为+30度。另外，第 二和第四预定温度是与还原剂温度相关的温度，第二预定温度设定为还原剂的 冻结温度，例如在使用尿素水作为还原剂的情况下，第二预定温度设定为-11 。C,第四预定温度设定为比还原剂的气化温度稍低的温度，例如在使用尿素水 作为还原剂的情况下，第四预定温度设定为比产生氨气的+40。稍低的温度， 例如设定为+35°。另外，第三预定温度是与驾驶室温度有关的温度，其设定为 驾驶室7的设定温度，例如设定为+25。C。
脱氮催化剂3、还原剂供给装置4以及还原剂罐5构成上述专利文献1所 述记载的废气净化装置，通过还原剂供给装置4向排气管2内呈雾状地喷射贮 存在还原剂罐5内的、以尿素水、氨水溶液或者碳化氢为主要成分的轻油等还 原剂，在脱氮催化剂的存在下通过还原剂对氮氧化物有选择地进行还原处理， 将废气中的氮氧化物分解成无害的氮气和水。在使用尿素水作为还原剂的情况 下，利用废气热对喷射到排气管2内的尿素水进行加水分解来生成与氮氧化物 反应性良好的氨，利用该生成的氨对氮氧化物有选择地进行还原处理。还原剂 向排气管2内的喷射量根据废气量以及废气温度控制在能够除去相当的量的 废气中的氮氧化物、而且不会产生剩余的还原剂的范围内。
如图1所示，暖气装置8由以下部分构成朝向驾驶室7内地设置有暖风 的吹出口的热交换器8a;从驾驶室7侧观察设置在热交换器8a的背面侧、并 且在驱动时向驾驶室7内喷出暖风的加热风扇(heater fan) 8a;以及设置在驾 驶室7内、并进行暖气装置8的温度设定或风量设定等的暖气控制器(省略图 示)。
在发动机冷却介质的温度低于第一预定温度的情况下，即使在驾驶室7 内的温度低于第三预定温度时，为了防止向驾驶室7内喷出冷风，控制器15 也不向加热风扇8b输出驱动信号e，而是将加热风扇8b维持在停止状态。接 下来，发动机继续进行暖机，在发动机冷却介质的温度达到了第一预定温度以 上的阶段，以驾驶室7内的温度低于第三预定温度为条件来输出加热风扇8b
7的驱动信号e，向驾驶室7内送出暖风，直到驾驶室7内的温度达到了通过操 作未图示的暖气控制器而设定的值为止。
如图1所示，开闭装置14由开闭第一发动机冷却介质流道10的阀体14a、 和驱动该阀体14a的螺线管等致动器14b构成，阀体14a的切换位置通过从控 制器15输出的驱动信号f来控制。流经第 一发动机冷却介质流道10和第二发 动机冷却介质流道11的发动机冷却介质的总量始终是恒定的。因此，当关闭 第一发动机冷却介质流道10中设置的开闭装置14时，能够使流经第二发动机 冷却介质流道11的发动机冷却介质的流量增加，增加的量相当于打开开闭装 置14时流经第一发动机冷却介质流道10的流量，从而能够迅速地进行驾驶室 7内的供暖。
在通过冷却介质温度;f全测器12检测到的发动机冷却介质的温度高于第一 预定温度、而且通过驾驶室温度检测器9检测到的驾驶室7的温度低于第三预 定温度的情况下，即使在通过还原剂温度检测器6检测到的还原剂的温度低于 第二预定温度的情况下，控制器15也输出将开闭装置14切换到关闭状态的驱 动信号f，来切断发动机冷却介质向还原剂加热装置13内的导入，从而使导入 到暖气装置8的热交换器8a的发动机冷却介质的流量增加。由此，在寒冷时 能够优先对驾驶室7进行供暖，因此，能够提高驾驶员的舒适性。另外，在驾 驶室7内的温度达到了第三预定温度之后，控制器15输出将开闭装置14切换 成打开状态的驱动信号f,将发动机冷却介质导入到还原剂加热装置13内，使 贮存在还原剂罐5内的还原剂升温到第四预定温度。
另夕卜，即使在由于发动机冷却介质的温度低于第一预定温度而使加热风扇 8b保持为停止状态的情况下，当还原剂的温度低于第四预定温度时，控制器 15将开闭装置14保持为打开状态，实现贮存在还原剂罐5内的还原剂的升温。 另外，在驾驶室7内的温度达到了第三预定温度、且还原剂的温度在第二预定 温度以上并在第四预定温度以下的情况下，其中第四预定温度设定成比该第二 预定温度要高的温度，控制器15将开闭装置14保持为开放状态，使贮存在还 原剂罐5内的还原剂升温。由此，能够将贮存在还原剂罐5内的还原剂保持在 冻结温度以上气化温度以下的适当温度，能够高效率地进行废气的还原处理。 在还原剂的温度达到了第四预定温度的情况下，控制器15将开闭装置14切换
8成关闭状态，防止贮存在还原剂罐5内的还原剂进一步升温。由此，能够防止 由还原剂产生恶臭。
下面参照图3对实施方式涉及的控制器15对加热风扇8b以及开闭装置 14的控制步骤进行说明。
当发动机1起动时，控制器15也随之被唤醒，从而开始控制器15对加热 风扇8b和开闭装置14的控制。在发动机起动后，当驾马史员才喿作设置于驾驶室 7内的未图示的暖气控制器对暖气装置8进行打开(ON)操作，并且输入暖 气装置8的设定温度(步骤Sl )时，接下来按照该设定温度值进行加热风扇 8b的驱动控制。另外，在发动机起动时，在暖气装置8已经被切换到打开操 作、而且不变更暖气装置8的设定温度的情况下，可以省略该步骤S1。
