CN107849959A - 用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于冷却和加热要分散到从发动机排出的排气中的尿素溶液以便减少排气中的氮氧化物的装置。本发明提供了一种用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置，该装置包括：发动机，其具有冷却风扇、冷却剂泵和主冷却器；尿素溶液罐，其储存尿素溶液并具有内置的热交换管，第一冷却水或第二冷却水通过所述热交换管循环；另外的冷却水罐，其用于储存第二冷却水；水泵，其将来自所述另外的冷却水罐的第二冷却水供应至热交换管；阀，其被构造成打开或关闭，以便将第一冷却水和第二冷却水通过供应管线供应至热交换管并且使从热交换管通过排出管线排出的第一冷却水和第二冷却水移动至冷却剂泵和所述另外的冷却剂罐；以及控制器，其用于在尿素溶液温度超过设定温度时将第二冷却水通过供应管线供应至热交换管并在尿素溶液温度低于或等于设定温度时将第一冷却水通过供应管线供应到热交换管，并且该控制器打开或关闭所述阀。

Description

用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置及其控制 方法
技术领域
本发明涉及一种用于冷却和加热尿素溶液的装置。更具体地，本发明涉及用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置及其控制方法，这种装置和方法被构造成减少从发动机排出的排气中的氮氧化物。
背景技术
根据2014年Tier-4final柴油发动机排放法规，为了更多地减少通过排气管的排气中的氮氧化物，安装在排气管上的尿素喷射器通过尿素溶液泵接收尿素溶液罐的尿素溶液并将尿素溶液喷射到排气中。
因此，氮氧化物被尿素溶液和选择性催化还原(SCR)催化剂之间的催化反应转化为N2和H2O，从而减少排气中的氮氧化物(NOX)。
另一方面，由于尿素溶液含有许多水并且其凝固点为-11℃，当外部空气的温度低时，在尿素溶液罐将尿素溶液供应至尿素喷射器之前，尿素溶液罐中的尿素溶液被加热到适当温度。
当从尿素溶液罐供应至尿素喷射器的尿素溶液的温度高于设定温度时，尿素溶液的成分蒸发并发出恶臭。另外，由于尿素溶液的蒸发而导致发生化学反应并产生不可逆的化学衍生物，所以，发生了影响相关部件(例如尿素溶液泵)的耐久性的腐蚀。
相比之下，当供应至尿素喷射器的尿素溶液的温度低于设定温度时，尿素溶液会凝固，使得尿素喷射器不能将尿素溶液有效喷射到排气管中。
另外，与快速移动而使得其尿素溶液罐容易被外部空气冷却的卡车不同，诸如挖掘机的建筑机械在同一地点工作或者在缓慢移动的情况下工作，所以不容易冷却其尿素溶液罐。
此外，由于与建筑机械的发动机或液压部件热交换而产生的热空气影响尿素溶液罐，使得尿素溶液罐中的尿素溶液的温度升高。当检测到尿素溶液的这种温度升高时，错误消息被传送给操作者，然后在经过了预定时间之后，该机械被切换到保护模式而停止工作。
因此，由于该机械在尿素溶液罐中的尿素溶液温度降低至预设温度之下前不工作，可使用性降低了。
发明内容
技术问题
因此，考虑到现有技术中出现的上述问题，已经做出了本发明，并且本发明的目的在于提供用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置，该装置被构造成将尿素溶液罐的尿素溶液保持在适当温度下，由于该装置将尿素溶液保持在适当温度下，所以，建筑机械的工作可以是连续的，从而提高了该建筑机械的可使用性。
技术方案
为了实现上述及其它目的，根据本发明实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置包括：
发动机，该发动机包括冷却风扇、冷却剂泵和主冷却器；
尿素溶液罐，该尿素溶液罐储存尿素溶液并设有内置的热交换管，第一冷却剂或第二冷却剂通过所述热交换管循环；
另外的冷却剂罐，所述另外的冷却剂罐储存第二冷却剂，该第二冷却剂冷却尿素溶液罐中储存的尿素溶液；
水泵，该水泵将来自所述另外的冷却剂罐的第二冷却剂供应至所述热交换管；
阀，该阀被构造成打开或关闭，以便利用冷却剂泵的驱动将第一冷却剂通过供应管线供应至尿素溶液罐的热交换管并利用水泵的驱动将所述另外的冷却剂罐的第二冷却剂通过该供应管线供应至尿素溶液罐的热交换管，并且使在尿素溶液罐的热交换管处热交换后的第一冷却剂和第二冷却剂分别移动至冷却剂泵和所述另外的冷却剂罐；以及
控制器，当尿素溶液罐中的尿素溶液的温度超过设定温度时，该控制器向水泵的驱动器输出驱动信号，以便利用水泵通过所述阀和所述供应管线供应所述另外的冷却剂罐的第二冷却剂，而当尿素溶液罐中的尿素溶液的温度等于或低于设定温度时，该控制器向冷却剂泵的驱动器输出驱动信号，以便利用冷却剂泵将第一冷却剂通过所述阀和所述供应管线供应至尿素溶液罐的热交换管，并且，所述控制器打开或关闭所述阀。
为了实现上述及其它的目的，提供了根据本发明另一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的控制方法，其中，该装置包括：
发动机，该发动机包括冷却风扇、冷却剂泵和主冷却器；
尿素溶液罐，该尿素溶液罐储存尿素溶液并设有内置的热交换管，第一冷却剂或第二冷却剂通过所述热交换管循环；
