还原剂供应装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种还原剂供应装置，所述还原剂供应装置用于在还原催化剂上游的 位置处将用于还原NOx的还原剂供应到排气通道中。
【背景技术】
[0002] 通常，在存在设置在排气通道内侧的还原催化剂的情况下，包含在内燃机的排气 中的NOx(氮氧化物）在NOx与还原剂的反应中净化。例如，专利文献（JP 2009-162173 A)公开了 一种净化系统，所述净化系统通过等离子放电过程部分地氧化还原剂而重整还原 剂。净化系统在还原催化剂上游的位置处将还原剂供应到排气通道中，所述还原剂具有通 过重整而增强的还原能力。通过重整还原剂，可以提高NOx净化率。
【发明内容】
[0003] 然而，根据本发明的发明人的研究，如果在还原催化剂处于远远高于还原催化剂 的活化温度的高温下执行还原剂的重整，则NOx净化率可能反而劣化。也就是说，用于已经 部分氧化的重整还原剂的氧化过程在这种高温环境下进一步加速，并且从而重整的还原剂 可能被完全氧化。当还原剂被完全氧化时，还原剂分解为二氧化碳和水（氧化劣化）并且 从而失去其NOx还原性质，导致NOx净化率的下降。
[0004] 本发明的目的是提供一种具有提高的NOx净化率的还原剂供应装置。
[0005] 在本发明中，还原剂供应装置用于燃料燃烧系统，所述燃料燃烧系统包括NOx净 化装置，其中还原催化剂布置在排气通道中以净化包含在内燃机的排气中的NOx。还原剂供 应装置在还原催化剂上游的位置处将还原剂供应到排气通道中。还原剂供应装置包括重整 部和重整抑制部。重整部通过将还原剂部分地氧化而重整还原剂。当还原剂的温度高于第 一指定温度时，则重整部（i)相比于当还原剂的温度低于第一指定温度时抑制还原剂的重 整度或者（ii)停止还原剂的重整，所述第一指定温度等于或者高于还原催化剂的活化温 度。
[0006] 鉴于上述发现"如果在还原催化剂处于远远高于还原催化剂的活化温度的高温下 执行还原剂的重整，NOx净化率可能反而劣化"，当还原催化剂的温度高于第一指定温度时， 重整度被抑制或者重整被停止。因此，能够避免这样的情况，在所述情况下，还原剂通过氧 化劣化分解并且失去NOx还原能力。因此，能够提高NOx净化率。
【附图说明】
[0007] 从下面的描述、附加的权利要求和附图，本发明以及本发明的额外目的、特征和优 点将被最佳理解，在附图中：
[0008] 图1是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图；
[0009] 图2是还原剂供应装置的横截面图；
[0010] 图3是示出喷射孔的横截面形状的燃料喷射器的横截面图；
[0011] 图4是燃料喷雾在加热器加热表面上的投影面积的示意图；
[0012] 图5是关于冷火焰反应和热火焰反应的两步氧化反应的曲线图；
[0013] 图6是示出图5的对应于冷火焰反应的部分的曲线图；
[0014] 图7是示出冷火焰反应的反应过程的图；
[0015] 图8是示出在不同的初始温度条件下由两步氧化反应导致的模拟温度变化的结 果的曲线图；
[0016] 图9是示出在不同的当量比条件下由两步氧化反应导致的模拟温度变化的结果 的曲线图；
[0017] 图10是示出其中发生两步氧化反应的初始温度和当量比的区域的曲线图；
[0018] 图11是示出在不同的臭氧浓度条件下由两步氧化反应导致的模拟温度变化的结 果的曲线图；
[0019] 图12是用于切换图1所示的还原剂供应装置的操作模式的过程的流程图；
[0020] 图13是示出图12所示的臭氧发生模式的子程序的过程的流程图；
[0021] 图14是示出图12所示的高部分氧化模式的子程序的过程的流程图；
[0022] 图15是示出图12所示的低部分氧化模式的子程序的过程的流程图；
[0023] 图16是示出图12所示的停止模式的子程序的过程的流程图；
