用于多缸內(nèi)燃機(jī)的后處理單元中的冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型總體上涉及多缸內(nèi)燃機(jī)-的后處理單元中的冷卻回路。更具體地，本實(shí)用新型涉及在冷卻回路內(nèi)使用分相罐，以在熱的發(fā)動機(jī)停機(jī)后對一組還原劑噴射器進(jìn)行冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]后處理單元通常用于內(nèi)燃機(jī)中以處理排氣。這種后處理單元通常包括選擇性催化還原(SCR)模塊，SCR模塊連接到排氣流經(jīng)的排氣管道部分或混合管。還原劑噴射器通常流體連接到排氣管道部分，以將還原劑流體噴入經(jīng)過的排出氣流。還原劑流體通常可以包括無水氨、氨水或尿素。一旦流體還原劑被噴入混合管，則要在排氣排入外界之前進(jìn)行混合以處理排氣。
[0003]流體還原劑噴射器通常包括噴射器噴嘴，這些噴射器噴嘴位于相對靠近排放氣體通道的位置。這樣，還原劑噴射器噴嘴需要承受相當(dāng)高的排放氣體溫度，這經(jīng)常會妨礙還原劑噴射器噴射最優(yōu)量的還原劑流體。一般來說，長時間地暴露于這樣的溫度條件之中(通常超過大約120攝氏度)，噴射器的使用壽命會受到不利的影響。
[0004]因此，在后處理單元中使用冷卻劑回路來抑制噴射器噴嘴的此種高溫影響。更具體地，還原劑噴射器具有配置在其結(jié)構(gòu)中并且更具體地配置在還原劑噴射器噴嘴周圍的冷卻劑套管，冷卻劑可以進(jìn)入該冷卻劑套管以降低里面的溫度。
[0005]在熱的發(fā)動機(jī)停機(jī)期間，進(jìn)入還原劑噴射器的冷卻劑流可停止相對較長的時間。在此種情況下，還原劑噴射器的噴嘴可繼續(xù)承受排氣導(dǎo)管的高溫。這樣的溫度范圍可在可承受值以上30-40攝氏度之間，因而潛在地縮短噴射器噴嘴的使用壽命。對于具有多缸配置的相對較大的內(nèi)燃機(jī)，通常要布置多個流體還原劑噴射器?？紤]到維持高效可操作性的需要，這樣的配置通常規(guī)定了最佳地和以提升空間利用率的方式冷卻每一個還原劑噴射器的要求。
[0006]美國第6，223，526號專利公開了一種雙隔室燃料儲存罐，其中每一個隔室配置成分別儲存燃料和還原劑。雖然該參考文獻(xiàn)顯然提供了一種在雙流體儲存相關(guān)應(yīng)用中用于減少儲存空間的方法，但并未提供以空間高效利用的方式將冷卻劑保持在冷卻系統(tǒng)(例如用于多還原劑噴射器的冷卻系統(tǒng))中的解決方案。更具體地，不存在用于可臨時儲存來自多個噴射器還原劑回路的冷卻劑流的儲存罐(例如分相罐)以最佳地利用可用空間的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于多缸內(nèi)燃機(jī)的后處理單元中的冷卻系統(tǒng)，以冷卻流體還原劑噴射器的噴射器噴嘴，防止它們發(fā)生故障和變形。
[0008]本實(shí)用新型的各方面示出了一種用于多缸內(nèi)燃機(jī)的后處理單元中的冷卻系統(tǒng)，所述后處理單元包括選擇性催化還原SCR模塊、連接到SCR模塊上游的排氣管道部分以及布置在排氣管道部分鄰近處的多個流體還原劑噴射器；每個流體還原劑噴射器具有噴射器冷卻劑出口 ；此外，流體還原劑噴射器配置成向排氣管道部分噴入還原劑流體；所述冷卻系統(tǒng)包括具有冷卻劑儲存器的冷卻劑回路，至少一個冷卻劑栗通過冷卻劑回路使冷卻劑循環(huán)，并且促進(jìn)冷卻劑從冷卻劑儲存器流入多個流體還原劑噴射器；位于流體還原劑噴射器下游的分相罐布設(shè)在相對于流體還原劑噴射器的更高重力勢能處，所述分相罐包括多個隔室，其每個隔室具有至少一個入口部分和至少一個出口部分，每個入口部分與流體噴射器冷卻劑出口中的至少一者流體連通，并且每個出口部分與冷卻劑儲存器流體連通；此外，冷卻劑防虹吸管線部分用于將多個流體還原劑噴射器與分相罐流體連通；冷卻劑排出管線用于將分相罐與冷卻劑儲存器流體連通。
