專利名稱：Scr系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種SCR系統(tǒng)，具備防止粘著系統(tǒng)，該防止粘著系統(tǒng)用于防止尿素水在定量閥中結晶化而粘著到定量閥的缸、閥芯上所導致的定量閥的動作不良。
背景技術：
作為用于對柴油機的廢氣中的NOx進行凈化的廢氣凈化系統(tǒng)，開發(fā)有使用SCR(Selective Catalytic Reduction :選擇性催化還原)裝置的 SCR 系統(tǒng)。該SCR系統(tǒng)為，將尿素箱中所存積的尿素水向SCR的廢氣上游供給，利用廢氣的熱量來生成氨，通過該氨在SCR催化劑上將NOx還原凈化(例如參照專利文獻I)。此處，使用圖4說明從尿素水生成氨的過程。如圖4所示，當尿素水成為沸點以上的溫度時，其水分開始蒸發(fā)，經(jīng)由熔融物而生成氣體。當使溫度上升時，所生成的氣體結晶化，而生成固態(tài)物。當所生成的固態(tài)物升華時生成氨。此外，所生成的熔融物、氣體的一部分與水蒸氣一起水解，而生成氨和二氧化碳。然而，從面向排氣管內(nèi)而設置在SCR裝置上游側的定量閥(尿素噴射裝置、定量模塊)噴射尿素水。如圖5所示，定量閥104成為在充滿了高壓尿素水的缸127上設置有噴口 128、堵塞該噴口 128的閥芯129安裝在具有狹縫133的筒狀的柱塞130上的構造，通過對線圈131通電來拉起柱塞130，由此使閥芯129從噴口 128離開而噴射尿素水。此外，在定量閥104的內(nèi)部設置有經(jīng)由柱塞130將閥芯129施力為常閉狀態(tài)的彈簧132，因此，當停止向線圈131通電時，通過其彈力來拉下柱塞130而使閥芯129堵塞噴口 128，因此尿素水的噴射停止。定量閥104設置在流動高溫廢氣的發(fā)動機排氣管上，因此當定量閥104成為高溫時，定量閥104內(nèi)的尿素水也成為高溫，如圖6(a)所示，定量閥104內(nèi)的尿素水結晶化而閥芯129粘著，或者如圖6(b)所示，尿素水結晶化后的固體134夾在閥芯129和缸127的閥座之間而不能夠停止尿素水的噴射，而產(chǎn)生定量閥104變得動作不良、不能進行適當?shù)哪蛩厮畤娚淇刂频牟涣记闆r。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2000-303826號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在從定量閥104正噴射尿素水的情況下，尿素箱內(nèi)的未成為高溫的尿素水被適當?shù)叵蚨块y104供給，因此不產(chǎn)生上述的不良情況。但是，只有在SCR催化劑活化的溫度、即在SCR催化劑中進行凈化反應的溫度時，才進行從定量閥104的尿素水的噴射。該SCR催化劑活化的溫度為大約(TC程度以上，因此在尿素水開始結晶化的A°C程度以上、且低于SCR催化劑活化的(TC程度的溫度區(qū)域中，尿素水蓄積在定量閥104內(nèi)，因此存在引起尿素水的結晶化、產(chǎn)生定量閥104的動作不良的問題。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種SCR系統(tǒng)，防止不通過定量閥進行尿素水的噴射時的、定量閥內(nèi)的尿素水的粘著。用于解決課題的手段本發(fā)明是為了實現(xiàn)上述目的而完成的，技術方案I的發(fā)明為一種SCR系統(tǒng)，其特征在于，具備定量閥，面向排氣管內(nèi)設置，在SCR裝置的上游側噴射尿素水；以及供給模塊，吸取尿素箱內(nèi)的尿素水而將尿素水向定量閥供給，并且使定量閥內(nèi)的尿素水向尿素箱返回；在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時關閉定量閥，在該SCR系統(tǒng)中，具備防止粘著系統(tǒng)，該防止粘著系統(tǒng)為，在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時、且排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上時，為了防止定量閥內(nèi)的尿素水的粘著而將定量閥開放，并且控制供給模塊而使定量閥內(nèi)的尿素水向尿素箱返回。技術方案2的發(fā)明為一種SCR系統(tǒng),其特征在于,具備定量閥，面向排氣管內(nèi)設置，在SCR裝置的上游側噴射尿素水；以及供給模塊，吸取尿素箱內(nèi)的尿素水而將尿素水向定量閥供給，并且使定量閥內(nèi)的尿素水向尿素箱返回；在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時關閉定量閥，在該SCR系統(tǒng)中，具備防止粘著系統(tǒng)，該防止粘著系統(tǒng)為，在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時、且排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上時，為了防止定量閥內(nèi)的尿素水的粘著，而隔開規(guī)定的時間間隔使定量閥開放。