專(zhuān)利名稱(chēng)：還原劑容器的構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在使用液體還原劑對(duì)排氣中的氮氧化物(NOX)進(jìn)行還原凈化的排氣凈化裝置中，特別是抑制液體還原劑的凍結(jié)，并謀求其過(guò)濾實(shí)效方面的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為去除發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中所含的NOX的催化凈化系統(tǒng)，提出有已公開(kāi)于日本特開(kāi)2000-27627號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)的排氣凈化裝置。這樣的排氣凈化裝置，通過(guò)由控制單元所控制的還原劑供給裝置，將適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的液體還原劑噴射供給到配置于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的還原催化劑的排氣上游，從而使排氣中的NOX和液體還原劑發(fā)生催化還原反應(yīng)，將NOX凈化處理為無(wú)害成分。在此，由于還原反應(yīng)使用的是與NOX反應(yīng)性良好的氨，所以采用可以利用排氣熱及排氣中的水蒸氣水解產(chǎn)生氨的尿素水溶液作為液體還原劑。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2000-27627號(hào)公報(bào)但是，一旦異物混入液體還原劑中，內(nèi)置于還原劑供給裝置中的過(guò)濾器在短時(shí)間內(nèi)堵塞，不能將液體還原劑噴射供給到還原催化劑的排氣上游。作為異物混入路徑，可假定有在還原劑容器的制造工序中混入了濺射物，或是在對(duì)液體還原劑進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)手套上的纖維、蟲(chóng)子等混入等各種狀況。
在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的配管中途介入安裝過(guò)濾器的技術(shù)是公知的，但是如果將這項(xiàng)公知技術(shù)直接應(yīng)用于排氣凈化裝置上，就會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題。即，在北海道那樣的寒冷地區(qū)，裝載有排氣凈化裝置的移動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行行駛時(shí)，整個(gè)過(guò)濾器就會(huì)暴露于行駛風(fēng)中，存在其內(nèi)部的液體還原劑發(fā)生凍結(jié)的危險(xiǎn)。若過(guò)濾器內(nèi)部的液體還原劑發(fā)生凍結(jié)，則不能將液體還原劑噴射供給到還原催化劑的排氣上游，無(wú)法發(fā)揮排氣凈化裝置的功能。另外，也可以考慮將過(guò)濾器安裝在還原劑容器的補(bǔ)充口，但是在進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)可能造成過(guò)濾器破損，不是可以容易采用的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明鑒于上述的以往的問(wèn)題點(diǎn)，重新研究從液體還原劑中過(guò)濾異物的過(guò)濾器的安裝構(gòu)造，其目的在于提供一種通過(guò)抑制液體還原劑的凍結(jié)，并謀求其過(guò)濾實(shí)效的還原劑容器的構(gòu)造。
因此，在本發(fā)明的液體還原劑容器的構(gòu)造中，其特征在于，在容器主體的頂板上至少分別安裝使以發(fā)動(dòng)機(jī)為熱源的熱介質(zhì)(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水)循環(huán)，從而在該熱介質(zhì)與液體還原劑之間進(jìn)行熱交換的換熱器；從液體還原劑中過(guò)濾異物的過(guò)濾器，還在上述過(guò)濾器上連接從上述容器主體內(nèi)部吸入液體還原劑的吸入管、并形成有過(guò)濾了異物的液體還原劑的供給口。
