排气净化系统以及臭氧生成装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用臭氧对排气进行净化的排气净化系统、以及生成臭氧的臭氧生成
目.0
【背景技术】
[0002]由于臭氧具有强的氧化力，所以以汚染物质的分解或杀菌等为目的在广泛的领域被利用。利用臭氧的装置的一种为对内燃机(以下，发动机)的排气进行净化的排气净化系统。
[0003]作为排气净化系统，使用选择性还原催化剂的系统(尿素SCR系统)已被实用化。作为该系统的一种，公开了与尿素系流体一起将臭氧添加到选择性还原催化剂的上游的选择性还原催化系统(例如，参照专利文献I)。通过在排气中添加臭氧(O3)，从而将排气所包含的一氧化氮(NO)的一部分转换成二氧化氮(NO2)。因此，排气所包含的NO与NO2的比例接近1:1。当NO与NO2的比例接近1:1时，NO以及NO2被还原为氮(N2)的反应快速进行。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2012-193620号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]另一方面，臭氧具有容易自我分解的性质。臭氧进行自我分解的条件有多种，例如即使在40°C等高温下臭氧也进行自我分解。因此，在一般的臭氧生成装置上具备有空气冷却风扇或水冷装置等冷却装置。
[0009]为了提高排气净化系统以及臭氧生成装置的臭氧生成效率，需要具有高冷却效果的冷却装置。这样的冷却装置具有大型化的倾向。尤其在排气净化系统中，会有这样的问题、即可搭载冷却装置的车辆上的空间被限制，而且冷却装置容易受到从发动机等放出的热的影响。
[0010]本发明的目的在于提高排气净化系统以及臭氧生成装置的臭氧生成效率。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为了达成上述目的，本发明的一个方式提供一种排气净化系统。排气净化系统具备:选择性还原催化剂，其被设置在发动机的排气通道；流体供给装置，其向所述排气通道中的所述选择性还原催化剂的上游供给尿素系流体；气体分离部，其将原料气体分离成高氧浓度气体和高氮浓度气体；臭氧发生器，其具有供所述高氧浓度气体导入的臭氧生成空间，并由被导入的所述高氧浓度气体生成臭氧；臭氧供给部，其向所述排气通道中的所述选择性还原催化剂的上游供给臭氧；涡管，其将所述高氮浓度气体分成冷气和暖气排出；冷却装置，其通过使从所述涡管排出的冷气接触到所述臭氧发生器，从而对所述臭氧生成空间进行冷却。
[0013]本发明的其他方式提供一种臭氧生成装置。臭氧生成装置具备:气体分离部，其将原料气体分离成高氧浓度气体和高氮浓度气体；臭氧发生器，其具有供所述高氧浓度气体导入的臭氧生成空间，并由被导入的所述高氧浓度气体生成臭氧；涡管，其将所述高氮浓度气体分成冷气和暖气排出；以及冷却装置，通过使从所述涡管排出的冷气接触到所述臭氧发生器，从而对所述臭氧生成空间进行冷却。
[0014]本发明的其他方式提供一种排气净化系统。排气净化系统具备:选择性还原催化剂，其被设置在发动机的排气通道；流体供给装置，其向所述排气通道中的所述选择性还原催化剂的上游供给尿素系流体；气体分离部，其将原料气体分离成高氧浓度气体和高氮浓度气体；臭氧发生器，其具有供所述高氧浓度气体导入的臭氧生成空间，并由被导入的所述高氧浓度气体生成臭氧；臭氧供给部，其向所述排气通道中的所述选择性还原催化剂的上游供给臭氧；涡管，其将所述高氧浓度气体分成冷气和暖气排出。从所述涡管排出的冷气被导入至所述臭氧发生器，并由低温的所述高氧浓度气体生成臭氧。
[0015]本发明的其他方式提供一种臭氧生成装置。臭氧生成装置具备:气体分离部，其将原料气体分离成高氧浓度气体和高氮浓度气体；臭氧发生器，其具有供所述高氧浓度气体导入的臭氧生成空间，并由被导入的所述高氧浓度气体生成臭氧；以及涡管，其将所述高氧浓度气体分成冷气和暖气排出。从所述涡管排出的冷气被导入至所述臭氧发生器，并由低温的所述高氧浓度气体生成臭氧。
【附图说明】
[0016]图1是将本发明的排气净化系统具体化的第I实施方式与发动机一起示出的示意图。
[0017]图2是图1的排气净化系统的示意图。
