用于加熱尿素噴射系統(tǒng)的系統(tǒng)和技術的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于加熱尿素噴射系統(tǒng)的系統(tǒng)和技術，提供用于向發(fā)動機排氣后處理系統(tǒng)發(fā)送還原劑的還原劑發(fā)送系統(tǒng)，在低溫條件下進行加熱。熱交換流體流過熱交換回路，該熱交換回路提供了從熱源到投配器，從投配器到還原劑儲存罐，從還原劑儲存罐到熱源的流路?？刂崎y對熱交換流路內(nèi)的熱交換流體的流動進行控制，從而到投配器內(nèi)的還原劑溫度達到下限為止進行至少一個包括循環(huán)期和終止期的熱交換循環(huán)，在循環(huán)期提高投配器和儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度，在終止期停止循環(huán)。
【專利說明】用于加熱尿素噴射系統(tǒng)的系統(tǒng)和技術
【背景技術】
[0001]選擇性催化還原(SCR)排氣后處理系統(tǒng)是用于降低來自如柴油機那樣的內(nèi)燃機的NOx排放的重要技術。SCR系統(tǒng)一般包括:用于儲存尿素溶液的源；至少包括泵單元和計量單元這兩者中的一個的投配器，泵單元用于對尿素溶液進行增壓，計量單元用于向SCR催化器提供尿素溶液的受控制的數(shù)量或比率；以及向位于SCR催化器的上游的排氣流徑的尿素分解區(qū)域提供尿素溶液的噴射器。許多SCR系統(tǒng)也應用增壓氣體來輔助尿素溶液流向噴射器。在能顯著降低NOx排放的同時，SCR系統(tǒng)也存在著一些缺點和問題。例如，儲存罐和投配器通常安裝于車輛的底盤，因此暴露在環(huán)境溫度之下。在寒冷的天氣條件下，儲存罐和/或投配器中尿素溶液會結冰或因為太冷而無法有效起到作用。目前已經(jīng)采用了多種方式來加熱尿素溶液，和/或通過使用配熱系統(tǒng)中的多個流路和閥向SCR系統(tǒng)的每個部分單獨供熱，和/或使用電熱器，但是這些方式通常都是復雜而昂貴的。因此，有著促進減少與用于例如尿素溶液那樣的還原劑的送熱系統(tǒng)相關的這些或其他缺點的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在某個的示例性的實施方式中，包括至少用于SCR催化器的還原劑傳送系統(tǒng)中儲存罐和投配器的熱管理的系統(tǒng)和技術。在一個實施方式中，系統(tǒng)包括與熱源連接的熱交換回路，該熱交換回路規(guī)定了從熱源到投配器、從投配器到儲存罐、從儲存罐到投配器、以及從投配器到熱源的流路。在流路上提供控制閥，該控制閥對流路上的熱交換流體的流動進打調(diào)控。在Iv特別的實施方式中，控制閥位于儲存te之后的流路。
[0003]在另一個實施方式中，系統(tǒng)包括與熱源連接的熱交換回路，該熱交換回路向熱交換流體提供了流路。流路從熱源通向投配器，然后通向儲存罐以提供熱交換流體與投配器和儲存罐中的還原劑熱接觸。該系統(tǒng)進一步包括熱交換回路中的控制閥和與該控制閥可操作連接的控制器。該控制器配置為在第一位置和第二位置之間調(diào)節(jié)控制閥，控制閥在第一位置允許熱交換流體流入流路且在第二位置防止熱交換流體流入流路。
[0004]在系統(tǒng)和方法的實施方式中，控制器對控制閥的操作進行控制以打開和關閉控制閥，從而提高了從一個熱交換循環(huán)到下一個熱交換循環(huán)儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度，同時將投配器內(nèi)的還原劑的溫度維持在上溫度閾值和下溫度閾值之間。在某個實施方式中，系統(tǒng)和方法包括熱交換循環(huán)，熱交換循環(huán)包括熱交換流體的循環(huán)期和終止期，通過打開控制閥以將投配器內(nèi)的還原劑加熱到溫度上限同時增加儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度來開始循環(huán)期，通過關閉控制閥以結束第一循環(huán)期來允許以第一速率將投配器內(nèi)的還原劑冷卻到溫度下限同時以比第一速率慢的第二速率對儲存罐內(nèi)的還原劑進行冷卻來開始終止期。當投配器內(nèi)的還原劑達到溫度下限時表明終止期和第一熱交換循環(huán)結束，可以第二循環(huán)期來開始第二熱交換循環(huán)，通過打開控制閥以對投配器內(nèi)的還原劑和儲存罐內(nèi)的還原劑進行加熱來開始第二循環(huán)期。熱交換循環(huán)進行重復，直到儲存罐內(nèi)的還原劑達到預定溫度閾值為止。通過在此提供的具體說明和附圖，能顯現(xiàn)出本申請更多的方面、實施方式、形態(tài)、特征、長處、目的、優(yōu)點?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0005]圖1是示例性的還原劑傳送和加熱系統(tǒng)的示意圖。
[0006]圖2是示例性的還原劑傳送和加熱系統(tǒng)內(nèi)的控制器的圖解視圖。
[0007]圖3是示例性的還原劑加熱過程的流程圖。
[0008]圖4A-4D是示例性地示出用于在一個時期內(nèi)對還原劑傳送系統(tǒng)進行加熱的還原劑加熱過程的操作的圖表。
【具體實施方式】
[0009]為了更好地理解本發(fā)明的本質(zhì)，以專用語言參照并描述附圖中示出的實施方式。然而，可以理解的是，這些并非是對本發(fā)明的范圍的限定，任何替代方式和對示出的實施方式的進一步修改以及對在此所述的本發(fā)明的本質(zhì)的進一步的應用對于本領域的技術人員來說都是可預見的。
