排氣凈化系統(tǒng)以及臭氧生成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用臭氧對排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化系統(tǒng)、以及生成臭氧的臭氧生成
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]由于臭氧具有強(qiáng)的氧化力，所以以汚染物質(zhì)的分解或殺菌等為目的在廣泛的領(lǐng)域被利用。利用臭氧的裝置的一種為對內(nèi)燃機(jī)(以下，發(fā)動機(jī))的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化系統(tǒng)。
[0003]作為排氣凈化系統(tǒng)，使用選擇性還原催化劑的系統(tǒng)(尿素SCR系統(tǒng))已被實(shí)用化。作為該系統(tǒng)的一種，公開了與尿素系流體一起將臭氧添加到選擇性還原催化劑的上游的選擇性還原催化系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。通過在排氣中添加臭氧(O3)，從而將排氣所包含的一氧化氮(NO)的一部分轉(zhuǎn)換成二氧化氮(NO2)。因此，排氣所包含的NO與NO2的比例接近1:1。當(dāng)NO與NO2的比例接近1:1時，NO以及NO2被還原為氮(N2)的反應(yīng)快速進(jìn)行。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-193620號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]另一方面，臭氧具有容易自我分解的性質(zhì)。臭氧進(jìn)行自我分解的條件有多種，例如即使在40°C等高溫下臭氧也進(jìn)行自我分解。因此，在一般的臭氧生成裝置上具備有空氣冷卻風(fēng)扇或水冷裝置等冷卻裝置。
[0009]為了提高排氣凈化系統(tǒng)以及臭氧生成裝置的臭氧生成效率，需要具有高冷卻效果的冷卻裝置。這樣的冷卻裝置具有大型化的傾向。尤其在排氣凈化系統(tǒng)中，會有這樣的問題、即可搭載冷卻裝置的車輛上的空間被限制，而且冷卻裝置容易受到從發(fā)動機(jī)等放出的熱的影響。
[0010]本發(fā)明的目的在于提高排氣凈化系統(tǒng)以及臭氧生成裝置的臭氧生成效率。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一個方式提供一種排氣凈化系統(tǒng)。排氣凈化系統(tǒng)具備:選擇性還原催化劑，其被設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道；流體供給裝置，其向所述排氣通道中的所述選擇性還原催化劑的上游供給尿素系流體；氣體分離部，其將原料氣體分離成高氧濃度氣體和高氮濃度氣體；臭氧發(fā)生器，其具有供所述高氧濃度氣體導(dǎo)入的臭氧生成空間，并由被導(dǎo)入的所述高氧濃度氣體生成臭氧；臭氧供給部，其向所述排氣通道中的所述選擇性還原催化劑的上游供給臭氧；渦管，其將所述高氮濃度氣體分成冷氣和暖氣排出；冷卻裝置，其通過使從所述渦管排出的冷氣接觸到所述臭氧發(fā)生器，從而對所述臭氧生成空間進(jìn)行冷卻。
[0013]本發(fā)明的其他方式提供一種臭氧生成裝置。臭氧生成裝置具備:氣體分離部，其將原料氣體分離成高氧濃度氣體和高氮濃度氣體；臭氧發(fā)生器，其具有供所述高氧濃度氣體導(dǎo)入的臭氧生成空間，并由被導(dǎo)入的所述高氧濃度氣體生成臭氧；渦管，其將所述高氮濃度氣體分成冷氣和暖氣排出；以及冷卻裝置，通過使從所述渦管排出的冷氣接觸到所述臭氧發(fā)生器，從而對所述臭氧生成空間進(jìn)行冷卻。
[0014]本發(fā)明的其他方式提供一種排氣凈化系統(tǒng)。排氣凈化系統(tǒng)具備:選擇性還原催化劑，其被設(shè)置在發(fā)動機(jī)的排氣通道；流體供給裝置，其向所述排氣通道中的所述選擇性還原催化劑的上游供給尿素系流體；氣體分離部，其將原料氣體分離成高氧濃度氣體和高氮濃度氣體；臭氧發(fā)生器，其具有供所述高氧濃度氣體導(dǎo)入的臭氧生成空間，并由被導(dǎo)入的所述高氧濃度氣體生成臭氧；臭氧供給部，其向所述排氣通道中的所述選擇性還原催化劑的上游供給臭氧；渦管，其將所述高氧濃度氣體分成冷氣和暖氣排出。從所述渦管排出的冷氣被導(dǎo)入至所述臭氧發(fā)生器，并由低溫的所述高氧濃度氣體生成臭氧。
[0015]本發(fā)明的其他方式提供一種臭氧生成裝置。臭氧生成裝置具備:氣體分離部，其將原料氣體分離成高氧濃度氣體和高氮濃度氣體；臭氧發(fā)生器，其具有供所述高氧濃度氣體導(dǎo)入的臭氧生成空間，并由被導(dǎo)入的所述高氧濃度氣體生成臭氧；以及渦管，其將所述高氧濃度氣體分成冷氣和暖氣排出。從所述渦管排出的冷氣被導(dǎo)入至所述臭氧發(fā)生器，并由低溫的所述高氧濃度氣體生成臭氧。
【附圖說明】
[0016]圖1是將本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)具體化的第I實(shí)施方式與發(fā)動機(jī)一起示出的示意圖。
[0017]圖2是圖1的排氣凈化系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖3是圖2的渦管的示意圖。