另外的冷却剂罐，所述另外的冷却剂罐储存第二冷却剂，该第二冷却剂冷却尿素溶液罐中储存的尿素溶液；
水泵，该水泵将来自所述另外的冷却剂罐的第二冷却剂供应至所述热交换管；
额外的冷却器，所述额外的冷却器通过与外部空气的热交换来散发与尿素溶液罐的尿素溶液热交换之后排出的第二冷却剂的热量；
温度传感器，该温度传感器检测尿素溶液罐中的尿素溶液的温度；
第一阀，该第一阀被构造成将所述另外的冷却剂罐的第二冷却剂通过所述供应管线供应至尿素溶液罐的热交换管；
第二阀，该第二阀被构造成将第一冷却剂通过所述供应管线供应至尿素溶液罐的热交换管；
第三阀，该第三阀被构造成：在第一冷却剂和第二冷却剂与容纳在尿素溶液罐中的尿素溶液热交换之后，将第一冷却剂和第二冷却剂从尿素溶液罐的热交换管通过排出管线排出；以及
控制器，该控制器接收由所述温度传感器检测到的尿素溶液罐中的尿素溶液的检测信号，其中，所述控制方法包括：
检查第一阀、第二阀和第三阀的关闭状态以及水泵的OFF状态；
确定由所述温度传感器检测到的尿素溶液罐中的尿素溶液的温度是否超过设定温度；以及
当检测到的尿素溶液的温度超过设定温度时，打开第一阀并关闭第二阀和第三阀，以便将所述另外的冷却剂罐的第二冷却剂通过第一阀和所述供应管线供应至尿素溶液罐的热交换管并且使已经与尿素溶液罐的尿素溶液热交换的第二冷却剂通过排出管线移动至所述额外的冷却器。
有利效果
根据具有上述构造的本发明，用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置被构造成将尿素溶液罐的尿素溶液保持在适当温度下，以减少排气中的氮氧化物，由此防止尿素溶液蒸发或退化。另外，该装置被构造成将尿素溶液平稳地喷射到排气管中，由此减少氮氧化物，并且该装置被构造成确保昂贵的建筑机械能够连续地工作，从而提高该机械的可使用性。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的图；
图2是示出了根据本发明第二实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的图；
图3是示出了根据本发明第一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的控制方法的框图；并且
图4是示出了根据本发明第一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的另一控制方法的框图。
<图中附图标记的说明>
10：冷却风扇
11：冷却剂泵
12：主冷却器
13：发动机
14：尿素溶液罐
15：热交换管
17：供应管线
18：另外的冷却剂罐
19：水泵
20：额外的冷却器
21：排出管线
22：第一三通阀
23：第二三通阀
具体实施方式
下面，将参考附图描述根据本发明实施例的、用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置。
图1是示出了根据本发明第一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的图，图2是示出了根据本发明第二实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的图，图3是示出了根据本发明第一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的控制方法的框图，并且图4是示出了根据本发明第一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的另一控制方法的框图。
参考图1，根据本发明第一实施例的用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置包括：
冷却风扇10、冷却剂泵11和主冷却器12，该冷却风扇10、冷却剂泵11和主冷却器12设置于柴油发动机13处。
储存尿素溶液的尿素溶液罐14具有内置的热交换管15，第一冷却剂(表示发动机冷却剂)或第二冷却剂(表示具有比发动机冷却剂低的冷却剂温度的冷却剂)通过热交换管15循环。尿素溶液罐14可由诸如塑料或不锈钢的材料构成。
另外的冷却剂罐18通过冷却剂供应通道a与供应管线17连接，该另外的冷却剂罐18储存第二冷却剂，该第二冷却剂通过供应管线17供应至热交换管15以冷却尿素溶液罐14中的尿素溶液。
水泵19安装在冷却剂供应通道a上，该水泵19将来自所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a和供应管线17供应至热交换管15。
额外的冷却器20通过与外部空气的热交换来散发被供应至尿素溶液罐14的热交换管15、与容纳在尿素溶液罐14中的尿素溶液进行热交换并然后通过排出管线21移动至所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂的热量，并且该额外的冷却器20安装在布置于所述另外的冷却剂罐18和排出管线21之间的冷却剂排出通道c上。
第一阀V1安装在冷却剂供应通道a上，该第一阀V1构造成被打开或关闭，以便利用水泵19的驱动将所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15。