[0010]參照圖1,不例性地不出了一個系統(tǒng)100,該系統(tǒng)用于對從還原劑傳送系統(tǒng)110向發(fā)動機102的排氣系統(tǒng)104傳送的還原劑進行加熱。可在以柴油機那樣的發(fā)動機102為動力的車輛上提供系統(tǒng)100，或者也可以是應用了其他方式的發(fā)動機102為動力的車輛，其他方式例如是電力或泵系統(tǒng)。發(fā)動機102包括進氣系統(tǒng)112和排氣系統(tǒng)104，增壓空氣通過進氣系這些通常是現(xiàn)有的系統(tǒng)沒有示出全部細節(jié)。發(fā)動機102包括一些形成了燃統(tǒng)112進入，燃燒導致的排氣從排氣系統(tǒng)104離開，可以理解的是，對于燒室的汽缸，以燃料噴射器將燃料噴射入燃燒室，與通過進氣系統(tǒng)112進入的增壓空氣一起進行燃燒。燃燒釋放的能量通過與曲軸連接的活塞為發(fā)動機提供了動力。當用于推動車輛時，發(fā)動機102通過傳動系統(tǒng)與推動車輛的驅(qū)動輪連在一起。進氣閥對準許增壓空氣進入氣缸進行控制，排氣閥對排氣通過排氣系統(tǒng)104流出最終進入大氣進行控制。然而，在進入大氣之前，用后處理系統(tǒng)108內(nèi)的一個或更多的后處理設備對排氣進行處理。
[0011]在一個實施例中，排氣系統(tǒng)104包括后處理系統(tǒng)108,后處理系統(tǒng)108包括一個或更多個SCR催化器106和一個或更多個接收來自還原劑傳送系統(tǒng)110的還原劑的位置。后處理系統(tǒng)108可包括一個或更多個未示出的其他的后處理組件，例如一個或更多個氧化催化器、一個或更多個微粒過濾器、氨氧化催化器、及各種溫度、壓力和排氣構成傳感器。排氣系統(tǒng)104可包括各種未示出的組件，例如EGR系統(tǒng)、渦輪增壓系統(tǒng)、冷卻器、及其他將排氣系統(tǒng)104連接到進氣系統(tǒng)112的組件。還原劑噴射器118安裝于排氣系統(tǒng)104上位于SCR催化器106上游的部分，其出口或噴嘴配置為將水還原劑噴灑如排氣系統(tǒng)，在排氣系統(tǒng)其與發(fā)動機102產(chǎn)生的發(fā)動機排氣混合。SCR催化器106促進還原劑和排氣內(nèi)的NOx之間的化學反應以對相當一部分的NOx進行轉(zhuǎn)化來在排氣進入大氣之前降低NOx的排放。
[0012]還原劑傳送系統(tǒng)110進一步包括投配器114，投配器114從儲存罐116接收還原劑且將該還原劑提供給噴射器118或其他用于向分解室或直接向排氣系統(tǒng)104噴射或發(fā)送的結構。在此所用的噴射器包括任何的噴嘴、靜電設備、電控設備、和/或機械促動器，從而為還原劑的傳送提供出口。還原劑的一個例子是包含32.5%的高純尿素和67.5%的去離子水的車用尿素(DEF)。然而，可知也能應用其他還原劑。
[0013]投配器114可包括多種結構以便接收來自儲存罐116的還原劑且向排氣系統(tǒng)104傳送還原劑。例如，投配器114可包括泵和過濾網(wǎng)和位于泵的上游的止回閥來接收來自儲存罐116的還原劑。一種形式的泵可以是隔膜泵，可知也能應用其他類型的泵。泵輸出具有預定壓力的增壓還原劑，通過第二止回閥、脈動阻尼器、及第二過濾器向計量閥提供增壓還原劑。投配器114可包括在泵周圍的旁通線路，其具有旁通閥，可操作該旁通閥打開和關閉以準許或阻止還原劑通過旁通線路流向位于第一濾網(wǎng)上游的位置，在該位置例如在沖洗操作過程中可返回儲存罐116。投配器114可進一步包括混合室，該混合室以可控速率接收來自計量閥的還原劑?；旌鲜乙矎臍庠唇邮赵鰤簹饬髑以谕杜淦?14的出口排放增壓空氣和還原劑的混合流。氣源可與車輛一體形成，也可與發(fā)動機一體形成，或者也可以是系統(tǒng)100專用的氣源?？梢岳斫獾氖牵硗獾膶嵤┓绞街幸部梢詰每諝庵獾脑鰤簹怏w，例如一種或多種惰性氣體的混合物。
[0014]儲存罐116保持對水還原劑的供給且開孔以允許還原劑從端口 120回流。導管122從端口 120延伸至投配器114的進入端口 124。導管126從投配器114的出口端口 128延伸至噴射器118。當操作投配器114時，其通過導管122從儲存罐116抽取還原劑且通過導管126將還原劑泵送至噴射器118?？商峁┗亓鲗Ч?未示出)讓多余的還原劑返回儲存罐116。
[0015]發(fā)動機102進一步包括熱交換系統(tǒng)130，泵132通過熱交換系統(tǒng)130對例如發(fā)動機冷卻劑那樣的熱交換流體進行循環(huán)。導管134形成了熱交換回路136的至少一部分，熱交換回路136規(guī)定了單獨流路，該單獨流路用于通過為熱交換流體和位于投配器114和儲存罐116內(nèi)的還原劑提供熱接觸來使被加熱的熱交換流體流經(jīng)投配器114和儲存罐116到達以加熱還原劑。熱交換系統(tǒng)130從例如發(fā)動機102那樣的熱源接收熱，對熱交換流體在其位于熱交換回路136或進入熱交換回路136之前進行加熱。熱交換系統(tǒng)130可以是用于發(fā)動機102的冷卻系統(tǒng)的組成部分,發(fā)動機102與散熱器(未圖不)連接,該散熱器接收和排放由發(fā)動機102的操作所產(chǎn)生的熱。在其他實施方式中考慮用除了發(fā)動機102之外的其他熱源或者除了發(fā)動機102之外還用其他熱源對熱交換流體進行維持或快速加熱，其他熱源例如是排氣系統(tǒng)、電熱器、或其他，熱交換流體用于對還原劑傳送系統(tǒng)110進行加熱。此外，考慮將除了液體冷卻劑之外的其他流體用作熱交換流體。
[0016]熱交換回路136所規(guī)定的連續(xù)的流路從泵132的出口 138向投配器114延伸，通過投配器114向儲存罐116延伸，通過儲存罐116向投配器114延伸，最后通過投配器114回到泵132的入口 140。流路的返回部139從投配器114的第二出口 115向投配器114的第一入口 117延伸且在流路上包括控制閥142和泵132。導管134可以由單獨連續(xù)的通過投配器114、儲存罐116的導管、或與投配器114和儲存罐116中的一個或這兩者的入口和出口連接的分離部分以及投配器114和儲存罐116中的一個或這兩者內(nèi)的提供經(jīng)過那里的流路的延續(xù)的通道、導管或其他結構組成。
[0017]熱交換回路136進一步包括位于投配器114的出口 115和冷卻劑泵132的入口140之間的雙通控制閥142，雙通控制閥142可操作為按照控制器150的控制信號對熱交換流體流過熱交換回路136進行調(diào)控，以下將做詳細說明。此外，鑒于熱交換回路136的配置和在此所述的控制過程，用于熱交換流體的循環(huán)的單獨的雙通控制閥142和單獨的流路已經(jīng)完全足夠滿足讓熱交換流體對投配器114和罐116內(nèi)的還原劑進行加熱的需求。
