选择性催化还原热量管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种选择性催化还原热量管理系统。可以通过有意地增加放置在车辆的发动机上的载荷来管理提供给基于车辆的SCR系统的热量，以使得发动机的排气温度保持高于预定水平。由放置在发动机上的额外载荷生成的能量可以通过能量吸收装置耗散。可以预期对额外发动机载荷的需求，以确保在各种操作状态下向SCR提供充足的热量。

Heat management system of selective catalytic reduction

【技术实现步骤摘要】
选择性催化还原热量管理系统本申请是申请日为2015年4月8日、申请号为“201510163282.1”、专利技术名称为“选择性催化还原热量管理方法和系统”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及车辆选择性催化还原系统。特别地，本专利技术涉及对提供给车辆中的选择性催化还原系统的热量进行管理。
技术介绍
对燃烧碳基燃料的发动机的排放控制受到极大关注。对于通常安装在越野推土设备(例如越野矿用自卸卡车)中的内燃机压缩活塞发动机的排放控制存在这样的关注。随着许多政府机构颁布了实施符合指导方针的排放控制方案的最后期限，对于排放控制的研究增加。发动机和设备制造商实施的一个方案是使用选择性催化还原(下文称为“SCR”)。SCR系统的子集组使用已知为内燃机排气流体的液体尿素溶液来支持催化反应。SCR系统内的催化反应的性能非常依赖热量，需要SCR系统的某些部件保持在使得SCR系统的部件能够有效地执行催化反应的特定温度范围内。当以测量用量剂量注入内燃机排气流体时，其适当的功能高度依赖于随后在流到系统中的催化剂组分的排气中可获得的热量。当由发动机的排气提供的热量不足以支持SCR系统催化反应过程时，发生SCR系统和部件故障及反应效率变差。如果排气热量不足，SCR系统部件(如阀门、喷嘴、喷射器和代理)可能停止正常工作。这些低温度反过来也导致SCR系统中某些部件的工作寿命减少。由于相对于特定发动机的燃料使用率范围的相当高的燃料使用率，在工作载入发动机的条件下，通常满足在SCR系统内提供足够的温度。然而，针对车辆操作状态，存在需要使发动机功率输出最小或空闲的时间段。最小发动机功率的这些时间段提供了存在低燃料使用率的状态，这反过来导致SCR系统操作可接受的热量不足。热量不足随着环境温度下降而增加。因此，需要一种用于对提供给SCR系统的热量进行管理的方法和系统。
技术实现思路
根据一个实施方式，提供了一种位于车辆中的选择性催化还原热量管理系统，所述车辆具有发动机以及与车辆相关联的具有多个段的拖运周期，该系统包括：传感器，被配置成确定指示选择性催化还原器SCR的入口处的气体温度的温度；与传感器通信的SCR控制器，被配置成确定SCR的入口处的气体温度是否处于第一预定最低温度，计算将SCR的入口处的气体温度增加到至少第一预定最低温度所需的第一增加发动机载荷，基于拖运周期中的即将到来的段来预期针对提升的发动机载荷的未来需求，并且计算将SCR的入口处的气体温度增加到至少第二预定温度所需的第二增加发动机载荷，其中，拖运周期中的至少一个段要求提升的发动机载荷，其中，提升的发动机载荷出现在SCR的入口处的气体的第二预定温度以上；与SCR控制器通信的驱动系统控制器，被配置成确定当前车辆操作所需的发动机载荷，通过将当前车辆操作所需的发动机载荷与第一增加发动机载荷进行比较来计算第一过量发动机载荷，将发动机载荷调整至第一增加发动机载荷，通过将第一增加发动机载荷与第二增加发动机载荷进行比较来计算第二过量发动机载荷，并且在车辆达到要求提升的发动机载荷的拖运周期段之前，将发动机载荷调整至第二增加发动机载荷；与驱动系统控制器通信并且连接至发动机的功率吸收装置，其中，功率吸收装置被配置成去除第一过量发动机载荷和第二过量发动机载荷。