技術方案3的發(fā)明的SCR系統(tǒng)為，在技術方案I或2的SCR系統(tǒng)中，上述供給模塊具備SM泵，設置在尿素箱和定量閥之間，壓送尿素水；以及回流閥，切換SM泵的送液流路。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠防止不通過定量閥進行尿素水的噴射時的、定量閥內(nèi)的尿素水的粘著。


圖I是表示應用本發(fā)明的SCR系統(tǒng)的概略圖。圖2是供給模塊周圍的管線圖。圖3是表示D⑶的輸入輸出構成的圖。圖4是表示尿素水基于溫度變化的狀態(tài)變化的圖。圖5是表示定量閥的截面立體圖。圖6中(a)、(b)是說明定量閥的不良情況的截面圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行說明。首先，對搭載在車輛上的SCR系統(tǒng)進行說明。如圖I所示，SCR系統(tǒng)100主要具備SCR裝置103，設置在發(fā)動機E的排氣管102上；定量閥(尿素噴射裝置、定量模塊)104，面向排氣管內(nèi)設置，在SCR裝置103的上游側(廢氣的上游側)噴射尿素水；尿素箱105，存積尿素水；供給模塊106，將尿素箱105中所存積的尿素水向定量閥104供給；以及D⑶(Dosing Control Unit :定量控制單元)126，對定量閥104、供給模塊106等進行控制。在發(fā)動機E的排氣管102上，從廢氣的上游側朝向下游側依次配置有D0C(DieselOxidation Catalyst :柴油機氧化催化劑)107、DPF(DieselParticulate Filter :柴油顆粒過濾器)108以及SCR裝置103。D0C107用于將從發(fā)動機E排氣的廢氣中的NO氧化成為NO2，并對廢氣中的NO和NO2的比率進行控制而提高SCR裝置103的脫硝效率。此外，DPF108用于捕集廢氣中的PM (Particulate Matter :顆粒物質)。在SCR裝置103上游側的排氣管102上設置有定量閥104。如通過圖5說明了的那樣，定量閥104成為在充滿了高壓尿素水的缸127上設置有噴口 128、堵塞該噴口 128的閥芯129安裝在具有狹縫133的筒狀的柱塞130上的構造，通過對線圈131通電來拉起柱塞130，由此使閥芯129從噴口 128離開而噴射尿素水。此外，在定量閥104的內(nèi)部設置有經(jīng)由柱塞130將閥芯129施力為常閉狀態(tài)的彈簧132，因此，當停止向線圈131通電時，通過其彈力來拉下柱塞130而使閥芯129堵塞噴口 128，因此尿素水的噴射停止。在定量閥104上游側的排氣管102上，設置有對SCR裝置103的入口的廢氣溫度(SCR入口溫度)進行測定的排氣溫度傳感器109。此外，在SCR裝置103的上游側(此處為排氣溫度傳感器109的上游側)設置有對SCR裝置103上游側的NOx濃度進行檢測的上游側NOx傳感器110，在SCR裝置103的下游側設置有對SCR裝置103下游側的NOx濃度進行檢測的下游側NOx傳感器111。供給模塊106具備SM泵112，壓送尿素水；SM溫度傳感器113，測定供給模塊106的溫度(在供給模塊106中流動的尿素水的溫度)；尿素水壓力傳感器114，測定供給模塊106內(nèi)的尿素水的壓力(SM泵112的吐出側的壓力)；以及回流閥115，通過切換尿素水的流路，由此切換是將來自尿素箱105的尿素水向定量閥104供給、還是使定量閥104內(nèi)的尿素水向尿素箱105返回。此處,在回流閥115關閉時,將來自尿素箱105的尿素水向定量閥104供給，在回流閥115開啟時，使定量閥104內(nèi)的尿素水向尿素箱105返回。在回流閥115被切換為將尿素水向定量閥104供給的情況下，供給模塊106利用其SM泵112通過送液管線(吸入管線)116來吸取尿素箱105內(nèi)的尿素水，并通過壓送管線(壓力管線)117向定量閥104供給，通過回收管線(返回管線)118使剩余的尿素水返回到尿素箱105。另外，在鑰匙關閉(點火關閉、車輛停止)時，切換回流閥115而使定量閥104內(nèi)的尿素水向尿素箱105返回，而防止尿素水的結晶化導致的定量閥104的動作不良的發(fā)生。在本說明書中，將如此使定量閥104內(nèi)的尿素水向尿素箱105返回的控制稱為排空。在進行排空時，預先開放定量閥104，使定量閥104內(nèi)的尿素水向尿素箱105返回，由此將排氣管102的廢氣(空氣)從定量閥104吸入到尿素箱105。此處，對供給模塊106周圍的管線構成的一個例子進行說明。如圖2所示，來自尿素箱105內(nèi)的送液管線116，經(jīng)由回流閥115與SM泵112的吸入側連接。并且，SM泵112經(jīng)由與其吐出側連接的出口管線143、回流閥115而與定量閥104連接。此處，回流閥115能夠切換為圖中的實線所示的管線和圖中的虛線所示的管線。由此，能夠進行從尿素箱105向定量閥104供給尿素水和從定量閥104向尿素箱105回收尿素水。