[0018]可用控制器150對熱交換流體流入熱交換回路136進行控制和監(jiān)控，控制器150例如是發(fā)動機控制模塊(ECM)或投配控制模塊(DCM)?？芍刂破骰蚩刂颇K可以多種形式和配置來提供，包括一個或多個具有存儲了計算機可執(zhí)行指令的非暫時性存儲器、處理及通信硬件的形成了處理子系統(tǒng)的整體或一部分的計算機設備。進一步可知控制器可以是單個設備或分布式設備，控制器的功能可由硬件或軟件來實行。在當前給定的實施方式中控制器150與需要執(zhí)行其功能的任意設備、傳感器、和/或促動器進行通信。
[0019]控制器150功能可靠地配置為在存儲器中存儲指令且與該指令相關聯(lián)，該指令可被控制器150讀取和執(zhí)行，用于對控制閥142進行操作以完成一個或更多的對投配器114和儲存罐116內(nèi)的還原劑進行加熱的熱交換循環(huán)?？刂破?01也功能可靠地從溫度傳感器152和溫度傳感器154接收信號且和它們相關聯(lián)，溫度傳感器152與投配器114相關，溫度傳感器154與儲存罐116相關?？刹僮鳒囟葌鞲衅?52和154以分別提供表明投配器114和儲存罐116內(nèi)的還原劑的溫度的信號。溫度傳感器152和154無須直接與投配器114和儲存罐116通信，可以位于還原劑傳送系統(tǒng)110內(nèi)的任何位置，適當?shù)乇砻魍杜淦?14和儲存罐116內(nèi)的還原劑的溫度。
[0020]在圖2中不出控制器150的一個實施方式。在某個實施方式中控制器150包括一個或更多的模塊，模塊構造為起到執(zhí)行控制器150的操作的功能。在某個實施方式中控制器150包括還原劑加熱模塊160和控制閥命令模塊180。此處的記載包括了著重于與控制器150的方位結構獨立的模塊，示出了控制器150的操作和責任所組成者?？梢岳斫獾氖瞧渌麍?zhí)行類似綜合操作的組也在當前申請的范圍之內(nèi)。模塊可用于硬件或計算機可讀介質(zhì)上的軟件，模塊可分布于多種硬件或軟件組件。在參照圖2的部分包括了某個實施方式中控制器操作的更詳細的記載。
[0021 ] 在此所述的某個操作包括了對一個或更多的參數(shù)進行解析。在此所用的解析包括了以現(xiàn)有技術中已知的任意方法來接收值，至少包括:從數(shù)據(jù)鏈路或網(wǎng)絡通信接收值、接收表示值的電信號(例如電壓、頻率、電流、或PWM信號)、接收表示值的軟件參數(shù)、接收來自計算機可讀介質(zhì)的存儲位置處的值、以現(xiàn)有技術中已知的任意手段接收作為運行時的值、和/或通過可計算的解析參數(shù)和/或通過參照解析為參數(shù)值的默認值來接收值。
[0022]控制器150包括還原劑加熱模塊160對環(huán)境溫度條件輸入162、來自傳感器152的投配器內(nèi)的還原劑的溫度(TEMP Rd。.)輸入164、來自傳感器154的儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度(TEMP Rst)輸入166進行接收和解析。此外，還原劑加熱模塊160對投配器114的TEMPRdoser和/或儲存罐116的TEMP Rst的最小還原劑溫度極限(Tmin) 167進行解析。還原劑加熱模塊160也對投配器114的TEMP Rdoser的溫度上限(Tu) 168、投配器114的TEMP Rdoser的溫度下限(?Υ) 170、及儲存罐116的TEMP Rst的閾值溫度(Tth) 172進行解析。以下將進一步詳述的控制器150配置為實行一個或更多的熱交換循環(huán)，熱交換循環(huán)包括循環(huán)期和終止期，在循環(huán)期循環(huán)熱交換流體以增大TEMP Rd()SOT，在終止期結束熱交換流體的循環(huán)以允許TEMP Rdoser 降溫。
[0023]Tmin167是投配器114和/或儲存罐116內(nèi)的還原劑的預定最小溫度，低于該溫度則通過開始熱交換流體的循環(huán)期來開始還原劑加熱的熱交換循環(huán)。投配器114的TEMP Rdoser的TuIeS是投配器114內(nèi)的還原劑的預定最大溫度，在該溫度則終止熱交換流體的當前循環(huán)期以防止投配器114內(nèi)的還原劑的過熱，投配器114的TEMP Rdoser的1^170是投配器114內(nèi)的還原劑的預定溫度下限，在該溫度或低于該溫度則終止終止期和當前熱交換循環(huán)，在該溫度之上則可開始另一個熱交換循環(huán)，在熱交換流體的第二循環(huán)期在對儲存罐116內(nèi)的還原劑進行加熱的同時對投配器114內(nèi)的還原劑進行加熱。TMIN167可以等于或低于?Υ170。儲存罐116的TEMP Rst的Tth172是閾值溫度，高于該溫度則無需對儲存罐116內(nèi)的還原劑進行進一步加熱，直到投配器114的TEMP Rdoser和/或儲存罐116的TEMP Rst達到TMIN167才終止熱交換循環(huán)。因此，依照還原劑溫度，會發(fā)生沒有時間延遲的連續(xù)的熱交換循環(huán)，或者會在循環(huán)之間具有時間延遲。
[0024]還原劑加熱模塊160配置為接收多個可用的輸入162、163、166和預定的輸入167、168、170、172且確定是否需要對投配器114和存儲罐116中的一個或這兩者內(nèi)的還原劑進行加熱，以產(chǎn)生熱交換流體要求輸出182。控制閥命令模塊180配置為接收熱交換流體要求輸出182且提供控制閥指令184以操作控制閥142處于打開位置，從而當回路136內(nèi)的熱交換流體要求循環(huán)時開始熱交換循環(huán)，或者在終止期或在兩個熱交換循環(huán)之間當回路136內(nèi)的熱交換流體不要求循環(huán)時操作控制閥142處于關閉位置。
[0025]參照圖3，示例性地示出了用于還原劑傳送系統(tǒng)110的加熱過程200的流程圖，通過編入例如用于系統(tǒng)100的控制器150使還原劑傳送系統(tǒng)110投入運行。過程200從操作202開始，在操作202對開始用于還原劑傳送系統(tǒng)110的還原劑加熱的控制例程。通過對點火事件和/或?qū)Φ陀陬A定閾值環(huán)境溫度的環(huán)境溫度輸入162進行解析來開始操作202。操作202可另外或可替代地包括對通信或其他表明在關閉或者不包括完整的關閉的特別長度的停滯的時間段之后重新開始還原劑傳送系統(tǒng)110的操作的參數(shù)進行解析。如果發(fā)動機系統(tǒng)點火事件或其他初始化條件解析為“真”，過程200前進至操作204。如果發(fā)動機系統(tǒng)點火事件解析為“假”，重復進行操作202。
