用于內燃機的排氣凈化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于內燃機的排氣凈化裝置。
【背景技術】
[0002]選擇性催化還原NOx催化劑(以下也簡稱做“N0X催化劑”)是已知的，其中通過使用氨作為還原劑來凈化從內燃機排出的排氣中含有的N0X。例如，當通過向NOx催化劑供給預先儲存在罐中的氨來凈化NOx時，使用者需要向該罐補充氨。
[0003]與此相關，已知一項技術，其中從水和空氣中含有的氮生成氨(參見例如專利文件I)。當使用該技術時，使用者不需要補充氨，但需要補充用于生成氨的水。
[0004]引用列表
[0005]專利文件
[0006]PTL I:JP 2013-108480A；
[0007]PTL 2:JP 2009-084615A；
[0008]PTL 3:JP 2012-026036A；
[0009]PTL 4:JP 2008-075646A；
[0010]PTL 5:JP 2009-079540A。
【發明內容】
[0011]技術問題
[0012]已考慮到前述問題而做出本發明，本發明的目的在于提高在使用氨來凈化NOx時的使用者的便利性。
[0013]解決方案
[0014]為了實現上述目的，根據本發明，提供了一種用于內燃機的排氣凈化裝置，其包括:
[0015]催化劑，其配置于內燃機的排氣通路，并且其通過使用氨來凈化該內燃機的排氣；和
[0016]氨供給設備，其向催化劑供給氨，
[0017]其中，氨供給設備包括:
[0018]氨生成設備，其由氮和水生成氨；
[0019]氮供給設備，其從空氣中分離氮并且其向氨生成設備供給該氮;和
[0020]水供給設備，其從內燃機的排氣中分離水并且其向氨生成設備供給該水。
[0021]合適的是，催化劑通過利用氨來凈化排氣。催化劑例如為選擇性催化還原NOx催化劑。氨生成設備通過使用從空氣中分離出的氮和從內燃機的排氣中分離出的水作為原料來生成氨。通過向催化劑供給氨來凈化排氣。能夠獲得空氣和內燃機的排氣而無需使用者他自己/她自己來供給它們。因此，可提高使用者的便利性。
[0022]水供給設備可從內燃機的排氣中分離水，并且水供給設備可以以水蒸氣狀態向氨生成設備供給該水;并且
[0023]氨生成設備可電解合成氨。
[0024]根據如上所述的氨生成設備，可通過使用從空氣中分離出的氮和從內燃機的排氣中分離出的水來電解合成氨。當以水蒸氣的狀態向氨生成設備供給水時，與供給液體水時相比，由此可提高氨的生成效率。
[0025]氨生成設備可包括:
[0026]儲存熔融鹽的熔融鹽儲存單元;和
[0027]配置在熔融鹽儲存單元中的一對電極，其中:
[0028]氮供給設備可向熔融鹽儲存單元供給氮；
[0029]水供給設備可向熔融鹽儲存單元供給水;并且
[0030]通過對電極通電，氨生成設備可電解合成氨。
[0031]根據如上所述的氨生成設備，可通過使用從空氣中分離出的氮和從內燃機的排氣中分離出的水來電解合成氨。
[0032]水供給設備可包括:
[0033]將內燃機的排氣中含有的水冷凝的冷凝單元;和
[0034]將通過冷凝單元冷凝的水轉換為水蒸氣的蒸發單元。
[0035]S卩，將排氣中含有的水蒸氣冷凝以液化水，并將液化的水再次蒸發(汽化)以提供水蒸氣(蒸汽)。向氨生成設備供給如上所獲得的水蒸氣。在該過程中，在一旦將排氣中含有的水冷凝并隨后蒸發時，由此可除去在排氣中含有的任何雜質。此外，可以以水蒸氣的狀態向氨生成設備供給水，且因此可提高氨的生成效率。冷凝單元可通過進行例如內燃機的排氣和內燃機的冷卻水之間的熱交換來將水冷凝。此外，在氨生成設備的溫度不低于完成暖機的溫度即預定溫度時，水供給設備可向氨生成設備供給水蒸氣。