[0024] 图17是示出用于通过图12的过程切换的每个模式的NOx净化率与催化剂温度之 间的关系的曲线图；
[0025] 图18是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图；
[0026] 图19是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图；和
[0027] 图20是示出切换图19所示的还原剂供应装置的操作模式的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 将在下文中参考附图描述本发明的多个实施例。在各个实施例中，对应于前述实 施例描述的内容的部分可以被赋予相同的附图标记并且可以省略对于所述部分的冗余描 述。当在实施例中仅仅描述构造的一部分时，另一前述实施例可以适用于所述构造的其他 部分。即使没有明确描述各个部分能够组合，所述各个部分也可以组合。即使没有明确描 述各个实施例能够组合，只要组合不存在损害，则各个实施例可以部分地组合。
[0029] (第一实施例）
[0030] 图1所示的燃烧系统包括内燃机10、增压器11、柴油颗粒过滤器（DPF 14)、DPF再 生装置（再生DOC 14a)、NOx净化装置15、还原剂净化装置（净化D0C 16)和还原剂供应 装置。燃烧系统安装到车辆上并且车辆由来自内燃机10的输出驱动。在该实施例中，内燃 机10是利用柴油燃料（轻质油）燃烧的压缩自点火式柴油发动机。
[0031] 增压器11包括涡轮11a、旋转轴lib和压缩器11c。涡轮11a设置在用于内燃机 10的排气通道l〇eX中并且由排气的动能旋转。旋转轴lib将涡轮11a的叶轮连接到压缩 器11c的叶轮并且将涡轮11a的旋转力传送到压缩器11c。压缩器11c设置在内燃机10的 进气通道10in中并且在压缩（即，增压）进气之后将进气供应到内燃机10。
[0032] 冷却器12设置在压缩器11c下游的进气通道10中。冷却器12使得由压缩器11c 压缩的进气冷却，并且在压缩的进气的流动量由节流阀13调节之后，由冷却器12冷却的压 缩的进气通过进气歧管分配到内燃机10的多个燃烧室中。
[0033] 再生DOC 14a (柴油氧化催化剂）、DPF 14(柴油颗粒过滤器）、Ν0χ净化装置15和 净化D0C 16以此顺序设置在涡轮11a下游的排气通道10ex中。DPF 14收集包含在排气 中的颗粒。再生DOC 14a包括催化剂，所述催化剂氧化包含在排气中的未燃烧燃料并且燃 烧所述未燃烧的燃料。通过燃烧所述未燃烧的燃料，由DPF 14收集的颗粒被燃烧并且DPF 14再生，由此维持DPF 14的收集能力。应注意的是，这个通过再生DOC 14a内侧的未燃烧 燃料的燃烧不被连续执行而是在要求DPF 14的再生时暂时执行。
[0034] 还原剂供应装置的供应通道32在DPF 14的下游和NOx净化装置15的上游连接 到排气通道l〇ex。由还原剂供应装置产生的重整燃料作为还原剂通过供应通道32供应到 排气通道10ex中。如将在下文参考图7描述的，重整燃料通过将用作还原剂的烃（即，燃 料）部分地氧化为部分氧化的烃（诸如醛）而产生。
[0035] NOx净化装置15包括用于携带还原剂的蜂窝状载体15b和将载体15b容置在其 中的壳体15a。通过在存在还原催化剂的情况下NOx与重整燃料的反应，即，将NOx还原为 N2的还原过程，NOx净化装置15净化包含在排气中的NOx。应注意的是，尽管除了 NOx以外 〇2(氧气）也包含在排气中，重整的还原剂在存在02的情况下选择性地（优选地）与NOx 反应。
[0036] 在该实施例中，还原催化剂具有吸附性以吸附NOx。更具体地，当催化剂温度低于 活化温度时，还原催化剂显示出吸附排气中的NOx的吸附性，其中在所述活化温度，能够发 生由还原催化剂的还原反应。然而，当催化剂温度等于或者高于活化温度时，由还原催化剂 吸附的NOx由重整燃料还原并且然后从还原催化剂释放。例如，NOx净化装置15可以通过 由载体15b携带的银/铝催化剂而提供NOx吸附性能。