第二阀V2安装在发动机冷却剂供应通道b上，该第二阀V2构造成被打开或关闭，以便利用冷却剂泵11的驱动将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15。
第三阀V3安装在发动机冷却剂排出通道d上，该第三阀V3构造成被打开或关闭，以便将与尿素溶液罐14的尿素溶液热交换且然后从热交换管15通过排出管线21排出的第一冷却剂移动至冷却剂泵11，并且将与尿素溶液罐14的尿素溶液热交换且然后从热交换管15通过排出管线21和冷却剂排出通道c排出的第二冷却剂移动至所述另外的冷却剂罐18。
为了在尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度超过设定温度(例如，20℃至60℃)时利用水泵19的驱动将所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a、第一阀V1和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15，并且为了在尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度等于或低于设定温度(例如，3℃至20℃)时利用冷却剂泵11的驱动将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、第二阀V2和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15，提供了控制器，该控制器向水泵19和冷却剂泵11各自的驱动器(未示出)输出驱动信号并打开或关闭第一阀V1、第二阀V2和第三阀V3。
第一阀V1被构造成在利用水泵19的驱动将来自所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15时打开，并且第一阀V1被构造成在利用冷却剂泵11的驱动将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、第二阀V2和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15时关闭。
第二阀V2被构造成在利用水泵19的驱动将来自所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a、第一阀V1和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15时关闭，并且第二阀V2被构造成在利用冷却剂泵11的驱动将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、第二阀V2和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15时打开。
第三阀V3被构造成：当第三阀V3关闭以将所述另外的冷却剂罐18中的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a、第一阀V1和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15时，使与尿素溶液罐14中容纳的尿素溶液热交换之后从尿素溶液罐14的热交换管15排出的第二冷却剂通过冷却剂排出通道c移动至所述额外的冷却器20，并且
第三阀V3被构造成：当第三阀V3打开以将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、第二阀V2和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15时，使与尿素溶液罐14中容纳的尿素溶液热交换之后从尿素溶液罐14的热交换管15通过排出管线21排出的第一冷却剂通过发动机冷却剂排出管线d移动到冷却剂泵11。
第一阀V1、第二阀V2和第三阀V3中的每一个都可以是在初始状态和ON状态之间转换的电磁阀，在初始状态下，关闭与供应管线17选择性地连接的冷却剂供应通道a和发动机冷却剂供应通道b、以及与排出管线21连接的发动机冷却剂排出通道d，而在ON状态下，响应于电信号而打开冷却剂供应通道a、发动机冷却剂供应通道b和发动机冷却剂排出通道d。
虽然图中未示出，但尿素溶液罐14可以设有温度传感器，该温度传感器检测尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度并将检测信号输出到控制器。本领域技术人员可将该温度传感器安装在尿素溶液罐14内的期望位置上。
所述额外的冷却器20可布置在主冷却器12的前方，以通过与比利用冷却风扇10的驱动而供应至主冷却器12的外部空气更冷的外部空气的热交换而被冷却。
参考图3，本发明的实施例提供了一种用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的控制方法，其中，该装置包括：
冷却风扇10、冷却剂泵11和主冷却器12，该冷却风扇10、冷却剂泵11和主冷却器12设置于发动机13处；
尿素溶液罐14，该尿素溶液罐14储存尿素溶液并具有内置的热交换管15，第一冷却剂(表示发动机冷却剂)或第二冷却剂(表示比发动机冷却剂更冷的冷却剂)通过热交换管15循环；