[0026]在操作204對TEMP Rdoser輸入164和儲存罐TEMP Rst輸入166進行解析。在條件206，過程200確認輸入164和166是否表明投配器114和儲存罐116中的一個或這兩者內(nèi)的熱交換流體是否要 求進行加熱。例如，如果投配器114和儲存罐116中的一個或這兩者中的TEMP Rdoser輸入164和儲存罐TEMP Rst輸入166小于最小溫度TMIN，那么要求還原劑進行加熱且開始熱交換循環(huán)。如果條件206是否定的，則過程200返回操作204，繼續(xù)對用于熱交換流體要求的還原劑溫度進行監(jiān)控。作為另一種選擇，如果環(huán)境條件和還原劑溫度條件表明在特殊點火事件的過程中不需要對還原劑進行加熱的話可終止過程200。
[0027]如果條件206是肯定的，則過程200繼續(xù)前進至操作208，在操作208命令控制閥142處于打開條件以通過循環(huán)熱交換回路136中的熱交換流體來開始第一熱交換循環(huán)中的第一循環(huán)期。由于熱交換回路136提供了連續(xù)的流路，該流路從投配器114向儲存罐116連續(xù)延伸，因此投配器114和儲存罐116內(nèi)的還原劑溶液都被熱交換流體的循環(huán)加熱。然而，由于投配器114通常包含比儲存罐116的量更少的還原劑且首先接收被加熱的熱交換流體，相比儲存罐116內(nèi)的還原劑，投配器114內(nèi)的還原劑會熱得更快，而且在終止期內(nèi)冷得更快。在另一個實施方式中，熱交換回路136配置為提供連續(xù)的流路，該流路從熱源向著儲存罐116，經(jīng)過存儲罐116，從存儲罐116向著投配器114，經(jīng)過投配器114這樣地連續(xù)延伸。
[0028]在熱交換回路136內(nèi)的被加熱的熱交換流體的循環(huán)過程中，控制器150繼續(xù)監(jiān)控TEMP Rdtjsw輸入164。在條件210確定TEMP Rd。.輸入164是否約等于溫度上限Tutl如果TEMP Rdoser輸入164小于溫度上限Tu,則過程200返回操作208，繼續(xù)通過熱交換回路136循環(huán)熱交換流體。如果TEMPRdtjsei輸入164約等于或大于溫度上限Tu,則過程200繼續(xù)前進至操作212，在操作212關閉控制閥142，開始熱交換循環(huán)的終止期且結束熱交換回路136內(nèi)的熱交換流體的循環(huán)期。
[0029]過程200從操作212繼續(xù)前進至條件214，在條件214確定TEMP Rst輸入166是否大于閾值溫度Tth。如果條件214是肯定的，則過程200返回操作202，在操作202終止熱交換循環(huán)且繼續(xù)進行過程200直到被點火時間或操作220的其他終止條件所終止，或者在條件206如上所述表明要開始另一個熱交換循環(huán)時被終止。
[0030]如果條件214是否定的，則過程200繼續(xù)前進至操作216，在操作216繼續(xù)在第一熱交換循環(huán)的終止期的過程中對TEMP Rdtjsw輸入164進行監(jiān)控。在條件210確定TEMP Rdoser輸入164是否約等于或小于溫度下限IV。如果TEMP Rd.輸入164大于溫度下限IV，則過程200返回操作216，繼 續(xù)在第一熱交換循環(huán)的過程中對投配器內(nèi)的還原劑的溫度進行監(jiān)控，同時通過不以熱交換回路136來循環(huán)熱交換流體以維持終止期。如果TEMPRdtjsw輸入164約等于或小于溫度下限?Υ，則第一熱交換循環(huán)結束且過程200繼續(xù)前進至操作208，在操作208命令控制閥142處于打開條件以開始第二熱交換循環(huán)中的第二循環(huán)期來循環(huán)熱交換回路136中的熱交換流體。接著如上所述繼續(xù)進行過程200以完成熱交換流體的一個或更多的熱交換循環(huán)，直到儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度達到閾值溫度Tth。
[0031]圖4A-D以圖表示出了以系統(tǒng)100操作的過程200，對于每幅圖，沿橫軸描繪了時間段，沿縱軸除了圖4D以外都描繪了溫度。圖4D示出了時間段上控制閥142的打開條件310和關閉條件312，同時圖4A示出了時間段上熱交換流體的溫度314。熱交換流體的溫度314 —般示出為恒溫，但在熱交換流體通過投配器114和儲存罐116被冷卻或被熱源加熱時也可能會有波動。
[0032]在圖4B，TEMP Rdoser320示出為在IY和Tu之間波動，在IY通過打開控制閥142來開始熱交換流體的循環(huán)期304，在Tu通過關閉控制閥142來終止熱交換流體的循環(huán)期以開始熱交換循環(huán)300中的終止期302。圖4C示出了儲存罐TEMP RST322響應于在循環(huán)期304中循環(huán)的熱交換流體而增加以將TEMP Rdoser320維持在上限Tu和下限TL之間。因為儲存罐116所包含的還原劑的量更大，因此在終止期302 (此時控制閥142關閉)內(nèi)其冷卻率小于投配器114內(nèi)的還原劑的冷卻率。當TEMP Rdoser320約等于TL時，儲存罐TEMP RST322高于在前一個熱交換循環(huán)300時的該值，當投配器TEMP Rd()SOT320約等于Tu時為低于。因此除了一些在終止期302的冷卻，儲存罐TEMP RST322從熱交換循環(huán)300到熱交換循環(huán)300都有增加，因為在每個循環(huán)300中溫度的增加大于溫度的減少，同時將投配器TEMP Rdoser320維持在上限Tu和下限TL之間。
[0033]在一個實施方式中，一旦儲存罐TEMP RST322達到閾值溫度Tth，控制閥142不需要再進行循環(huán)以將投配器TEMP Rdoser322維持在Tu和TL之間。相反地，可為TEMP Rdoser322提供最小低溫閾值，例如TMIN，以允許還原劑的溫度在開始新的熱交換循環(huán)300之前降低到低于I；的溫度，以避免對儲存罐116內(nèi)的還原劑進行不必要的加熱或過熱。
