还原剂供应装置的制造方法_3

文档序号:9520664阅读:来源:国知局
而产生热量并且意味着重整燃料由 所述燃料产生,即,发生冷火焰反应。然而,这种温度升高和摩尔浓度的变化是暂时的,并且 温度升高和摩尔浓度的变化直到从燃料喷射开始经过大约4秒钟才出现。
[0065] 如图11所示,当经过大约4秒钟时,环境温度进一步升高,重整燃料的摩尔浓度降 低,二氧化碳和水的产生量增大,并且氧的消耗量增大。这意味着重整燃料通过由氧气氧化 而产生热量并且重整燃料完全燃烧以产生二氧化碳和水,即发生热火焰反应。通过冷火焰 反应的温度升高量小于通过热火焰反应的温度升高量。而且,通过冷火焰反应的氧消耗量 小于通过热火焰反应的氧消耗量。
[0066] 如图11所示,当氧化反应通过两步而发生时,重整燃料被产生为在从冷火焰反应 到热火焰反应的阶段期间的反应中间产物。反应中间产物的示例可以是各种烃类化合物, 诸如醛、酮等。图12示出主要反应路径的示例,醛通过所述主要反应路径产生。
[0067] 如图12中的(1)表示的,烃(柴油燃料)与氧分子反应并且产生烃过羟基。烃 过羟基分解为醛和烃基(参考图12中的(2))。烃基与氧分子反应并且产生另一烃过羟基 (参考图12中的(3))。烃过羟基分解为醛和烃基(参考图12中的(4))。烃基与氧分子反 应并且同样产生另一烃过羟基(参考图12中的(5))。以此方式,在减少碳数的同时,烃过 羟基重复地产生,并且每当烃过羟基产生时都产生醛。应注意的是,在热火焰反应中,燃料 完全燃烧并且产生二氧化碳和水,并且从而不产生反应中间产物。换言之,通过冷火焰反应 产生的反应中间产物在热火焰反应期间氧化为二氧化碳和水。
[0068] 本发明的发明人已经进一步进行以下试验以确认图11所示的模拟结果的概率。 在试验中,燃料喷射器70喷雾柴油燃料,并且喷雾的柴油燃料被使得与在500°C下的受 热板(未示出)碰撞。然后,分析在受热板上汽化的气体成分。作为分析的结果,确认当 2000ppm的柴油燃料带至与受热板碰撞时,产生约30ppm的乙醛。分析结果表明乙醛能够通 过冷火焰反应产生。
[0069] 在图11所示的模拟中,对于燃料的暴露温度设置为430°C。本发明的发明人还已 经在不同的暴露温度下进行模拟。结果,发现当暴露温度为530°C时,几乎不存在停留在冷 火焰反应的阶段,并且氧化反应通过仅仅一步完成。相反,当暴露温度设置为330°C时,与 暴露温度设置为430°C的情况相比,冷火焰反应的开始时间延迟。同样,当暴露温度设置为 230°C或者更低时,冷火焰反应和热火焰反应都不发生,即,不发生氧化反应。
[0070] 在图11所示的模拟中,当量比设置为0. 23,所述当量比是喷射的燃料与供应的空 气的重量比。在这方面,本发明人已经得到以不同当量比模拟的结果。应注意的是,当量比 可以定义为"包含在空气-燃料混合物中的燃料的重量"除以"能够完全燃烧的燃料的重 量"的值。当当量比设置为1. 〇时,几乎不存在停留在冷火焰反应的阶段,并且氧化反应通 过仅仅一步完成。而且,当当量比设置为0. 37时,与当量比设置为0. 23的情况相比,冷火 焰反应的开始时间提前,冷火焰反应率增大,冷火焰反应阶段缩短,并且完成冷火焰反应时 的环境温度升高。
[0071] 图13示出上述的分析结果的总结。图13示出暴露温度(环境温度)、当量比以及 出现/不出现冷火焰反应之间的关系。在图13中,曲线图的横坐标表示暴露温度(环境温 度)并且曲线图的纵坐标表示当量比。图13中的圆点区域是其中发生两步氧化反应的区 域。如图13所示,其中环境温度低于下限值的区域是其中不发生氧化反应的非反应区域。 而且,即使当环境温度高于下限值时,其中当量比等于或者大于1.0的区域是其中氧化通 过仅仅一步完成的一步氧化反应区域。
[0072] 两步氧化反应区域与一步氧化反应区域之间的边界线根据环境温度和当量比而 变化。也就是说,当环境温度落在指定的温度范围内并且当量比落在指定的当量比范围内 时,发生两步氧化反应。也就是说,指定的温度范围和指定的当量比范围对应于图13中的 圆点区域。当环境温度设置为在指定温度范围内的最佳温度(例如,370Γ)时,在边界线 上的当量比具有最大值(例如,1.0)。因此,为了更早地产生冷火焰反应,加热器温度调节 到最佳温度并且当量比设置为1.0。然而,当当量比大于1.0时,不发生冷火焰反应。因此 当量比优选设置为比1. 0小给定余量的值。
[0073] 在图11所示的模拟中,空气中的臭氧浓度设置为零。本发明的发明人已经在空气 中不同的臭氧浓度的的状态下进行模拟。在模拟中,初始条件设置为1个大气压、2200ppm 的十六烷浓度和330°C的环境温度。结果,发现冷火焰反应的开始时间随着臭氧浓度增大而 变得更早。这种现象能够如下解释。如上所述,在图12中的(1)、(3)、(5)中,烃基与氧分 子反应,并且这些反应通过包含在空气中的臭氧加速。结果,在短时间内产生醛。
[0074] 参考图5至图7,固持构件60和混合板50由结合构件BT结合。每个结合构件BT 包括螺栓结构。由于该结合,热板40在置于固持构件60与混合板50之间的同时由固持构 件60和混合板50保持。固持构件60包括由金属制成的容器侧部(第一部分)61、由金属 制成的热板侧部(第二部分)62以及由陶瓷制成的中间构件(中间部分)63。
