有关机后温度管理和清洗功能的机器、操作和防过热方法技术

本发明专利技术涉及用于关机后温度管理和清洗的系统和方法。一种机器，包括具有冷却剂系统、电力系统和排气系统的发动机。柴油排气流体（DEF）喷射器提供DEF进入排气系统。DEF喷射器包括壳体，壳体形成从中穿过的冷却剂通道。冷却剂通道适合于容纳用于冷却DEF喷射器的冷却剂流经过冷却剂通道。DEF泵被布置用于在发动机操作过程中从存储箱向DEF喷射器提供DEF。动力管理模块与电力系统、DEF喷射器和DEF泵关联。辅助动力单元与动力管理模块关联并被构造为在发动机电力系统被停止之后保持有效。动力管理模块被构造为当发动机关机时从DEF喷射器清洗DEF。

【技术实现步骤摘要】
有关机后温度管理和清洗功能的机器、操作和防过热方法
本专利技术总体上涉及发动机系统，尤其是涉及排气后处理系统和方法。
技术介绍
一种用于减少某些柴油发动机排气成分的已知方法是利用使用氮氧化物的选择性催化还原剂(SCR)的排气后处理系统。在一种典型的SCR系统中，尿素或尿素基水溶液与排放气体混合。在一些应用中，尿素溶液经专门的喷射器装置直接喷射进排气通道中。喷射的尿素溶液与排放气体混合并被分解以在排气流中提供氨(NH3)。氨然后在催化剂作用下与排气中的氮氧化物(NOx)反应生成氮气(N2)和水(H2O)。可以理解，SCR系统要求存在某种形式的尿素接近发动机系统，使得发动机能在操作过程中得到连续的供应。在发动机应用领域中，已知并使用了各种尿素或尿素溶液传送系统。在已知的尿素喷射系统中，会产生与温度相关的挑战，这种挑战能影响用来喷射尿素的电子和机械硬件。例如，考虑到尿素一般被直接喷射进发动机排气系统，所以，尿素喷射器装置靠近热发动机排气会导致在系统操作过程中以及热发动机关机后热饱和之后喷射器部件过热。而且，对于使用水基尿素溶液的系统来说，当发动机不操作时，尿素溶液的冻结会造成部件损坏。其他问题包括由于尿素溶液的性质而在尿素喷射部件和其他周围的发动机和机动车部件上的腐蚀。
技术实现思路
本专利技术一个方面描述了一种机器。该机器包括发动机，发动机具有冷却剂系统、电力系统和排气系统。柴油排气流体(DEF)喷射器被设置用来提供DEF进入排气系统的计量数量。DEF喷射器包括壳体，壳体形成从中穿过的冷却剂通道。冷却剂通道适合于容纳用于冷却DEF喷射器的冷却剂流。DEF泵被布置用于在发动机操作过程中从存储箱向DEF喷射器提供DEF。动力管理模块与电力系统、DEF喷射器和DEF泵关联。辅助动力单元与动力管理模块关联并被构造为在发动机电力系统被停止之后保持有效。动力管理模块被构造为当发动机关机时从DEF喷射器清洗DEF。在另一个方面中，本专利技术描述了一种在具有发动机的机器中用于热管理和关机后从喷射器清洗流体的方法。发动机包括冷却剂系统和电力系统。该方法包括在发动机操作过程中从电力系统将电能存储在辅助动力单元中，以及在发动机关机并且电力系统停止后，启动辅助动力单元传送电力。流体泵被提供动力以从喷射器清洗流体，并且感测喷射器的温度。根据该温度，当所感测的温度超过或预计超过阈值温度时，第二冷却系统被启动以降低喷射器温度。第二冷却系统从辅助动力单元获取用于操作的电力。电力到流体泵和到第二冷却系统的流动由动力管理模块控制。动力管理模块与辅助动力单元、流体泵和第二冷却系统关联。在又一个方面中，本专利技术描述了一种用于避免在热发动机关机后设置在发动机排气系统中的柴油排气流体(DEF)喷射器过热的方法。该方法包括在发动机关机并且电力系统停止后，启动辅助动力单元以传送电力，该辅助动力单元在发动机操作过程中将电能存储在其中。感测与DEF喷射器关联的温度。当温度超过预定阈值时并且在温度超过预定阈值的时候，来自辅助动力单元的能量被用来操作风扇和冷却剂泵，风扇向DEF喷射器提供冷却气流，冷却剂泵使冷却剂流体流循环经过DEF喷射器的壳体中形成的通道。电力到风扇和到冷却剂泵的流动由与辅助动力单元关联的动力管理模块控制。