根據(jù)本發(fā)明的還原劑容器的構(gòu)造，由于從液體還原劑中過(guò)濾異物的過(guò)濾器被安裝在容器主體的頂板上，所以過(guò)濾器大部分都收納在還原劑容器的內(nèi)部。因此，整個(gè)過(guò)濾器不會(huì)暴露于外界空氣、特別是行駛風(fēng)之中，能夠抑制存在于其內(nèi)部的液體還原劑的凍結(jié)。所以，即使在寒冷地區(qū)，也可以抑制尿素水溶液的凍結(jié)，并謀求其過(guò)濾實(shí)效。


圖1是作為本發(fā)明的適用對(duì)象的排氣凈化裝置的整體構(gòu)造圖。
圖2是還原劑容器及其內(nèi)部配置的立體圖。
圖3是表示過(guò)濾器詳細(xì)構(gòu)造的縱剖視圖。
圖4是表示過(guò)濾元件變型例的第1實(shí)施方式的說(shuō)明圖。
圖5是表示過(guò)濾元件變型例的第2實(shí)施方式的說(shuō)明圖。
圖6是連結(jié)過(guò)濾器和換熱器的連結(jié)構(gòu)件的主視圖。
圖7是連結(jié)構(gòu)件的要部剖視圖。
圖8是表示過(guò)濾元件的清掃方法的第1步驟的說(shuō)明圖。
圖9是表示過(guò)濾元件的清掃方法的第2步驟的說(shuō)明圖。
附圖標(biāo)記的說(shuō)明10 發(fā)動(dòng)機(jī)24 還原劑容器24A 容器主體36 頂蓋36A 尿素水溶液的供給口44 換熱器50 過(guò)濾器50A 外殼50B 過(guò)濾元件50C 帽52 吸入管54 連結(jié)構(gòu)件具體實(shí)施方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳述。
圖1表示將尿素水溶液用作液體還原劑、通過(guò)催化還原反應(yīng)來(lái)凈化發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中所含的NOX的排氣凈化裝置的整體構(gòu)成。
在與發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣歧管12連接的排氣管14上，沿排氣流通方向分別配置有將一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)的氮氧化催化劑16；噴射供給尿素水溶液的噴射噴嘴18；利用對(duì)尿素水溶液進(jìn)行水解所得的氨來(lái)還原凈化NOX的NOX還原催化劑20；使通過(guò)了NOX還原催化劑20的氨氧化的氨氧化催化劑22。另外，儲(chǔ)藏在還原劑容器24中的尿素水溶液，通過(guò)吸入口位于還原劑容器24底部的供給配管26被供給到還原劑供給裝置28，另一方面，在還原劑供給裝置28中未用于噴射的多余的尿素水溶液通過(guò)回流配管30返回到還原劑容器24的上部空間內(nèi)。并且，還原劑供給裝置28由內(nèi)置有計(jì)算機(jī)的控制單元32控制，將適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的尿素水溶液與空氣混合著供給到噴射噴嘴18。
在這樣的排氣凈化裝置中，從噴射噴嘴18噴射供給的尿素水溶液，利用排氣熱及排氣中的水蒸氣被水解而產(chǎn)生氨。產(chǎn)生的氨，在NOX還原催化劑20中與排氣中的NOX發(fā)生反應(yīng)，將其凈化為水及無(wú)害氣體，上述是眾所周知的。此時(shí)，為了提高NOX還原催化劑20的NOX凈化率，由氮氧化催化劑16將NO氧化為NO2，將排氣中的NO和NO2的比例改善為適于催化還原反應(yīng)的值。另外，通過(guò)了NOX還原催化劑20的氨，被設(shè)置在其排氣下游的氨氧化催化劑22氧化，所以可以防止氨直接排放到大氣中。
如圖2所示，還原劑容器24，在大致呈長(zhǎng)方體形狀的容器主體24A的長(zhǎng)度方向的兩個(gè)側(cè)面的上部，分別形成有用于補(bǔ)充尿素水溶液的補(bǔ)充口24B及在搬運(yùn)時(shí)用于把持的把手24C。另外，在容器主體24A的上表面開(kāi)設(shè)有未圖示的開(kāi)口部，通過(guò)多個(gè)螺栓34可裝卸地緊固有頂蓋36(頂板)，以將該開(kāi)口部封閉。
在頂蓋36的上表面，從其長(zhǎng)度方向的一端部到中央部分別形成有尿素水溶液的供給口36A及回流口36B；以發(fā)動(dòng)機(jī)為熱源時(shí)的作為熱介質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的入口36C及出口36D；使容器內(nèi)部的上部空間向大氣打開(kāi)的開(kāi)放口36E。另外，在頂蓋36上，從其長(zhǎng)度方向的中央部到另一端部，通過(guò)螺栓42分別緊固有用于檢測(cè)尿素水溶液殘余量的水位計(jì)38的基端部38A、和用于檢測(cè)尿素水溶液濃度的濃度計(jì)40的基端部40A。水位計(jì)38是將橫截面呈圓形的內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極同軸配置，通過(guò)兩電極間的靜電容量的變化來(lái)檢測(cè)尿素水溶液的水位，所以由內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極構(gòu)成的檢測(cè)部38B從水位計(jì)38的基端部38A向容器主體24A的底部垂下。另一方面，濃度計(jì)40則是通過(guò)相分離的2點(diǎn)間的溫度傳遞特性來(lái)檢測(cè)尿素水溶液的濃度，所以其檢測(cè)部40B自基端部40A垂下，以使檢測(cè)部40B位于容器主體24A的底部。
