還原劑供應(yīng)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種還原劑供應(yīng)設(shè)備，用于供應(yīng)作為用于NOx還原的還原劑的碳?xì)浠衔?燃料)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，在存在還原催化劑條件下的NOx與還原劑的反應(yīng)中凈化包含在內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的Ν0χ(氧化氮)。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)(JP 2009-162173 A)公開(kāi)了一種凈化系統(tǒng)，其使用用于內(nèi)燃機(jī)燃燒的燃料(碳?xì)浠衔?作為還原劑，系統(tǒng)將燃料提供到在還原催化劑上游位置的排氣道中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開(kāi)內(nèi)容的發(fā)明人已經(jīng)研宄出一種凈化系統(tǒng)，其中，與空氣混合的燃料借助空氣中的氧氣被部分地氧化以重整燃料，并且重整的燃料作為還原劑被提供到排氣道中。根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了還原劑的還原性能，從而能夠增大NOx凈化率。
[0004]但在市場(chǎng)上基于碳?xì)涞娜剂?例如輕油)中混合了分子結(jié)構(gòu)不同的各種成分，對(duì)于每一個(gè)產(chǎn)油區(qū)或銷(xiāo)售區(qū)，這些成分的混合比都不同。因此，市場(chǎng)上的燃料的特性各種各樣，在為了重整而部分地氧化燃料時(shí)，重整的燃料的還原性能相當(dāng)大地受到重整前燃料特性中的區(qū)別的影響。
[0005]本公開(kāi)內(nèi)容的目的是提供一種還原劑供應(yīng)設(shè)備，其抑制了由于燃料特性引起的NOx凈化率的降低。
[0006]在本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面中，提供了一種還原劑供應(yīng)設(shè)備用于燃料燃燒系統(tǒng)，所述燃料燃燒系統(tǒng)包括具有還原催化劑的NOx凈化設(shè)備，所述NOx凈化設(shè)備被設(shè)置在排氣道中以?xún)艋趦?nèi)燃機(jī)的廢氣中所含有的NOx，所述還原劑供應(yīng)設(shè)備在所述還原催化劑上游位置處將還原劑提供到所述排氣道中。
[0007]還原劑供應(yīng)設(shè)備包括重整設(shè)備、獲得部和控制器。重整設(shè)備將燃料與空氣混合為混合物，燃料是碳?xì)浠衔?，通過(guò)以空氣中的氧氣部分地氧化燃料來(lái)重整燃料。重整的燃料作為還原劑提供到排氣道中。獲得部獲得作為特性指標(biāo)的物理量。物理量與提供給重整設(shè)備的燃料的特性相關(guān)聯(lián)。控制器按照由獲得部獲得的特性指標(biāo)控制重整設(shè)備。
[0008]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的方面，獲取與提供給重整設(shè)備的燃料的特性相關(guān)聯(lián)的物理量作為特性指標(biāo)，按照獲取的特性指標(biāo)來(lái)控制重整設(shè)備的操作。為此，例如，當(dāng)燃料的特性為重整后燃料的還原性能不足時(shí)，對(duì)重整設(shè)備進(jìn)行控制以通過(guò)增大還原劑的供應(yīng)量或者改進(jìn)重整設(shè)備的重整操作來(lái)改進(jìn)還原性能。因此，能夠抑制由于燃料特性引起的NOx凈化率的降低。
【附圖說(shuō)明】
[0009]依據(jù)以下的說(shuō)明、所附權(quán)利要求書(shū)和附圖將最佳地理解本公開(kāi)內(nèi)容及其附加的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0010]圖1是應(yīng)用于燃燒系統(tǒng)的還原劑供應(yīng)設(shè)備的示意圖；
[0011]圖2是示出在不同初始溫度條件下由兩步驟氧化反應(yīng)產(chǎn)生的仿真溫度變化的結(jié)果的圖示；
[0012]圖3是示出在不同當(dāng)量比條件下由兩步驟氧化反應(yīng)產(chǎn)生的模擬溫度變化的結(jié)果的圖示；
[0013]圖4是示出根據(jù)圖1所示的還原劑供應(yīng)設(shè)備的用以在臭氧的產(chǎn)生與重整燃料的產(chǎn)生之間轉(zhuǎn)換的過(guò)程的流程圖；
[0014]圖5是示出圖4中所示的重整燃料產(chǎn)生控制的子例程的過(guò)程的流程圖；