另外的冷却剂罐18，所述另外的冷却剂罐18储存第二冷却剂，该第二冷却剂冷却尿素溶液罐14中储存的尿素溶液；
水泵19，该水泵19将来自所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过供应管线17供应至热交换管15；
额外的冷却器20，所述额外的冷却器20通过与外部空气的热交换来散发与尿素溶液罐14的尿素溶液热交换之后从热交换管15通过排出管线21排出到所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂的热量，由此冷却第二冷却剂；
温度传感器(未示出)，该温度传感器检测尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度；
第一阀V1，该第一阀V1构造成被打开或关闭，以将所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15；
第二阀V2，该第二阀V2构造成被打开或关闭，以将第一冷却剂通过供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15；
第三阀V3，该第三阀V3构造成被打开或关闭，以在第一冷却剂及第二冷却剂与尿素溶液热交换之后将第一冷却剂和第二冷却剂从尿素溶液罐14的热交换管15通过排出管线21分别排出到所述另外的冷却剂罐18和冷却剂泵11；以及
控制器(未示出)，该控制器接收由所述温度传感器检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的检测信号，并且其中，所述控制方法包括：
检查第一阀V1、第二阀V2和第三阀V3的关闭状态以及水泵19的OFF状态(S10)；
确定由所述温度传感器检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度是否超过设定温度(S20)；
当检测到的尿素溶液的温度超过所述设定温度(例如，20℃至60℃)时，打开第一阀V1并关闭第二阀V2和第三阀V3，以便将所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a、水泵19、第一阀V1和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15，并且使已经与尿素溶液罐14的尿素溶液热交换的第二冷却剂通过排出管线21和冷却剂排出通道c移动至所述额外的冷却器20(S30)；
确定由所述温度传感器检测到的尿素溶液的温度是否低于设定温度(例如，3℃至20℃)(S40)；以及
当检测到的尿素溶液的温度低于所述设定温度时，关闭第一阀V1并打开第二阀V2和第三阀V3，以便将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、第二阀V2和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15，并使已经与尿素溶液罐14的尿素溶液热交换的第一冷却剂通过排出管线21、第三阀V3和发动机冷却剂排出通道d移动至冷却剂泵11(S50)。
根据上述构造，在步骤S10中检查第一阀V1、第二阀V2和第三阀V3的关闭状态以及水泵19的OFF状态。在这一点上，当第一阀V1、第二阀V2和第三阀V3关闭且水泵19处于OFF状态时，则确定所述用于冷却和加热尿素溶液的装置处于正常工作状态，并且该过程前进至步骤S20，而当确定所述用于冷却和加热尿素溶液的装置处于异常工作状况(off-normaloperating condition)时，则该过程前进至步骤S15。
异常工作状况是指来自水泵19、第一阀V1、第二阀V2、第三阀V3和所述温度传感器的操作信号未被输入到控制器的故障状态。
在步骤S15中，当所述用于冷却和加热尿素溶液的装置处于异常工作状况时，通过显示器(未示出)向操作者显示错误消息，然后，操作者查看并检查有缺陷的部件。
在步骤S20中，随着尿素溶液罐14的内部温度由于操作该机械产生的热量而升高，尿素溶液的温度升高了。在这一点上，由安装在尿素溶液罐14内的温度传感器检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度的检测信号被输入至控制器。
因此，根据该控制器，确定所检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度是否超过设定温度，并且，当尿素溶液的温度超过设定温度时，该过程前进至步骤S30，而当尿素溶液的温度等于或低于设定温度时，则重复确定尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度是否超过设定温度的步骤。
在步骤S30中，当检测到的尿素溶液的温度超过设定温度时，所述另外的冷却剂罐18中的第二冷却剂被供应至尿素溶液罐14的热交换管15并且第一阀V1打开、第二阀V2和第三阀V3关闭，以便第二冷却剂与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换。