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的入口36C和出口36D，通過(guò)配置于容器主體24A內(nèi)的換熱器44而相互連接。換熱器44，是將大致呈U字形的管材在容器主體24A的底部處圍繞水位計(jì)38和濃度計(jì)40地彎曲形成的，并且其前端彎曲部44A由固定在頂蓋36上的金屬制托架46支承。像這樣，若使用于相互連接發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的入口36C和出口36D的大致呈U字形的管材彎曲來(lái)構(gòu)成換熱器44，在還原劑容器內(nèi)的換熱器44的全長(zhǎng)變長(zhǎng)，能夠在換熱器44和液體還原劑之間高效地進(jìn)行熱交換。
另外，為了保護(hù)水位計(jì)38和濃度計(jì)40不受還原劑容器24中凍結(jié)的尿素水溶液的冰片的影響，在換熱器44的下部固定有大致呈箱型形狀的保護(hù)裝置48。這樣一來(lái)，即使尿素水溶液的冰片在還原劑容器24內(nèi)橫沖直撞，例如，也不會(huì)有冰片猛烈碰撞到濃度計(jì)40的檢測(cè)部40B的情況，可以防止由于濃度計(jì)40破損而引起故障等于未然。
在此，作為本發(fā)明的特征的構(gòu)成，如圖3所示，是在尿素水溶液的供給口36A安裝有從尿素水溶液中過(guò)濾異物的過(guò)濾器50。過(guò)濾器50由大致垂直于頂蓋36安裝的大致呈圓筒形狀的外殼50A、從外殼50A的上端部可裝卸地插入到其內(nèi)部的過(guò)濾元件50B、可裝卸地螺紋接合于外殼50A的上端部的帽50C構(gòu)成。在外殼50A的下端部連接著從容器主體24A的底部吸入尿素水溶液的吸入管52。為了與換熱器44進(jìn)行熱交換，如圖2所示，吸入管52是沿著連接發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水入口36C的管材配置的。過(guò)濾元件50B的橫截面大致呈圓形，在其基端部形成有用于控制該過(guò)濾元件50B插入于外殼50A的長(zhǎng)度。另外，為了高效地過(guò)濾異物，過(guò)濾元件50B可以形成為增加過(guò)濾面積的形狀，例如可以形成為如圖4所示那樣構(gòu)成橫截面的輪廓的一部分向內(nèi)凹陷的大致星型形狀，也可以形成為如圖5所示那樣軸向的前端部向基端部凹陷的形狀。此外，在帽50C的頭部，形成尿素水溶液的供給口36A、即供給配管26的連接部。
另外，如圖6所示，過(guò)濾器50的外殼50A可以在容器主體24A的內(nèi)部，通過(guò)由金屬板構(gòu)成的連結(jié)構(gòu)件54，與構(gòu)成換熱器44的管材相連結(jié)，具體來(lái)說(shuō)，與為了有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的熱而連接于冷卻水入口36C的管材(熱介質(zhì)導(dǎo)入側(cè)配管)相連結(jié)。此時(shí)，如圖7所示，優(yōu)選做成連結(jié)構(gòu)件54與過(guò)濾器50和換熱器44之間形成封閉橫截面的形狀，具體來(lái)說(shuō)，是做成具有大致呈U字形狀橫截面的形狀。這樣一來(lái)，因?yàn)檫^(guò)濾器50內(nèi)部的尿素水溶液，被從換熱器44傳遞到過(guò)濾器50的熱加熱，所以即使例如過(guò)濾器50的帽50C暴露于行駛風(fēng)之中，也可以抑制尿素水溶液發(fā)生凍結(jié)。另外，只要由連結(jié)構(gòu)件54在過(guò)濾器50和換熱器44之間形成封閉橫截面，就可以阻止來(lái)自換熱器44的熱，高效地加熱過(guò)濾器50，能夠謀求抑制尿素水溶液凍結(jié)的實(shí)效。