根据一个实施方式，用于向选择性催化还原系统提供足够热量的方法，所述选择性催化还原系统位于具有发动机和选择性催化还原器(SCR)的车辆中，所述方法可以包括如下步骤：感测指示所述SCR的入口处的气体温度的温度；确定所述SCR的所述入口处的所述气体温度是否处于预定最低温度；确定当前车辆操作所需的发动机载荷；计算将所述SCR的所述入口处的所述气体温度增加到至少所述预定最低温度所需的增加发动机载荷；通过将当前车辆操作所需的发动机载荷与所述增加发动机载荷进行比较来计算过量发动机载荷；将所述发动机载荷调整至所述增加发动机载荷；通过功率吸收装置去除所述过量发动机载荷。根据另一实施方式，位于具有发动机的车辆中的选择性催化还原热量管理系统，所述系统包括：传感器，被配置成确定指示选择性催化还原器(SCR)的入口处的气体温度的温度；与所述传感器通信的SCR控制器。所述SCR控制器被配置成：确定所述SCR的所述入口处的所述气体温度是否处于预定最低温度；以及计算将所述SCR的所述入口处的所述气体温度增加到至少所述预定最低温度所需的增加发动机载荷。所述系统还包括与所述SCR控制器通信的驱动系统控制器，所述驱动系统控制器被配置成：确定当前车辆操作所需的发动机载荷；通过将当前车辆操作所需的所述发动机载荷与所述增加发动机载荷进行比较来计算过量发动机载荷；以及将所述发动机载荷调整至所述增加发动机载荷。所述系统还包括与所述驱动系统控制器通信并且连接至所述发动机的功率吸收装置，其中，所述功率吸收装置被配置成去除所述过量发动机载荷。在研究了下面的附图和详细描述之后，对于本领域的技术人员而言，其它系统、方法、特征和优点将是明显的或将会变得明显。意在使本说明书中包括的所有这样的附加系统、方法、特征和优点处于本专利技术的范围内并且由所附权利要求进行保护。附图说明通过阅读结合附图的以下描述将会更全面地理解下面描述的实施方式，在附图中：图1是根据一个实施方式的具有SCR系统的车辆的图；图2是根据一个实施方式的驱动系统逻辑判定树的流程图；图3是根据一个实施方式的SCR逻辑判定树的流程图；图4是根据一个实施方式的拖运周期燃料消耗率(haulcyclefuelrate)和SCR热量的图形表示；图5是根据一个实施方式的拖运分布(haulprofile)的图形表示；图6是根据一个实施方式的拖运车辆逻辑判定树的流程图；图7是根据一个实施方式的改进的拖运周期燃料消耗率和SCR热量的图形表示；图8是根据一个实施方式的另一改进的拖运周期燃料消耗率和SCR热量的图形表示。具体实施方式图1示出了根据一个实施方式的具有SCR系统的车辆的图。车辆117可以是越野电驱动动力自卸卡车。车辆117包括用于向发电装置106提供旋转轴动力的燃烧燃料的发动机104，发电装置106反过来通过驱动系统控制114提供电能。驱动系统控制114将电能导向车轮牵引电机或电机111以进行推进。当在需要减速力的状态下(例如下坡操作)操作车辆117时，可以通过驱动系统控制114从车轮牵引电机或电机111电提取转动能量。可以通过驱动系统部件减速栅115将所提取的电能释放到周围空气。发动机104可以包括进气过滤器101。进气过滤器101通过进气管道系统102将吸入的空气提供给空气充电系统103。吸入的空气通过空气充电系统103被提供给发动机104。发动机104通过排气管105排出加热的气体。排气管105包含具有内燃机排气流体喷射阀107和SCR催化剂气流容器108的SCR系统。SCR催化剂气流容器108通过排气管112排出最终的经SCR系统处理的气体。