[0018]图3是图2的涡管的示意图。
[0019]图4是示出图2的臭氧发生器的主要部分的示意图。
[0020]图5是将本发明的排气净化系统具体化的第2实施方式与发动机一起示出的示意图。
[0021]图6是图5的排气净化系统的示意图。
[0022]图7是将本发明的排气净化系统具体化的第3实施方式与发动机一起示出的示意图。
[0023]图8是将本发明的排气净化系统具体化的变形例与发动机一起示出的示意图。
【具体实施方式】
[0024](第I实施方式)
[0025]以下，对排气净化系统以及臭氧生成装置的第I实施方式进行说明。在本实施方式中，将搭载排气净化系统的车辆具体化为搭载了柴油发动机的车辆并进行说明。
[0026]如图1所示，发动机11具备进气歧管12和排气歧管14。在进气歧管12连接有进气通道13，在排气歧管14连接有排气通道15。在进气通道13的中途设置有涡轮增压机16的压缩机17，在排气通道15的中途设置有涡轮增压机16的涡轮机18。
[0027](排气净化系统)
[0028]在排气通道15上的涡轮机18的下游设置有排气净化系统20。排气净化系统20在排气通道15中具有:氧化催化剂(未图示)；DPF(Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器)(未图示);以及选择性还原催化剂21。选择性还原催化剂21被设置在排气通道15中的氧化催化剂以及DPF的下游侧。该选择性还原催化剂21为公知的催化剂，例如由在蜂窝载体担载沸石或者氧化锆而构成。
[0029]排气净化系统20具备:作为流体供给装置的尿素水供给装置22 ;臭氧生成装置30 ;以及ECU50，其对尿素水供给装置22和臭氧生成装置30进行控制。尿素水供给装置22供给作为尿素系流体的尿素水。臭氧生成装置30由原料气体生成臭氧，并向排气通道15中的选择性还原催化剂21的上游供给已生成的臭氧。当在排气中添加臭氧时，排气所包含的NO如反应式(I)所示的那样被氧化成N02。
[0030]N0+03— N0 2+02…(I)
[0031]尿素水供给装置22贮留尿素水，并向排气通道15中的选择性还原催化剂21的上游供给尿素水。尿素水因为排气的热被加水分解，从而生成氨(NH3)。如反应式(2)所示，氨与排气所包含的一氧化氮以及二氧化氮产生反应而还原为氮(气态氮)。
[0032]Ν0+Ν02+ΝΗ3—2N 2+3H20...(2)
[0033]如反应式(2)所示，当NO和NO2的比例越接近1:1，该还元反应越快速进行。因此，通过添加臭氧而使NO氧化为NO2，从而使它们的比例接近1:1。
[0034](尿素水供给装置)
[0035]尿素水供给装置22具备:尿素水箱23，在其中贮留有尿素水；尿素水供给喷嘴24，其将尿素水添加至选择性还原催化剂21的上游；以及尿素水供给通道25，其将尿素水箱23连接到尿素水供给喷嘴24。在尿素水供给通道25的中途设置有泵26和流量调整阀27，泵26将尿素水从尿素水箱23压送到尿素水供给喷嘴24，流量调整阀27对尿素水的供给量进行调整。E⑶50驱动泵26，并控制流量调整阀27的开度。并且，E⑶50将驱动脉冲施加于尿素水供给喷嘴24。接收到驱动脉冲的尿素水供给喷嘴24被打开，从而向排气通道15喷射尿素水。
[0036](臭氧生成装置)
[0037]接着，对臭氧生成装置30进行说明。臭氧生成装置30具备臭氧发生器31，该臭氧发生器31具有臭氧生成空间。臭氧发生器31为电子束照射式、放射线照射式、光照射式、电解式等具有公知的构成的装置。在本实施方式中采用了无声放电式装置。臭氧发生器31具备:一对电极板，它们隔着臭氧生成空间设置；电介质，其介于一对电极板之间；以及交流高压电源。臭氧发生器31通过由交流高压电源向电极板之间施加高电压，从而由存在于臭氧生成空间的氧(气态氧)产生臭氧。
[0038]在臭氧发生器31的上游连接有空气导入通道35。空气导入通道35的始端朝向大气开放，作为原料气体的空气通过该始端从外部吸入到空气导入通道35。在空气导入通道35的中途，从靠近该始端的一侧开始设置有压缩机36、干燥机37以及作为气体分离部的富氧单元38。压缩机36对从空气导入通道35的所述始端导入的空气进行压缩，并导入至干