CN105649734A - 用于冷却车辆scr系统的系统与控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却车辆SCR系统的系统与控制方法。所述用于冷却车辆SCR系统的系统可以包括：电动水泵或电子控制离合器水泵，其配置成循环冷却剂以冷却车辆发动机；控制器，其配置成当除了冷却发动机之外还需要冷却SCR系统时执行电动水泵或电子控制离合器水泵的ON/OFF控制；冷却剂循环通路，其设置在SCR系统中，以使得通过电动水泵或电子控制离合器水泵的运转而流动的冷却剂得以循环。

Description

用于冷却车辆SCR系统的系统与控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于冷却车辆选择性催化还原系统(selectivecatalyticreduction，SCR)的系统与控制方法。更具体地，本发明涉及这也一种用于冷却车辆SCR系统的系统与控制方法，其配置成：当柴油机微粒过滤器(DPF)、SCR等等安装在柴油机的排气侧时，能够利用电动水泵或电子控制离合器水泵来容易地冷却SCR系统。
背景技术
在柴油机的排气管中，连续地安装有作为一种排放气体后处理装置(其用于通过物理收集和燃烧来去除排放气体中的微粒物质(PM))的柴油机氧化催化器(DOC)或柴油机微粒过滤器(DPF)和用于有效去除NOx的选择性催化还原(SCR)催化器。
SCR催化系统配置成使得被注入排气管的尿素通过排气管的热量而被热分解或者在与SCR催化器接触的时候经过催化裂解，一分子的尿素被转化成两分子的氨，经转化的氨用于与排放气体中的氮氧化物进行选择性催化还原(SCR)反应，由此可以将作为反应产物的无害的氮气和水排放至外部。
换言之，SCR催化系统是可以通过将作为一种还原剂的尿素注入SCR催化器来有效地还原NOx的系统，并涉及通过使用作为一种安装在排气管中的SCR催化器入口处的注射器的SCR注射喷嘴模块来将尿素注入SCR催化器，从而还原NOx的方法。
在此时，当由于DPF系统的再生过程而使DPF和SCR催化器等等的温度升高时，由于SCR注射喷嘴模块和周围热损伤部件(如尿素软管、连接器和配线)的温度因传导热而升高，所以存在由于热损伤而可能产生熔化或爆炸的问题。
因此，需要一种可以容易地冷却SCR注射喷嘴模块和用于注射尿素的周围热损伤部件的方法。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种用于冷却车辆SCR的系统和控制该系统的方法，其配置成：通过利用安装在车辆发动机室中的电动水泵或电子控制离合器水泵来冷却包括SCR注射喷嘴模块及其周围热损伤部件的SCR系统，以使得在满足冷却SCR系统的条件时启动电动水泵，并且同时使发动机冷却剂在SCR系统中循环，从而能够容易地冷却SCR系统。
根据本发明的各个方面，一种用于冷却车辆选择性催化还原系统(SCR)的系统可以包括：电动水泵或电子控制离合器水泵，其配置成循环冷却剂以冷却车辆发动机；控制器，其配置成当除了冷却发动机之外还需要冷却SCR系统时执行电动水泵或电子控制离合器水泵的ON/OFF控制；冷却剂循环通路，其设置在SCR系统中，以使得通过电动水泵或电子控制离合器水泵的运转而流动的冷却剂得以循环。
所述冷却剂循环通路可以包括第一冷却剂循环通路和第二冷却剂循环通路，所述第一冷却剂循环通路在形成了SCR系统的SCR注射喷嘴模块的内部形成，以使得冷却剂可以循环；所述第二冷却剂循环通路配置成形成于尿素罐内部，以使得冷却剂可以循环。
根据本发明的各个方面，一种用于控制冷却车辆选择性催化还原系统(SCR)的系统的方法可以包括：i)设定用于确定是否冷却SCR系统的控制因子，ii)基于控制因子而利用控制器来确定是否满足SCR系统的冷却条件，iii)当确定需要冷却SCR系统时，利用控制器驱动并控制电动水泵或电子控制离合器水泵，以及iv)利用控制器冷却SCR系统，其中通过电动水泵或电子控制离合器水泵的运转而流动的冷却剂沿着设置在SCR系统中的冷却剂循环通路进行循环。
在设定控制因子步骤中，控制因子可以设定成包括SCR注射喷嘴模块的顶端温度、环境温度、SCR注射量、尿素罐温度和DPF再生状态。
