CN204511585U - 用于还原剂箱的冷却剂系统及发动机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于还原剂箱的冷却剂系统及发动机。该冷却剂系统包括配置成控制冷却剂流到还原剂箱的阀。该冷却剂系统还包括设置成与该阀流体连通的旋风过滤器元件。该旋风过滤器定位于该阀相对冷却剂流的上游。该旋风过滤器配置成从冷却剂流中分离颗粒污染物以形成过滤的冷却剂流。该旋风过滤器还配置成引导分离的颗粒污染物远离该阀。该旋风过滤器还配置成将过滤的冷却剂流提供到该阀。

Description

用于还原剂箱的冷却剂系统及发动机
技术领域
本实用新型涉及冷却剂系统，更具体地，涉及用于还原剂箱的冷却剂系统。
背景技术
后处理系统与发动机系统有关。后处理系统配置成在排气气流离开进入大气之前处理和还原NOx和/或存在于排气气流中的其他排放化合物。为了还原NOx，后处理系统可以包括选择性催化还原（SCR）模块和还原剂输送模块。
还原剂输送模块可包括用于储存还原剂的箱、泵和还原剂输送管线。为了使还原剂箱变暖或解冻还原剂箱的目的，可以将发动机冷却剂系统构造成与还原剂箱成热交换关系。可以将相对于冷却剂流位于还原剂箱上游的阀配置成调节进入还原剂箱或还原剂泵的冷却剂的量。
美国专利第8,082,951号公开了一种阀以及一种在所述阀内提供碎屑阻力的方法。该阀可以包括限定阀室以及至少一入口和一出口的阀壳。该阀可以包括延伸至阀室内并且相对于阀室围绕定义为穿过阀室的枢转轴线枢转联接的流动通道。流动通道可以包括延伸至阀室内的主要部分和设置在阀室外的活塞部分。主要部分可以具有与枢转轴线沿径向间隔开的壁。流动通道可以包括朝着枢转轴线从该壁沿径向向内延伸的肋部。该阀还可以包括至少一个翼部件，所述翼部件定位在入口内并且相对于阀壳被固定。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于还原剂箱的冷却剂系统及发动机，它可以解决现有技术存在的一个或多个技术问题。
还原剂箱的冷却剂系统包括配置成控制冷却剂流到还原剂箱的阀。该冷却剂系统还包括设置成与阀流体连通的旋风过滤器元件。该旋风过滤器相对于冷却剂流定位于阀的上游。该旋风过滤器配置成从冷却剂流中分离颗粒污染物以形成过滤的冷却剂流。该旋风过滤器还配置成引导分离的颗粒污染物远离该阀。该旋风过滤器还配置成将过滤的冷却剂流提供到阀。
还包括：热交换器，所述热交换器设置在所述还原剂箱内。
还包括：污染物储存器，所述污染物储存器与所述旋风过滤器元件流体连通，其中，所述污染物储存器配置成收集从所述冷却剂流中分离的所述颗粒污染物。
所述还原剂箱是柴油排放流体箱。
在本实用新型的另一个方面中，公开了一种具有后处理系统的发动机。该后处理系统包括还原剂箱。该后处理系统还包括联接到还原剂箱的泵。该后处理系统还包括用于还原剂箱的冷却剂系统。该冷却剂系统包括配置成控制冷却剂流到还原剂箱的阀。该冷却机系统还包括设置成与阀流体连通的过滤器元件。该过滤器元件相对于冷却剂流定位于阀的上游。该过滤器元件配置成从冷却剂流中分离颗粒污染物以生成过滤的冷却剂流。该过滤器元件还配置成引导分离的颗粒污染物远离阀。该过滤器元件还配置成将过滤的冷却剂流提供到阀。
所述过滤器元件是旋风过滤器元件。
还包括：污染物储存器，所述污染物储存器与所述旋风过滤器元件流体连通，其中，所述污染物储存器配置成收集从所述冷却剂流中分离的所述颗粒污染物。
所述过滤器元件是网筛。
所述还原剂箱是柴油排放流体箱。
所述冷却剂系统还包括设置在所述还原剂箱内的热交换器。
本实用新型能够对冷却剂流进行有效地过滤，以防止颗粒污染物堵塞阀或损坏其他的部件。