因此，利用水泵19的驱动将所述另外的冷却剂罐18中的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a、打开的第一阀V1和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15。
供应至热交换管15的第二冷却剂与尿素溶液罐14中的尿素溶液之间的热交换将尿素溶液冷却至不超过设定温度。热交换管15中的第二冷却剂与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换，并通过排出管线21和冷却剂排出通道c移动至所述额外的冷却器20。这里，由于关闭的第三阀V3，发动机冷却剂排出通道d保持关闭状态。
因此，从热交换管15通过排出管线21和冷却剂排出通道c移动到所述额外的冷却器20的第二冷却剂与通过冷却风扇10的旋转而被吸入发动机13的外部空气热交换，从而冷却该冷却剂。已经通过所述额外的冷却器20而与外部空气热交换的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a移动至所述另外的冷却剂罐18。
在步骤S40中，控制器确定尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度是否等于或低于设定温度，并且，当检测到的尿素溶液的温度等于或低于设定温度时，前进至步骤S50，而当检测到的尿素溶液的温度超过设定温度时，则重复确定尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度是否等于或低于设定温度的步骤。
在步骤S50中，当检测到的尿素溶液的温度等于或低于设定温度时，第一冷却剂被供应至尿素溶液罐14的热交换管15并且第二阀V2和第三阀V3打开且第一阀V1关闭，以便第一冷却剂与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换。
因此，利用冷却剂泵11的驱动将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、打开的第二阀V2和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15。
供应至尿素溶液罐14的热交换管15的第一冷却剂与尿素溶液罐14中的尿素溶液之间的热交换提高了尿素溶液的温度，所以，将尿素溶液罐14中的尿素溶液保持在设定温度下。
已经与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换的热交换管15中的第一冷却剂通过排出管线21、打开的第三阀V3和发动机冷却剂排出通道d移动至冷却剂泵11。
从热交换管15通过排出管线21和发动机冷却剂排出通道d移动至冷却剂泵11的第一冷却剂被主冷却器12冷却，该主冷却器12与通过冷却风扇10的旋转而吸入发动机13的外部空气进行热交换。
当该过程前进至步骤S50时，重复从步骤S20至S50的控制过程。
参考图2，所述阀被构造成打开或关闭，以便将第一冷却剂和所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15，或者将第一冷却剂和第二冷却剂从尿素溶液罐14的热交换管15通过排出管线21排出，所述阀可包括：
在第一打开位置和第二打开位置之间转换的第一三通阀22，在第一打开位置，利用水泵19的驱动将来自所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15，在第二打开位置，利用冷却剂泵11的驱动将第一冷却剂供应至尿素溶液罐14的热交换管15，和
在第一打开位置和第二打开位置之间转换的第二三通阀23，在该第一打开位置，使得在尿素溶液罐14的热交换管15和容纳在尿素溶液罐14中的尿素溶液之间热交换之后通过排出管线21排出的第二冷却剂移动至所述额外的冷却器20，在该第二打开位置，使得在尿素溶液罐14的热交换管15和容纳在尿素溶液罐14中的尿素溶液之间热交换之后通过排出管线21排出的第一冷却剂移动至冷却剂泵11。
根据上述实施例，当由温度传感器检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度超过设定温度而需要将所述另外的冷却剂罐18中的第二冷却剂供应至尿素溶液罐14的热交换管15时，第一三通阀22和第二三通阀23转换到第一打开位置。
因此，利用水泵19的驱动将另外的冷却剂罐18中的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a、水泵19、转换到第一打开位置的第一三通阀22、以及供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15。因此，供应至热交换管15的第二冷却剂与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换，从而将尿素溶液冷却至设定温度。
已经与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换的热交换管15中的第二冷却剂通过排出管线21、转换到第一打开位置的第二三通阀23、以及冷却剂排出通道c移动至所述额外的冷却器20。
