缓解用于发动机的排气系统中的柴油机排放流体（DEF）沉积技术方案

一种用于发动机的排气系统包括排气管道、所述排气管道中的选择性催化还原(SCR)装置和柴油机排放流体(DEF)系统。所述柴油机排放流体系统包括DEF递送控制器，所述DEF递送控制器构造成：接收指示所述排气系统中的DEF沉积风险状况的状况信号；并且命令增加预热器的热能输出以预热待准许进入所述排气管道中的DEF，使得DEF的温度增加到沉积

【技术实现步骤摘要】
缓解用于发动机的排气系统中的柴油机排放流体（DEF）沉积


[0001]本公开大体上涉及一种用于内燃发动机的排气系统，并且更具体地涉及一种预热柴油机排放流体以减轻形成固体沉积物的风险的柴油机排放流体系统。

技术介绍

[0002]近年来，在内燃发动机中使用排气后处理设备已变得几乎普遍。在发动机燃烧汽缸中燃烧含有燃料和空气的混合物产生含有各种成分的排气，期望限制将其排放到大气。近年来，已经实施了关于允许排放氮氧化物或“NOx”和颗粒物质的监管要求，这些要求已经激励制造商开发广泛的技术，以用于捕集或化学转化发动机排气中的此类材料。
[0003]一种常见的排气后处理技术用催化方式将NOx还原为分子氮和水。已获得广泛接受和商业成功的系统被称为选择性催化还原或“SCR”装置。SCR 设备的正常运行需要将还原剂引入待处理的排气流中。还原剂通常以液体形式提供，在SCR装置上游的位置处将该还原剂选择性地直接喷射到的排气流中。商购可得的柴油机排放流体或“DEF”的激增将是许多人所熟悉的。
[0004]常见的DEF制剂是水性的，并且在一些情况下，特别是在发动机在经历低环境温度的条件下操作时，机载储存的DEF可冻结成固体。已经提出了各种策略来直接在机载储罐中或在连接到排气系统的供应管线中加热 DEF。DEF的这种加热可以使得排气系统能够开始或继续喷射DEF，否则由于DEF冻结成固体，环境条件会出现问题。
[0005]在排气系统中加热DEF的另一实例在Pierz等人的美国专利申请公开第2007/0119153号中陈述。Pierz提出了用于增强后处理应用的尿素SCR 系统。在Pierz等人的专利申请中，SCR系统具有将递送泵连接到尿素的注射喷嘴的管道，其中加热元件位于泵的下游以在喷射到排气流中之前将水性尿素预热到过热状态。显然，过热的水性尿素在喷射到相对较冷的排气流中后瞬时迅速成为蒸汽。虽然Pierz等人可以解决某些挑战，但始终存在替代策略以及追求对柴油机排放流体的温度操纵的不同最终目标的空间。

