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添加于其中的还原剂使废气中的氮氧化物无害化的废气净化装置的发动机动力机械中的废气净化装置的温度管理手段。
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、以及碳化氢为主要成分的轻油等。
这些还原剂当变成过冷状态时会凝固而不能喷射到排气管内，而变成过热状态时会有成分气化而产生恶臭，并且，当还原剂的浓度因冻结或过热而变化时，会产生通过来自浓度传感器的信号而对发动机起动进行限制等不良情况，因此需要一些保温对策以使得在贮存在还原剂罐内的状态下保持为适当的温度，其中上述浓度传感器设置于还原剂罐内。以往，作为将贮存在还原剂罐内的还原剂的保温对策，提出了以下方案在还原剂罐内设置热交换器，并且在发动机冷却水的循环通道上经三向旋阀连接具有散热装置的冷却用循环通道，在还原剂变为过冷状态的情况下，将三向旋阀切换到冷却水循环通道侧，将流经该冷却水循环通道的高温的冷却水导入到还原剂罐内的热交换器，在还原剂变为过热状态的情况下，将三向旋阀切换到冷却用循环通道侧，将流经该冷却用循环通道侧的的低温的冷却水导入到还原剂罐内的热交换器(例如，参照专利文献l)。另夕卜，作为搭载于建筑机械的还原剂罐的防冻结手段，提出了这样的技术将还原剂罐配置在发动机室的内部、液压泵的附近、驾驶室内、工作油箱的附
近或者液压马达的附近(例如，参照专利文献2。)。专利文献1:特开2005-83223号公报专利文献2:特开2003-20936号公报
但是，专利文献1所公开的技术中，作为贮存在还原剂罐内的还原剂的冷却手段，需要热交换器、冷却水循环通道、三向旋阀、散热装置以及冷却用循环通道，因此，装置变得大型，存在废气净化装置进而是具有该废气净化装置的发动机动力机械成本升高的问题。
另一方面，专利文献2所公开的技术中，在成本方面是有利的，但是由于还原剂罐设置在比较高温的室内，而且不具有还原剂罐的冷却手段，因此，根据发动机动力机械的工作状况的不同，存在还原剂罐内的还原剂容易过热的问题。
本发明是为了解决上述现有技术的问题而提出的发明，其目的在于提供一种具有价格低廉而且能够防止还原剂的过热的废气净化装置的发动机动力机械。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一结构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，利用还原剂对流经所述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，其将贮存在所述还原剂罐内的还原剂喷射到所述废气通道内；还原剂温度检测器，其对贮存在所述还原剂罐内的还原剂的温度进行检测；冷却风扇，其对所述还原剂罐进行冷却；以及控制器，从所述还原剂温度检测器输出的检测温度信号被输入到该控制器中，该控制器对所述冷却风扇的驱动进行控制，所述控制器具有输入所述检测温度信号的输入端口；存储有所述还原剂罐的冷却开始温度的存储部；运算部，其对所述^^测温度信号和所述冷却开始温度进行对比，在所述4企测温度信号在所述冷却开始温度以上时，该运算部输出所述冷却风扇的驱动信号；以及输出所述驱动信号的输出端口 。
根据该结构，在从还原剂温度检测器输出的检测温度信号在存储于存储部的冷却开始温度以上时，控制器的运算部输出冷却风扇的驱动信号，来驱动冷却风扇，因此，能够防止贮存在还原剂罐内的还原剂的过热，进而能够防止恶臭的产生。另外，作为还原剂的过热防止手段，只要将冷却风扇设置在预定位置即可，因此能够以低廉的价格防止还原剂的过热。
本发明的第二方面，在上述第一结构的发动机动力机械中，所述还原剂是
尿素水，所述冷却开始温度为+35。C。
使用了尿素水的废气净化装置作为柴油发动机(diesel engine)用以及汽油发动机(gasoline engine)用的废气净化装置是最普遍使用的，而且在技术方面也已经确立，因此，通过使用该废气净化装置能够实现稳定的废气净化。尿素水在大约+40。C气化，会产生氨臭，因此，通过在比尿素水的气化温度低的+35。C开始驱动冷却风扇，能够防止氨臭的产生。
本发明的第三方面，在上述第一结构的发动机动力机械中，在所述还原剂罐的外表面设置有冷却翅片。
若在还原剂罐的外表面设置冷却翅片，则能够使还原剂罐的散热高效化，因此能够进一步提高冷却风扇对还原剂罐的冷却效果。
本发明的第四方面，在上述第一结构的发动机动力机械中，使用电气马达
若使用电气马达作为冷却风扇的动力源，则仅通过设置冷却风扇和实施必要的布线，就能够冷却还原剂罐，因此能够以低成本实现带还原剂罐冷却装置的废气净化装置。另外，若使用液压马达作为冷却风扇的动力源，则在使用压力油作为机械各部的动力源的液压挖掘机等液压驱动式的发动机驱动机械中，能够实现动力的有效利用。