[0036]水供給設備可包括水儲存單元，水儲存單元儲存由冷凝單元冷凝的水以及將通過蒸發單元從水轉換的水蒸氣再冷凝(再次冷凝)而得到的水中的至少一種。
[0037]在此情形中，與氣體狀態相比，可以以更小的體積儲存液體狀態的水，并由此可使裝置小型化。此外，通常，將水冷凝需要一定的時間。鑒于該原因，擔心不能在水被冷凝單元冷凝之前向氨生成設備供給水蒸氣。反之，在以液體狀態儲存水時，由此不必要等到水被冷凝。此外，可抑制待供給至氨生成設備的水的短缺。另外，可分別地控制從蒸發單元向氨生成設備的水的供給和通過冷凝單元的水的冷凝。因此，可提高可控性(控制性能)。此外，液體水的腐蝕性低于水蒸氣的腐蝕性。因此，在儲存冷凝的水而不是儲存水蒸氣時，由此可抑制水儲存單元的任何腐蝕。
[0038]即使在氨不是由氨生成設備生成的情況下，水供給設備也可通過冷凝單元將水冷凝，并且可將通過冷凝單元冷凝的水儲存在水儲存單元中。
[0039]以該方式，可在生成氨之前以液體形式預先儲存水。由此，可在生成氨時抑制水的短缺。即，可抑制將由水的冷凝的延遲所導致的任何不成功的氨的生成。
[0040]在水儲存單元中儲存的水量少于預定水量時，即使在內燃機停止后，水供給設備也可通過冷凝單元將水冷凝，并且可將通過冷凝單元冷凝的水儲存在水儲存單元中。
[0041]即使在內燃機停止后，在排氣通路中也存在被允許來自內燃機的排氣。因此，可將來自排氣的水冷凝。即使在內燃機停止后，也可以例如通過利用栗來向水供給設備供給內燃機的排氣。此外，例如在一些情況下，排氣由于冷凝單元和排氣通路之間的溫度差而流動。當將水儲存在水儲存單元中時，由此在下次內燃機啟動后不需要等到水被冷凝。因此，可向氨生成設備迅速地供給水。由此，可在內燃機啟動后迅速地生成氨。以該方式，持續儲存液體水直到水的儲存量到達預定水量。因此，可在下次生成氨時抑制液體水的短缺。
[0042]用于內燃機的排氣凈化裝置可以進一步包括:
[0043]引起內燃機自動停止的控制單元，其中:
[0044]在水儲存單元中儲存的水量少于預定水量時，控制單元可禁止內燃機的自動停止;并且
[0045]在水儲存單元中儲存的水量少于預定水量時，水供給設備可通過冷凝單元將水冷凝，并且可將通過冷凝單元冷凝的水儲存在水儲存單元中。
[0046]在禁止內燃機的自動停止時，由此在需要電力來儲存水的情況下，可通過內燃機來產生所需的電力。此外，在內燃機運行時，可向水供給設備持續地供給含有大量水蒸氣的排氣。因此，可促進水的冷凝。此外，在將水預先儲存在水儲存單元時，即使在難以通過水冷凝單元將水冷凝的狀態下，也可以從水儲存單元向蒸發單元供給水。在水儲存單元中儲存的水量達到預定水量且其它自動停止條件成立時，控制單元可允許內燃機的自動停止。以該方式，當持續儲存液體水直到水的儲存量達到預定水量時，由此可在下次生成氨時抑制液體水的短缺。
[0047]預定水量可以是這樣的水量，其即使在不通過冷凝單元將水冷凝時也能夠通過氨生成設備生成氨，使得在向催化劑供給氨時氨不短缺。作為替代，預定水量可以是在內燃機下次啟動時生成氨所需的水量。此外作為替代，預定水量可以是在從內燃機的啟動至水的冷凝期間，通過氨生成設備來生成氨所需的水量。此外作為替代，預定水量可以是在通過冷凝單元完成水的冷凝之前通過氨生成設備來生成氨所需的水量。
[0048]用于內燃機的排氣凈化裝置可進一步包括:
