CN105556083B - 发动机排气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机排气净化器，所述发动机排气净化器具有尿素SCR催化器和作为还原剂的尿素水的注射器。所述尿素SCR催化器周期性地再生以通过停止尿素水的供应及增加排气温度而加热所述催化器来去除由柴油燃料引起的堆积硫。本发明的目的是防止所述注射器在所述尿素SCR催化器的再生时过热。所述注射器位于变速冷却风扇的冷却风下游中，所述变速冷却风扇基于如所述发动机的散热器、油冷却器、后冷却器的冷却组件的温度产生可变冷却风。在所述尿素SCR催化器的所述再生时，控制器将预设风扇速度改变为更高速度以增加冷却风。增加的风会降低所述注射器周围的温度并且防止所述注射器过热。

Description

发动机排气净化器
技术领域
本发明涉及尿素水注射器的过热预防，所述尿素水注射器供应充当还原剂的尿素水，并设置在使用尿素SCR催化器还原并去除发动机排气中的NOx(氮氧化物)的排气净化器中。
背景技术
还原并去除发动机排气中的氮氧化物的排气净化器的典型示例使用尿素SCR催化器(参见例如专利文献1)。
所述装置具有安装在排气管道中的尿素SCR催化器，以及设置在催化器上游以注入和供应尿素水的尿素水注射器。由于基于排气热量的水解反应，所述装置通过允许源自尿素水的氨水在尿素SCR催化器上与排气中的NOx进行反应，使得氨水被分解成无害的N2(氮气)和H2O(水)，进而还原并去除NOx。
[专利文献1]日本专利申请公开号2000-303826(图3)
在使用尿素SCR催化器和尿素水注射器的发动机排气净化器中，NOx去除率可能因为硫污染而降低，在硫污染中，燃料中的硫组分依附在尿素SCR催化器上。因此，实施了一种污染恢复模式，其中，SCR催化器的温度周期性地增加，以从硫污染中恢复过来。
在污染恢复模式中，对发动机排气温度进行控制，使得SCR催化器的温度得以增加。因此，安装在SCR催化器附近的尿素水注射器暴露在高热量中。另外，此时，停止尿素水的注入，并中断尿素水注射器的冷却装置的运行。因此，尿素注射器在严重的热量或发动机高负荷期间可能会过热，从而导致降低排气净化器的可靠性或导致排气净化器中发生故障。
鉴于以上问题，本发明的技术目的为提供一种包含尿素SCR催化器和尿素水注射器的发动机排气净化器，以当尿素SCR催化器在尿素SCR催化器的污染恢复模式中变热时，防止尿素水注射器因为尿素水注入的停止而变得过热。
发明内容
为了实现所述目的，根据本发明的一种发动机排气净化器包含安装在发动机排气管道中以还原并去除NOx的尿素SCR催化器、将充当还原剂的尿素水供应到催化器的上游侧的尿素水注射器以及控制器，其中尿素水注射器安装在变速冷却风扇的鼓风下游侧上，所述变速冷却风扇的旋转速度根据待冷却的发动机的组件的温度的增加或降低而增加或降低；控制器实施污染恢复模式，其中尿素水的供给周期性地停止预定时间，并控制排气温度以增加催化器的温度，所述污染恢复模式预期从硫污染中恢复尿素SCR催化器，并且在污染恢复模式期间，控制器将变速冷却风扇的旋转速度改变为更高的速度，以增加所吹出空气的量来降低尿素水注射器的大气温度，从而防止注射器过热。
优选地，控制器具有用于污染恢复模式非实施状态的“标准图”以及用于污染恢复模式实施状态的“高速图”，在这两幅图中，持续指定待冷却组件的温度与风扇旋转速度之间的关系，并且所述控制器在污染恢复模式中将“标准图”切换到“高速图”。
在根据本发明配置的发动机排气净化器中，将尿素水供应到尿素SCR催化器的尿素水注射器安装在来自发动机中的变速冷却风扇的鼓风下游侧。在污染恢复模式中，变速冷却风扇的旋转速度经改变为更高的速度，以增加吹出的冷却空气的量。这降低了尿素水注射器的大气温度，进而防止注射器过热。
附图说明
图1是示出了根据本发明配置的发动机排气净化器的配置的示意图。
图2是展示了变速冷却风扇的旋转速度与发动机组件的温度之间的关系的图。
具体实施方式