根據(jù)這樣的還原劑容器24，由于使從尿素水溶液中過(guò)濾異物的過(guò)濾器50和頂蓋36一體化，所以不會(huì)有整個(gè)過(guò)濾器50暴露在外界空氣、特別是行駛風(fēng)之中的狀況，能夠抑制存在于其內(nèi)部的尿素水溶液的凍結(jié)。因此，即使在寒冷地區(qū)，尿素水溶液無(wú)法噴射供給的情況也很少，能夠確保排氣凈化裝置的功能。從而抑制尿素水溶液的凍結(jié)，并可謀求其過(guò)濾實(shí)效。
另外，由過(guò)濾器50的過(guò)濾元件50B濾過(guò)的異物，可按如下方法除去。即，如圖8所示，從尿素水溶液的供給口36A上取下供給配管26。接著，如圖9所示，取下過(guò)濾器50的帽50C，將插入在外殼50A中的過(guò)濾元件50B向上方拔出。然后，用水等洗凈附著在過(guò)濾元件50B上的異物之后，將過(guò)濾元件50B插入到外殼50A中，在外殼50A的上端部把帽50C擰緊固定。
因此，即使不分解還原劑容器24，只取下過(guò)濾器50的帽50C，即可裝卸過(guò)濾元件50B，可容易清除在此被濾下的異物。另外，容易進(jìn)行過(guò)濾元件50B的清掃，能夠容易且穩(wěn)定地維持過(guò)濾器50的異物過(guò)濾功能。
另外，本發(fā)明不局限于將尿素水溶液用作液體還原劑的排氣凈化裝置，當(dāng)然同樣可以適用于采用以烴為主要成分的汽油、輕油、乙醇等作為液體還原劑的裝置。
權(quán)利要求
1.一種還原劑容器的構(gòu)造，其特征在于，在容器主體的頂板上至少分別安裝使以發(fā)動(dòng)機(jī)為熱源的熱介質(zhì)循環(huán)，從而在該熱介質(zhì)與液體還原劑之間進(jìn)行熱交換的換熱器；從液體還原劑中過(guò)濾異物的過(guò)濾器，還在上述過(guò)濾器上連接從上述容器主體內(nèi)部吸入液體還原劑的吸入管、并形成有過(guò)濾了異物的液體還原劑的供給口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原劑容器的構(gòu)造，其特征在于，在上述容器主體的內(nèi)部，用由金屬板構(gòu)成的連結(jié)構(gòu)件將上述過(guò)濾器和上述換熱器連結(jié)起來(lái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的還原劑容器的構(gòu)造，其特征在于，上述連結(jié)構(gòu)件將上述過(guò)濾器和上述換熱器的熱介質(zhì)導(dǎo)入側(cè)配管連結(jié)起來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的還原劑容器的構(gòu)造，其特征在于，上述連結(jié)構(gòu)件為在上述過(guò)濾器和換熱器之間形成封閉橫截面的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原劑容器的構(gòu)造，其特征在于，上述過(guò)濾器由大致垂直于上述頂板安裝的大致圓筒形狀的外殼、從該外殼的上端部可裝卸地插入到其內(nèi)部的過(guò)濾元件、可裝卸地螺紋接合于上述外殼的上端部的帽構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的還原劑容器的構(gòu)造，其特征在于，上述過(guò)濾元件為軸向的前端部向基端部凹陷的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的還原劑容器的構(gòu)造，其特征在于，上述過(guò)濾元件為由形成其橫截面的輪廓的一部分向內(nèi)方凹陷的形狀。
全文摘要
在容器主體的頂板上至少分別安裝使以發(fā)動(dòng)機(jī)為熱源的熱介質(zhì)(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水)循環(huán)，從而在該熱介質(zhì)與液體還原劑之間進(jìn)行熱交換的換熱器；從液體還原劑中過(guò)濾異物的過(guò)濾器，還在上述過(guò)濾器上連接從上述容器主體內(nèi)部吸入液體還原劑的吸入管、并形成有過(guò)濾了異物的液體還原劑的供給口。這樣一來(lái)，不會(huì)有整個(gè)過(guò)濾器暴露于外界空氣、特別是行駛風(fēng)之中的情況，能夠抑制存在于其內(nèi)部的液體還原劑發(fā)生凍結(jié)。從而即使在寒冷地區(qū)也能夠抑制尿素水溶液發(fā)生凍結(jié)，并謀求其過(guò)濾實(shí)效。
文檔編號(hào)F01N3/24GK101044300SQ20058003571
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者尾作靖司, 福田喜代史, 近藤俊男 申請(qǐng)人:日產(chǎn)柴油機(jī)車(chē)工業(yè)株式會(huì)社