附图说明图1是根据本专利技术的机器的示意图。图2是根据本专利技术的具有SCR系统的发动机的方框图。图3是根据本专利技术的排气处理模块的部分剖视示意图。图4是根据本专利技术的用于柴油排气流体(DEF)的喷射器的示意图。图5是根据本专利技术的关机后温度管理和清洗系统的原理图。具体实施方式本专利技术涉及用于机器的动力管理系统，尤其是涉及向与发动机关联的SCR系统的尿素喷射和相关部件提供受控的冷却和清洗功能的动力管理系统和方法。这里所公开的动力管理系统对于一些机器系统维持动力和功能性是有效的。图1中示出了机器100的侧视图，在该例子中，机器100是自动平地机101。术语“机器”被一般性地用来描述任何一种机器：其具有至少一个驱动轮，该至少一个驱动轮由与该轮连接的马达直接驱动，例如通过使用电力或液压力，或者作为替换方式该至少一个驱动轮经过传动系通过发动机由机械装置驱动。图1所示的自动平地机101大体上包括由发动机框架102和执行部分104构成的两件式框架。作为替换方式，自动平地机101可包括单个框架件。在所示实施方式中的发动机框架102通过枢轴(未示出)连接到执行部分104。执行部分104包括操作员室106和接触地面的两个惰轮108(只一个可见)。发动机框架102经过两个驱动轮118接触地面，两个驱动轮118通过级联梁120相互连接，级联梁120在枢轴123处连接到发动机框架102。铲或铲刀110沿着执行部分104的中间部分悬置。铲刀110能被选择性地调整为以各种高度和角度接合地面，以在自动平地机101操作时实现希望的坡度或轮廓。铲刀110的位置调整是通过图1中总体标记为112的致动器系统完成的，而支承铲刀110在操作过程中经受的负荷是由杆114完成的，杆114枢转地将执行部分104连接到铲刀110。发动机框架102支承发动机(下面结合图2进行显示和描述)，发动机由发动机罩116保护免受他物影响。发动机提供推进自动平地机101以及操作自动平地机101的各种致动器和系统所必须的动力。可以理解，其他的机器可具有不同的构造和/或与之关联的各种其他的执行工具。发动机罩116包括允许空气通过并冷却发动机部件的格栅和其他开口。图2是与机器100的发动机202关联的排气后处理系统200的方框图。系统200可以象图示实施方式所示那样按照模块设计，用于对已有发动机进行改造，或者作为替换方式，用于安装在新发动机上面。在图示实施方式中，系统200包括流体连接到发动机202的排气管道206的第一模块204。在发动机操作过程中，第一模块204被布置为在内部从管道206接收发动机排放气体。第一模块204可包含各种排放气体处理装置，诸如柴油氧化催化剂(DOC)208和柴油颗粒过滤器(DPF)210，但其他装置也是可以使用的。由发动机202提供到第一模块204的排放气体在进入传输管道212之前可首先通过DOC208，然后通过DPF210。传输管道212将第一模块204和第二模块214流体互连，使得来自发动机202的排放气体在排气管220处被释放之前按顺序通过第一、第二模块204和214。排气管220连接到第二模块。在图示实施方式中，第二模块214包围SCR催化剂216和氨氧化催化剂(AMOX)218。SCR催化剂216和AMOX218操作以在氨存在的情况下处理来自发动机202的排放气体，氨是在被喷射进传输管道212中的排放气体中的含尿素溶液被分解后提供的。更具体地说，通常被称为柴油排气流体(DEF)221的含尿素水溶液由DEF喷射器222喷射进传输管道212中。DEF221包含在存储箱228内并由泵226提供给DEF喷射器222。当DEF221被喷射进传输管道212中时，DEF221与流经的排放气体混合并因此被携带到第二模块214。为了促进DEF与排气的混合，混合器224可沿着传输管道212设置。可以理解，由于在操作过程中来自排放气体的加热，DEF喷射器222在传输管道212上的位置能将喷射器暴露于较高温度。