通过以下说明和附图，本实用新型的其他特征和方面将显而易见。
附图说明
图1是示出了根据本实用新型的一个实施例的包括发动机和后处理系统的发动机系统的框图；
图2是还原剂箱和与该还原剂箱有关的冷却剂系统的透视图；
图3是根据本实用新型的一个实施例的与后处理系统有关的阀和过滤器元件的示意图；以及
图4是一种控制还原剂箱的温度的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参考在附图中示出了其实例的具体实施例或特征。一般地，如果可能，将使用相应的或类似的参考标号指代相同或相应的部分。
参考图1，该图示出了示例性发动机系统100的框图。发动机系统100包括发动机102。在一个实施例中，发动机102可包括本领域中已知的任何内燃机，包括但不限于柴油燃料发动机、汽油燃料发动机、天然气燃料发动机或它们的组合。发动机102可以包括其他部件，诸如燃料系统、进气系统、包括传动系统的动力传动系统等等。发动机102可以用于向任何机器提供动力，所述机器包括但不限于公路卡车、非公路卡车、运土机器和其他类似的机器。
发动机系统100还包括排气后处理系统104。后处理系统104流体连接到发动机102的排气歧管106。后处理系统104配置成处理排出发动机102的排气歧管106的排气气流。该排气气流包含排放化合物，所述排放化合物可包括氮氧化物（NOx）、未燃烧的碳氢化合物、颗粒物和/或其他化合物。后处理系统104配置成在排气气流排出发动机系统100之前处理和还原NOx和/或其他排放化合物。
后处理系统104包括还原剂输送模块108。还原剂输送模块108配置成将还原剂注入排气气流中。还原剂可以是诸如柴油排放流体（DEF）的流体，所述流体包括尿素。可选地，还原剂可包括氨或任何其他还原剂。后处理系统104内的还原剂的流动的方向用箭头109表示。
还原剂输送模块108包括还原剂箱110、泵112和还原剂注射器114，并且将结合图2详细说明所述还原剂输送模块108。后处理系统104还可以包括选择性催化还原（SCR）模块116，所述选择性催化还原（SCR）模块116相对于后处理系统104中的还原剂流109设置在还原剂输送模块108的下游。SCR模块116配置成还原存在于排气气流中的NOx的浓度。
在此公开的后处理系统104是示例性的。本领域技术人员可以领会后处理系统104此外还可包括其他组件。例如，在一个实施例中，后处理系统104也可包括流体连接到排气歧管106的混合室（未示出）以及所述SCR模块116。该混合室配置成混合从排气歧管106接收的排气气流和从SCR模块116上游的还原剂箱110接收的还原剂。在不背离本实用新型的范围的情况下位置和包括在后处理系统104中的部件的变化是可以的，并且在此未公开的许多其他配置同样可以在本实用新型的范围内。
图2示出了还原剂箱110的透视图。还原剂箱110可以是DEF箱。还原剂箱110配置成将还原剂存储于其中。还原剂箱110通过泵112和还原剂注射器114流体连接到SCR模块116，以便将还原剂供给到排气气流中。与还原剂箱110有关的诸如尺寸、形状、位置和所用物料的参数可以因功能系统设计和要求而不同。
参考图1和图2，泵112设置成与还原剂箱110流体连通。泵112配置成增压并且从还原剂箱110选择性地输送还原剂。然后由安装在泵112下游的还原剂注射器114（见图1）将还原剂引入到SCR模块116内。泵112可通过还原剂进口管线118从还原剂箱110接收还原剂。由泵112泵吸到还原剂注射器114中的过量的还原剂可通过还原剂回收管线120再循环到还原剂箱110。泵112可包括本领域中已知的任何泵，所述泵包括但不限于活塞泵和离心泵。
