还原剂供应设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及一种还原剂供应设备，用于供应作为用于NOx还原的还原剂的碳氢化合物(燃料)。
【背景技术】
[0002]通常，在存在还原催化剂条件下的NOx与还原剂的反应中净化包含在内燃机的废气中的Ν0χ(氧化氮)。例如，专利文献(JP 2009-162173 A)公开了一种净化系统，其使用用于内燃机燃烧的燃料(碳氢化合物)作为还原剂，系统将燃料提供到在还原催化剂上游位置的排气道中。
【发明内容】
[0003]本公开内容的发明人已经研宄出一种净化系统，其中，与空气混合的燃料借助空气中的氧气被部分地氧化以重整燃料，并且重整的燃料作为还原剂被提供到排气道中。根据这个结构，改进了还原剂的还原性能，从而能够增大NOx净化率。
[0004]但在市场上基于碳氢的燃料(例如轻油)中混合了分子结构不同的各种成分，对于每一个产油区或销售区，这些成分的混合比都不同。因此，市场上的燃料的特性各种各样，在为了重整而部分地氧化燃料时，重整的燃料的还原性能相当大地受到重整前燃料特性中的区别的影响。
[0005]本公开内容的目的是提供一种还原剂供应设备，其抑制了由于燃料特性引起的NOx净化率的降低。
[0006]在本公开内容的一个方面中，提供了一种还原剂供应设备用于燃料燃烧系统，所述燃料燃烧系统包括具有还原催化剂的NOx净化设备，所述NOx净化设备被设置在排气道中以净化在内燃机的废气中所含有的NOx，所述还原剂供应设备在所述还原催化剂上游位置处将还原剂提供到所述排气道中。
[0007]还原剂供应设备包括重整设备、获得部和控制器。重整设备将燃料与空气混合为混合物，燃料是碳氢化合物，通过以空气中的氧气部分地氧化燃料来重整燃料。重整的燃料作为还原剂提供到排气道中。获得部获得作为特性指标的物理量。物理量与提供给重整设备的燃料的特性相关联。控制器按照由获得部获得的特性指标控制重整设备。
[0008]根据本公开内容的方面，获取与提供给重整设备的燃料的特性相关联的物理量作为特性指标，按照获取的特性指标来控制重整设备的操作。为此，例如，当燃料的特性为重整后燃料的还原性能不足时，对重整设备进行控制以通过增大还原剂的供应量或者改进重整设备的重整操作来改进还原性能。因此，能够抑制由于燃料特性引起的NOx净化率的降低。
【附图说明】
[0009]依据以下的说明、所附权利要求书和附图将最佳地理解本公开内容及其附加的目的、特点和优点，在附图中:
[0010]图1是应用于燃烧系统的还原剂供应设备的示意图；
[0011]图2是示出在不同初始温度条件下由两步骤氧化反应产生的仿真温度变化的结果的图示；
[0012]图3是示出在不同当量比条件下由两步骤氧化反应产生的模拟温度变化的结果的图示；
[0013]图4是示出根据图1所示的还原剂供应设备的用以在臭氧的产生与重整燃料的产生之间转换的过程的流程图；
[0014]图5是示出图4中所示的重整燃料产生控制的子例程的过程的流程图；
[0015]图6是示出在提供给反应室的燃料是CltlH22的情况下的冷焰反应产物的仿真结果的图示；
[0016]图7是示出在提供给反应室的燃料是C16H34的情况下的冷焰反应产物的仿真结果的图不;
[0017]图8是示出显示图6和7中所示的冷焰反应产物的总量的仿真结果的图示；
[0018]图9是示出用于根据燃料特性来改变重整设备的操作的过程的流程图；
[0019]图10是示出在NOx净化率与燃料特性之间的相关性的图示；
[0020]图11是示出适合于燃料特性的还原剂量的图示；
[0021]图12是示出适合于NO净化率的还原剂量的图示；
[0022]图13是示出适合于燃料特性的加热器温度的图示；
[0023]图14是示出适合于燃料特性的臭氧供应量的图示；
[0024]图15是示出在内燃机中的热生成量与燃料特性之间的相关性的图示；
[0025]图16是示出在内燃机中的点火延迟时间与燃料特性之间的相关性的图示；
[0026]图17是示出在反应室内的温度与燃料特性之间的相关性的图示；
[0027]图18是应用于燃烧系统的还原剂供应设备的示意图；
[0028]图19是应用于燃烧系统的还原剂供应设备的示意图；以及
[0029]图20是应用于燃烧系统的还原剂供应设备的示意图。
【具体实施方式】
[0030]以下将参考附图来说明本公开内容的多个实施例。在实施例中，可以为对应于在前实施例中所述内容的部分指定相同的参考标记，并省略了对该部分的多余解释。只有当在实施例中描述了结构的一部分时，另一个在前实施例才可以被应用到该结构的其他部分。即使没有明确说明这些部分可以组合，这些部分也是可以组合的。即使没有明确说明可以组合实施例，实施例也可以部分地组合，只要在组合中不存在损害。
[0031](第一实施例)
