專利名稱：還原劑容器的結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及如下所述的技術在對氮氧化物(NOx)進行還原凈化的排氣凈化裝置中，促進還原劑容器中所儲藏的液體還原劑的解凍，并提高從分離的兩點間的熱傳遞特性檢測出液體還原劑濃度的濃度計的檢測精度。
背景技術：
作為除去發(fā)動機的排氣中的NOx的催化凈化系統(tǒng)，提出了日本特開2000-27627號公報(專利文獻1)所公開的排氣凈化裝置。這種排氣凈化裝置通過將與發(fā)動機運轉狀態(tài)相對應的液體還原劑噴射供給到發(fā)動機排氣系統(tǒng)所配設的還原催化劑的上游，使排氣中的NOx與液體還原劑發(fā)生催化還原反應，將NOx凈化處理為無害成分。
專利文獻1日本特開2000-27627號公報不過，在北海道這桿寒冷的地區(qū)，冬季的外部氣溫為液體還原劑的凝固點以下，還原劑容器中所儲藏的液體還原劑發(fā)生凍結。液體還原劑從與外部大氣接觸的容器周邊部開始凍結，逐漸向容器中央部凍結。從分離的兩點間的熱傳遞特性檢測出液體還原劑濃度的濃度計的檢測部、液體還原劑的吸入口等位于還原劑容器的底部，因此液體還原劑發(fā)生稍許凍結，就不能進行液體還原劑的濃度檢測和供給。雖在還原劑容器上安裝有使發(fā)動機冷卻水循環(huán)而與液體還原劑之間進行熱交換的熱交換器，但在發(fā)動機長時間停止時，發(fā)動機開始發(fā)動之后，冷卻水的溫度低，已凍結的液體還原劑的凍結需要一些時間。
因此，可考慮通過在液體還原劑的吸入口及濃度計的檢測部的周圍配設將從熱交換器所發(fā)出的熱量封閉在其中的箱形構件，使液體還原劑在發(fā)動機開始發(fā)動后的短時間內解凍，但有可能發(fā)生如下所述的不良情況。即，濃度計和箱形構件之間一旦有間隙，將液體還原劑補充到還原劑容器中時，氣泡與液體還原劑一起進入箱形構件中，氣泡就附著在濃度計的檢測部。氣泡一旦附著在濃度計的檢測部，分離的兩點間的熱傳遞特性發(fā)生變化，其濃度檢測精度就大幅降低。另外，濃度計需要定期檢修，因此濃度計與箱形構件不能無間隙地進行結合。

發(fā)明內容
本發(fā)明著眼于所述以往問題而作成的，目的在于提供一種還原劑容器的結構，該還原劑容器的結構通過使氣泡難以進入促進液體還原劑解凍的箱形構件，促進還原劑容器中所儲藏的液體還原劑的解凍，并提高濃度計的檢測精度。
因此，本發(fā)明的還原劑容器的結構，其特征在于，在容器本體的上面至少分別安裝有從分離的兩點間的溫度傳遞特性檢測出液體還原劑濃度的濃度計的基部；圍著從該濃度計的基部通過支柱垂下的檢測部、且使以發(fā)動機為熱源的熱介質循環(huán)而與液體還原劑間進行熱交換的熱交換器；且以圍著熱交換器的下部和濃度計的檢測部的狀態(tài)配設有大致箱形的箱形構件，而在位于距所述箱形構件規(guī)定間隔的上方的濃度計的支柱上安裝有遮護板(バイザ一)。
采用本發(fā)明的還原劑容器的結構，從熱交換器的下部所發(fā)出的熱量被封閉在箱形構件的內部，在該區(qū)域發(fā)生對流。因此，處于箱形構件內部的濃度計及其周圍所存在的液體還原劑高效地被解凍，可在發(fā)動機開始發(fā)動后的短時間內開始液體還原劑濃度的檢測。又，補充液體還原劑時，通過安裝在濃度計的支柱上的遮護板，液體還原劑難以飛濺到其周圍，也難以通過支柱和箱形構件之間的間隙而進入其內部。因此，隨著液體還原劑進入到箱形構件內部的氣泡難以附著在濃度計的檢測部上，可抑制分離的兩點間的熱傳遞特性的變化所引起的濃度檢測精度的降低。因此，促進還原劑容器中所儲藏的液體還原劑的解凍，并提高檢測液體還原劑濃度的濃度計的檢測精度。