[0019]圖4是示出圖2的臭氧發(fā)生器的主要部分的示意圖。
[0020]圖5是將本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)具體化的第2實(shí)施方式與發(fā)動機(jī)一起示出的示意圖。
[0021]圖6是圖5的排氣凈化系統(tǒng)的示意圖。
[0022]圖7是將本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)具體化的第3實(shí)施方式與發(fā)動機(jī)一起示出的示意圖。
[0023]圖8是將本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)具體化的變形例與發(fā)動機(jī)一起示出的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024](第I實(shí)施方式)
[0025]以下，對排氣凈化系統(tǒng)以及臭氧生成裝置的第I實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，將搭載排氣凈化系統(tǒng)的車輛具體化為搭載了柴油發(fā)動機(jī)的車輛并進(jìn)行說明。
[0026]如圖1所示，發(fā)動機(jī)11具備進(jìn)氣歧管12和排氣歧管14。在進(jìn)氣歧管12連接有進(jìn)氣通道13，在排氣歧管14連接有排氣通道15。在進(jìn)氣通道13的中途設(shè)置有渦輪增壓機(jī)16的壓縮機(jī)17，在排氣通道15的中途設(shè)置有渦輪增壓機(jī)16的渦輪機(jī)18。
[0027](排氣凈化系統(tǒng))
[0028]在排氣通道15上的渦輪機(jī)18的下游設(shè)置有排氣凈化系統(tǒng)20。排氣凈化系統(tǒng)20在排氣通道15中具有:氧化催化劑(未圖示)；DPF(Diesel Particulate Filter，柴油顆粒過濾器)(未圖示);以及選擇性還原催化劑21。選擇性還原催化劑21被設(shè)置在排氣通道15中的氧化催化劑以及DPF的下游側(cè)。該選擇性還原催化劑21為公知的催化劑，例如由在蜂窩載體擔(dān)載沸石或者氧化鋯而構(gòu)成。
[0029]排氣凈化系統(tǒng)20具備:作為流體供給裝置的尿素水供給裝置22 ;臭氧生成裝置30 ;以及ECU50，其對尿素水供給裝置22和臭氧生成裝置30進(jìn)行控制。尿素水供給裝置22供給作為尿素系流體的尿素水。臭氧生成裝置30由原料氣體生成臭氧，并向排氣通道15中的選擇性還原催化劑21的上游供給已生成的臭氧。當(dāng)在排氣中添加臭氧時，排氣所包含的NO如反應(yīng)式(I)所示的那樣被氧化成N02。
[0030]N0+03— N0 2+02…(I)
[0031]尿素水供給裝置22貯留尿素水，并向排氣通道15中的選擇性還原催化劑21的上游供給尿素水。尿素水因?yàn)榕艢獾臒岜患铀纸猓瑥亩砂?NH3)。如反應(yīng)式(2)所示，氨與排氣所包含的一氧化氮以及二氧化氮產(chǎn)生反應(yīng)而還原為氮(氣態(tài)氮)。
[0032]Ν0+Ν02+ΝΗ3—2N 2+3H20...(2)
[0033]如反應(yīng)式(2)所示，當(dāng)NO和NO2的比例越接近1:1，該還元反應(yīng)越快速進(jìn)行。因此，通過添加臭氧而使NO氧化為NO2，從而使它們的比例接近1:1。
[0034](尿素水供給裝置)
[0035]尿素水供給裝置22具備:尿素水箱23，在其中貯留有尿素水；尿素水供給噴嘴24，其將尿素水添加至選擇性還原催化劑21的上游；以及尿素水供給通道25，其將尿素水箱23連接到尿素水供給噴嘴24。在尿素水供給通道25的中途設(shè)置有泵26和流量調(diào)整閥27，泵26將尿素水從尿素水箱23壓送到尿素水供給噴嘴24，流量調(diào)整閥27對尿素水的供給量進(jìn)行調(diào)整。E⑶50驅(qū)動泵26，并控制流量調(diào)整閥27的開度。并且，E⑶50將驅(qū)動脈沖施加于尿素水供給噴嘴24。接收到驅(qū)動脈沖的尿素水供給噴嘴24被打開，從而向排氣通道15噴射尿素水。
[0036](臭氧生成裝置)
[0037]接著，對臭氧生成裝置30進(jìn)行說明。臭氧生成裝置30具備臭氧發(fā)生器31，該臭氧發(fā)生器31具有臭氧生成空間。臭氧發(fā)生器31為電子束照射式、放射線照射式、光照射式、電解式等具有公知的構(gòu)成的裝置。在本實(shí)施方式中采用了無聲放電式裝置。臭氧發(fā)生器31具備:一對電極板，它們隔著臭氧生成空間設(shè)置；電介質(zhì)，其介于一對電極板之間；以及交流高壓電源。臭氧發(fā)生器31通過由交流高壓電源向電極板之間施加高電壓，從而由存在于臭氧生成空間的氧(氣態(tài)氧)產(chǎn)生臭氧。
[0038]在臭氧發(fā)生器31的上游連接有空氣導(dǎo)入通道35?？諝鈱?dǎo)入通道35的始端朝向大氣開放，作為原料氣體的空氣通過該始端從外部吸入到空氣導(dǎo)入通道35。在空氣導(dǎo)入通道35的中途，從靠近該始端的一側(cè)開始設(shè)置有壓縮機(jī)36、干燥機(jī)37以及作為氣體分離部的富氧單元38。壓縮機(jī)36對從空氣導(dǎo)入通道35的所述始端導(dǎo)入的空氣進(jìn)行壓縮，并導(dǎo)入至干