選擇性催化還原熱量管理方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛選擇性催化還原系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及對提供給車輛中的選擇性催化還原系統(tǒng)的熱量進行管理。
【背景技術】
[0002]對燃燒碳基燃料的發(fā)動機的排放控制受到極大關注。對于通常安裝在越野推土設備(例如越野礦用自卸卡車)中的內燃機壓縮活塞發(fā)動機的排放控制存在這樣的關注。隨著許多政府機構頒布了實施符合指導方針的排放控制方案的最后期限，對于排放控制的研宄增加。發(fā)動機和設備制造商實施的一個方案是使用選擇性催化還原(下文稱為“SCR”)。SCR系統(tǒng)的子集組使用已知為內燃機排氣流體的液體尿素溶液來支持催化反應。SCR系統(tǒng)內的催化反應的性能非常依賴熱量，需要SCR系統(tǒng)的某些部件保持在使得SCR系統(tǒng)的部件能夠有效地執(zhí)行催化反應的特定溫度范圍內。當以測量用量劑量注入內燃機排氣流體時，其適當?shù)墓δ芨叨纫蕾囉陔S后在流到系統(tǒng)中的催化劑組分的排氣中可獲得的熱量。
[0003]當由發(fā)動機的排氣提供的熱量不足以支持SCR系統(tǒng)催化反應過程時，發(fā)生SCR系統(tǒng)和部件故障及反應效率變差。如果排氣熱量不足，SCR系統(tǒng)部件(如閥門、噴嘴、噴射器和代理)可能停止正常工作。這些低溫度反過來也導致SCR系統(tǒng)中某些部件的工作壽命減少。由于相對于特定發(fā)動機的燃料使用率范圍的相當高的燃料使用率，在工作載入發(fā)動機的條件下，通常滿足在SCR系統(tǒng)內提供足夠的溫度。然而，針對車輛操作狀態(tài)，存在需要使發(fā)動機功率輸出最小或空閑的時間段。最小發(fā)動機功率的這些時間段提供了存在低燃料使用率的狀態(tài)，這反過來導致SCR系統(tǒng)操作可接受的熱量不足。熱量不足隨著環(huán)境溫度下降而增加。因此，需要一種用于對提供給SCR系統(tǒng)的熱量進行管理的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0004]根據(jù)一個實施方式，用于向選擇性催化還原系統(tǒng)提供足夠熱量的方法，所述選擇性催化還原系統(tǒng)位于具有發(fā)動機和選擇性催化還原器(SCR)的車輛中，所述方法可以包括如下步驟:感測指示所述SCR的入口處的氣體溫度的溫度；確定所述SCR的所述入口處的所述氣體溫度是否處于預定最低溫度；確定當前車輛操作所需的發(fā)動機載荷；計算將所述SCR的所述入口處的所述氣體溫度增加到至少所述預定最低溫度所需的增加發(fā)動機載荷；通過將當前車輛操作所需的發(fā)動機載荷與所述增加發(fā)動機載荷進行比較來計算過量發(fā)動機載荷；將所述發(fā)動機載荷調整至所述增加發(fā)動機載荷；通過功率吸收裝置去除所述過量發(fā)動機載荷。
[0005]根據(jù)另一實施方式，位于具有發(fā)動機的車輛中的選擇性催化還原熱量管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:傳感器，被配置成確定指示選擇性催化還原器(SCR)的入口處的氣體溫度的溫度；與所述傳感器通信的SCR控制器。所述SCR控制器被配置成:確定所述SCR的所述入口處的所述氣體溫度是否處于預定最低溫度；以及計算將所述SCR的所述入口處的所述氣體溫度增加到至少所述預定最低溫度所需的增加發(fā)動機載荷。所述系統(tǒng)還包括與所述SCR控制器通信的驅動系統(tǒng)控制器，所述驅動系統(tǒng)控制器被配置成:確定當前車輛操作所需的發(fā)動機載荷；通過將當前車輛操作所需的所述發(fā)動機載荷與所述增加發(fā)動機載荷進行比較來計算過量發(fā)動機載荷；以及將所述發(fā)動機載荷調整至所述增加發(fā)動機載荷。所述系統(tǒng)還包括與所述驅動系統(tǒng)控制器通信并且連接至所述發(fā)動機的功率吸收裝置，其中，所述功率吸收裝置被配置成去除所述過量發(fā)動機載荷。
[0006]在研宄了下面的附圖和詳細描述之后，對于本領域的技術人員而言，其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點將是明顯的或將會變得明顯。意在使本說明書中包括的所有這樣的附加系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點處于本發(fā)明的范圍內并且由所附權利要求進行保護。
【附圖說明】
[0007]通過閱讀結合附圖的以下描述將會更全面地理解下面描述的實施方式，在附圖中:
[0008]圖1是根據(jù)一個實施方式的具有SCR系統(tǒng)的車輛的圖；
[0009]圖2是根據(jù)一個實施方式的驅動系統(tǒng)邏輯判定樹的流程圖；
