降低。
[0069]在通過(guò)催化劑凈化NOx時(shí)，水供給設(shè)備可從經(jīng)由排氣引入通路引入的排氣中分離水。
[0070]催化劑通過(guò)使用氨來(lái)凈化N0X。由此，可抑制NOx流入水供給設(shè)備。在此情形中，難以在水蒸氣被冷凝和/或水被再次蒸發(fā)的過(guò)程期間除去全部的N0X。出于該原因，流入水供給設(shè)備中的NOx也可流入氨生成設(shè)備。擔(dān)心NOx會(huì)降低在氨生成設(shè)備中氨的生成效率。與此相對(duì)，在使用NOx已被凈化的排氣時(shí)，可抑制NOx流入氨生成設(shè)備。由此，可提高氨的生成效率。也可允許的是，認(rèn)為短語(yǔ)“在凈化NOx時(shí)”等同于短語(yǔ)“在向催化劑供給氨時(shí)”。也可允許的是，認(rèn)為短語(yǔ)“在凈化NOx時(shí)”等同于短語(yǔ)“在由催化劑吸附了足以凈化NOx的氨量時(shí)”。也可允許的是，認(rèn)為短語(yǔ)“在凈化NOx時(shí)”等同于短語(yǔ)“在與催化劑相關(guān)的NOx的凈化率在可允許的范圍內(nèi)時(shí)”。
[0071]發(fā)明的有益效果
[0072]根據(jù)本發(fā)明，可在提高使用者的便利性的同時(shí)通過(guò)使用氨來(lái)凈化N0X。
【附圖說(shuō)明】
[0073]圖1示出了說(shuō)明根據(jù)實(shí)施方案的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的示意性布置。
[0074]圖2示出了說(shuō)明在氨生成設(shè)備的暖機(jī)完成之后生成氨的流程的流程圖。
[0075]圖3示出了說(shuō)明在氨生成設(shè)備的暖機(jī)完成之前將水冷凝的流程的流程圖。
[0076]圖4示出了說(shuō)明在向NOx催化劑供給氨時(shí)將水冷凝的流程的流程圖。
[0077]圖5示出了說(shuō)明即使在內(nèi)燃機(jī)停止后也生成氨的流程的流程圖。
[0078]圖6示出了說(shuō)明在禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止的同時(shí)生成氨的流程的流程圖。
[0079]圖7示出了說(shuō)明判斷是否實(shí)施內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止的流程的流程圖。
[0080]圖8示出了說(shuō)明在禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止的同時(shí)生成氨的流程的流程圖。
[0081 ]圖9示出了說(shuō)明在禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止的同時(shí)將水冷凝的流程的流程圖。
[0082]圖10示出了說(shuō)明在禁止內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)停止的同時(shí)將水冷凝的流程的流程圖。
[0083]圖11示出了說(shuō)明即使在內(nèi)燃機(jī)停止后也將水冷凝的流程的流程圖。
[0084]圖12示出了在沒(méi)有配置氨罐時(shí)用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的示意性布置。
[0085]圖13示出了在沒(méi)有配置水罐時(shí)用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的示意性布置。
【具體實(shí)施方式】
[0086]以下，基于實(shí)施方案并參照附圖，將詳細(xì)地對(duì)實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行示例性說(shuō)明。然而，除非特別指出，在實(shí)施方案中描述的例如每個(gè)組成部件或組件的大小或尺寸、材料、形狀和相對(duì)布置不意圖將本發(fā)明的范圍僅限定于此。此外，還可盡可能地組合來(lái)實(shí)施以下所述的實(shí)施方案。
[0087]實(shí)施例1
[0088]圖1示出了說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的示意性布置。內(nèi)燃機(jī)I是用于驅(qū)動(dòng)車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，內(nèi)燃機(jī)I可以是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。排氣通路2與內(nèi)燃機(jī)I連接。對(duì)排氣通路2配置選擇性催化還原NOx催化劑3(以下稱作“N0X催化劑3” )，該NOx催化劑3通過(guò)使用氨作為還原劑來(lái)選擇性地還原排氣中含有的N0X。在本實(shí)施方案中配置選擇性催化還原NOx催化劑。然而，也可允許配置任何其它催化劑，只要該催化劑通過(guò)使用氨來(lái)凈化內(nèi)燃機(jī)I的排氣。在本實(shí)施方案中，NOx催化劑3相當(dāng)于本發(fā)明的催化劑。
