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NOx还原的还原剂供应到排气通道中。
【背景技术】
[0002] 通常，在存在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）可 以在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，所述净化系统包括通过等离子放电过程重整还原剂的装置。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。在所述系统中，用于在内燃机中燃烧的燃料（烃 类化合物）还用作还原剂。
【发明内容】
[0003] 作为一种如上所述用于重整燃料的方法，本发明的发明人已经研发一种方法，其 中燃料被加热到指定的温度并且然后通过使得燃料与空气中的氧气反应加热的燃料被部 分氧化并且重整。被部分氧化的燃料具有高的还原能力，由此即使当催化剂的温度低时也 能够得到充足的NOx还原率。
[0004] 而且，为了实现上述方法，本发明人已经研究了一种构造，其中用于喷射液体燃料 的喷射器和加热器被设置空气管道中，所述空气管道在其中限定空气通道。通过这种构造， 喷射的液体燃料通过加热器加热到一定温度并且被汽化，并且然后汽化的燃料通过空气通 道内侧的氧气而部分地氧化。结果，燃料被重整并且重整燃料最终与空气一起供应到排气 通道中。
[0005] 然而，在加热器被设置在空气通道中的这种构造中，由于加热器由流动通过空气 通道的空气冷却，大量的热量可能不被用于重整燃料。结果，在加热器处的热量损失可能增 加。
[0006] 本发明的目的是提供一种还原剂供应装置，其中抑制用于重整还原剂的热量的损 失。
[0007] 在本发明的一个方面中，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。还原剂供应装置将还原剂在还原催化剂上游的位置处供应到排气通道中。还原剂供 应装置包括空气管道、汽化容器、喷射器、加热构件和混合板。空气管道将空气通道限定在 其中。汽化容器连接到空气管道。汽化容器将汽化室限定在其中，所述汽化室从空气通道 分支。喷射器喷射作为还原剂的液体烃类化合物。加热构件设置在汽化室中。加热构件加 热和汽化从喷射器喷射的还原剂。混合板连接到加热构件。混合板从汽化室延伸到空气通 道中。
[0008] 根据本发明的一个方面，由于加热构件设置在从空气通道分支的汽化室中，能够 抑制加热构件由流动通过空气通道的空气冷却。因此，能够降低将要用于重整还原剂的热 量的损失。然而，根据本发明人的研究，当汽化室被设置并且还原剂被在汽化室中加热时， 可能产生新的担忧，即，如下所述还原剂与空气的混合质量劣化的担忧。为了解决这个担 忧，在本发明的一个方面中提供混合板。
[0009] 也就是说，如果不设置混合板，为气态形式的还原剂中的大部分将沿着空气通道 的壁面流动，其中所述还原剂通过汽化室的连接部（入口）从汽化室流到空气通道中。因 此，还原剂将不太可能在与空气通道中的空气的气流方向成角度的方向上扩散。结果，还原 剂与空气的混合质量将劣化，并且因此还原剂由空气中的氧气的部分氧化将不充足。因此， 可能存在这样的担忧，即，还原剂的重整将不充足。
[0010] 为了解决上述担忧，提供从汽化室延伸到空气通道中的混合板。因此，在汽化室中 加热的还原剂通过混合板引导到空气通道中。因此，能够加速还原剂在空气通道中在相对 于气流方向成角度的方向上的扩散，由此能够加速还原剂与空气的混合。
[0011] 根据本发明的一个方面，能够通过将加热构件设置在从空气通道分支的汽化室的 内侧而抑制热量损失。而且，上述新产生的混合质量劣化的担忧也能够通过设置混合板来 抑制。
【附图说明】
[0012] 从下面的描述、附加权利要求以及附图，本发明以及其额外的目的、特征和优点将 被最好地理解，在附图中：
[0013] 图1是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图；
[0014] 图2是还原剂供应装置的横截面图；
[0015] 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；
[0016] 图4是从图3的箭头IV观察的图；
[0017] 图5是图2的沿着线VI-VI的横截面图；
[0018] 图6是从图2的箭头V观察的图；
[0019] 图7是图6的沿着线VII-VII的横截面图；
[0020] 图8是图7的沿着线VIII-VIII的横截面图；
[0021] 图9是弹性构件的透视图；
[0022] 图10是弹性构件在展开状态下的透视图；
[0023] 图11是由冷火焰反应和热火焰反应组成的两步氧化反应相关的曲线图；
[0024] 图12是示出冷火焰反应的反应过程的图；
[0025] 图13是其中发生两步氧化反应的环境温度和当量比的区域；
[0026] 图14是示出在臭氧产生控制与重整燃料产生控制（部分氧化模式）之间改变操 作模式的过程的流程图；
[0027] 图15是示出重整燃料产生控制（部分氧化模式）的子程序过程的流程图；
[0028] 图16是示出表示由还原剂供应装置的热损失效应的模拟结果的曲线图；和
[0029] 图17是适用于燃烧系统的还原剂供应装置的示意图。
【具体实施方式】
[0030] 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 施例描述的物体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可以组合，所述各个部分也可以组合。只要组合没有损 害，即使没有明确描述各个实施例可以被组合，所述各个实施例也可以被部分地组合。
[0031] (第一实施例）
[0032] 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（DPF14)、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是利用用于燃烧的柴油燃料（轻质油）的压缩自点火式柴油机。
[0033] 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中并且在使得进气压缩（即，增压）之后将进气供应到内燃机10。
[0034] 冷却器12设置在压缩器11c下游的进气通道10in中。冷却器12使得由压缩器 lie压缩的进气冷却，并且在压缩进气的流量由节流阀13调节之后，由冷却器12冷却的压 缩进气通过进气歧管分配到内燃机的多个燃烧室中。
[0035] 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。
[0036] 还原剂供应装置的供应通道26在DPF 14的下游和NOx净化装置15的上游连接到 排气通道10ex。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26供应到排 气通道10ex中。如将在下文参考图12描述的，重整燃料通过用作还原剂的烃（即，燃料） 部分地氧化为部分氧化的烃（诸如醛）而产生。
[0037] NOx净化装置15包括用于携带还原催化剂的蜂窝状载体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。
[0038] 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。
[0039] 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流出而没有用于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 )。
[0040] 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26将所述重整燃料供应到排气通道l〇ex中。如将详细描述的，还原剂供应装 置包括放电反应器20、气栗20p、空气管道23、汽化容器25、加热器30、热板40、混合板50、 固持构件60和喷射器70。
[0041] 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。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8