圖1是本發(fā)明的適用對象即排氣凈化裝置的整體結構圖。
圖2是表示還原劑容器及其內部配置的立體圖。
圖3是固定在熱交換器下部的防護罩的主視圖。
圖4是固定在熱交換器下部的防護罩的俯視圖。
圖5是濃度計的支柱上的遮護板的安裝結構的說明圖。
圖6是遮護板的第1實施形態(tài)的說明圖。
圖7是遮護板的第2實施形態(tài)的說明圖。
圖8是表示在沒有遮護板的狀態(tài)下補充尿素水溶液時發(fā)生的相對于實際濃度的誤差。
圖9是表示在有遮護板的狀態(tài)下補充尿素水溶液時發(fā)生的相對于實際濃度的誤差。
符號說明10 發(fā)動機24 還原劑容器
24A 容器本體36A 入口36B 出口40 濃度計40A 基部40B 檢測部40C 支柱40D 環(huán)形槽44 熱交換器50 防護罩52 遮護板具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明進行詳述。
圖1表示排氣凈化裝置的整體結構，該排氣凈化裝置使用尿素水溶液作為液體還原劑，通過催化還原反應對發(fā)動機排氣中的NOx進行凈化。
在圖1中，在與發(fā)動機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設有將一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)的氧化催化劑16；噴射供給尿素水溶液的噴嘴18；利用對尿素水溶液進行水解所得到的氨對NOx進行還原凈化的NOx還原催化劑20；使通過NOx還原催化劑20的氨發(fā)生氧化的氨氧化催化劑22。又，還原劑容器24中所儲藏的尿素水溶液通過吸入口位于其底部的供給配管26供給到還原劑供給裝置28中，另一方面在還原劑供給裝置28中未被噴射的多余的尿素水溶液通過返回配管30回到還原劑容器24的上部空間內。還原劑供給裝置28由內置有計算機的控制單元32進行控制，將與發(fā)動機運轉狀態(tài)相對應的尿素水溶液和空氣混合并供給到噴嘴18。
在這樣的排氣凈化裝置中，從噴嘴18噴射供給的尿素水溶液利用排氣熱量和排氣中的水蒸氣發(fā)生水解，產(chǎn)生氨。眾所周知，產(chǎn)生的氨在NOx還原催化劑20中與排氣中的NOx反應，NOx被凈化為水和無害氣體。此時，為了提高NOx還原催化劑20的NOx凈化率，NO通過氧化催化劑16而被氧化成NO2，排氣中的NO和NO2的比例被改善為適于催化還原反應。又，通過NOx還原催化劑20的氨被配設在其排氣下游的氨氧化催化劑22氧化，因此可防止發(fā)出異臭的氨原樣地釋放到大氣中。
如圖2所示，還原劑容器24在呈大致長方體的容器本體24A的形成長度方向的對邊距離的側面上部分別形成有補充尿素水溶液用的補充口24B及搬運時進行握持的把手24C。又，在容器本體24A的上側面開設有未圖示的開口部，為了將開口封閉，由多個螺栓34可裝卸地連接有上蓋36。
上蓋36的上面從其長度方向的一端部到中央部分別形成作為以發(fā)動機為熱源的熱介質的發(fā)動機冷卻水的入口36A及出口36B；尿素水溶液的供給口36C及返回口36D；為了內部的上部空間不形成負壓而向大氣開放的開放口36E。又，在上蓋36上從其長度方向的中央部到另一端部通過螺栓42可裝卸地分別連接有檢測尿素水溶液的殘余量的水位計38的基部38A；檢測尿素水溶液濃度的濃度計40的基部40A。水位計38將橫截面為圓形的內側電極及外側電極同心配置，從電極間的靜電容量變化檢測出尿素水溶液的水位，因此內側電極和外側電極所組成的檢測部38B從其基部38A向容器本體24A的底部垂下。另一方面，濃度計40用于從分離的兩點間的溫度傳遞特性檢測出尿素水溶液的濃度，因此從其基部40A通過支柱40C檢測部40B垂下，以使檢測部40B位于容器本體24A的底部。