[0089]對(duì)排氣通路2配置氨供給設(shè)備4。氨供給設(shè)備4通過(guò)向設(shè)置在NOx催化劑3上游的排氣通路2的部分供給氨來(lái)向NOx催化劑3供給氨。構(gòu)建氨供給裝置4以包括用于將氨噴射入排氣的噴射閥41，用于儲(chǔ)存氨的氨罐42，用于生成氨的氨生成設(shè)備43，用于向氨生成設(shè)備43供給氮的氮供給設(shè)備44，及用于向氨生成設(shè)備43供給水蒸氣(蒸汽)的水供給設(shè)備45。在本實(shí)施方案中，氨罐42相當(dāng)于本發(fā)明的氨儲(chǔ)存單元。
[0090]氮供給設(shè)備44是用于從空氣中分離出氮的設(shè)備。氮供給設(shè)備44配置有例如用于壓縮空氣的壓縮機(jī)和氮富集膜?？諝馔?4A(其是用于引入空氣的通路)具有與氮供給設(shè)備44連接的一端?？諝馔?4A的另一端與大氣空氣連通。氮通路44B(其配置作為用于向氨生成設(shè)備43供給通過(guò)氮供給設(shè)備44分離出的氮的通路)具有與氮供給設(shè)備44連接的一端。氮通路44B的另一端與氨生成設(shè)備43連接。氮供給設(shè)備44可通過(guò)任何其它已知的設(shè)備從空氣中分離氮。此外，在從大氣空氣中分離氮之后，氮供給設(shè)備44可釋放所獲得的殘余氣體。
[0091]水供給設(shè)備45配置有用于將排氣中含有的水冷凝的冷凝器45A，用于儲(chǔ)存冷凝的液體水的水罐45B，和用于將冷凝的水再次蒸發(fā)以提供水蒸氣的蒸發(fā)器(汽化器)45C。排氣引入通路45D(其是用于引入內(nèi)燃機(jī)I的排氣的通路)具有與冷凝器45A連接的一端。排氣引入通路45D的另一端與設(shè)置在NOx催化劑3下游的排氣通路2的部分連接。此外，第一冷凝水通路45E(其是用于向水罐45B排出冷凝水的通路)具有與冷凝器45A的底部部分連接的一端。第一冷凝水通路45E的另一端與水罐45B連接。
[0092]第二冷凝水通路45F(其是用于從水罐45B引入液體水的通路)具有與蒸發(fā)器45C連接的一端。第二冷凝水通路45F的另一端與水罐45B連接。水蒸氣通路45G(其是用于向氨生成設(shè)備43供給水蒸氣的通路)具有與蒸發(fā)器45C連接的一端。水蒸氣通路45G的另一端與氨生成設(shè)備43連接。蒸發(fā)器45C通過(guò)使用例如加熱器來(lái)加熱液體水以生成水蒸氣。蒸發(fā)器45C可通過(guò)降低液體水的壓力來(lái)生成水蒸氣。
[0093]此外，冷凝器45A配置有例如熱交換器，該熱交換器在排氣和具有溫度低于該排氣的溫度的熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，并且冷凝器45A通過(guò)用熱交換器降低該排氣的溫度來(lái)將該排氣中含有的水冷凝?？捎米鳠峤橘|(zhì)的那些包括例如內(nèi)燃機(jī)I的冷卻水，內(nèi)燃機(jī)I的潤(rùn)滑油和空氣。例如，將內(nèi)燃機(jī)I的冷卻水的溫度維持在80攝氏度和90攝氏度之間。當(dāng)通過(guò)使用冷卻水來(lái)將水冷凝時(shí)，冷凝的水的溫度變?yōu)榻咏?0攝氏度至90攝氏度的溫度。因此，容易通過(guò)蒸發(fā)器45C來(lái)蒸發(fā)水。由此，可減少用于水的蒸發(fā)所需的能量。此外，還可通過(guò)壓縮排氣將水冷凝。
[0094]在本實(shí)施方案中，冷凝器45A相當(dāng)于本發(fā)明的冷凝單元。此外，在本實(shí)施方案中，蒸發(fā)器45C相當(dāng)于本發(fā)明的蒸發(fā)單元。
[0095]水罐45B是用于預(yù)先以液體狀態(tài)儲(chǔ)存水的罐。水罐45B配置有用于測(cè)定儲(chǔ)存的水的量的水量傳感器45H。也可推定水罐45B中儲(chǔ)存的水量。水罐45B可儲(chǔ)存在通過(guò)蒸發(fā)器45C蒸發(fā)(汽化)之后再冷凝(再次冷凝)的水。在本實(shí)施方案中，水罐45B相當(dāng)于本發(fā)明的水儲(chǔ)存單
J L ο
[0096]氨生成設(shè)備43配置有用于儲(chǔ)存熔融鹽的容器43A、陽(yáng)極43B、陰極43C和電源43D。陽(yáng)極43B配置在水蒸氣通路45B的另一端附近。此外，陰極43C配置在氮通路44B的另一端附近。只要N3—能夠穩(wěn)定地存在就可使用任何熔融鹽，可舉出例如堿金屬鹵化物和堿土金屬鹵化物中的至少一種。在本實(shí)施方案中，容器43A相當(dāng)于本發(fā)明的熔融鹽儲(chǔ)存單元。此外，在本實(shí)施方案中，陽(yáng)極43B和陰極43C相當(dāng)于本發(fā)明的一對(duì)電極。