在确定是否满足SCR系统的冷却条件的步骤中，当SCR注射喷嘴模块的顶端温度大于设定值，环境温度大于设定值，SCR注射量小于设定值，尿素罐温度小于设定值，或者正在进行柴油机微粒过滤器(DPF)再生时，可以确定存在冷却SCR系统的需求。
通过解决上述问题的装置，本发明提供了如下效果。
首先，通过使用安装在车辆上的电动水泵而将发动机冷却剂直接循环和供应至消音室中的SCR注射喷嘴模块以及尿素罐，从而能够容易地冷却SCR注射喷嘴模块及其周围热损伤部件。
其次，与由于安装单独的冷却装置(例如冷却风扇和单独的冷却剂供应电机)而引起成本升高等情况不同，因为实际上使用安装在车辆上的电动水泵，所以能够在不产生额外的成本的情况来冷却SCR注射喷嘴模块及其周围热损伤部件。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本申请的方法和装置具有其它的特性和优点，根据并入本文中的附图和随后的具体实施方案，这些特性和优点将是显而易见的，或者将进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本申请的特定原理。
附图说明
图1为根据本发明的用于冷却车辆SCR的示例性系统的框图。
图2为根据本发明的控制用于冷却车辆SCR的系统的示例性方法的流程图。
图3为在根据本发明的用于冷却车辆SCR的示例性系统中采用到的电动水泵的初始功能的流程图。
应当理解，所附附图并非是按照比例，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本申请的基本原理。本申请所公开的本申请的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本申请的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本申请将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本申请限制为那些示例性实施方案。相反，本申请旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本申请的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
首先，将描述电动水泵的初始功能以帮助对本发明的理解。
附图3为显示电动水泵的初始功能的流程图。
在对于每个负载设定了发动机RPM和目标冷却剂温度值的情况下，将对于每个负载设定的发动机RPM以及目标冷却剂温度值与实际的冷却剂温度值进行比较。
作为比较的结果，如果实际的冷却剂温度小于目标冷却剂温度值，则通过接合电动水泵的离合器以驱动电动水泵，从而将实际的冷却剂温度升高至目标冷却剂温度，并伴随着通过强制冷却剂循环引起的发动机冷却。
以此方式，通过对用于将发动机冷却剂温度调节至目标冷却剂温度的电子离合器进行控制来驱动电动水泵。
本发明基于这样的事实：上述电动水泵的驱动条件变成能够冷却SCR系统的条件，当满足SCR系统的冷却条件时，启动电动水泵或电子控制离合器水泵，同时允许发动机冷却剂在SCR系统中循环，由此能够容易地冷却SCR系统。
作为参考，电子控制离合器水泵是指流率可变控制水泵，其中能够利用ECU来执行ON/OFF控制的离合器安装在水泵皮带轮中，从而能够通过在低冷却负载段中将皮带轮的离合器转至OFF来减小水泵的驱动力，并通过增加发动机的冷却剂的平均温度和机油的温度来减少燃料消耗。
附图1为示出了根据本发明的用于冷却车辆SCR的系统的框图。
如图1中所示，电动水泵或电子控制离合器水泵10的冷却剂入口和出口连接至形成在SCR注射喷嘴模块12内部的第一冷却剂循环通路14，以使得冷却剂可以循环。尽管没有示出，但是电动水泵或电子控制离合器水泵10的冷却剂入口和出口连接至形成在尿素罐内部的第二冷却剂循环通路，以使得冷却剂可以循环。
因此，当除了冷却发动机之外还存在冷却SCR系统的需求时，通过利用控制器驱动和控制电动水泵或电子控制离合器水泵10，通过电动水泵或电子控制离合器水泵10的运转而流动的冷却剂循环通过形成于冷却剂SCR注射喷嘴模块12内的第一冷却剂循环通路14和形成于尿素罐中的第二冷却剂循环通路。
以此方式，通过使用电动水泵将发动机冷却剂直接循环和供应至消音室中的SCR注射喷嘴模块以及尿素罐，可以容易地冷却SCR注射喷嘴模块及其周围热损伤部件。