[0009]采用上述技術(shù)方案可以為流體還原劑噴射器的噴射器噴嘴提供期望的冷卻，防止它們發(fā)生故障和變形，延長流體還原劑噴射器的使用壽命。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思的應(yīng)用于多缸內(nèi)燃機(jī)的后處理單元中的冷卻系統(tǒng)的不意圖；
[0011]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思的用于圖1冷卻系統(tǒng)的分相罐的示例性等距視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]參照圖1，其示出用于處理來自內(nèi)燃機(jī)102的排氣的示例性后處理單元100的方框圖。后處理單元100與冷卻系統(tǒng)104—起工作。后處理單元100包括柴油顆粒過濾器(DPF)106以及選擇性催化還原模塊(稱為SCR) 108，其用于在將排氣排放到外界中之前對排氣進(jìn)行處理。排氣管道I1將DPF106流體連接至SCR108。排氣管道110包括混合室，其被稱為排氣管道部分112，用于容納多個流體還原劑噴射器114。流體還原劑罐，稱為柴油機(jī)排放流體(DEF)罐116，其流體連接到流體還原劑噴射器114。DEF罐116容納DEF118。
[0013]內(nèi)燃機(jī)102 (以下稱為發(fā)動機(jī)102)可以是多缸發(fā)動機(jī)，其被配置成用于重型機(jī)械、移動設(shè)備以及相關(guān)應(yīng)用。例如，非公路用卡車、礦用卡車、滑移裝載機(jī)、輪式裝載機(jī)、履帶式拖拉機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、輪式裝載機(jī)等等。此外，本實(shí)用新型還設(shè)想擴(kuò)展應(yīng)用到固定機(jī)器，例如發(fā)電系統(tǒng)以及其它電動發(fā)電機(jī)。雖然本實(shí)用新型提出多缸柴油機(jī)的布置，但不排除其它發(fā)動機(jī)類型的等同應(yīng)用。
[0014]作為后處理單元100的一部分，可以從市場上多處購買的DPF中選擇一個。DPF106可以與發(fā)動機(jī)102的排氣口 120連接，并被配置成用于接收來自于發(fā)動機(jī)102的原態(tài)的、未處理的排氣。接收到后，DPF106被配置成過濾或分離煤煙或柴油顆粒物質(zhì)，防止流入排氣中。
[0015]排氣管道部分112通過排氣管道110與DPF106流體連接，并被設(shè)置在DPF106(或排氣流A)的下游位置。排氣管道部分112可以按照通常已知的方式進(jìn)行塑型和構(gòu)造，并且可以被配置成為接收來自于TOF106的已過濾排氣。排氣管道部分112包括混合室，其通常用于促進(jìn)來自于DPF106的已過濾排氣與諸如DEF118等還原劑流體混合。非限制地，典型的還原劑流體或DEF可以包括無水氨、氨水或尿素。