[0037] 净化D0C 16具有壳体，所述壳体容置携带氧化催化剂的载体。净化D0C 16在存 在氧化催化剂的状态下将还原剂氧化，所述还原剂从NOx净化装置15流出而不用于NOx还 原。因此，能够禁止还原剂通过排气通道l〇ex的出口释放到大气中。应注意的是，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 )。
[0038] 然后，将在下文中描述还原剂供应装置。通常，还原剂供应装置产生重整燃料并且 通过供应通道32将所述重整燃料供应到排气通道10ex中。还原剂供应装置包括放电反应 器20、气栗20p、反应容器30、燃料喷射器40和加热器50。反应容器30和加热器50可以 提供"重整部"，所述重整部通过部分地氧化燃料而重整作为还原剂的燃料。
[0039] 如图2所示，放电反应器20包括壳体22,所述壳体22具有在其中的流体通道22a 并且多对电极21布置在流体通道22a的内侧。更具体地，电极21通过电绝缘元件23保持 在壳体22内。电极21具有板形并且被布置为平行地面向彼此。接地的一个电极21和当 电力供应到放电反应器20时被施加高电压的另一电极21交替布置。对于电极21的电施 加通过电子控制单元（ECU 80)的微型计算机81控制。
[0040] 由气栗20p吹出的空气流入放电反应器20的壳体22中。气栗20p由电机驱动， 并且电机由微型计算机81控制。由气栗20p吹出的空气流入壳体22内的流体通道22a中 并且流动通过在电极21之间形成的放电通道21a。
[0041] 反应容器30附接到放电反应器20的下游侧并且燃料喷射室30a和汽化室30b在 反应容器30的内侧形成。燃料喷射室30a和汽化室30b可以相当于"反应室"，在所述"反 应室"中，燃料由空气中的氧气而氧化。空气入口 30c在反应容器30中形成并且穿过放电 通道21a的空气通过空气入口 30c流入反应容器30中。空气入口 30c与燃料喷射室30a 连通，并且燃料喷射室30a通过开口 30d与汽化室30b连通。
[0042] 止回阀（阀）34设置在连接管道33中，所述连接管道33将放电反应器20的流体 通道22a流体连接到反应容器30的空气入口 30c。连接管道33可以提供"空气供应通道"， 空气通过所述"空气供应通道"供应到燃料喷射室30a中。止回阀34构造为打开和关闭连 接管道33的内部通道并且防止空气从反应容器30回流到放电反应器20。
[0043] 更具体地，阀座33a在连接管道33的内壁上形成，并且止回阀34通过弹簧34a的 弹性力压靠阀座33a。因此，当止回阀34的靠近反应容器30的一侧上的压力高于止回阀34 的靠近放电反应器20的一侧上的压力时，止回阀34被操作以接触阀座33a。因此，当燃料 喷射器40喷射燃料并且气栗20p的操作停止时，燃料和空气朝向放电反应器20的回流被 禁止。然而，当操作气栗20p时，流体通道22a内侧的压力增大。由于增大的压力，止回阀 34被操作以抵抗弹簧34a的弹性力打开连接管道33。换言之，当流体通道22a内侧的压力 比空气入口 30c处的压力高出至少给定值时，止回阀34被操作以打开连接管道33。
[0044] 流动通过放电通道21a并且流入空气入口 30c中的空气穿过燃料喷射室30a和汽 化室30b (按照该顺序）。然后，空气从在反应容器30中形成的喷射端口 30e流出。喷射端 口 30e与供应通道32流体连通。
[0045] 燃料喷射器40附接到反应容器30。在燃料箱40t内的液体形式的燃料（液体燃 料）通过栗40p供应到燃料喷射器40并且通过燃料喷射器40的喷射孔D1、D2、D3和D4 (参 考图3)喷射到燃料喷射室30a中。燃料箱40t内的燃料还用于如上所述的燃烧并且因此 燃料共用