[0075] 容器侧构件61插入并设置在汽化容器25的加热器附接孔25b (参考图2)中并且 通过固定构件(未示出,诸如螺栓)固定到汽化容器25。用于结合构件BT的插入孔61a (参 考图5)在容器侧构件61中形成。结合构件BT的插入通过所述插入孔61a的一端紧固到 混合板50的臂部52。容器侧构件61形成有用于加热器30的加热器插入孔61b。加热器 30的加热部32插入通过所述加热器插入孔61b并且定位在汽化室25a的内侧。加热器30 的本体部31安装在加热器插入孔61b中。
[0076] 热板侧构件62和中间构件63都形成为环形形状。筒形部41的外周面配合到热 板侧构件62的环形内周面中,而中间构件63的一端的内周面配合到热板侧构件62的环 形外周面。中间构件63的另一端的内周面配合到在容器侧构件61中形成的环形沟槽61c 中。在筒形部41中形成的突起41a配合到在连接部51中形成的凹陷部51a中。由于这些 配合,热板侧构件62、中间构件63和筒形部41之间的在垂直于加热器30的插入方向(图 5中的水平方向)的方向上的相对位移被禁止。
[0077] 中间构件63包括接触部63a、63b。接触部63a、63b分别在加热器30的插入方向 (即,结合构件BT的紧固方向)上接触容器侧构件61和热板侧构件62。因此,中间构件63 被保持在热板侧构件62与容器侧构件61之间。热板侧构件62包括接触表面41b、41c。接 触表面41b和41c分别在紧固方向上接触热板侧构件62和臂部52。因此,热板侧构件62 被保持在中间构件63与筒形部41之间。因此,中间构件63、热板侧构件62和筒形部41被 设置和保持在混合板50的臂部52与固持构件60的容器侧构件61之间。应理解的是,如 上述参考图8说明的,弹性构件40s和加热器30插入筒形部41中以被保持。
[0078] E⑶80的微型计算机81包括用于存储程序的存储单元和中央处理单元,所述中 央处理单元根据存储在存储单元中的程序而执行运算处理。ECU80基于传感器的检测值而 控制内燃机10的操作。传感器可以包括加速器踏板传感器91、发动机速度传感器92、节流 开度传感器93、进气压力传感器94、进气量传感器95、排气温度传感器96等。
[0079] 加速器踏板传感器91检测车辆的加速器踏板由驾驶员的压下量。发动机速度传 感器92检测内燃机10的输出轴10a的旋转速度(即,发动机旋转速度)。节流开度传感器 93检测节流阀13的打开量。进气压力传感器94检测在节流阀13的下游位置处的进气通 道l〇in的压力。进气量传感器95检测进气的质量流量。
[0080] E⑶80总体上根据输出轴10a的旋转速度和内燃机10的发动机负载而控制从燃 料喷射阀(未示出)喷射的用于燃烧的燃料的量和喷射定时。而且,ECU 80基于由排气温 度传感器96检测的排气温度而控制还原剂供应装置的操作。换言之,微型计算机81通过 在预定的阶段重复地执行如图14所示的过程(即,程序)而在产生重整燃料与产生臭氧之 间切换。上述过程在点火开关接通时启动并且在内燃机10运行的同时不断地执行。
[0081] 在图14的步骤10,微型计算机81确定内燃机10是否运行。当内燃机10不运行 时,还原剂供应装置的操作在步骤18停止。更具体地,当电力已经供应到放电反应器20、气 栗20p、燃料喷射器70和加热器30时,电力供应停止。此外,当还原催化剂的温度(NOx催 化剂温度)低于活化温度并且吸附在还原催化剂中的NOx的量(NOx吸附量)饱和时,或者 当NOx催化剂温度处于超过可能还原的温度范围的高温时,装置也在步骤18停止。
[0082] 当确定内燃机10正在运行时,还原剂供应装置根据NOx净化装置15中的NOx催 化剂温度而操作。具体地,在步骤11,确定NOx催化剂温度是否高于第一指定温度T1。当 NOx催化剂温度低于第一指定温度T1时,在步骤12确定NOx催化剂温度是否高于第二指定 温度T2。当NOx催化剂温度低于第二指定温度T2时,在步骤13确定NOx催化剂温度是否 高于还原催化剂的活化温度T3。
[0083] 第一指定温度T1和第二指定温度T2设置为高于活化温度T3,并且第一指定温度 T1设置为高于第二指定温度T2。例如,当活化温度T3为250°C时,第一和第二指定温度分 别设置为400°C和350°C。从由排气温度传感器96检测的排气温度估算NOx催化剂温度。 应注意的是,还原催化剂的活化温度T3是NOx能够在存在还原催化剂的状态下被还原并且 被净化的最低温度。
[0084] 当通过步骤11、12和13确定NOx催化剂温度低于活化温度T3时,还原剂供应装 置在步骤14在臭氧产生模式下操作。当确定NOx催化剂温度高于活化温度T3并且低于第 二指定温度T2时,还原剂供应装置在步骤15在高部分氧化模式中操作。然而,当确定NOx 催化剂温度高于第二指定温度T2并且低于第一指定温度T1时,还原剂供应装置在步骤16 在低部分氧化模式下
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