下文将参考展示了优选实施例的附图对根据本发明配置的发动机排气净化器进行更详细说明。
下文将参考图1对优选实施例进行说明。发动机排气净化器2包含安装在发动机4的排气管道6中以还原并去除NOx的尿素SCR催化器8、将充当还原剂的尿素水供应到催化器8的上游侧的尿素水注射器10以及控制器12。尿素水注射器10安装在变速冷却风扇14的鼓风下游侧上，所述变速冷却风扇的旋转速度根据待冷却发动机4的组件5的温度的增加或降低而增加或降低。
控制器12实施污染恢复模式以用于从硫污染中恢复尿素SCR催化器8，并且在所述污染恢复模式中，控制器12将变速冷却风扇14的旋转速度改变为更高的速度，以增加所吹出的冷却空气的量来降低尿素水注射器10的大气温度，所述变速冷却风扇14的旋转速度根据组件5的温度的增加或降低来进行设定，如下文详细描述。
根据本发明，尿素SCR催化器8、尿素水注射器10、变速冷却风扇14和污染恢复模式本身可基于公知的技术。因此，下文将简单地描述这些组件，并省略对其的详细说明。
尿素SCR催化器8为尿素选择性还原催化器，例如，沸石催化器。尿素水被用作还原剂。源自于利用排气热量的水解反应的氨水在还原催化器上与排气中的NOx进行反应，以将NOx分解成无害的N2(氮气)和H2O(水)。
尿素水注射器10基于来自控制器12的指令而将尿素水槽11中的尿素水注入及送入到排气管道6中。
为发动机4提供了变速冷却风扇14，以将外界空气引入到组件5(例如，用于冷却水的散热器，用于液压油的冷却器以及用于发动机进气的后冷却器等等)中进行冷却，以产生冷却空气并允许其流动。变速冷却风扇14包含诸如液压马达或电动机的驱动装置14a，其能够可控制地改变旋转速度。
变速冷却风扇14的旋转速度相对于每一待冷却组件的温度进行设定。控制器12进行控制，使得风扇以需要为最高的旋转速度之一进行旋转。
污染恢复模式为一种控制模式，其中受到依附在尿素SCR催化器8上的燃料中的硫组分的硫污染的尿素SCR催化器8的温度呈周期性增加，且因此尿素SCR催化器8得以从硫污染中恢复。在污染恢复模式中，尽管发动机处于正常运行中，但是通过使用适当的手段来周期性地(例如，每隔几百个小时)控制排气温度以在预定时间(例如，几个小时)内增加催化器的温度，以及停止尿素水的供给，催化器8得以强行恢复。
参考图1和图2，将描述风扇旋转速度与组件温度之间的关系。
控制器12具有由实线展示的用于污染恢复模式非实施状态的“标准图”，以及由虚线展示的用于污染恢复模式实施状态的“高速图”，在这两幅图中，待冷却组件5的温度T与风扇旋转速度N之间的关系被连续设定。进入污染恢复模式时，控制器12将“标准图”切换到“高速图”并在污染恢复模式未实施时切换回到“标准图”。
在“标准图”中，设定风扇旋转速度N，以将其持续控制在针对温度T1的旋转速度N1到针对高温温度T2的高旋转速度N2之间，使得风扇以需要为最高的相对于组件5的温度(冷却水温度、液压油温度和后冷却器出口温度)设定的旋转速度之一进行旋转。
与“标准图”相比较，“高速图”配置如下。组件温度T的阈值T2减少至更低的T2’，并且对应的旋转速度N设定为高速度N3，其从针对T2的旋转速度N2增加了ΔN。另外，旋转速度N1的阈值T1减少至更低的T1’，使得风扇旋转速度N被持续控制在针对温度T1’的旋转速度N1到针对高温温度T2’的高旋转速度N3之间。增加的旋转速度ΔN经设定为产生使得尿素水注射器10的大气温度等于或低于用于过热预防的极限温度的一定量的冷却空气。
控制器12可配置为控制发动机4的发动机控制器的一部分。
下文将描述上述发动机排气净化器2的操作及效果。
发动机排气净化器2包含安装在来自发动机4的排气管道6中以还原并去除NOx的尿素SCR催化器8、将充当还原剂的尿素水供应到催化器的上游侧的尿素水注射器10，以及控制器12，其中尿素水注射器10安装在来自变速冷却风扇14的鼓风下游侧上，所述变速冷却风扇14的旋转速度根据待冷却的发动机4的组件5的温度的增加或降低而增加或降低，且控制器12实施污染恢复模式，其中尿素水的供给周期性地停止预定时间，且其中控制排气温度来增加催化器8的温度，所述污染恢复模式预期从硫污染中恢复尿素SCR催化器8，并且在污染恢复模式期间，控制器将变速冷却风扇14的旋转速度改变为更高的速度，以增加所吹出空气的量来降低尿素水注射器10的大气温度，从而防止注射器10过热。