[0032]如图1所示的燃烧系统包括内燃机10、增压器11、柴油特定过滤器(DPF) 14、DPF再生设备(再生DOC 14a)、NOx净化设备15、还原剂净化设备(净化DOC 16)和还原剂供应设备。燃烧系统安装在车辆上，车辆由来自内燃机10的输出提供动力。在本实施例中，内燃机10是使用柴油燃料(轻油)来燃烧的压缩自点火柴油发动机。
[0033]增压器11包括涡轮11a、旋转轴Ilb和压缩机11c。涡轮Ila布置在用于内燃机10的排气道1ex中，并借助废气的动能旋转。旋转轴Ilb将涡轮Ila的叶轮连接到压缩机Ilc的叶轮，并向压缩机Ilc传送涡轮Ila的旋转力。压缩机Ilc布置在内燃机10的进气道1in中，在压缩(即增压)进气流后将进气流提供给内燃机10。
[0034]冷却器12布置在压缩机Ilc下游的进气道1in中。冷却器12冷却由压缩机Ilc压缩的进气流，在由节流阀13调整压缩进气流的流量后，将由冷却器12冷却的压缩进气流通过进气歧管分布到内燃机10的多个燃烧室中。
[0035]再生DOC 14a (柴油氧化催化剂)、DPF 14 (柴油特定过滤器),NOx净化设备15和净化DOC 16以此顺序布置在涡轮Ila下游的排气道1ex中。DPF 14收集废气中包含的颗粒。再生DOC 14a包括催化剂，其氧化在废气中包含的未燃烧的燃料并燃烧未燃烧的燃料。通过燃烧未燃烧的燃料，燃烧了由DPF 14收集的颗粒，再生DPF 14，从而保持了 DPF 14的收集能力。应注意，未燃烧的燃料在再生DOC 14a内部的这个燃烧并非不断执行，而是在需要DPF 14的再生时临时执行。
[0036]还原剂供应设备的供应通道32连接到DPF 14下游和NOx净化设备15上游的排气道10ex。由还原剂供应设备产生的重整燃料作为还原剂通过供应通道32提供到排气道1ex中。通过将碳氢化合物(即燃料)部分地氧化为诸如乙醛之类的被部分地氧化的碳氢化合物来产生重整燃料，重整燃料用作还原剂，如稍后参考图7所述的。
[0037]NOx净化设备15包括用于承载还原催化剂的蜂巢状载体15b和在其中容纳载体15b的外壳15a。NOx净化设备15通过在还原催化剂存在的情况下NOx与重整燃料的反应来净化在废气中包含的NOx，即NOx到N2的还原过程。应注意，尽管除了 NOx以外，在废气中同样包含有O2，但在O2存在的情况下重整还原剂选择性地(优先)与NOx反应。
[0038]在本实施例中，还原催化剂具有吸附NOx的吸附性。具体而言，当催化剂温度低于活化温度时，还原催化剂展现出吸附废气中的NOx的吸附性，在活化温度会发生借助还原催化剂的还原反应。而当催化剂温度高于活化温度时，由还原催化剂吸附的NOx由重整还原剂还原，随后从还原催化剂释放。例如，NOx净化设备15可以借助由载体15b承载的银/氧化铝催化剂提供NOx吸附性能。
[0039]净化DOC 16具有外壳，其容纳承载氧化催化剂的载体。净化DOC 16在氧化催化剂存在的情况下氧化还原剂，还原剂在没有用于NOx还原时从NOx净化设备15流出。因而，可以禁止还原剂通过排气道1ex的出口释放到大气中。应当注意，氧化催化剂的活化温度(例如200°C )低于还原催化剂的活化温度(例如250°C )。
[0040]接下来，以下将说明还原剂供应设备。通常，还原剂供应设备产生重整燃料，并购将重整燃料通过供应通道32提供到排气道1ex中。还原剂供应设备包括重整设备Al和电控单元(EOT 80)，如以下将说明的。重整设备Al包括放电反应器20 (臭氧产生器)、空气泵20p、反应容器30、燃料喷射器40和加热器50。
[0041 ] 放电反应器20包括在其中具有流体通道22a的外壳22，和布置在流体通道22a内部的多对电极21。具体而言，电极21通过电绝缘件固定在外壳22内。电极21具有平板形状，彼此面对平行排列。交替排列了接地的一个电极21和在向放电反应器20供电时施加了高电压的另一个电极21。对电极21的电力施加由ECU 80的微机81控制。
[0042]由空气泵20p吹送的空气流入放电反应器20的外壳22中。空气泵20p由电机驱动，电机由微机81控制。由空气泵20p吹送的空气流入外壳22内的流体通道22a，并流过在电极21之间形成的放电通道21a。
[0043]反应容器30附接到放电反应器20的下游侧，并且在反应容器30的内部形成反应室30a。在反应室30a中，燃料与空气混合为混合物，以空气中的氧气氧化燃料。通过放电通道21a的空气通过空气入口 30c流入反应室30a，此后，从在反应容器30中形成的喷射端口 30b喷出。喷射端口 30b与供应通道32相连通。
[0044]燃料喷射器40附接到反应容器30。燃料箱40t中液体形式(液体燃料)的燃料由泵40p提供给燃料喷射器40，并通过燃料喷射器40的喷射孔(未示出)喷射到反应室3