[0016]SCR108流體連接到排氣管道部分112的下游。SCR108包括催化劑，例如氧化鈦以及堿金屬的氧化物的其它活性催化組分，以將排氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為雙原子氮?dú)夂退?。堿金屬可以包括但不限于釩、鉬和/或鎢。如同DPF106 —樣，SCR108也可以從本領(lǐng)域中多處購買的已知的SCR單元之中選擇。
[0017]在通用的多缸配置以及相對較大發(fā)動機(jī)應(yīng)用中，布設(shè)多個流體還原劑噴射器114。這是因?yàn)閬碜杂谙鄬^大發(fā)動機(jī)的排氣可能需要更多的DEF118，以中和已過濾排氣中的有害成分。相應(yīng)地，這里示出四個流體還原劑噴射器114。可以構(gòu)想流體還原劑噴射器114在數(shù)量上的變化。相應(yīng)地，排氣管道部分112可以包括用于容納流體還原劑噴射器114的裝置。雖然可以構(gòu)想其它接合方法，但流體還原劑噴射器114可以與排氣管道部分112螺紋接合。在一端部，流體還原劑噴射器114流體連接到DEF罐116以通過一組管道流動線接收連續(xù)供給的DEFl 18。在一個實(shí)施例中，每個流體還原劑噴射器114可以包括專用DEF供應(yīng)線。DEF的連續(xù)供給可以通過DEF栗(未示出)予以促進(jìn)，并且可以包括其流體循環(huán)回DEF罐以形成相應(yīng)的DEF回路(未示出)的其它連接件。
[0018]非限制地，流體還原劑噴射器114可以沿著排氣管道部分112的長度方向布設(shè)。流體還原劑噴射器114可以配置成定期將預(yù)定量的DEFl 18噴射進(jìn)排氣管道部分112。DEF噴射方式可以是，將DEFl 18精細(xì)霧化噴霧引入到排氣管道部分112中，以促進(jìn)DEFl 18與進(jìn)入的排放煙霧有效混合。
[0019]流體還原劑噴射器114包括噴射器噴嘴124，其伸入到排氣管道部分112中。噴射器噴嘴124促進(jìn)將預(yù)定量的DEF118噴射進(jìn)排氣管道部分112，更具體地說噴射進(jìn)流入的排氣氣流中。然而，這種布置導(dǎo)致噴射器噴嘴124承受流動排氣的高溫條件。因?yàn)檫@些高溫條件會導(dǎo)致噴射器噴嘴124故障，所以經(jīng)常需要維修或替換。
[0020]冷卻劑套管(未示出)通常安裝在流體還原劑噴射器114周圍，更具體地說，在噴射器噴嘴124周圍。此種冷卻劑套管使得冷卻劑122從冷卻系統(tǒng)(例如冷卻系統(tǒng)104)流入到流體還原劑噴射器114內(nèi)的冷卻劑套管中，接收來自噴射器噴嘴124的熱量，并降低其內(nèi)的溫度。相應(yīng)地，每個流體還原劑噴射器114包括噴射器冷卻劑入口 126和噴射器冷卻劑出口 128，分別用于冷卻劑122的流入和流出。
[0021]因此，為了減小溫度的影響，流體還原劑噴射器114可操作地連接到冷卻系統(tǒng)104。冷卻系統(tǒng)104包括內(nèi)部具有冷卻劑儲存器132的冷卻劑回路130、至少一個冷卻劑栗134、分相罐136、冷卻劑防虹吸管線138以及冷卻劑排出管線140。
[0022]冷卻劑儲存器132儲存冷卻劑122，并經(jīng)由冷卻劑供應(yīng)管線142流體連接到每個流體還原劑噴射器114。也可以設(shè)想供應(yīng)管線從冷卻劑儲存器132延伸到發(fā)動機(jī)102的散熱器(未示出)。冷卻劑栗134連接到冷卻劑供應(yīng)管線142，以便將冷卻劑122從冷卻劑儲存器132加壓供應(yīng)到每個流體還原劑噴射器114。非限制地，冷卻劑栗134可以是正排量栗。
[0023]冷卻劑歧管罐143可以布置在冷卻劑栗134的下游，用于接收從冷卻劑儲存器132通過冷卻劑供應(yīng)管線142流入的加壓冷卻劑。在冷卻劑歧