[0015]圖6是示出在提供給反應(yīng)室的燃料是CltlH22的情況下的冷焰反應(yīng)產(chǎn)物的仿真結(jié)果的圖示；
[0016]圖7是示出在提供給反應(yīng)室的燃料是C16H34的情況下的冷焰反應(yīng)產(chǎn)物的仿真結(jié)果的圖不;
[0017]圖8是示出顯示圖6和7中所示的冷焰反應(yīng)產(chǎn)物的總量的仿真結(jié)果的圖示；
[0018]圖9是示出用于根據(jù)燃料特性來(lái)改變重整設(shè)備的操作的過(guò)程的流程圖；
[0019]圖10是示出在NOx凈化率與燃料特性之間的相關(guān)性的圖示；
[0020]圖11是示出適合于燃料特性的還原劑量的圖示；
[0021]圖12是示出適合于NO凈化率的還原劑量的圖示；
[0022]圖13是示出適合于燃料特性的加熱器溫度的圖示；
[0023]圖14是示出適合于燃料特性的臭氧供應(yīng)量的圖示；
[0024]圖15是示出在內(nèi)燃機(jī)中的熱生成量與燃料特性之間的相關(guān)性的圖示；
[0025]圖16是示出在內(nèi)燃機(jī)中的點(diǎn)火延遲時(shí)間與燃料特性之間的相關(guān)性的圖示；
[0026]圖17是示出在反應(yīng)室內(nèi)的溫度與燃料特性之間的相關(guān)性的圖示；
[0027]圖18是應(yīng)用于燃燒系統(tǒng)的還原劑供應(yīng)設(shè)備的示意圖；
[0028]圖19是應(yīng)用于燃燒系統(tǒng)的還原劑供應(yīng)設(shè)備的示意圖；以及
[0029]圖20是應(yīng)用于燃燒系統(tǒng)的還原劑供應(yīng)設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下將參考附圖來(lái)說(shuō)明本公開(kāi)內(nèi)容的多個(gè)實(shí)施例。在實(shí)施例中，可以為對(duì)應(yīng)于在前實(shí)施例中所述內(nèi)容的部分指定相同的參考標(biāo)記，并省略了對(duì)該部分的多余解釋。只有當(dāng)在實(shí)施例中描述了結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)，另一個(gè)在前實(shí)施例才可以被應(yīng)用到該結(jié)構(gòu)的其他部分。即使沒(méi)有明確說(shuō)明這些部分可以組合，這些部分也是可以組合的。即使沒(méi)有明確說(shuō)明可以組合實(shí)施例，實(shí)施例也可以部分地組合，只要在組合中不存在損害。
[0031](第一實(shí)施例)
[0032]如圖1所示的燃燒系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)10、增壓器11、柴油特定過(guò)濾器(DPF) 14、DPF再生設(shè)備(再生DOC 14a)、NOx凈化設(shè)備15、還原劑凈化設(shè)備(凈化DOC 16)和還原劑供應(yīng)設(shè)備。燃燒系統(tǒng)安裝在車(chē)輛上，車(chē)輛由來(lái)自?xún)?nèi)燃機(jī)10的輸出提供動(dòng)力。在本實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)10是使用柴油燃料(輕油)來(lái)燃燒的壓縮自點(diǎn)火柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0033]增壓器11包括渦輪11a、旋轉(zhuǎn)軸Ilb和壓縮機(jī)11c。渦輪Ila布置在用于內(nèi)燃機(jī)10的排氣道1ex中，并借助廢氣的動(dòng)能旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸Ilb將渦輪Ila的葉輪連接到壓縮機(jī)Ilc的葉輪，并向壓縮機(jī)Ilc傳送渦輪Ila的旋轉(zhuǎn)力。壓縮機(jī)Ilc布置在內(nèi)燃機(jī)10的進(jìn)氣道1in中，在壓縮(即增壓)進(jìn)氣流后將進(jìn)氣流提供給內(nèi)燃機(jī)10。
[0034]冷卻器12布置在壓縮機(jī)Ilc下游的進(jìn)氣道1in中。冷卻器12冷卻由壓縮機(jī)Ilc壓縮的進(jìn)氣流，在由節(jié)流閥13調(diào)整壓縮進(jìn)氣流的流量后，將由冷卻器12冷卻的壓縮進(jìn)氣流通過(guò)進(jìn)氣歧管分布到內(nèi)燃機(jī)10的多個(gè)燃燒室中。