此处，将如下描述基于上述配置的用于冷却车辆SCR的系统的工作过程：
附图2为示出了根据本发明的控制用于冷却车辆SCR的系统的方法的流程图。
首先，将描述用于确定是否冷却SCR系统的控制因子。
即，作为用于确定是否冷却SCR系统的控制因子，设定SCR注射喷嘴模块的顶端温度、环境温度、SCR注射量、尿素罐的温度和DPF再生状态。
接着，基于每个控制因子确定是否满足SCR系统的冷却条件，如果确定存在冷却SCR系统的需求，则控制器驱动并控制电动水泵。
更具体地，如果SCR注射喷嘴模块的顶端温度大于设定值，环境温度大于设定值，SCR注射量小于设定值、尿素罐的温度小于设定值或者正在进行DPF再生，则控制器确定需要冷却SCR系统，从而通过打开电动水泵的离合器而使电动水泵驱动。
在此时，因为在DPF的再生过程中产生的传导热被传递至存在SCR系统的消音室，因此SCR注射喷嘴模块和周围热损伤部件的温度也会由于消音室的温度升高而升高。
例如，如果确定SCR注射喷嘴模块的顶端温度为约400℃或更高，环境温度为35℃或更高，SCR注射量为7mg/s或更小，尿素罐的温度为0℃或更小，或者正在进行DPF再生，则通过打开电子控制离合器水泵的离合器来驱动水泵。
因此，通过水泵的运转而流动的冷却剂沿着设置在SCR系统中的冷却剂循环通路进行循环，以冷却SCR系统。
即，通过利用控制器来驱动并控制水泵，通过电动水泵的运转而流动的冷却剂循环通过形成于SCR注射喷嘴模块内部的第一冷却剂循环通路和形成于尿素罐中的第二冷却剂循环通路，因此，利用发动机冷却剂容易地冷却SCR注射喷嘴模块和尿素罐。
以此方式，可以防止SCR注射喷嘴模块、尿素罐和周围热损伤部件的热损伤，并且可以降低存在SCR系统的消音室的内部温度。
前面对本申请具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本申请限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本申请的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本申请的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本申请的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (5)

1.一种用于冷却车辆SCR系统的系统，其包括：
电动水泵或电子控制离合器水泵，其配置成循环冷却剂以冷却车辆发动机；
控制器，其配置成当除了冷却发动机之外还需要冷却SCR系统时执行所述电动水泵或电子控制离合器水泵的ON/OFF控制；以及
冷却剂循环通路，其设置在SCR系统中以使得通过电动水泵或电子控制离合器水泵的运转而流动的冷却剂得以循环。
2.根据权利要求1所述的用于冷却车辆SCR系统的系统，其中所述冷却剂循环通路包括第一冷却剂循环通路和第二冷却剂循环通路，所述第一冷却剂循环通路在形成SCR系统的SCR注射喷嘴模块的内部形成，以使得冷却剂能够循环；所述第二冷却剂循环通路配置成形成于尿素罐内部，以使得冷却剂能够循环。
3.一种用于控制冷却车辆SCR系统的系统的方法，所述方法包括：
i)设定用于确定是否冷却SCR系统的控制因子，
ii)基于所述控制因子而利用控制器来确定是否满足SCR系统的冷却条件，
iii)当确定需要冷却SCR系统时，利用控制器驱动并控制电动水泵或电子控制离合器水泵，以及
iv)利用控制器冷却SCR系统，其中通过电动水泵或电子控制离合器水泵的运转而流动的冷却剂沿着设置在SCR系统中的冷却剂循环通路进行循环。
4.根据权利要求3所述的用于控制冷却车辆SCR系统的系统的方法，其中在设定控制因子步骤中，控制因子设定成包括SCR注射喷嘴模块的顶端温度、环境温度、SCR注射量、尿素罐温度和DPF再生状态。
5.根据权利要求4所述的用于控制冷却车辆SCR系统的系统的方法，其中在确定是否满足SCR系统的冷却条件的步骤中，当SCR注射喷嘴模块的顶端温度大于设定值，环境温度大于设定值，SCR注射量小于设定值，尿素罐温度小于设定值，或者正在进行DPF再生时，确定存在冷却SCR系统的需求。
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