[0034]現(xiàn)在將進一步描述多個示例性的實施方式。某個示例性的實施方式包括用于對與排氣后處理系統(tǒng)連接的還原劑發(fā)送系統(tǒng)進行加熱的系統(tǒng)。某個示例性的系統(tǒng)包括:還原劑的儲存罐，該儲存罐配置為儲存用于對從內(nèi)燃機所產(chǎn)生的排氣進行處理的還原劑；投配器，該投配器配置為接收來自所述儲存罐的還原劑且對用于噴射入排氣的一些還原劑進行發(fā)送；熱交換回路，該熱交換回路為熱交換流體規(guī)定流路，從而熱交換流體進入用于返回所述投配器的返回回路，在該返回回路中流過所述投配器以與所述投配器內(nèi)的還原劑熱接觸，從所述投配器流向所述儲存罐，流過所述儲存罐以與所述儲存罐內(nèi)的還原劑熱接觸，從所述儲存罐流向所述投配器，最后回到所述投配器；控制閥，該控制閥位于熱交換回路的返回回路且可操作為對流路上的熱交換流體的流動進行調(diào)控。
[0035]在一些實施方式中，熱交換回路進一步包括返回回路上的熱源，以在熱交換流體返回所述投配器之前對熱交換流體進行加熱。在一個改進方式中，所述熱源是內(nèi)燃機且所述熱交換流體是冷卻劑，該冷卻劑接收來自內(nèi)燃機的操作所產(chǎn)生的熱。在另一個改進方式中，控制閥位于所述儲存罐之后的熱交換回路。在其他實施方式中，該系統(tǒng)進一步包括泵，該泵使熱交換回路內(nèi)的熱交換流體進行循環(huán)。在一些實施方式中，還原劑是尿素溶液。在其他實施方式中，熱交換回路為熱交換流體規(guī)定了單獨的流路。在另外的其他實施方式中，控制閥由熱交換回路上的單獨的雙通控制閥所構成。
[0036]在一些實施方式中，該系統(tǒng)進一步包括連接于排氣系統(tǒng)的噴射器，所述投配器連接于所述噴射器。在其他實施方式中，位于流路處的熱交換流體與所述投配器內(nèi)的還原劑熱接觸，該流路通過所述投配器延伸回返回回路。
[0037]某個示例性的系統(tǒng)還包括:內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具有排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)用于接收從所述內(nèi)燃機的操作所產(chǎn)生的排氣；還原劑傳送系統(tǒng)，該還原劑傳送系統(tǒng)包括還原劑的儲存罐和還原劑的投配器，所述儲存罐儲存了向所述投配器提供的還原劑以傳送到所述排氣系統(tǒng)對排氣進行處理；以及熱交換系統(tǒng)，該熱交換系統(tǒng)包括熱交換回路，該熱交換回路配置為熱交換流體提供流路，至少以內(nèi)燃機的操作的一部分對該熱交換流體進行加熱。流路布置為對熱交換流體進行循環(huán)以在為熱交換流體和所述儲存罐內(nèi)的還原劑提供熱接觸之前為熱交換流體和所述投配器內(nèi)的還原劑提供熱接觸。該熱交換系統(tǒng)在流路上還包括控制閥，該控制閥控制熱交換流體的循環(huán)。
[0038]在某個實施方式中流路經(jīng)過所述投配器，從所述投配器向著所述儲存罐，經(jīng)過所述儲存罐，從所述儲存罐向著所述投配器，從所述投配器回到用于返回所述投配器的返回回路這樣地進行延伸。在其他實施方式中，還原劑是尿素溶液且該系統(tǒng)包括連接于排氣系統(tǒng)的噴射器，所述投配器連接于所述噴射器。在這些實施方式的某個改進中，排氣系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)催化器和噴射器，所述噴射器連接于SCR催化器上游的排氣系統(tǒng)。
[0039]在其他實施方式中該系統(tǒng)包括泵，該泵操作為使熱交換流體通過熱交換回路上的流路進行循環(huán)。在一些實施方式中熱交換回路為熱交換流體規(guī)定了單獨的流路。在另外的其他實施方式中，控制閥由流路上的單獨的雙通控制閥所構成。
[0040]某個示例性的系統(tǒng)還包括:內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機用于對燃料進行燃燒且產(chǎn)生排氣流；排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)連接于所述內(nèi)燃機且用于接收排氣流和將排氣流輸送入大氣，該排氣系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)催化器，該選擇性催化還原催化器配置為在有還原劑的情況下對排氣流內(nèi)的NOx進行轉(zhuǎn)化，該還原劑被噴射入SCR催化器上游的排氣系統(tǒng)；儲存罐，該儲存罐用于保持還原劑的供給；投配器，該投配器用于接收來自所述儲存罐的還原劑且向排氣系統(tǒng)傳送一些還原劑；以及熱交換回路，該熱交換回路為熱交換流體提供流路。該流路包括返回部分，熱交換流體在該返回部分至少被內(nèi)燃機的操作的一部分進行加熱。流路進一步為熱交換流體形成單向流向，該流向從返回部分經(jīng)過所述投配器，從所述投配器經(jīng)過所述儲存罐，從所述儲存罐經(jīng)過所述投配器到達返回部分這樣地進行延伸。位于流路的熱交換流體從內(nèi)燃機得到加熱，首先與所述投配器內(nèi)的還原劑具有熱交換關系，再與所述儲存罐內(nèi)的還原劑具有熱交換關系。
[0041]在某個實施方式中，該系統(tǒng)還包括返回部分上的控制閥，該控制閥對流路上的熱交換流體的流動進行調(diào)控。