接下来转移到步骤S2,输入冷却介质温度检测器12的检测温度信号c之 后，转移到步骤S3，判定流经冷却介质流道10、 11的发动机冷却介质的温度 是否达到了第一预定温度。在步骤S3中，在判定为发动机冷却介质的温度没 有达到第一预定温度的情况下，转移到步骤S4,将加热风扇8b维持或切换到 关闭(OFF)状态，并返回步骤S2。由此，防止了向驾驶室7内喷出冷风。 另一方面，在步骤S3中，在判定为发动机冷却介质的温度达到了第一预定温 度的情况下，转移到步骤S5，在输入驾驶室温度检测器9的检测温度信号b 之后，转移到步骤S6，判定驾驶室7内的温度是否低于第三预定温度。在步 骤S6中，在判定为驾驶室7内的温度低于第三预定温度的情况下，转移到步 骤S7，将加热风扇8b切换到驱动状态，然后转移到步骤S8,将开闭装置14 切换成关闭状态。
接下来，转移到步骤S9，判定驾驶室7内的温度是否达到了第三预定温 度。在步骤S9中，在判定为驾驶室7内的温度达到了第三预定温度的情况下， 转移到步骤SIO，在输入还原剂温度检测器6的检测温度信号a之后，转移到 步骤Sll,判定贮存在还原剂罐5内的还原剂的温度是否低于第二预定温度。 在步骤Sll中，在判定为还原剂的温度低于第二预定温度的情况下，转移到步 骤S12,将开闭装置14切换到打开状态，使发动机冷却介质通过第一冷却介 质流道IO导入到还原剂加热装置13中，利用发动机冷却介质的热对贮存在还 原剂罐5内的还原剂进行加热。另外，在步骤S6中，在判定为驾驶室7内的温度达到了第三预定温度的情况下，转移到步骤SIO。另外，在步骤S9中， 在判断为驾驶室7内的温度没有达到第三预定温度的情况下，以及在步骤Sll 中判定为贮存在还原剂罐5内的还原剂的温度高于第二预定温度的情况下，返 回步骤S8，将开闭装置14维持在关闭状态。由此，能够使处于冻结状态的还 原剂融解，能够利用还原剂供给装置4喷射到排气管2内。
然后，转移到步骤S13,判定贮存在还原剂罐5内的还原剂的温度是否达 到了第四预定温度。在步骤S13中，在还原剂的温度达到了第四预定温度的情 况下，转移到步骤S14中，将开闭装置14切换成关闭状态。在步骤S13中， 在判定为还原剂的温度没有达到第四预定温度的情况下，返回步骤S12，将开 闭装置14维持在打开状态。由此，能够在防止还原剂的气化进而产生恶臭的 同时将还原剂升温到预定温度。
权利要求
1.一种发动机动力机械，其具备脱氮催化剂，其附设于发动机的废气通道，利用还原剂对流经废气通道内的废气中的氮氧化物有选择地进行还原处理；还原剂罐，其贮存还原剂；还原剂供给装置，其将贮存在还原剂罐内的还原剂喷射到废气通道内；还原剂温度检测器，其对贮存在还原剂罐内的还原剂的温度进行检测；还原剂加热装置，其利用发动机冷却介质的热对贮存在还原剂罐内的还原剂进行加热；开闭装置，其对将发动机冷却介质导入到还原剂加热装置中的冷却介质流道进行开闭；冷却介质温度检测器，其对发动机冷却介质的温度进行检测；暖气装置，其利用发动机冷却介质的热对驾驶室内进行加热；驾驶室温度检测器，其对驾驶室内的温度进行检测；以及控制器，从所述各温度检测器输出的检测温度信号被输入到该控制器中，该控制器对还原剂供给装置、开闭装置以及暖气装置的驱动进行控制，所述发动机动力机械的特征在于，当通过所述冷却介质温度检测器检测到的发动机冷却介质的温度高于第一预定温度、通过所述还原剂温度检测器检测到的还原剂的温度低于第二预定温度、而且通过所述驾驶室温度检测器检测到的驾驶室内的温度低于第三预定温度的情况下，所述控制器将所述开闭装置切换成关闭状态，从而切断发动机冷却介质向所述还原剂加热装置内的导入，增加导入到所述暖气装置中的发动机冷却介质的流量。
全文摘要
本发明提供一种发动机动力机械，其具有高性能的废气净化装置，而且能够将驾驶室温度迅速升温到舒适温度。使用脱氮催化剂(3)和还原剂的废气净化装置具有利用发动机冷却介质的热对贮存在还原剂罐(5)内的还原剂进行加热的还原剂加热装置(13)；和控制发动机冷却介质向还原剂加热装置(13)的导入的开闭装置(14)。在发动机冷却介质的温度高于第一预定温度、罐(5)内的还原剂的温度低于第二温度、驾驶室7内的温度低于第三预定温度的情况下，控制器(15)将开闭装置(14)切换到关闭状态，从而增加导入到暖气装置(8)的热交换器(8a)的发动机冷却介质的流量。由此，在寒冷时能够优先向驾驶室(7)供暖，因此能够提高驾驶员的舒适性。
文档编号F01N3/24GK101688455SQ20088002320
公开日2010年3月31日 申请日期2008年7月2日 优先权日2007年7月3日
发明者中村和则, 神谷象平 申请人:日立建机株式会社