另一方面，当由温度传感器检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度等于或低于设定温度而需要将第一冷却剂供应至尿素溶液罐14的热交换管15时，第一三通阀22和第二三通阀23转换到第二打开位置。
因此，利用冷却剂泵11的驱动将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、转换到第二打开位置的第一三通阀22、以及供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15。因此，供应至热交换管15的第一冷却剂与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换，从而提高尿素溶液的温度并将尿素溶液保持在设定温度。
另一方面，已经与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换的热交换管15中的第一冷却剂通过排出管线21、转换到第二打开位置的第二三通阀23、以及发动机冷却剂排出通道d移动至冷却剂泵11。
如上所述，除了第一三通阀22和第二三通阀23之外，根据本发明第二实施例的用于冷却和加热尿素溶液的装置与图1所示的用于冷却和加热尿素溶液的装置具有相同的元件，因此，将省略那些元件的详细描述并使用相同的附图标记。
参考图4，本发明的另一实施例提供了一种用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的控制方法，其中，该装置包括：
冷却风扇10、冷却剂泵11和主冷却器12，该冷却风扇10、冷却剂泵11和主冷却器12设置于发动机13处；
尿素溶液罐14，该尿素溶液罐14储存尿素溶液并具有内置的热交换管15，第一冷却剂(表示发动机冷却剂)或第二冷却剂(表示比发动机冷却剂更冷的冷却剂)通过热交换管15循环；
另外的冷却剂罐18，所述另外的冷却剂罐18储存第二冷却剂，该第二冷却剂冷却尿素溶液罐14中储存的尿素溶液；
水泵19，该水泵19将来自所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过供应管线17供应至热交换管15；
额外的冷却器20，所述额外的冷却器20通过与外部空气的热交换来散发第二冷却剂的热量，该第二冷却剂与尿素溶液罐14的尿素溶液热交换；
温度传感器(未示出)，该温度传感器检测尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度；
第一阀V1，该第一阀V1构造成被打开或关闭，以将所述另外的冷却剂罐18中的第二冷却剂通过供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15；
第二阀V2，该第二阀V2构造成被打开或关闭，以将第一冷却剂通过供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15；
第三阀V3，该第三阀V3被构造成：在第一冷却剂和第二冷却剂与尿素溶液罐14中容纳的尿素溶液热交换之后将第一冷却剂和第二冷却剂从尿素溶液罐14的热交换管15通过排出管线21排出；以及
控制器(未示出)，该控制器接收由所述温度传感器检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的检测信号，并且其中，所述控制方法包括：
检查第一阀V1、第二阀V2和第三阀V3的关闭状态以及水泵19的OFF状态(S10)；
确定所检测到尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度是否超过大气温度(S20A)；
当检测到的尿素溶液的温度超过大气温度时，打开第一阀V1并关闭第二阀V2和第三阀V3，以便将所述另外的冷却剂罐18的第二冷却剂通过冷却剂供应通道a、水泵19、第一阀V1和供应管线17供应至尿素溶液罐14的热交换管15并且使已经与尿素溶液罐14中的尿素溶液热交换的第二冷却剂通过排出管线21和冷却剂排出通道c移动至所述额外的冷却器20(S30)；
确定所检测到的尿素溶液的温度是否等于大气温度(S40A)；
当检测到的尿素溶液的温度等于大气温度时，关闭第一阀V1并打开第二阀V2和第三阀V3，以便将第一冷却剂通过发动机冷却剂供应通道b、第二阀V2和供应管线17供应至尿素溶液罐的热交换管15并且使已经与尿素溶液罐14的尿素溶液热交换的第一冷却剂通过排出管线21、第三阀V3和发动机冷却剂排出通道d移动至冷却剂泵11(S50)。
根据上述构造，除了确定由温度传感器检测到的尿素溶液罐14中的尿素溶液的温度是否超过大气温度(S20A)以及确定所检测到的尿素溶液的温度是否等于大气温度(S40A)之外，该控制方法与图3所示的用于冷却和加热尿素溶液的装置的控制方法具有相同的步骤，因此，将省略那些步骤的详细描述并将使用相同的附图标记。
虽然已结合附图中示出的具体实施例描述了本发明，但这些实施例仅是说明性的，且本发明不限于这些实施例。应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员能够对这些实施例进行各种等效的修改和变型。因此，本发明的实际技术范围不应由上述实施例限定，而是应由所附的权利要求书及其等效物限定。