[0010]圖3是根據(jù)一個實施方式的SCR邏輯判定樹的流程圖；
[0011]圖4是根據(jù)一個實施方式的拖運周期燃料消耗率(haul cycle fuel rate)和SCR熱量的圖形表示；
[0012]圖5是根據(jù)一個實施方式的拖運分布(haul profile)的圖形表示；
[0013]圖6是根據(jù)一個實施方式的拖運車輛邏輯判定樹的流程圖；
[0014]圖7是根據(jù)一個實施方式的改進的拖運周期燃料消耗率和SCR熱量的圖形表示；
[0015]圖8是根據(jù)一個實施方式的另一改進的拖運周期燃料消耗率和SCR熱量的圖形表不O
【具體實施方式】
[0016]圖1示出了根據(jù)一個實施方式的具有SCR系統(tǒng)的車輛的圖。車輛117可以是越野電驅動動力自卸卡車。車輛117包括用于向發(fā)電裝置106提供旋轉軸動力的燃燒燃料的發(fā)動機104，發(fā)電裝置106反過來通過驅動系統(tǒng)控制114提供電能。驅動系統(tǒng)控制114將電能導向車輪牽引電機或電機111以進行推進。
[0017]當在需要減速力的狀態(tài)下(例如下坡操作)操作車輛117時，可以通過驅動系統(tǒng)控制114從車輪牽引電機或電機111電提取轉動能量?？梢酝ㄟ^驅動系統(tǒng)部件減速柵115將所提取的電能釋放到周圍空氣。
[0018]發(fā)動機104可以包括進氣過濾器101。進氣過濾器101通過進氣管道系統(tǒng)102將吸入的空氣提供給空氣充電系統(tǒng)103。吸入的空氣通過空氣充電系統(tǒng)103被提供給發(fā)動機104。
[0019]發(fā)動機104通過排氣管105排出加熱的氣體。排氣管105包含具有內燃機排氣流體噴射閥107和SCR催化劑氣流容器108的SCR系統(tǒng)。SCR催化劑氣流容器108通過排氣管112排出最終的經SCR系統(tǒng)處理的氣體。
[0020]SCR系統(tǒng)可以包括包含內燃機排氣流體供給貯存器110的部件，所述內燃機排氣流體供給貯存器110使用控制器或閥系統(tǒng)109將內燃機排氣流體提供給SCR系統(tǒng)內燃機排氣流體噴射閥107?？刂破骱烷y系統(tǒng)109可以是具有不同系統(tǒng)實現(xiàn)的許多組合的分離的部件?？刂破骱烷y系統(tǒng)109還可以包括具有不同系統(tǒng)實現(xiàn)的許多組合的、被結合到發(fā)動機控制116、車輛控制118和其他控制的部分。
[0021]操作者在操作者控制站113中的特定動作可以提供可以為機械的、電的、無線電波或其他傳送方式的命令。這些命令可以直接地或通過驅動系統(tǒng)控制114和或其它可能系統(tǒng)的控制來控制車輛系統(tǒng)(諸如驅動系統(tǒng)控制114、發(fā)動機控制116或車輛上的其它系統(tǒng)控制)。
[0022]在圖5中可以顯示車輛117作為越野采礦自卸卡車的示例性應用的操作狀態(tài)，這是根據(jù)一個實施方式的拖運分布的圖形表不。樣本拖運分布曲線519始于車輛117的土料裝載鏟被裝滿并準備開始運動516。然后，車輛117從裝載鏟區(qū)域機動地通過水平段501，以在拖運路徑502的起始部分開始其向上的路線。在拖運分布路線上，拖運路徑502可具有上升段 503、505、507、509、511、513 以及短平部 504、506、508、510、512。然后，車輛 117 接下來會遇到相對水平的地形傾倒區(qū)段514。在分布曲線519的端部515處，例如在傾倒操作中排出載荷。然后，車輛117經由相同的分布曲線在返回方向上返回，降回土料裝載鏟，以再次處于起始位置516。該往返類型的應用(在此情況下為上升裝載托運和下降空回)為拖運周期的示例。
[0023]在圖4中可以顯示示例車輛117在整個樣本拖運分布曲線519中的發(fā)動機工作狀態(tài)，這是根據(jù)一個實施方式的拖運周期燃料消耗率和SCR熱量的圖形表示。時間軸428描繪了針對給定的拖運周期425的起點411和終點412。拖運周期425具有針對以下段的部分:材料裝載段406、拖運段407、傾倒段408、減速段409，以及等待隊列段410。左側的垂直軸和圖例426描繪了針對以下各種車輛狀態(tài)的燃料消耗率水平:例如，空閑持續(xù)狀態(tài)421、減速狀態(tài)(RET) 422、轉動-傾倒-定位機動狀態(tài)(TDS) 423，以及滿額功率水平狀態(tài)424。右側縱軸和圖例427描繪了 SCR可用熱量的溫度曲線。溫度曲線427包括由空閑水平421產生的溫度段413、由滿功率水平424產生的溫度段417、由機動轉向傾倒定位產生的溫度段418，由減速產生的溫度段429，以及由另一空閑水平產生的溫度段430。該產生的溫度SCR曲線427僅是產生的溫度曲線的一個示例?？梢源嬖谠S多可能的產生的溫度曲線并且其針對許多應用而改變，所述產生的溫度曲線將有與每個可能的供燃狀況對應的其自己的特性。本發(fā)明不應被解釋為排除其它可能的應用、可能的狀態(tài)及其組合。