本实用新型专利技术公开了一种喷射器冷却装置及用于柴油机的排气后处理系统，所述喷射器的尖端用于喷射柴油机排放的流体（DEF）。该系统使用散热器，如再生系统的头部，结合相分离罐蒸发冷却流体，以迫使冷却流体通过冷却回路回流，从而在“热”停机状态下发动机停机之后使喷射器尖端冷却。本实用新型专利技术保护用于催化还原（SCR）系统中的喷射器尖端在热停机状态中免于过热。
【技术实现步骤摘要】
本技术总体上涉及选择性催化还原(SCR)系统，选择性催化还原(SCR)系统采用称为柴油机排放流体(DEF)的流体还原剂，将DEF喷射到催化转换器的上游的排气流中。更具体地说，本技术涉及保护用于这种系统的喷射器尖端在“热”停机状态中免于过热。
技术介绍
用于发动机、工厂和发电厂的动力系统产生包含各种调节的排气成分的排放物。这些调节的排气成分可包括例如颗粒物质(例如，炭烟)、氮氧化物(NOx)和硫化合物等。由于对环境的关注日益增加，因此发动机排气的排放标准变得越来越严格。为了符合排放标准，发动机制造商已经开发并且实施了各种排气后处理部件以在排放气体释放到大气之前降低排放气体中的污染物。排气后处理部件可包括例如柴油机微粒过滤器(DPF)、一个或多个选择性催化还原(SCR)设备、柴油机氧化催化剂、用于DPF再生的热源、排放气体再循环系统(EGR)、消音器以及其他设备等。例如，SCR系统是将氮氧化物NOx在催化剂的帮助下转化为双原子氮N2和水H2O的装置。可将还原剂、典型地无水氨、氨水或尿素添加到DPF和SCR系统之间的排气流以使还原剂被吸附在SCR系统的催化剂上。当使用尿素作为还原剂时，反应产物为二氧化碳C02。可将气态还原剂或流体还原剂喷射到排气流中。当使用流体还原剂时，这种流体还原剂被称为柴油机排放流体或DEF。因为其易于贮藏和加工的流体形式，DEF的使用已经变得非常流行，并且已发现使用DEF减少依赖于EGR以满足现代排放要求的需要。SCR系统通常包括DEF储存器和连接到储存器并且定位在SCR系统的上游的DEF喷射器。该DEF喷射器将DEF喷射到排气流流过的分解空间或混合管。喷射到排放气流中之后，喷射的DEF喷雾剂通过排放气流被加热以触发DEF分解成氨。随着DEF和排放气体混合物流过分解管，在进入SCR系统之前DEF还与排放气体混合。理想的情况下，DEF被充分地分解并且在进入SCR系统之前与排放气体混合，以在SCR系统的入口面提供氨的足够均匀的分布。在这种系统中，DEF喷射器的尖端会对高温非常敏感。特别是，已经发现当长时间暴露于高温(通常温度超过约120°C)下时，喷射器的寿命会显著地缩短。因此，DEF喷射器尖端可设有冷却系统，该冷却系统被设置为在正常操作期间从冷却剂源(例如，发动机散热器)使冷却流体流入并且围绕喷射器尖端。已经发现这样的系统可有效地防止喷射器尖端在正常操作以及正常停机操作期间长时间暴露于不需要的高温，正常停机操作期间包括“冷却”期间和允许发动机以及相关的泵在频繁使用后继续在低应力条件下运行一段时间的其他方案。然而，当这种方案不能被跟踪(无论是什么原因)的情况下当停机发生时，特别是在剧烈使用(称为“热”停机)之后，由于该喷射器尖端可承受高于所需的限值的30-40°C的温度，从而潜在地缩短了喷射器尖端的寿命。在这样的情况下，一些冷却DEF喷射器尖端的现有技术方法，包括在停机和/或添加散热片至喷射器之后使DEF流体流过喷射器尖端以帮助喷射器尖端的空气冷却。例如，在2012年5月2日提交的并转让给Caterpillar, Inc.的美国公开号2013/0291523A1公开了一种通过使用防热罩和辅助冷却管道提供的空气冷却DEF喷射器尖端的装置。然而，由于多种原因这些方法和设备有些缺点，包括但不限于，在喷射器尖端上形成沉积物、DEF流体浪费以及冷却不足。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种将DEF喷射到催化转换器的上游的排气流中，采用称为柴油机排放流体的流体还原剂(DEF)的选择性催化还原(SCR)系统，以保护用于这种系统的喷射器尖端在“热”停机状态中免于过热。一方面，本技术提供了一种用于冷却SCR系统中的DEF喷射器尖端的系统，其中，通过冷却系统中的现有散热器蒸发的蒸发冷却流体形成的头部压力在“热”停机状态中提供冷却。另一方面，本技术提供了一种使用发动机中的现有散热器以蒸发冷却流体，从而使“回流”流体流通过冷却系统将被动冷却提供给用于DEF喷射器系统中的喷射器尖端。