[0042]某個示例性的系統(tǒng)還包括:內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具有排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)用于接收從所述內(nèi)燃機的操作所產(chǎn)生的排氣；還原劑傳送系統(tǒng)，該還原劑傳送系統(tǒng)包括還原劑的儲存罐和還原劑的投配器。所述儲存罐儲存了向所述投配器提供的還原劑以傳送到所述排氣系統(tǒng)對從所述內(nèi)燃機的操作所產(chǎn)生的排氣進行處理。該系統(tǒng)還包括熱交換系統(tǒng)，該熱交換系統(tǒng)包括熱交換回路，該熱交換回路配置為熱交換流體提供流路以對還原劑進行加熱。流路布置為對熱交換流體進行循環(huán)以為被加熱的熱交換流體和所述投配器內(nèi)的還原劑和所述儲存罐內(nèi)的還原劑提供熱接觸。該熱交換系統(tǒng)在流路上還包括控制閥，該控制閥控制供給線上的熱交換流體的流動。該系統(tǒng)還包括控制器，該控制器連接于所述控制閥且可操作為打開和關閉所述控制閥以對流路上的熱交換流體的循環(huán)進行控制。所述控制器配置為:當所述投配器和所述儲存罐中的至少一個的還原劑的溫度低于預定最小溫度時，開始經(jīng)過所述投配器然后再經(jīng)過所述儲存罐的流路上被加熱的熱交換流體的第一循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度；當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限時，終止熱交換流體的第一循環(huán)期；以及在第一循環(huán)期之后當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度下限時，開始熱交換回路上的熱交換流體的第二循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度。
[0043]在某個實施方式中，所述控制器配置為繼續(xù)熱交換流體的第二循環(huán)期，直到所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限為止。所述儲存罐內(nèi)的還原劑在第二循環(huán)期結束時的溫度大于在第一循環(huán)期結束時的溫度。在其他實施方式中，所述控制器配置為在開始所述第二循環(huán)期之前確定所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度低于閾值溫度。
[0044]某個示例性的實施方式是與還原劑發(fā)送系統(tǒng)內(nèi)的還原劑的加熱相關的方法。某個示例性的方法包括以下步驟:對還原劑發(fā)送系統(tǒng)內(nèi)的還原劑的溫度進行解析，該還原劑發(fā)送系統(tǒng)包括儲存罐和投配器且提供用于向內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)發(fā)送的測定量的還原劑，該儲存罐用于對還原劑的源進行儲存，該投配器用于接收來自所述儲存罐的還原劑；以熱源對熱交換流體進行加熱；當所述投配器和所述儲存罐中的至少一個的還原劑的溫度低于預定最小溫度時，開始經(jīng)過所述投配器然后再經(jīng)過所述儲存罐的被加熱的熱交換流體的第一循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度；當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限時，終止熱交換流體的第一循環(huán)期；以及在終止熱交換流體的第一循環(huán)期之后，當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度下限時，開始熱交換回路上的熱交換流體的第二循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度。
[0045]在一些實施方式中，終止熱交換流體的第一循環(huán)期包括關閉熱交換流體的流路上的控制閥。在其他實施方式中，方法包括以下步驟:繼續(xù)熱交換流體的第二循環(huán)期，直到所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限為止。在對該實施方式的改進中，所述儲存罐內(nèi)的還原劑在第二循環(huán)期結束時的溫度大于在第一循環(huán)期結束時的溫度。在其他實施方式中，所述預定最小溫度低于所述溫度下限。在另外的其他實施方式中，所述熱源是內(nèi)燃機，所述還原劑是尿素溶液和/或所述排氣系統(tǒng)包括選擇性催化還原催化器。
[0046]在一些實施方式中，方法包括以下步驟:在開始位于所述第二循環(huán)期之后的第三循環(huán)期之前確定所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度低于閾值溫度。在其他實施方式中，方法包括以下步驟:當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限時，終止熱交換流體的第二循環(huán)期；以及在終止熱交換流體的第二循環(huán)期之后，當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度下限時，開始熱交換回路上的熱交換流體的第三循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度。
[0047]在另外的實施方式中，方法包括以下步驟:終止和開始多個熱交換回路上的熱交換流體的循環(huán)期，直到所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度達到預定閾值溫度為止。在對該實施方式的改進中，當所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度達到預定閾值溫度時，當所述投配器和所述儲存罐中的至少一個的還原劑的溫度低于預定最小溫度時開始另一個循環(huán)期。
[0048]某個示例性的方法進一步包括以下步驟:對還原劑發(fā)送系統(tǒng)中的還原劑進行加熱，該還原劑發(fā)送系統(tǒng)可操作為對用于噴射入連接于發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的還原劑進行發(fā)送。對還原劑進行加熱包括以在流路上流動的熱交換流體完成多個熱交換循環(huán)，該流路延伸經(jīng)過所述還原劑發(fā)送系統(tǒng)。至少一個所述熱交換循環(huán)包括以下步驟:通過將熱交換流體從投配器向儲存罐進行循環(huán)，增加所述還原劑發(fā)送系統(tǒng)中的投配器內(nèi)的還原劑的溫度，同時也增加所述還原劑發(fā)送系統(tǒng)中的儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度；當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到上限時，終止熱交換流體的循環(huán)；以及當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度從上限下降到下限時結束當前的熱交換循環(huán)。所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度以第一速率從上限下降到下限，所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度以第二速率下降，第二速率低于第一速率。