發(fā)動機冷卻水的入口36A和36B通過配設在容器本體24A內的熱交換器44相互連接。熱交換器44如圖3和圖4所示，使大致U字形狀的管材彎曲，以在容器本體24A的底部圍住水位計38和濃度計40，其頂端彎曲部44A通過固定在上蓋36上的支架46支撐。這樣，若使大致U字形狀的管材彎曲后構成熱交換器44，還原劑容器內的熱交換器44的全長變長，可高效地與尿素水溶液進行熱交換。另一方面，熱交換器44的頂端彎曲部44A由固定在上蓋36上的支架46支撐，因此通過3點支撐固定在上蓋36上，可提高其安裝剛性。
又，尿素水溶液的供給口36C與吸入管48連接，吸入管48從位于水位計38和濃度計40之間的容器本體24A的底部吸入尿素水溶液。吸入管48如下所述形成使其局部沿著并焊接或釬焊在從發(fā)動機冷卻水的入口36A向容器本體24A的底部延伸的熱交換器44的管材上，同時從其中間部開始使頭部發(fā)生彎曲，以使在其頂端部所形成的吸入口48A位于水位計38和濃度計40之間并開口向下。
并且，在熱交換器44的下部配設有大致箱形的作為箱形構件的防護罩50，該防護罩50用于對水位計38和濃度計40加以保護以使它們與還原劑容器24內凍結的尿素水溶液的冰塊分離，且圍住位于熱交換器44的下部的水位計38、濃度計40和吸入管48，將熱交換器44所發(fā)出的熱量封閉其中。
不過，水位計38和濃度計40需要定期檢修，因此不能與防護罩50之間無間隙地結合。因此，水位計38和濃度計40與防護罩50之間存在間隙，在補充尿素水溶液時，氣泡有可能從該間隙進入防護罩50的內部，氣泡附著在濃度計40的檢測部40B。
所以，如圖5所示，在位于距防護罩50規(guī)定間隔的上方的濃度計40的支柱40C上形成有環(huán)形槽40D，橡膠等彈性構件所組成的遮護板52嵌合其中。遮護板52為如圖6所示的圓柱狀或如圖7所示的截頭圓錐狀，其橫截面形狀可為圓形、矩形等形狀。
下面對這種結構組成的還原劑容器24的作用進行說明。
在外部氣溫為尿素水溶液的凝固點以下的狀態(tài)下，一旦發(fā)動機10長時間停止，外部大氣從還原劑容器的外圍吸收熱量，尿素水溶液從容器周邊部開始凍結，凍結逐漸向中央部進行。在該狀態(tài)，一旦發(fā)動機10開始發(fā)動，隨著時間推移而溫度上升的發(fā)動機冷卻水經(jīng)由熱交換器44開始循環(huán)。發(fā)動機冷卻水的溫度一旦高于尿素水溶液的凝固點，還原劑容器24內凍結的尿素水溶液漸漸開始解凍。
此時，從熱交換器44的下部所發(fā)出的熱量被封閉在防護罩50的內部，在該區(qū)域發(fā)生對流。因此，促進處于防護罩50內部的水位計38、濃度計40和吸入管48周圍所存在的尿素水溶液的解凍，可在發(fā)動機開始發(fā)動后的短時間內發(fā)揮排氣凈化裝置的功能。處于防護罩50上部的尿素水溶液由于熱交換器44在短時間內解凍成以管材為中心的大致圓環(huán)狀，因此防護罩50內部和還原劑容器24的上部空間連通。因此，防護罩50內部不會由于尿素水溶液的吸入而形成負壓，該吸入不會變得困難。