更具体地说，一方面，本技术提供了一种喷射器冷却装置，具有流体冷却回路，所述流体冷却回路用于在正常操作期间以第一流动方向和在热停机期间以第二流动方向将冷却剂提供给喷射器系统；所述流体冷却回路包括冷却流体底座罐、泵、向喷射器系统提供冷却流体流的供给管路、提供来自喷射器系统的冷却流体流并且流体连接到相分离罐的返回管路以及流体连接在相分离罐和散热器之间的出口管路；利用所述流体冷却回路使得在正常操作中，泵产生冷却流体流，所述冷却流体流自底座罐，通过喷射器系统、相分离罐、散热器，返回到底座罐；相反地，在热停机状态期间，将泵关闭，散热器蒸发位于其附近的冷却流体，从而迫使冷却流体通过出口管路、相分离罐、返回管路回流到喷射器系统，从而冷却所述的喷射器系统。其中，所述喷射器系统为柴油机排放流体喷射器系统；所述散热器为柴油机微粒过滤再生系统的头部。优选的，所述泵包括用于允许冷却流体通过其回流的离合器。其中，所述相分离罐位于高于所述喷射器系统的重力势处。优选的，所述返回管路的长度小于12英寸，所述返回管路的内径的宽度大于1/4英寸。另一方面，本技术提供了一种用于柴油机的排气后处理系统，其包括:柴油机微粒过滤系统、选择性催化还原系统、柴油机排放流体喷射器系统以及用于将冷却剂提供给柴油机排放流体喷射器系统的流体冷却回路；所述流体冷却回路包括冷却流体底座罐、泵、向柴油机排放流体喷射器系统提供冷却流体流的供给管路、提供来自柴油机排放流体喷射器系统的冷却流体流并且流体连接到相分离罐的返回管路以及流体连接在相分离罐和散热器之间的出口管路；利用所述流体冷却回路使得在正常操作中，泵产生冷却流体流，所述冷却流体流自底座罐，通过柴油机排放流体喷射器系统、相分离罐、散热器，返回到底座罐；相反地，在热停机状态期间，将泵关闭，散热器蒸发位于其附近的冷却流体，从而迫使冷却流体通过出口管路、相分离罐、返回管路回流到柴油机排放流体喷射器系统，从而冷却所述柴油机排放流体喷射器系统。上述技术方案保护用于这种系统中的喷射器尖端在“热”停机状态中免于过热。【附图说明】图1是根据本技术的一个方面的用于柴油机的排气系统的示意图；图2是根据本技术的各方面的与图1所示的排气系统相连接使用的冷却回路的一部分的不意图；图3是根据本技术的各个方面的部分地示出使用类型的排气后处理系统的用于柴油机发动机的排气系统的局部透视图。【具体实施方式】现在参照附图1-3，其中相同的附图标记表示相同的元件，图1是用于处理来自于示例性柴油机10的排放气体7的排气系统8的框图。示例性排气系统8可包括例如用于在排放到大气之前处理排放气体7的柴油机微粒过滤系统(DPF) 12和选择性催化还原(SCR)系统14等。具体地，在所公开的实施例中，来自柴油机10的排放气体7被排放到DPF系统12，在此过滤排放气体7。然后将处理过的排放气体16通入混合管20。混合管20可包括与其流体连通的DEF喷射器系统22，DEF喷射器系统22具有与之连接并用于将DEF供给喷射器尖端(未示出)的DEF供应管路24，由DEF存储器25供给，并可包括用于将冷却剂提供给喷射器尖端的冷却剂供应管路26本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种喷射器冷却装置，其特征在于，包括：流体冷却回路，其用于在正常操作期间以第一流动方向和在热停机期间以第二流动方向向喷射器系统提供冷却作用，所述流体冷却回路包括：冷却流体底座罐；泵；供给管路，其向喷射器系统提供冷却流体流；返回管路，其提供来自所述喷射器系统的冷却流体流，所述返回管路流体连接到相分离罐；以及出口管路，其流体连接在所述相分离罐和散热器之间；其中，在正常操作中，所述泵产生冷却流体流，所述冷却流体流自所述底座罐，通过所述喷射器系统、所述相分离罐、所述散热器，返回到所述底座罐；并且其中，在热停机状态期间，将所述泵关闭，所述散热器蒸发位于其附近的冷却流体，从而迫使冷却流体通过所述出口管路、所述相分离罐、所述返回管路，回流到所述喷射器系统，从而冷却所述喷射器系统。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：龚晓晖，蔡娜，谭东明，M·F·法伦克鲁格，A·内莉，I·帕尔默，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：新型
国别省市：美国;US
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