[0049]在該方法的一些實施方式中，從一個熱交換循環(huán)結束向下一個熱交換循環(huán)進行時，所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度增加。在其他實施方式中，完成多個熱交換循環(huán)包括至少一個熱交換循環(huán)在所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度達到閾值溫度時結束。在另外的其他實施方式中，終止熱交換流體的循環(huán)包括關閉流路上的控制閥。在一些實施方式中，該方法包括以下步驟:對流路上的熱交換流體進行加熱。在其他實施方式中，流路從熱源向著所述投配器，經(jīng)過所述投配器，從所述投配器向著所述存儲罐，經(jīng)過所述存儲罐這樣地連續(xù)延伸。
[0050]在說明書的上述部分和附圖詳細示出和描述的發(fā)明應被認為是示例性的，而不是對特征的限制，可以理解的是，雖然只示出和描述了某些示意性的實施方式，但是在本發(fā)明的精神之內(nèi)的所有改變和改動也被要求保護?？梢岳斫獾氖?，在說明書中“優(yōu)選”那樣的用詞如上所述表明了所描述的特征是更為優(yōu)選的，然而并不是必須的，缺少該特征的實施方式仍然被視為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，該范圍由所附的權利要求所限定。在閱讀權利要求時，除非在權利要求中特別指出是相反的情況，否則例如“一個”、“至少一個”、或“至少一部分”那樣的用詞并不是意味著要將權利要求限定為只有一個部件。除非特別指出是相反的情況，否則“至少一部分”和/或“一部分”那樣的用語意味著部件可包括一部分和/或整個部件。
【權利要求】
1.一種方法，其特征在于，包括以下步驟: 對還原劑發(fā)送系統(tǒng)內(nèi)的還原劑的溫度進行解析，該還原劑發(fā)送系統(tǒng)包括儲存罐和投配器且提供用于向內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)發(fā)送的測定量的還原劑，該儲存罐用于對還原劑的源進行儲存，該投配器用于接收來自所述儲存罐的還原劑； 以熱源對熱交換流體進行加熱； 當所述投配器和所述儲存罐中的至少一個的還原劑的溫度低于預定最小溫度時，開始經(jīng)過所述投配器然后再經(jīng)過所述儲存罐的被加熱的熱交換流體的第一循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度； 當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限時，終止熱交換流體的第一循環(huán)期；以及 在終止熱交換流體的第一循環(huán)期之后，當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度下限時，開始熱交換回路上的熱交換流體的第二循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 終止熱交換流體的第一循環(huán)期包括關閉熱交換流體的流路上的控制閥。
3.根據(jù)權利要求1 所述的方法，其特征在于， 繼續(xù)熱交換流體的第二循環(huán)期，直到所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限為止。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于， 所述儲存罐內(nèi)的還原劑在第二循環(huán)期結束時的溫度大于在第一循環(huán)期結束時的溫度。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述預定最小溫度低于所述溫度下限。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述熱源是內(nèi)燃機。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述還原劑是尿素溶液且所述排氣系統(tǒng)包括選擇性催化還原催化器。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括以下步驟: 在開始位于所述第二循環(huán)期之后的第三循環(huán)期之前確定所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度低于閾值溫度。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括以下步驟: 當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限時，終止熱交換流體的第二循環(huán)期；以及 在終止熱交換流體的第二循環(huán)期之后，當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度下限時，開始熱交換回路上的熱交換流體的第三循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于， 終止和開始多個熱交換回路上的熱交換流體的循環(huán)期，直到所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度達到預定閾值溫度為止。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，當所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度達到預定閾值溫度時，當所述投配器和所述儲存罐中的至少一個的還原劑的溫度低于預定最小溫度時開始另一個循環(huán)期。
