[发明专利]内燃发动机的废气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过将尿素溶液添加到内燃发动机的排气管中而净化废气的系统。

背景技术

近年来，已经开发了尿素SCR(选择性催化还原)系统作为以高净化率净化应用于汽车等的内燃发动机(特别是柴油发动机)中的废气中的NOx(氮氧化物)的废气净化系统。

所述系统具有泵送存储在存储罐中的尿素溶液(尿素水溶液)的泵、与所述泵的排出侧连接的排出管、以及将所泵送的尿素溶液通过排出管添加到内燃发动机的排气管中的添加阀。通过将尿素溶液从添加阀添加到排气管中，尿素溶液与废气一起被供给到SCR催化器。因此，废气通过SCR催化器上的NOx的还原反应被净化。在NOx的还原中，氨(NH3)通过由于废气热量引起的水解作用而产生。所述氨被添加给选择性地被吸附到SCR催化器中的废气中的NOx。NOx通过基于氨的还原反应在SCR催化器上被还原和净化。

尿素溶液具有在尿素溶液冻结时导致体积膨胀的这种性质。例如，浓度为30％的尿素溶液在11摄氏度冻结并且膨胀大约10％。因此，如果在内燃发动机运行结束之后，尿素溶液保留为尿素溶液保持在例如为排出管P2的各个管道中的状态下，则可以预料的是残余尿素溶液冻结并且膨胀，由此损坏管道。

作为一种解决措施，图9(a)中所示的一种传统技术在内燃发动机运行结束之后执行泵的逆向旋转操作，由此执行如通过图9(a)中的箭头标记所示的用于将保留在排出管P2中的残余尿素溶液返回到存储罐12的返回操作。然而，返回操作在添加阀20的喷射孔25b打开的状态下执行，从而排出管P2的内部不变为负压。因此，排气管10中的废气成分(例如硫和碳烟)被吸入到添加阀20或排出管P2中，由此例如导致以下各种问题。即，碳烟蓄积在添加阀20的滑动部份上并且导致滑动性故障。排出管P2被硫和水之间的反应产生的硫酸腐蚀。

作为一种解决措施，引用的参考文献1(PCT国际专利申请日语翻译No.2008-519932)的技术提供了一种如图9(b)所示的添加阀20上游的外部空气引入阀50。在返回操作期间，外部空气引入阀50被操作以接收外部空气并且添加阀20的喷射孔25b关闭。因此，避免废气成分流入排出管P2的返回操作得以实现。

然而，本发明的发明人发现，甚至在专利文献1的技术的情况下也有以下问题出现。

经由外部空气引入阀50被引入的外部空气(大气)的蒸气压大致低于饱和蒸气压。如果这种外部空气(干的外部空气)以低蒸气压被引入排出管P2中，则尿素溶液中的水成分蒸发并且尿素成分沉淀。如果在例如为泵13的致动部件中发生这种沉淀，则会发生致动部件(泵13)的致动故障。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种内燃发动机的废气净化系统，所述系统旨在当执行用于将残余尿素溶液返回到存储罐的返回操作时抑制尿素成分的沉淀，同时避免废气成分流入到管道中。

根据本发明的第一实例方面，一种内燃发动机的废气净化系统具有泵送存储在存储罐中的尿素溶液的泵、与所述泵的排出侧连接的排出管、将通过所述排出管泵送的尿素溶液添加到内燃发动机的排气管中的添加阀、在用于通过使所述泵执行常规旋转操作而将尿素溶液供给到添加阀的常规操作与通过使泵执行逆向旋转操作而将排出管中的尿素溶液返回到存储罐的返回操作之间切换的控制装置、以及将存储罐和排出管连接的连通管。所述废气净化系统被构成为使得存储罐中的蒸气通过返回操作期间执行逆向旋转操作的泵的抽吸力经由所述连通管被抽吸到排出管中。

因此，存储罐中的蒸气在返回操作期间被迫使流入排出管中。因此，可以实现返回操作以使得排出管P2的内部不变为负压，同时防止废气和外部空气流入。存储罐中的蒸气的蒸气压高于外部空气的蒸气压。也就是说，存储罐中的蒸气是湿蒸气。因此，尿素溶液中的水成分的蒸发可以被减少，并且尿素成分的沉淀可以被减少。因此，当执行用于将残余尿素溶液返回到存储罐的返回操作时，尿素成分的沉淀可以被抑制，同时避免废气成分流入管道的内部。

根据本发明的第二实例方面，废气净化系统还具有开闭阀，所述开闭阀设置到所述连通管上，并且运行以在返回操作期间打开所述连通管而在常规操作期间阻塞所述连通管。

如果与本发明的以上方面相反，没有提供开闭阀，则在常规操作期间从泵泵送的尿素溶液的一部分不被供给到添加阀而是通过连通管返回存储罐。在这种情况下，在泵驱动力上浪费增大。根据考虑到这一点作出的本发明的以上所述方面，在常规操作期间连通管由开闭阀阻塞，由此消除了以上所述的浪费。