[0049]引起內燃機自動停止的控制單元，其中:
[0050]在通過冷凝單元將水冷凝時，控制單元可禁止內燃機的自動停止。
[0051 ] S卩，與內燃機的自動停止相比，可以優選進行水的冷凝。由此，可連續將水冷凝，并由此可抑制生成水蒸氣所需的液體水的短缺。此外，可連續生成氨。如果冷凝的水達到預定水量且其它自動停止條件成立，還允許內燃機自動停止。
[0052]氨供給設備可包括儲存由氨生成設備生成的氨的氨儲存單元。
[0053]在預先儲存通過氨生成設備所生成的氨時，由此即使在難以通過氨生成設備生成氨的狀態下，也可向催化劑供給預先儲存的氨。由此，可抑制與催化劑相關的還原劑的短缺。
[0054]在氨儲存單元中儲存的氨量少于預定氨量時，即使在內燃機停止后，氨生成設備也能生成氨，并且能將生成的氨儲存在氨儲存單元中。
[0055]在此情形中，在將氨預先儲存在氨儲存單元時，由此即使在難以通過氨生成設備來生成氨的狀態下，也可從氨儲存單元向催化劑供給氨。例如，在內燃機啟動之后即刻，氨生成設備的溫度是低的，由此在一些情況下，氨的生成效率是低的。與此相對，在內燃機停止后即刻，氨生成設備的溫度是高的，由此在一些情況下，氨的生成效率是高的。因此，如果在內燃機停止后生成氨并將氨預先儲存，那么即使當在內燃機下次啟動時氨的生成效率低的情況下，也能向催化劑供給預先儲存的氨。以該方式，當即使在內燃機停止后也持續生成氨直到氨的儲存量達到預定氨量時，由此可抑制在下次啟動內燃機時的氨的短缺。
[0056]用于內燃機的排氣凈化裝置可進一步包括:
[0057]引起內燃機自動停止的控制單元，其中:
[0058]在氨儲存單元中儲存的氨量少于預定氨量時，控制單元可禁止內燃機的自動停止;并且
[0059]在氨儲存單元中儲存的氨量少于預定氨量時，氨生成設備可生成氨，并且可將生成的氨儲存在氨儲存單元中。
[0060]在禁止了內燃機的自動停止時，由此如果需要電力來生成氨，則可通過內燃機來產生所需的電力。此外，例如，在禁止了內燃機的自動停止時，由此可通過利用內燃機的排氣的熱來維持氨供給設備的溫度。在將氨預先儲存在氨儲存單元時，由此即使在難以通過氨生成設備來生成氨的狀態下，也可從氨儲存單元向催化劑供給氨。在氨儲存單元中儲存的氨量達到預定氨量且其它自動停止條件成立時，控制單元可禁止內燃機的自動停止。以該方式，在持續氨的生成直到氨的儲存量達到預定氨量時，由此可抑制待供給至催化劑的氨的短缺。
[0061]預定氨量可以是在難以生成氨時使得可通過催化劑凈化排氣的氨量。例如，也允許預定氨量為待供給至催化劑直到完成氨生成設備的暖機的氨量。
[0062]用于內燃機的排氣凈化裝置可進一步包括:
[0063]引起內燃機自動停止的控制單元，其中:
[0064]在通過氨生成設備生成氨時，控制單元可禁止內燃機的自動停止。
[0065]S卩，與內燃機的自動停止相比，可優選進行氨的生成。由此，可連續地生成氨，并由此可抑制待供給至催化劑的氨的短缺。如果氨的生成量達到預定氨量且其它自動停止條件成立，則可使內燃機自動停止。
[0066]水供給設備可包括排氣引入通路，其是用于從設置在催化劑下游側的排氣通路的一部分中引入排氣的通路;并且
[0067]水供給設備可從經由排氣引入通路引入的排氣中分離水。
[0068]在此情形中，當排氣通過催化劑時，通過催化劑除去排氣中含有的雜質。因此，可抑制雜質流入水供給設備。由此，可在將雜質除去至與水供給設備相關的較小的程度的同時，沉淀物質。此外，可抑制將會由雜質混入氨生成設備而引起的氨的生成效率的