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器，包括：发动机，发动机具有与其关联的冷却剂系统、电力系统和排气系统；柴油排气流体喷射器，柴油排气流体喷射器被设置用来提供柴油排气流体进入排气系统的计量数量，柴油排气流体喷射器包括壳体，壳体形成从中穿过的冷却剂通道，所述冷却剂通道适合于容纳从其流过用于冷却柴油排气流体喷射器的冷却剂流；柴油排气流体泵，柴油排气流体泵被布置用于在发动机操作过程中从存储箱向柴油排气流体喷射器提供柴油排气流体；动力管理模块，动力管理模块与电力系统、柴油排气流体喷射器和柴油排气流体泵关联；与动力管理模块关联的辅助动力单元，所述辅助动力单元被构造为在发动机电力系统被停止之后保持有效；其中，动力管理模块被构造为当发动机关机时从柴油排气流体喷射器清洗柴油排气流体。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/838,9651.一种具有关机后温度管理和清洗功能的机器，包括：发动机，发动机具有与其关联的冷却剂系统、具有能量存储装置的电力系统和排气系统；柴油排气流体喷射器，柴油排气流体喷射器被设置用来提供柴油排气流体进入排气系统的计量数量，柴油排气流体喷射器包括壳体，壳体形成从中穿过的冷却剂通道，所述冷却剂通道适合于容纳从其流过用于冷却柴油排气流体喷射器的冷却剂流；柴油排气流体泵，柴油排气流体泵被布置用于在发动机操作过程中从存储箱向柴油排气流体喷射器提供柴油排气流体；动力管理模块，动力管理模块包括与电力系统、柴油排气流体喷射器和柴油排气流体泵关联的控制器；包括电池阵列的辅助动力单元，所述辅助动力单元与所述电力系统的能量存储装置分离，并与控制器关联，所述辅助动力单元被构造为在发动机电力系统被停止之后保持有效；温度传感器，所述温度传感器布置成测量与所述柴油排气流体喷射器的温度关联的温度并将指示所述温度的温度信号提供给所述动力管理模块的控制器，电操作冷却剂泵，所述电操作冷却剂泵与所述动力管理模块关联并响应于来自所述控制器的指令，所述冷却剂泵通过所述辅助动力单元在发动机关机之后驱动，并操作以安排经过壳体的冷却剂通道的冷却剂的辅助流动，冷却剂的辅助流动与所述发动机的冷却剂系统分离地安排到所述壳体，其中，所述控制器被编程为当发动机关机时从柴油排气流体喷射器清洗柴油排气流体，并且其中所述动力管理模块被进一步构造成在所述发动机电力系统关机之后在所述温度信号指示所述柴油排气流体喷射器的温度超过或预计超过阈值温度的情况下使用辅助动力单元提供的能量启动所述冷却剂泵。2.如权利要求1所述的具有关机后温度管理和清洗功能的机器，其中，动力管理模块操作而在发动机关机后通过下述动作从柴油排气流体喷射器清洗柴油排气流体：从辅助动力单元提供动力以操作柴油排气流体泵；使柴油排气流体泵反方向操作，使得柴油排气流体泵从柴油排气流体喷射器抽取柴油排气流体并将柴油排气流体存到存储箱；在清洗柴油排气流体时使柴油排气流体喷射器阀打开。3.如权利要求1所述的具有关机后温度管理和清洗功能的机器，还包括被设置用来为柴油排气流体喷射器提供冷却气流的风扇，其中所述风扇连接到电力系统并且构造为在发动机操作过程中提供冷却气流。4.如权利要求3所述的具有关机后温度管理和清洗功能的机器，还包括：温度传感器，温度传感器被设置用以测量与柴油排气流体喷射器的温度关联的温度，并向动力管理模块提供指示所述温度的温度信号，其中，动力管理模块进一步被构造为当温度信号指示柴油排气流体喷射器的温度超过或预计超过阈值温度的条件时使用由辅助动力单元提供的动力启动所述风扇。5.如前述任一项权利要求所述的具有关机后温度管理和清洗功能的机器，其中，发动机被构造为当发动机正在操作时提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·格尔泽西亚克，M·J·布劳恩，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US