工业适用性
根据如上所述地构造的本发明，该装置将尿素溶液罐的被喷射至排气管的排气中的尿素溶液保持在适当温度，以减少从柴油发动机排出的排气中的氮氧化物，从而使建筑机械能够连续地工作。

Claims (12)

1.一种用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置，所述装置包括：
发动机，所述发动机包括冷却风扇、冷却剂泵和主冷却器；
尿素溶液罐，所述尿素溶液罐储存尿素溶液并设有内置的热交换管，第一冷却剂或第二冷却剂通过所述热交换管循环；
另外的冷却剂罐，所述另外的冷却剂罐储存所述第二冷却剂，所述第二冷却剂冷却所述尿素溶液罐中储存的尿素溶液；
水泵，所述水泵将来自所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂供应至所述热交换管；
阀，所述阀被构造成打开或关闭，以便利用所述冷却剂泵的驱动将所述第一冷却剂通过供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管并利用所述水泵的驱动将所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂通过所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管，并且使在所述尿素溶液罐的所述热交换管处热交换后的所述第一冷却剂和所述第二冷却剂分别移动到所述冷却剂泵和所述另外的冷却剂罐；以及
控制器，当所述尿素溶液罐的尿素溶液的温度超过设定温度时，所述控制器向所述水泵的驱动器输出驱动信号，以便利用所述水泵通过所述阀和所述供应管线供应所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂，而当所述尿素溶液罐中的尿素溶液的温度等于或低于所述设定温度时，所述控制器向所述冷却剂泵的驱动器输出驱动信号，以便利用所述冷却剂泵将所述第一冷却剂通过所述阀和所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管，并且，所述控制器打开或关闭所述阀。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
额外的冷却器，所述额外的冷却器通过与外部空气的热交换来散发所述第二冷却剂的热量，所述第二冷却剂被供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管，与所述尿素溶液罐中容纳的尿素溶液热交换且然后被移动至所述另外的冷却剂罐。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述阀包括：
第一阀，所述第一阀被构造成在利用所述水泵的驱动将来自所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂通过所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管时打开，并且被构造成在利用所述冷却剂泵的驱动将所述第一冷却剂供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管时关闭，
第二阀，所述第二阀被构造成在将来自所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂通过所述第一阀和所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管时关闭，并且被构造成在利用所述冷却剂泵的驱动将所述第一冷却剂通过所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管时打开，以及
第三阀，所述第三阀被构造成：当所述第三阀关闭以将所述另外的冷却剂罐中的所述第二冷却剂通过所述第一阀和所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管时，使与所述尿素溶液罐中容纳的尿素溶液热交换之后从所述尿素溶液罐的所述热交换管通过所述排出管线排出的所述第二冷却剂移动至所述额外的冷却器；并且所述第三阀被构造成：当所述第三阀打开以将所述第一冷却剂通过所述第二阀和所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管时，使与所述尿素溶液罐中容纳的尿素溶液热交换之后从所述尿素溶液罐的所述热交换管通过所述排出管线排出的所述第一冷却剂移动至所述冷却剂泵。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀被构造为在初始状态和ON状态之间转换的电磁阀，在所述初始状态下，关闭与所述供应管线选择性地连接的冷却剂供应通道和发动机冷却剂供应通道并且关闭与所述排出管线连接的发动机冷却剂排出通道，而在所述ON状态下，响应于输入的电信号而打开所述冷却剂供应通道、所述发动机冷却剂供应通道和所述发动机冷却剂排出通道。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述尿素溶液罐设有温度传感器，所述温度传感器检测所述尿素溶液罐中的尿素溶液的温度并将检测信号输出到所述控制器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述阀包括：