本发明的发动机动力机械具有还原剂罐的冷却风扇，当从还原剂温度检测器输出的检测温度信号在存储于存储部的冷却开始温度以上时，根据从控制器的运算部输出的冷却风扇的驱动信号，来驱动冷却风扇，因此，能够防止贮存在还原剂罐内的还原剂的过热，进而能够防止恶臭的产生。另外，作为还原剂的过热防止手段，只要具有冷却风扇即可，因此能够以低廉的价格防止还原剂的过热。
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是实施方式涉及的还原剂罐的剖视图。
图4是表示实施方式涉及的还原剂供给装置、冷却风扇以及开闭装置的动作温度的表图。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冷却风扇7a旋转叶片7b马达
8发动机冷却介质流道9冷却介质温度检测器IO还原剂加热装置11开闭装置12控制器
具体实施例方式
下面，根据图1至图4对本发明涉及的发动机动力机械的实施方式进行说明，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是实施方式涉及的还原剂罐的剖视图；图4是表示实施方式涉及的还原剂供给装置、冷却风扇以及开闭装置的动作温度的表图。
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
6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；还原 剂罐5的冷却风扇7;冷却介质流道8，其将发动机冷却介质的一部分导向还 原剂罐5;还原剂加热装置IO,其利用在冷却介质流道8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11，其对冷却 介质流道8进行开闭；以及控制器12，从还原剂温度检测器6输出的检测温 度信号a被输入到该控制器12中，该控制器12输出还原剂供给装置4、冷却 风扇7以及开闭装置11的驱动信号b、 c、 d。
如图2所示，控制器12由以下部分构成接收检测温度信号a的输入端 口 12a;存储还原剂罐5的冷却开始温度和还原剂供给装置4的喷射开始温度 的存储部12b;运算部12c,其对检测温度信号a和冷却开始温度进行对比， 在检测温度信号a在冷却开始温度以上时，该运算部12c输出冷却风扇7的驱 动信号c以及开闭装置11的驱动信号d,并且该运算部12c对检测温度信号a 和喷射开始温度进行对比，当检测温度信号a在喷射开始温度以上时，输出还 原剂供给装置4的驱动信号b;以及输出驱动信号b、 c、 d的输出端口 12d。
用尿素水作为还原剂的情况下，设定为比作为氨产生温度的+40 °C稍低的温度， 例如设定为+35。C。另外，还原剂供给装置4的喷射开始温度设定为比还原剂 的冻结温度稍高的温度，例如在使用尿素水作为还原剂的情况下，设定为比作 为尿素水的冻结温度的-11。C稍高的温度，例如设定为0°C。
脱氮催化剂3、还原剂供给装置4以及还原剂罐5构成上迷专利文献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3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。还原剂供给装
7置4由喷嘴4a和通过该喷嘴4a呈雾状地对贮存在还原剂罐5内的还原剂进行 喷射的喷射部4b构成，喷射部的驱动和停止通过从控制器12输出的驱动信号 b来控制。
还原剂罐5由塑料或者不锈钢板等形成，在外表面的必要部位，如图3 所示，设置有冷却翅片(fin)5a。由此，能够实现冷却风扇7的小型化以及基 于送风的高效率冷却。还原剂罐5可以设置在发动机动力机械的任意位置，但 是优选设置在即使万一产生恶臭时恶臭也不会侵入到驾驶室内的位置，例如在 建筑机械中优选设置于杂物间(utility room )内，在卡车中优选设置于车体下 等。在将还原剂罐5设置于杂物间等室内的情况下，为了提高冷却风扇7的冷 却效率，特别优选在送风的下游侧开设通气孔。
冷却风扇7由旋转叶片7a和驱动该旋转叶片7a旋转的马达7b构成，马 达7b的驱动和停止通过从控制器12输出的驱动信号c来控制。作为马达7b, 可以使用电气马达，也可以使用液压马达。若使用电气马达作为冷却风扇7 用的马达7b,仅通过设置冷却风扇7和实施必要的布线，就能够冷却还原剂 罐5,因此，能够以低成本实现带还原剂罐冷却装置的废气净化装置。另外， 若使用液压马达作为冷却风扇7用的马达7b,在液压挖掘机等以压力油作为 机械各部的动力源的发动机驱动机械中，能够实现动力的有效利用。
开闭装置11由开闭发动机冷却介质流道8的阀体lla、和驱动该阀体lla 的螺线管等致动器lib构成，阀体lla的切换位置通过从控制器l2输出的驱 动信号d来控制。
下面使用图4对还原剂供给装置4、冷却风扇7以及开闭装置11的动作
进行说明。另外，图4例示了使用尿素水作为还原剂的情况，-irc是尿素水