SCR系统可以包括包含内燃机排气流体供给贮存器110的部件，所述内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位于车辆中的选择性催化还原热量管理系统，所述车辆具有发动机以及与所述车辆相关联的具有多个段的拖运周期，所述系统包括：/n传感器，被配置成确定指示选择性催化还原器SCR的入口处的气体温度的温度；/n与所述传感器通信的SCR控制器，所述SCR控制器被配置成：/n确定所述SCR的入口处的气体温度是否处于第一预定最低温度；/n计算将所述SCR的入口处的气体温度增加到至少所述第一预定最低温度所需的第一增加发动机载荷；/n基于所述拖运周期中的即将到来的段来预期针对提升的发动机载荷的未来需求，其中，所述拖运周期中的至少一个段要求所述提升的发动机载荷，其中，所述提升的发动机载荷出现在所述SCR的入口处的气体的第二预定温度以上；并且/n计算将所述SCR的入口处的气体温度增加到至少所述第二预定温度所需的第二增加发动机载荷；/n与所述SCR控制器通信的驱动系统控制器，所述驱动系统控制器被配置成：/n确定当前车辆操作所需的发动机载荷；/n通过将当前车辆操作所需的发动机载荷与所述第一增加发动机载荷进行比较来计算第一过量发动机载荷；/n将所述发动机载荷调整至所述第一增加发动机载荷；/n通过将所述第一增加发动机载荷与所述第二增加发动机载荷进行比较来计算第二过量发动机载荷；并且/n在所述车辆达到要求所述提升的发动机载荷的拖运周期段之前，将所述发动机载荷调整至所述第二增加发动机载荷；以及/n与所述驱动系统控制器通信并且连接至所述发动机的功率吸收装置，其中，所述功率吸收装置被配置成去除所述第一过量发动机载荷和所述第二过量发动机载荷。/n...

【技术特征摘要】
20140408 US 14/247,7431.一种位于车辆中的选择性催化还原热量管理系统，所述车辆具有发动机以及与所述车辆相关联的具有多个段的拖运周期，所述系统包括：
传感器，被配置成确定指示选择性催化还原器SCR的入口处的气体温度的温度；
与所述传感器通信的SCR控制器，所述SCR控制器被配置成：
确定所述SCR的入口处的气体温度是否处于第一预定最低温度；
计算将所述SCR的入口处的气体温度增加到至少所述第一预定最低温度所需的第一增加发动机载荷；
基于所述拖运周期中的即将到来的段来预期针对提升的发动机载荷的未来需求，其中，所述拖运周期中的至少一个段要求所述提升的发动机载荷，其中，所述提升的发动机载荷出现在所述SCR的入口处的气体的第二预定温度以上；并且
计算将所述SCR的入口处的气体温度增加到至少所述第二预定温度所需的第二增加发动机载荷；
与所述SCR控制器通信的驱动系统控制器，所述驱动系统控制器被配置成：
确定当前车辆操作所需的发动机载荷；
通过将当前车辆操作所需的发动机载荷与所述第一增加发动机载荷进行比较来计算第一过量发动机载荷；
将所述发动机载荷调整至所述第一增加发动机载荷；
通过将所述第一增加发动机载荷与所述第二增加发动机载荷进行比较来计算第二过量发动机载荷；并且
在所述车辆达到要求所述提升的发动机载荷的拖运周期段之前，将所述发动机载荷调整至所述第二增加发动机载荷；以及
与所述驱动系统控制器通信并且连接至所述发动机的功率吸收装置，其中，所述功率吸收装置被配置成去除所述第一过量发动机载荷和所述第二过量发动机载荷。


2.根据权利要求1所述的选择性催化还原热量管理系统，还包括：
与所述SCR控制器通信的有效载荷传感器，其中，所述有效载荷传感器被配置成确定位于所述车辆中的有效载荷；
其中，所述SCR控制器还被配置成：
基于位于所述车辆中的有效载荷来预期针对提升的发动机载荷的未来需求，其中，当位于所述车辆中的有效载荷达到预定有效载荷水平时需要所述提升的发动机载荷，其中，所述提升的发动机载荷出现在所述SCR的入口处的气体的第二预定温度以上；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·J·斯科特，
申请(专利权)人：小松美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US