12.一種方法，其特征在于，包括以下步驟: 對還原劑發(fā)送系統(tǒng)中的還原劑進行加熱， 該還原劑發(fā)送系統(tǒng)可操作為對用于噴射入連接于發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的還原劑進行發(fā)送， 對還原劑進行加熱包括以在流路上流動的熱交換流體完成多個熱交換循環(huán)，該流路延伸經(jīng)過所述還原劑發(fā)送系統(tǒng)， 至少一個所述熱交換循環(huán)包括以下步驟: 通過將熱交換流體從投配器向儲存罐進行循環(huán)，增加所述還原劑發(fā)送系統(tǒng)中的投配器內(nèi)的還原劑的溫度，同時也增加所述還原劑發(fā)送系統(tǒng)中的儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度； 當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到上限時，終止熱交換流體的循環(huán)；以及當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度從上限下降到下限時結束當前的熱交換循環(huán)，所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度以第一速率從上限下降到下限，所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度以第二速率下降，第二速率低于第一速率。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于， 從一個熱交換循環(huán)結束向下一個熱交換循環(huán)進行時，所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度增加。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于， 完成多個熱交換循環(huán)包括至少一個熱交換循環(huán)在所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度達到閾值溫度時結束。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于， 終止熱交換流體的循環(huán)包括關閉流路上的控制閥。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，進一步包括以下步驟: 對流路上的熱交換流體進行加熱。
17.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于， 流路從熱源向著所述投配器，經(jīng)過所述投配器，從所述投配器向著所述存儲罐，經(jīng)過所述存儲罐這樣地連續(xù)延伸。
18.—種系統(tǒng),包括: 內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具有排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)用于接收從所述內(nèi)燃機的操作所產(chǎn)生的排氣; 還原劑傳送系統(tǒng)，該還原劑傳送系統(tǒng)包括還原劑的儲存罐和還原劑的投配器，所述儲存罐儲存了向所述投配器提供的還原劑以傳送到所述排氣系統(tǒng)對從所述內(nèi)燃機的操作所產(chǎn)生的排氣進行處理； 熱交換系統(tǒng)，該熱交換系統(tǒng)包括熱交換回路，該熱交換回路配置為熱交換流體提供流路以對還原劑進行加熱，流路布置為對熱交換流體進行循環(huán)以為被加熱的熱交換流體和所述投配器內(nèi)的還原劑和所述儲存罐內(nèi)的還原劑提供熱接觸，該熱交換系統(tǒng)在流路上還包括控制閥，該控制閥控制供給線上的熱交換流體的流動；以及 控制器，該控制器連接于所述控制閥且可操作為打開和關閉所述控制閥以對流路上的熱交換流體的循環(huán)進行控制， 該系統(tǒng)的特征在于，所述控制器配置為: 當所述投配器和所述儲存罐中的至少一個的還原劑的溫度低于預定最小溫度時，開始經(jīng)過所述投配器然后再經(jīng)過所述儲存罐的流路上被加熱的熱交換流體的第一循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度； 當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限時，終止熱交換流體的第一循環(huán)期；以及 在第一循環(huán)期之后當所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度下限時，開始熱交換回路上的熱交換流體的第二循環(huán)期，以增加所述投配器和所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度。
19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器配置為繼續(xù)熱交換流體的第二循環(huán)期，直到所述投配器內(nèi)的還原劑的溫度達到溫度上限為止，所述儲存罐內(nèi)的還原劑在第二循環(huán)期結束時的溫度大于在第一循環(huán)期結束時的溫度。
20.根據(jù) 權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器配置為在開始所述第二循環(huán)期之前確定所述儲存罐內(nèi)的還原劑的溫度低于閾值溫度。
【文檔編號】F01N3/20GK104018921SQ201410067878
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權日:2013年3月1日
【發(fā)明者】M·奈克, 柴永全, 張述, 金忻, S·錢德拉帕蒂, J·霍夫特爾, D·J·錢蒂 申請人:康明斯排放處理公司