因此，当尿素SCR催化器8处于污染恢复模式中时，可防止尿素水注射器10过热。此外，由于其仅仅需要将尿素水注射器10安置在来自变速冷却风扇14的鼓风下游侧上以及控制风扇14的旋转速度，所以可以通过相对便宜的配置来防止过热而无需提供较大的安装空间。
另外，控制器12具有用于污染恢复模式非实施状态的“标准图”和用于污染恢复模式实施状态的“高速图”，在所述两个图中，持续指定待冷却的组件5的温度T与风扇旋转速度N之间的关系，并且控制器12在污染恢复模式中将“标准图”切换到“高速图”。这确保在污染恢复模式中，变速冷却风扇14的旋转速度可增加以产生冷却空气以便使尿素水注射器10的大气温度等于或低于过热预防的极限温度。
发动机排气净化器2在噪音调节方面被视为变速风扇，因为变速冷却风扇14的旋转速度受到持续控制。因此，即使风扇旋转速度由于切换到“高速图”而增加，风扇噪音的实质增加仍可被限制在可接受范围内。
本发明已基于实施例加以详细描述。然而，本发明不限于上述实施例。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对实施例作出许多变动或修改。
例如，控制器12将“标准图”切换到“高速图”(标准图和高速图两者指示待冷却的组件5的温度T与旋转速度N之间的关系)，以增加变速冷却风扇14的旋转速度。然而，尿素水注射器10的大气温度可以被检测为控制变速冷却风扇14的旋转速度，使得大气温度变得等于或低于过热预防的极限温度。
参考数字的解释
2 发动机排气净化器
4 发动机
5 组件
6 排气管道
8 尿素SCR催化器
10 尿素水注射器
12 控制器

Claims (1)

1.一种发动机排气净化器，包括安装在来自发动机的排气管道中以还原并去除NOx的尿素SCR催化器、将充当还原剂的尿素水供应到所述催化器的上游侧的尿素水注射器以及控制器，
其中所述尿素水注射器安装在来自变速冷却风扇的鼓风的下游侧上，所述变速冷却风扇的旋转速度根据待冷却的所述发动机的组件的温度的增加或降低而增加或降低，
所述控制器实施污染恢复模式，其中尿素水的供应周期性地停止预定时间且控制排气温度以增加催化器的温度，所述污染恢复模式预期从硫污染中恢复所述尿素SCR催化器，及
在所述污染恢复模式期间，所述控制器将所述变速冷却风扇的所述旋转速度改变为更高速度以增加所吹出空气的量来降低所述尿素水注射器的温度，从而防止所述注射器过热，
其中所述控制器具有用于污染恢复模式非实施状态的“标准图”和用于污染恢复模式实施状态的“高速图”，在“标准图”和“高速图”中，持续指定待冷却的所述组件的所述温度与所述风扇旋转速度之间的关系，并且所述控制器在所述污染恢复模式中将所述“标准图”切换到所述“高速图”，
其中，在“标准图”中，设定风扇旋转速度(N)，以将其持续控制在针对第一温度(T1)的第一旋转速度(N1)到针对第二较高温度(T2)的第二较高旋转速度(N2)之间，并且
其中，“高速图”如下配置，即，与“标准图”相比较，组件温度的阈值减少至低于所述第二较高温度(T2)的第三温度(T2’)，并且对应的旋转速度(N)设定为第三较高旋转速度(N3)，该第三较高旋转速度从针对第二较高温度(T2)的第二较高旋转速度(N2)增加了预定的旋转速度(ΔN)；并且，旋转速度的阈值减少至低于所述第一温度(T1)的第四温度(T1’)，使得风扇旋转速度(N)被持续控制在针对所述第四温度(T1’)的第一旋转速度(N1)到针对所述第三温度(T2’)的第三较高旋转速度(N3)之间。
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