回收管線118構成為，與連接到定量閥104的壓送管線117連接，使尿素水向尿素箱105返回。另外，該管線構成僅是一個例子，并不限定于上述構成。在尿素箱105中設置有SCR傳感器119。SCR傳感器119具備測定尿素箱105內(nèi)的尿素水的液面高度(液位)的液位傳感器120 ;測定尿素箱105內(nèi)的尿素水的溫度的溫度傳感器121 ;以及測定尿素箱105內(nèi)的尿素水的品質的品質傳感器122。品質傳感器122為，例如根據(jù)超聲波的傳播速度、電導率，來檢測尿素水的濃度、尿素水中是否混合有異種混合物,而檢測尿素箱105內(nèi)的尿素水的品質。在尿素箱105和供給模塊106上連接有循環(huán)用于冷卻發(fā)動機E的冷卻水的冷卻管線123。冷卻管線123通過尿素箱105內(nèi)，使冷卻管線123中流動的冷卻水和尿素箱105內(nèi)的尿素水之間進行熱交換。同樣，冷卻管線123通過供給模塊106內(nèi)，使冷卻管線123中流 動的冷卻水和供給模塊106內(nèi)的尿素水之間進行熱交換。在冷卻管線123上設置有切換是否向尿素箱105和供給模塊106供給冷卻水的箱加熱閥(冷卻介質閥)124。另外，在定量閥104上也連接有冷卻管線123，但是構成為，與箱加熱閥124的開閉無關地向定量閥104供給冷卻水。另外，在圖I中雖然將圖簡化地表示，但是冷卻管線123沿著尿素水通過的送液管線116、壓送管線117以及回收管線118而配設。圖3表不D⑶126的輸入輸出構成圖。如圖3所示，在D⑶126上連接有來自以下部件的輸入信號線上游側NOx傳感器110、下游側NOx傳感器IlUSCR傳感器119(液位傳感器120、溫度傳感器121、品質傳感器122)、排氣溫度傳感器109、供給模塊106的SM溫度傳感器113和尿素水壓力傳感器114、以及控制發(fā)動機E的ECM(EngineControl Module :發(fā)動機控制模塊)125。從ECM125輸入外界氣溫、發(fā)動機參數(shù)(發(fā)動機轉速等)的信號。此外，在ECU126上連接有向以下部件的輸出信號線箱加熱閥124、供給模塊106的SM泵112和回流閥115、定量閥104、上游側NOx傳感器110的加熱器以及下游側NOx傳感器111的加熱器。另外，關于D⑶126和各部件之間的信號的輸入輸出，也可以是經(jīng)由個別的信號線的輸入輸出以及經(jīng)由CAN(ControllerArea Network :控制器局域網(wǎng))的輸入輸出中的某一種。D⑶126基于來自ECM125的發(fā)動機參數(shù)的信號和來自排氣溫度傳感器109的廢氣溫度，來推斷廢氣中的NOx量，并且基于推斷的廢氣中的NOx量來決定從定量閥104噴射的尿素水量，并且，在由定量閥104按照決定的尿素水量進行了噴射時，根據(jù)上游側NOx傳感器110的檢測值來控制定量閥104，而調整從定量閥104噴射的尿素水量。另外，在SCR系統(tǒng)100中，通常，在SCR催化劑溫度(排氣溫度)不滿足SCR催化劑活化的溫度(C°C )時，關閉定量閥104，在排氣溫度被充分加熱到SCR催化劑活化的溫度以上時，許可從定量閥104的尿素水的噴射。此處，由于通常不設置對SCR催化劑溫度進行直接測定的傳感器，因此將排氣溫度傳感器109的測定值視為SCR催化劑溫度。S卩，排氣溫度與SCR催化劑溫度相同。在從定量閥104的尿素水的噴射被許可的情況下，根據(jù)廢氣中的NOx的量等來適當?shù)剡M行尿素水的噴射。在如此地正進行從定量閥104的尿素水的噴射的情況下，尿素箱105內(nèi)的不是高溫的尿素水通過供給模塊106向定量閥104供給，因此定量閥104內(nèi)的尿素水不會變得高溫而結晶化。與此相對，在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時，不進行從定量閥104的尿素水的噴射。由于尿素水在A°C程度會結晶化，因此在排氣溫度例如為A°C以上、且低于(TC的溫度區(qū)域時，接受該溫度區(qū)域的廢氣的熱量的、定量閥104內(nèi)所充滿的尿素水結晶化，有可能導致定量閥104的動作不良。因此，本發(fā)明的SCR系統(tǒng)100具備防止粘著系統(tǒng)，該防止粘著系統(tǒng)為，即使在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時，在排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上時，為了防止定量閥104內(nèi)的尿素水的粘著，也會開放定量閥104，并且控制供給模塊106而使定量閥104內(nèi)的尿素水向尿素箱105返回。