[发明专利]还原剂供给装置的控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在排气净化装置中使用的还原剂供给装置及控制方法。特别涉及将尿素溶液作为还原剂使用、并且使用来将内燃机冷却的冷却水循环而进行还原剂喷射阀的冷却的结构的还原剂供给装置及还原剂供给装置的控制方法。

背景技术

以往，在从柴油机等内燃机排出的排气气体之中，包含有可能对环境带来影响的氮氧化物(以下称作NO_X)。作为为了将该NO_X净化而使用的排气净化装置，已知有在配设于排气通路中的还原催化剂的上游侧将尿素溶液等液体还原剂喷射供给到排气气体中、在还原催化剂中将NO_X有选择地还原净化的排气净化装置(SCR系统)。

作为这样的排气净化装置的一种形态，有将液体还原剂朝向固定在排气管上的还原剂喷射阀压送、通过开闭控制还原剂喷射阀而将液体还原剂喷射供给到排气管内的方式的排气净化装置。在这样的方式的排气净化装置中，在使用尿素溶液作为液体还原剂的情况下，如果尿素溶液变得过度高温，则在尿素溶液被从还原剂喷射阀喷射之前尿素加水分解而结晶化，液体还原剂的供给系统有可能部分地或完全地堵塞。着眼于这一点，为了将尿素溶液的温度维持得足够低，提出了通过充分的尿素溶液的供给速度和热交换流体的路径、在热交换时使发动机冷却剂等热交换流体相对于管线或喷射器通过的削减NO_X排出的方法(参照专利文献1)。

此外，作为该还原剂喷射阀使用的电磁控制式阀尽管其控制部分及树脂部分耐热性较差但直接安装在排气管上，所以容易因从排气管传递的热而受到热损伤。

所以，提出了虽然是使用燃料(HC)作为还原剂的结构、但能够提高向NO_X催化剂的还原剂添加用喷射器的耐久性的柴油机的排气净化装置。更具体地讲，公开了一种排气净化装置，是具备夹装在发动机的排气通路中的NO_X催化剂、和设在比NO_X催化剂靠排气通路的上游侧部分的NO_X还原剂添加用的喷射器的柴油机的排气净化装置，具备设在喷射器中的冷却水通路、将冷却水通路与发动机的冷却水通路连接的循环通路、和使冷却水经由循环通路在冷却水通路与发动机的冷却水路径之间循环的循环机构(参照专利文献2)。

【专利文献1】特表2001-518830号公报(权利要求11，第8页第7行～第10行)

【专利文献2】特开平9-96212号公报(全文，所有附图)

发明内容

但是，在使发动机的冷却水循环而将还原剂喷射阀冷却的情况下，由于发动机的冷却水的循环量较大量，所以将还原剂喷射阀高效率地冷却，另一方面，由于冷却水的循环量是大量的，所以有将还原剂喷射阀过度冷却的情况。结果，除了在专利文献1中着眼那样的、尿素溶液变为高温而在还原剂供给系统内分解带来的尿素的结晶化以外，还有可能在还原剂喷射阀的喷孔附近发生溶剂自然蒸发带来的尿素结晶化。

即，由于发动机的冷却水被保持在例如70～80℃左右，所以如果对还原剂喷射阀循环的冷却水的循环量为大量，则有还原剂喷射阀的温度被冷却到例如80～100℃左右的情况。另一方面，流入到还原剂供给阀中的尿素水溶液即使受到还原剂喷射阀的热的影响，也在被维持为不到100℃的温度的状态下被送往喷孔。因而，从还原剂喷射阀喷射的尿素水溶液在较接近于大气压的状态的排气通路内成为沸点以下，所以不迅速地气化而容易附着在喷孔附近。被维持为不到100℃的尿素水溶液在较接近于大气压的环境下成为容易产生因作为溶剂的水分的自然蒸发带来的析出的状态，并且再加上在还原剂喷射阀的喷孔附近产生排气气体的流动，成为更容易发生尿素水溶液中的水分的自然蒸发的状态，促进了尿素的析出。如果发生这样的、还原剂喷射阀的喷孔附近的尿素的结晶化，则会给尿素水溶液的喷雾带来不良影响，并且还有可能发生喷孔的堵塞。

所以，本发明的发明者们进行了专心努力，发现通过在使发动机的冷却水循环而进行尿素溶液的冷却的结构的还原剂供给装置中装备控制冷却水的循环量的机构、能够解决这样的问题，完成了本发明。即，本发明的目的是提供通过根据还原剂喷射阀的温度调节冷却水的循环量、能够防止还原剂喷射阀的热损伤、并且能够防止液体还原剂被过度冷却带来的尿素溶液的结晶化的还原剂供给装置及其控制方法。