技术实现思路

[0006]在一个方面，一种用于发动机的排气系统包括排气管道，所述排气管道在构造成接收由所述发动机产生的排气的上游端与下游端之间延伸。所述排气系统还包括位于所述排气管道中的选择性催化还原(SCR)装置以及柴油机排放流体(DEF)系统。所述DEF系统包括在所述SCR上游的位置处连接到所述排气管道的DEF进入阀、预热器、状况传感器和DEF递送控制器。所述DEF递送控制器与所述预热器和所述状况传感器联接，并且构造成：接收由所述状况传感器产生的指示所述排气系统中的DEF沉积风险状况的状况信号；并且基于所述状况信号命令增加所述预热器的热能输出，使得待准许进入所述排气管道中的DEF的温度增加到沉积
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缓解温度。
[0007]在另一方面，一种柴油机排放流体(DEF)系统包括：DEF递送控制器，所述DEF递送控制器构造成与预热器联接，以用于预热DEF以递送到所述排气系统中的排气管道中，并且
与状况传感器联接，以用于监测所述排气系统中的DEF沉积风险状况。所述DEF递送控制器还构造成：从所述状况传感器接收指示所述排气系统中的DEF沉积风险状况的状况信号；以及基于所述状况信号确定待准许进入所述排气系统中的排气管道中的DEF 的沉积
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缓解温度。所述DEF递送控制器还构造成命令增加所述预热器的热能输出，使得待准许进入所述排气管道中的DEF的温度增加到所述沉积
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缓解温度。
[0008]在又一方面，一种操作内燃发动机的排气系统的方法包括：产生指示所述排气系统中的柴油机排放流体(DEF)沉积风险状况的状况信号；以及基于所述状况信号增加所述排气系统的DEF系统中的用于DEF的预热器的热能输出。所述方法还包括：基于增加的热能输出，将所述DEF系统中的DEF的温度增加到沉积
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缓解温度；以及命令准许温度增加到所述沉积
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缓解温度的DEF进入所述排气系统中的排气管道中。
附图说明
[0009]图1是根据一个实施例的机器的图解侧视图；
[0010]图2是根据一个实施例的排气系统的图解视图；
[0011]图3是根据一个实施例的DEF递送控制器的功能图；
[0012]图4是根据一个实施例的计算框图；以及
[0013]图5是示出了根据一个实施例的示例性方法和控制逻辑流的流程图。
具体实施方式
[0014]参考图1，示出了根据一个实施例的机器10，其包括框架12、支撑框架12的地面接合推进元件14、机具系统16和操作室18。内燃发动机系统 20支撑在框架12上，并且包括内燃发动机22。机器10在轮式装载机的背景下示出，然而，机器10可包括各种其它非公路机器中的任一种，例如拖拉机、卡车、自动平地机、刮土机或其它机器。机器10也可以是公路机器，或固定机器，例如，举几个实例，泵、压缩机或发电机组。内燃发动机20 可包括压缩点火多汽缸发动机，该发动机依靠各种合适的燃料(例如，柴油蒸馏燃料、烃燃料的混合物或其它)中的任一种操作。内燃发动机系统 20还包括排气系统24，该排气系统构造成将排气从内燃发动机22馈送到出口，例如排气烟道31、尾管等。如从以下描述将进一步显而易见的，排气系统24唯一地构造成用于在各种条件下减少已知策略不可实现或不可行的某些排气组分的排放。
[0015]现在还参考图2，排气系统24包括在上游端28与下游端30之间延伸的排气管道26，该上游端构造成接收由内燃发动机22产生的排气。排气系统24还包括位于排气管道26中的选择性催化还原(SCR)装置32。各种其它排气后处理装置包括但不限于，柴油机颗粒过滤器或“DPF”、柴油机氧化催化器或“DOC”，或可流体地定位在排气系统24中，在SCR装置32与内燃发动机22之间，或在SCR装置32与排气烟道31之间的另外其它装置。
[0016]DEF系统34包括在SCR装置32上游的位置处连接到排气管道26的 DEF进入阀36，例如DEF喷射阀。DEF系统34还包括DEF储罐38、在 DEF储罐38与DEF进入阀36之间延伸的DEF供应管线40以及DEF加压泵45。DEF供应管线40可包括延伸到DEF储罐38中并流体连接到泵45 的较低压力的输送管线41以及在泵45与DEF进入阀36之间延伸的加压管线43。图2中还示出了与内燃发动机22的冷却系统相关联的散热器或其它热交换器54。在实际实施方式中，发
动机冷却剂可以在热交换器54与 DEF储罐38之间循环，例如以大体已知的方式解冻存储在DEF储罐38中的DEF。在一些实施例中，可以出于类似的目的将单独的加热器，例如电阻性加热器等定位在DEF储罐38中。
[0017]DEF系统34还包括第一预热器42和第二预热器44。第一预热器42可以定位成与加压管线43热传递接触，并且第二预热器44可以定位成与传输管线41热传递接触。在一些实施例中，可以仅使用单个预热器并将其与传输管线41或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于发动机的排气系统，所述排气系统包括：排气管道，所述排气管道在构造成接收由所述发动机产生的排气的上游端与下游端之间延伸；位于所述排气管道中的选择性催化还原(SCR)装置；柴油机排放流体(DEF)系统，所述柴油机排放流体系统包括在所述SCR上游的位置处连接到所述排气管道的DEF进入阀、预热器、状况传感器和DEF递送控制器；所述DEF递送控制器与所述预热器和所述状况传感器联接，并且构造成：接收由所述状况传感器产生的指示所述排气系统中的DEF沉积风险状况的状况信号；并且基于所述状况信号命令增加所述预热器的热能输出，使得待准许进入所述排气管道的DEF的温度增加到沉积
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缓解温度。2.根据权利要求1所述的排气系统，其中：所述状况信号包括指示排气温度降低的排气温度信号；所述DEF递送控制器还构造成确定所述沉积
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缓解温度；所述DEF递送控制器还构造成命令致动所述DEF进入阀，以准许温度增加到所述沉积
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缓解温度的DEF进入所述排气管道中。3.根据权利要求2所述的排气系统，其中：所述状况传感器是构造成产生多个状况信号的多个状况传感器中的一个；所述DEF递送控制器还构造成：基于所述多个状况信号确定所述沉积
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缓解温度；基于当前DEF温度与所述沉积
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缓解温度之间的差计算预热器控制值；基于所述预热器控制值命令增加所述预热器的热能输出；以及在具有排气温度坐标、排气流量坐标和DEF剂量坐标的图中查找所述沉积
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缓解温度。4.根据权利要求2或3所述的排气系统，其中所述DEF递送控制器还构造成基于预期的环境热损失计算所述预热器控制值。5.一种柴油机排放流体(DEF)系统，包括：DEF递送控制器，所述DEF递送控制器构造成与预热器联接，以用于预热DEF以递送到排气系统中的排气管道中，并且与状况传感器联接，以用于监测所述排气系统中的DEF沉积风险状况；所述DEF递送控制器还构造成：从所述状况传感器接收指示所述排气系统中的DEF沉积风险状况的状况信号；基于所述状况信号确定待准许进入所述排...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：