防止粘著系統(tǒng)安裝在ECU126上。防止粘著系統(tǒng)構成為，對排氣溫度傳感器109的測定值進行監(jiān)視，在該測定值為尿素水結晶化的溫度以上、且低于SCR催化劑活化的溫度時，開放定量閥104，并且在切換供給模塊106的回流閥115的同時使SM泵112動作，而強制地實施排空(強制排空)。即，防止粘著系統(tǒng)為，通過對排氣溫度傳感器109的測定值進行監(jiān)視，由此判斷排氣溫度是否為尿素水結晶化的溫度以上、且低于噴射尿素水的溫度，在排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上、且低于噴射尿素水的溫度時，實施強制排空。通過該動作，能夠在定量閥104內(nèi)的尿素水結晶化之前將其除去，因此能夠防止在定量閥104內(nèi)尿素水結晶化而粘著。綜上所述，根據(jù)具備防止粘著系統(tǒng)的本發(fā)明的SCR系統(tǒng)，能夠防止不通過定量閥進行尿素水的噴射時的、定量閥內(nèi)的尿素水的粘著。另外，在本實施方式中，使防止粘著系統(tǒng)構成為，在排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上、且低于SCR催化劑活化的溫度時，實施強制排空，但是也可以代替強制排空而構成為，使定量閥104間歇地(例如每3分鐘)開放，將少量的尿素水從定量閥104內(nèi)隔開規(guī)定的時間間隔地排出。由此，也能夠在定量閥104內(nèi)的尿素水結晶化之前將其排出，因此能夠防止在定量閥104內(nèi)尿素水結晶化而粘著。符號的說明102排氣管103SCR 裝置104定量閥105尿素箱106供給模塊
權利要求
1.一種SCR系統(tǒng)，其特征在于， 具備定量閥，面向排氣管內(nèi)設置，在SCR裝置的上游側噴射尿素水；以及供給模塊，吸取尿素箱內(nèi)的尿素水而將尿素水向定量閥供給，并且使定量閥內(nèi)的尿素水向尿素箱返回； 在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時關閉定量閥， 在該SCR系統(tǒng)中， 具備防止粘著系統(tǒng)，該防止粘著系統(tǒng)為，在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時、且排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上時，為了防止定量閥內(nèi)的尿素水的粘著而將定量閥開放，并且控制供給模塊而使定量閥內(nèi)的尿素水向尿素箱返回。
2.—種SCR系統(tǒng)，其特征在于， 具備定量閥，面向排氣管內(nèi)設置，在SCR裝置的上游側噴射尿素水；以及供給模塊，吸取尿素箱內(nèi)的尿素水而將尿素水向定量閥供給，并且使定量閥內(nèi)的尿素水向尿素箱返回； 在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時關閉定量閥， 在該SCR系統(tǒng)中， 具備防止粘著系統(tǒng)，該防止粘著系統(tǒng)為，在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時、且排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上時，為了防止定量閥內(nèi)的尿素水的粘著，而隔開規(guī)定的時間間隔地使定量閥開放。
3.如權利要求I或2所述的SCR系統(tǒng)，其中， 上述供給模塊具備SM泵，設置在尿素箱和定量閥之間，壓送尿素水；以及回流閥，切換SM泵的送液流路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種SCR系統(tǒng)，能夠防止不通過定量閥進行尿素水的噴射時的定量閥內(nèi)的尿素水的粘著。該SCR系統(tǒng)(100)在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時關閉定量閥(104)，該SCR系統(tǒng)具備防止粘著系統(tǒng)，該防止粘著系統(tǒng)為，在排氣溫度不滿足SCR催化劑活化的溫度時、且排氣溫度為尿素水結晶化的溫度以上時，為了防止定量閥(104)內(nèi)的尿素水的粘著而將定量閥(104)開放，并且控制供給模塊(106)而使定量閥(104)內(nèi)的尿素水向尿素箱(105)返回。
文檔編號B01D53/94GK102985650SQ20118002542
公開日2013年3月20日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權日2010年5月25日
發(fā)明者小野寺貴夫, 大平博幸, 嶺澤正信 申請人:五十鈴自動車株式會社