[0035]再生DOC 14a (柴油氧化催化劑)、DPF 14 (柴油特定過(guò)濾器),NOx凈化設(shè)備15和凈化DOC 16以此順序布置在渦輪Ila下游的排氣道1ex中。DPF 14收集廢氣中包含的顆粒。再生DOC 14a包括催化劑，其氧化在廢氣中包含的未燃燒的燃料并燃燒未燃燒的燃料。通過(guò)燃燒未燃燒的燃料，燃燒了由DPF 14收集的顆粒，再生DPF 14，從而保持了 DPF 14的收集能力。應(yīng)注意，未燃燒的燃料在再生DOC 14a內(nèi)部的這個(gè)燃燒并非不斷執(zhí)行，而是在需要DPF 14的再生時(shí)臨時(shí)執(zhí)行。
[0036]還原劑供應(yīng)設(shè)備的供應(yīng)通道32連接到DPF 14下游和NOx凈化設(shè)備15上游的排氣道10ex。由還原劑供應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生的重整燃料作為還原劑通過(guò)供應(yīng)通道32提供到排氣道1ex中。通過(guò)將碳?xì)浠衔?即燃料)部分地氧化為諸如乙醛之類(lèi)的被部分地氧化的碳?xì)浠衔飦?lái)產(chǎn)生重整燃料，重整燃料用作還原劑，如稍后參考圖7所述的。
[0037]NOx凈化設(shè)備15包括用于承載還原催化劑的蜂巢狀載體15b和在其中容納載體15b的外殼15a。NOx凈化設(shè)備15通過(guò)在還原催化劑存在的情況下NOx與重整燃料的反應(yīng)來(lái)凈化在廢氣中包含的NOx，即NOx到N2的還原過(guò)程。應(yīng)注意，盡管除了 NOx以外，在廢氣中同樣包含有O2，但在O2存在的情況下重整還原劑選擇性地(優(yōu)先)與NOx反應(yīng)。
[0038]在本實(shí)施例中，還原催化劑具有吸附NOx的吸附性。具體而言，當(dāng)催化劑溫度低于活化溫度時(shí)，還原催化劑展現(xiàn)出吸附廢氣中的NOx的吸附性，在活化溫度會(huì)發(fā)生借助還原催化劑的還原反應(yīng)。而當(dāng)催化劑溫度高于活化溫度時(shí)，由還原催化劑吸附的NOx由重整還原劑還原，隨后從還原催化劑釋放。例如，NOx凈化設(shè)備15可以借助由載體15b承載的銀/氧化鋁催化劑提供NOx吸附性能。
[0039]凈化DOC 16具有外殼，其容納承載氧化催化劑的載體。凈化DOC 16在氧化催化劑存在的情況下氧化還原劑，還原劑在沒(méi)有用于NOx還原時(shí)從NOx凈化設(shè)備15流出。因而，可以禁止還原劑通過(guò)排氣道1ex的出口釋放到大氣中。應(yīng)當(dāng)注意，氧化催化劑的活化溫度(例如200°C )低于還原催化劑的活化溫度(例如250°C )。
[0040]接下來(lái)，以下將說(shuō)明還原劑供應(yīng)設(shè)備。通常，還原劑供應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生重整燃料，并購(gòu)將重整燃料通過(guò)供應(yīng)通道32提供到排氣道1ex中。還原劑供應(yīng)設(shè)備包括重整設(shè)備Al和電控單元(EOT 80)，如以下將說(shuō)明的。重整設(shè)備Al包括放電反應(yīng)器20 (臭氧產(chǎn)生器)、空氣泵20p、反應(yīng)容器30、燃料噴射器40和加熱器50。
[0041 ] 放電反應(yīng)器20包括在其中具有流體通道22a的外殼22，和布置在流體通道22a內(nèi)部的多對(duì)電極21。具體而言，電極21通過(guò)電絕緣件固定在外殼22內(nèi)。電極21具有平板形狀，彼此面對(duì)平行排列。交替排列了接地的一個(gè)電極21和在向放電反應(yīng)器20供電時(shí)施加了高電壓的另一個(gè)電極21。對(duì)電極21的電力施加由ECU 80的微機(jī)81控制。
[0042]由空氣泵20p吹送的空氣流入放電反應(yīng)器20的外殼22中?？諝獗?0p由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)由微機(jī)81控制。由空氣泵20p吹送的空氣流入外殼22內(nèi)的流體通道22a，并流過(guò)在電極21之間形成的放電通道21a。
[0043]反應(yīng)容器30附接到放電反應(yīng)器20的下游側(cè)，并且在反應(yīng)容器30的內(nèi)部形成反應(yīng)室30a。在反應(yīng)室30a中，燃料與空氣混合為混合物，以空氣中的氧氣氧化燃料。通過(guò)放電通道21a的空氣通過(guò)空氣入口 30c流入反應(yīng)室30a，此后，從在反應(yīng)容器30中形成的噴射端口 30b噴出。噴射端口 30b與供應(yīng)通道32相連通。
[0044]燃料噴射器40附接到反應(yīng)容器30。燃料箱40t中液體形式(液體燃料)的燃料由泵40p提供給燃料噴射器40，并通過(guò)燃料噴射器40的噴射孔(未示出)噴射到反應(yīng)室3