[0097]作為堿金屬鹵化物的例子，可舉出例如1^?、似？、狀、1^?、08?、1^(:1、似(:1、1((:1、此(:1、08(:1、1^81、恥81、1^1、1^81、0881、1^1、恥1、1(1、肋1和081。作為堿土金屬鹵化物的例子，可舉出例如 MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、MgCl 2、CaCl 2、SrCl 2、BaCl 2、MgBr2、CaBr2、SrBr2、BaBr2、Mgl2、Cal2、Srl2和Bal2。可以單獨(dú)使用或組合使用兩種或更多種上述的化合物?；衔锏慕M合和混合比例不受限制，其可根據(jù)例如熔融鹽的所需操作溫度來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
[0098]熔融鹽的溫度不受限制。然而，氨在高溫區(qū)域中容易分解為氮?dú)夂蜌錃?。因此，從抑制氨的分解考慮，熔融鹽的溫度優(yōu)選為200至450攝氏度，并更優(yōu)選為250至400攝氏度?？衫缤ㄟ^(guò)使用加熱器來(lái)加熱熔融鹽。可選地，可以通過(guò)使用排氣的熱來(lái)加熱熔融鹽。例如，配置用于進(jìn)行排氣和熔融鹽之間的熱交換的熱交換器也是合適的。
[0099]使用將通過(guò)水蒸氣的反應(yīng)生成的02—氧化以生成氧氣的電極作為陽(yáng)極43B?？墒褂檬惺圩鳛椴蝗苄躁?yáng)極或氧生成陽(yáng)極的電極材料作為陽(yáng)極43B。陽(yáng)極反應(yīng)如下。
[0100][式I]
[0101]202——02+4e—
[0102]如上所描述的陽(yáng)極反應(yīng)是主反應(yīng)。除以上外，還引起其中將熔融鹽中通過(guò)H2O的平衡反應(yīng)生成的0H—氧化以生成氧氣的反應(yīng)，和從盡管非常少量但在熔融鹽中殘留的H2O生成氧氣的反應(yīng)。出于該原因，氧通路43E(其是用于向外部釋放氧氣的通路)具有與容器34A連接的一端。氧通路43E的另一端與大氣空氣連通。
[0103]另一方面，使用將氮?dú)膺€原以向熔融鹽供給N3—的陰極作為陰極43C。作為陰極43C的材質(zhì)，適合采用能將氮?dú)膺€原的金屬或合金。陰極反應(yīng)如下。
[0104][式2]
[0105]N2+6e——2N3—
[0106]之后，在熔融鹽中發(fā)生以下反應(yīng)。
[0107][式3]
[0108]2N3—+3Η20—ΝΗ3+302—
[0109]根據(jù)上述的反應(yīng)，發(fā)生以下反應(yīng)，并且通過(guò)氨生成設(shè)備43電解合成氨。
[0110][式4]
[0111]Ν2+3Η20^2ΝΗ3+3/202
[0112]第一氨通路42Α(其是用于向氨罐42排出生成的氨的通路)具有與容器43Α連接的一端。第一氨通路42Α的另一端與氨罐42連接。
[0113]第二氨通路42Β(其是用于向噴射閥41供給氨的通路)具有與氨罐42連接的一端。第二氨通路42Β的另一端與噴射閥41連接。對(duì)氨罐42配置氨量傳感器42C(其測(cè)定儲(chǔ)存的氨的量)。在設(shè)置于NOx催化劑3上游的排氣通路2的部分配置噴射閥41。利用由噴射閥41噴射的氨在NOx催化劑3中作為還原劑。
[0114]可配置栗，使得流體流動(dòng)通過(guò)排氣弓I入通路45D、第一冷凝水通路45Ε、第二冷凝水通路45F、水蒸氣通路45G、第一氨通路42Α和第二氨通路42Β的各通路。這些通路可配置有用于打開(kāi)/關(guān)閉通路的閥。
[0115]例如，排氣引入通路4?可配置有用于從排氣通路2向冷凝器45Α排出氣體的栗。當(dāng)使用栗時(shí)，由此可在排氣的壓力相對(duì)低時(shí)、或者即使在內(nèi)燃機(jī)I停止時(shí)仍向冷凝器45Α供給內(nèi)燃機(jī)I的排氣。然而，設(shè)定冷凝器45Α的溫度低于排氣的溫度，以便將排氣中含有的水冷凝。因此，在利用溫差時(shí)，即使在不配置栗時(shí)也可將排氣引入或?qū)肜淠?5Α。
[0116]排氣引入通路45D可配置有用于打開(kāi)/關(guān)閉排氣引入通路45D的閥。例如，在不需要將水冷凝時(shí)，關(guān)閉閥以切斷氣體的流動(dòng)。由此，可抑制在水罐45Β中儲(chǔ)存任何不必要量的水。
[0117]可通過(guò)利用栗來(lái)進(jìn)行從冷凝器45Α向水罐45Β的水的供給。然而，也可允許利用重力。例如，當(dāng)將冷凝器45Α預(yù)先配置在與水罐45Β相比較高的位置時(shí)，由冷凝器45Α冷凝且隨后根據(jù)重力的作用向下流動(dòng)的水流至水罐45Β。此外，當(dāng)將栗預(yù)先設(shè)置在冷凝器45Α的底部部分或第一冷凝水通路45Ε時(shí)，也可從冷凝器45Α向水罐45Β供給