又，將尿素水溶液補充到還原劑容器24中時，由于安裝在濃度計40的支柱40C上的遮護板52，尿素水溶液難以飛濺到其周圍，也難以通過支柱40C和防護罩50之間的間隙而進入其內部。因此，隨著尿素水溶液進入到防護罩50內部的氣泡難以附著在濃度計40的檢測部40B上，可抑制分離的兩點間的熱傳遞特性的變化所引起的濃度檢測精度的降低。對補充尿素水溶液時發(fā)生的相對于實際濃度的誤差測量了30次，在沒有遮護板時，如圖8所示，該誤差出現(xiàn)在很寬范圍內，而通過安裝遮護板，如圖9所示，該誤差被集中在有限的范圍內。
因此，補充尿素水溶液后，氣泡附著在濃度計40的檢測部40B上的情況大幅減少，可有效抑制雖然在還原劑容器24內規(guī)定濃度的尿素水溶液很充分，但仍檢測出濃度低或判定為已空。
此時，遮護板52嵌合固定在濃度計40的支柱40C上所形成的環(huán)形槽40D中，即使尿素水溶液猛地沖擊，也不會發(fā)生在軸向的偏移，可提高其安裝剛性。又，遮護板52由彈性構件組成，因此由于尿素水溶液猛地沖擊而可發(fā)生不規(guī)則的變形，其飛濺方向也帶有不規(guī)則性。因此，尿素水溶液通過濃度計40的支柱40C與防護罩50之間的間隙進入內部的量更加降低，可進一步抑制氣泡附著到濃度計40的檢測部40B上。
另外，遮護板52不光安裝在濃度計40的支柱40C上，也可安裝在位于距防護罩50規(guī)定間隔的上方的水位計38上。這樣一來，通過水位計30的檢測部38B與防護罩50之間的間隙，隨著尿素水溶液進入到防護罩50內部的氣泡就可減少，更加抑制氣泡迂回附著在濃度計40的檢測部40B上。
又，本發(fā)明不限于將尿素水溶液作為液體還原劑使用的排氣凈化裝置，自不待言，也可適用于將以氨水溶液、炭氫化合物為主要成分的汽油、輕油、酒精等作為液體還原劑使用的裝置。
權利要求
1.一種還原劑容器的結構，其特征在于，在容器本體的上側面至少分別安裝有從分離的兩點間的溫度傳遞特性檢測出液體還原劑濃度的濃度計的基部，以及將從該濃度計的基部通過支柱垂下的檢測部圍著、且使以發(fā)動機為熱源的熱介質循環(huán)而與液體還原劑間進行熱交換的熱交換器；同時以圍著所述熱交換器的下部和濃度計的檢測部的狀態(tài)配設有大致箱形的箱形構件，而在位于距所述箱形構件規(guī)定間隔的上方的濃度計的支柱上安裝有遮護板。
2.如權利要求1所述的還原劑容器的結構，其特征在于，所述遮護板嵌合固定在所述濃度計的支柱上所形成的環(huán)形槽內。
3.如權利要求1所述的還原劑容器的結構，其特征在于，所述遮護板由彈性構件組成。
4.如權利要求1所述的還原劑容器的結構，其特征在于，所述遮護板為圓柱狀或圓錐臺狀。
5.如權利要求1所述的還原劑容器的結構，其特征在于，所述遮護板的橫截面為圓形或矩形。
6.如權利要求1所述的還原劑容器的結構，其特征在于，所述熱交換器是使所述熱介質的入口和出口相互連接的大致U字狀的管材彎曲而構成的。
全文摘要
一種還原劑容器的結構，在容器本體的上面至少分別安裝有從分離的兩點間的溫度傳遞特性檢測出液體還原劑濃度的濃度計的基部，以及將從該濃度計的基部通過支柱垂下的檢測部圍著、且使發(fā)動機冷卻水循環(huán)而與液體還原劑間進行熱交換的熱交換器；同時以圍著所述熱交換器的下部和濃度計的檢測部的狀態(tài)配設有大致箱形的防護罩，而在位于距防護罩規(guī)定間隔的上方的濃度計的支柱上安裝有遮護板。
文檔編號F01N3/24GK101052788SQ20058003738
公開日2007年10月10日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權日2004年10月29日
發(fā)明者仁科充廣, 松永英樹, 井上真一, 中村利美 申請人:日產(chǎn)柴油機車工業(yè)株式會社, 三井金屬礦業(yè)株式會社