第一三通阀，所述第一三通阀在第一打开位置和第二打开位置之间转换，在该第一打开位置，利用所述水泵的驱动将来自所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂通过所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管，在该第二打开位置，利用所述冷却剂泵的驱动将所述第一冷却剂供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管，和
第二三通阀，所述第二三通阀在第一打开位置和第二打开位置之间转换，在所述第二三通阀的所述第一打开位置，使与所述尿素溶液罐中容纳的尿素溶液热交换之后从所述尿素溶液罐的所述热交换管通过所述排出管线排出的所述第二冷却剂移动至所述额外的冷却器，而在所述第二三通阀的所述第二打开位置，使与所述尿素溶液热交换之后从所述尿素溶液罐的所述热交换管通过所述排出管线排出的所述第一冷却剂移动至所述冷却剂泵。
7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述额外的冷却器布置在所述主冷却器的前方，以便通过与比利用所述冷却风扇的驱动而供应至所述主冷却器的外部空气更冷的外部空气的热交换而被冷却。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一冷却剂是发动机冷却剂，并且所述第二冷却剂是比所述发动机冷却剂更冷的冷却剂。
9.一种用于建筑机械的用于冷却和加热尿素溶液的装置的控制方法，其中，所述装置包括：
发动机，所述发动机包括冷却风扇、冷却剂泵和主冷却器；
尿素溶液罐，所述尿素溶液罐储存尿素溶液并设有内置的热交换管，第一冷却剂或第二冷却剂通过所述热交换管循环；
另外的冷却剂罐，所述另外的冷却剂罐储存所述第二冷却剂，所述第二冷却剂冷却所述尿素溶液罐中储存的尿素溶液；
水泵，所述水泵将来自所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂供应至所述热交换管；
额外的冷却器，所述额外的冷却器通过与外部空气的热交换来散发与所述尿素溶液罐的尿素溶液热交换之后排出的所述第二冷却剂的热量；
温度传感器，所述温度传感器检测所述尿素溶液罐中的尿素溶液的温度；
第一阀，所述第一阀被构造成将所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂通过供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管；
第二阀，所述第二阀被构造成将所述第一冷却剂通过所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的热交换管；
第三阀，所述第三阀被构造成：在所述第一冷却剂和所述第二冷却剂与容纳在所述尿素溶液罐中的尿素溶液热交换之后，将所述第一冷却剂和所述第二冷却剂从所述尿素溶液罐的所述热交换管通过排出管线排出；以及
控制器，所述控制器接收由所述温度传感器检测到的所述尿素溶液罐中的尿素溶液的检测信号，其中，所述控制方法包括：
检查所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的关闭状态以及所述水泵的OFF状态；
确定由所述温度传感器检测到的所述尿素溶液罐中的尿素溶液的温度是否超过设定温度；以及
当检测到的所述尿素溶液的温度超过所述设定温度时，打开所述第一阀并关闭所述第二阀和所述第三阀，以便将所述另外的冷却剂罐的所述第二冷却剂通过所述第一阀和所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管并且使已经与所述尿素溶液罐的尿素溶液热交换的所述第二冷却剂通过所述排出管线移动至所述额外的冷却器。
10.根据权利要求9所述的控制方法，进一步包括：
当检测到的所述尿素溶液的温度等于或低于所述设定温度时，关闭所述第一阀并打开所述第二阀和所述第三阀，以便将所述第一冷却剂通过所述第二阀和所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管并且使已经与所述尿素溶液罐的尿素溶液热交换的所述第一冷却剂通过所述排出管线和所述第三阀移动至所述冷却剂泵。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其中，所述设定温度为大气温度。
12.根据权利要求11所述的控制方法，进一步包括：
当检测到的所述尿素溶液的温度等于大气温度时，关闭所述第一阀并打开所述第二阀和所述第三阀，以便将所述第一冷却剂通过所述第二阀和所述供应管线供应至所述尿素溶液罐的所述热交换管并且使已经与所述尿素溶液罐的尿素溶液热交换的所述第一冷却剂通过所述排出管线和所述第三阀移动至所述冷却剂泵。
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