的冻结温度，(TC是还原剂供给装置4的喷射开始温度，+35"是还原剂罐5 的冷却开始温度。在图4中，显示在还原剂供给装置4的栏中的符号OFF表 示还原剂供给装置4对还原剂的喷射处于停止状态，符号ON表示还原剂供给 装置4对还原剂的喷射处于执行状态。另外，冷却风扇7的栏中显示的符号 OFF表示冷却风扇7处于停止状态，符号ON表示冷却风扇7处于驱动状态。 另外，开闭装置11的栏中表示的标号OFF表示发动机冷却介质向还原剂加热 装置10的供给处于停止状态，符号ON表示正处于向还原剂加热装置10供给
8发动机冷却介质的供给状态。
从该图可以明确地知道，在还原剂罐5内的还原剂温度在喷射开始温度(0
°C )以上时，还原剂供给装置4收到从控制器12输出的驱动信号b而被驱动， 从而执行还原剂向排气管2内的喷射。由此，能够对在排气管2内流动的发动 机废气进行净化。另一方面，当还原剂罐5内的还原剂温度在喷射开始温度(O °C )以下时，还原剂供给装置4收到从控制器12输出的驱动信号b而停止驱 动。由此，能够防止未图示的喷射嘴内的小冰片等造成的网眼堵塞。
另外，当还原剂罐5内的还原剂温度达到了冷却开始温度(+35。C)时， 冷却风扇7收到从控制器12输出的驱动信号c而被开始驱动，对贮存在还原 剂罐5内的还原剂进行冷却。另一方面，与此相反，当还原剂罐5内的还原剂 温度达到了冷却开始温度(+35。C )时，开闭装置11收到从控制器12输出的 驱动信号d而停止向还原剂加热装置10供给发动机冷却介质，使冷却风扇7 对还原剂的冷却高效率地进行。这样，通过控制冷却风扇7和开闭装置11的 驱动，能够将还原剂罐5内的还原剂温度保持为适当温度。
本实施方式的发动机动力机械中，当从还原剂温度检测器6输出的检测温 度信号a达到了存储于存储部12b的冷却开始温度以上时，控制器12的运算 部12c输出冷却风扇7的驱动信号c，来驱动冷却风扇7旋转，因此，能够防 止贝i存在还原剂罐5内的还原剂的过热，进而能够防止恶臭的产生。另外，作 为还原剂的过热防止手段，由于仅具有冷却风扇7即可，因此能够以低廉的价 格防止还原剂的过热。
原剂升温的装置，即具有以下装置将发动机冷却介质的一部分导向还原剂罐 5的冷却介质流道8;对在冷却介质流道8内流动的的发动才几冷却介质的温度 进行检测的冷却介质温度检测器9;利用在冷却介质流道8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的还原剂加热装置10; 以及开闭冷却介质流道8的开闭装置11，但是对于在还原剂不会冻结的环境 下使用的发动机动力机械，也可以省略上述各装置。
另外，在本实施例中，使用了具有冷却翅片5a的还原剂罐5，而在冷却风 扇7的冷却能力足够大的情况下，也可以使用不具有冷却翅片5a的还原剂罐5。
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，利用还原剂对流经所述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，其将贮存在所述还原剂罐内的还原剂喷射到所述废气通道内；还原剂温度检测器，其对贮存在所述还原剂罐内的还原剂的温度进行检测；冷却风扇，其对所述还原剂罐进行冷却；以及控制器，从所述还原剂温度检测器输出的检测温度信号被输入到该控制器中，该控制器对所述冷却风扇的驱动进行控制，所述发动机动力机械的特征在于，所述控制器具有输入所述检测温度信号的输入端口；存储有所述还原剂罐的冷却开始温度的存储部；运算部，其对所述检测温度信号和所述冷却开始温度进行对比，在所述检测温度信号在所述冷却开始温度以上时，该运算部输出所述冷却风扇的驱动信号；以及输出所述驱动信号的输出端口。
2. 根据权利要求1所述的发动机动力机械，其特征在于， 所述还原剂是尿素水，所述冷却开始温度为+3 5 °C 。
3. 根据权利要求1所述的发动机动力机械，其特征在于， 在所述还原剂罐的外表面设置有冷却翅片。
4. 根据权利要求1所述的发动机动力机械，其特征在于，
全文摘要
本发明提供一种发动机动力机械，其具有价格低廉并且能够防止还原剂过热的废气净化装置。发动机动力机械具有废气净化装置，该废气净化装置通过还原剂供给装置(4)向发动机(1)的排气管(2)内喷射还原剂，来使废气中的氮氧化物无害化，在该发动机动力机械中，具有通过控制器(12)控制驱动和停止的冷却风扇(7)来作为还原剂罐(5)的冷却装置，在该还原剂罐(5)内贮存通过还原剂供给装置(4)喷射的还原剂。控制器(12)在从还原剂温度检测器(6)输出的检测温度信号(a)高于存储在存储部(12b)中的冷却开始温度时驱动冷却风扇(7)，来开始对还原剂罐(5)进行冷却。
文档编号B01D53/94GK101688456SQ20088002321
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, 荒井康 申请人:日立建机株式会社