需要注意的是，还原剂容易冻结。还原剂冻结可影响后处理系统104的性能。因此，冷却剂系统122设置在后处理系统104内。冷却剂系统122配置成加热还原剂从而增加还原剂的温度。更为具体地，冷却剂系统122配置成解冻还原剂箱110内的还原剂。冷却剂系统122还配置成解冻流动通过泵112的还原剂。
冷却剂可流动通过冷却剂系统122。后处理系统104内的冷却剂的流动的方向在图1中用箭头123表示。冷却剂可以是能够冷却发动机102的任何发动机冷却剂。由于冷却剂和许多发动机部分之间的热传递，流动通过冷却剂系统122的冷却剂的温度通常高于冷却剂的温度。在图示的实施例中，冷却剂自由流动通过冷却剂系统122（见图1）。可将冷却剂泵（未示出）设置成与冷却剂系统122流体连通。该冷却剂泵配置成将冷却剂从冷却剂系统122泵送并输送到后处理系统104的其他部件。
阀124设置成与冷却剂系统122流体连通。阀124配置成控制冷却剂流流向还原剂箱110。阀124可以具体化为能基于由阀124接收的致动命令使流体流流动穿过其的任何类型的常规阀。在一个实例中，阀124可以是球阀。可选地，阀124可以是本领域技术人员已知的任何其他类型的阀。此外，阀124可液压致动或气压致动。在一个实施例中，阀124可以由控制模块（未示出）操作，用于开启或关闭阀124并且进而控制冷却剂流流向还原剂箱110。在一个实例中，控制模块可以接收来自后处理系统104中的多个传感器的信号。在该实例中，传感器可配置成确定存在于还原剂箱110中的还原剂的温度。当还原剂的温度低于特定阈值温度时，控制模块可致动与还原剂箱110有关的阀124。
冷却剂有时可包含颗粒污染物于其中。这些颗粒污染物可来自冷却剂系统122中的其他地方，例如，这些颗粒污染物可以是夹带于位于冷却剂系统122中某处的冷却剂流中的小的金属微粒或非金属碎屑。颗粒污染物可倾向于阻碍或阻塞设置成与还原剂箱110有关的阀124。阀124的堵塞可影响进入到还原剂箱110中的冷却剂的量。此外，这些颗粒污染物可损坏还原剂输送模块108的其他的许多部件。
本实用新型提供与阀124流体连通的过滤器元件126。过滤器元件126相对冷却剂流定位于阀124的上游。此外，过滤器元件126的上游侧可流体连接到发动机系统100的散热器（未示出）。过滤器元件126配置成从该冷却剂流中分离颗粒污染物以形成过滤的冷却剂流。过滤的冷却剂的流动的方向用箭头127表示（见图1）。过滤器元件126可以具体化为本领域技术人员已知的适何类型的过滤器。
图3是过滤器元件126和阀124的示意图。在所示的实施例中，过滤器元件126具体化为旋风过滤器。过滤器元件126包括冷却剂进口端和冷却剂出口端。冷却剂进口端配置成接收冷却剂，所述冷却剂可包括夹带在其中的碎屑和/或颗粒污染物。此外，过滤器元件126的冷却剂出口端流体连接到阀124的入口。
当致动阀124时，由冷却剂泵泵送的冷却剂流动通过过滤器元件126。过滤器元件126从冷却剂中分离存在于冷却剂流中的颗粒污染物。在示例性的实施例（其中过滤器元件126为旋风过滤器元件）中，通过过滤器元件126的下部128将分离的颗粒污染物引导远离阀124。
过滤器元件126的形状使得引入过滤器元件126中的冷却剂可采用螺旋路径向下穿过过滤器元件126的圆柱形主体。此外，过滤器元件126的下部128具有锥形构型。随着冷却剂流向过滤器元件126的下部128，从该冷却剂流中分离出了颗粒污染物。分离的颗粒污染物通过设置在过滤器元件126的下部128中的孔口离开过滤器元件126。过滤的冷却剂流是从其中分离了颗粒物污染物和其他碎屑的冷却剂流，自过滤器元件126的下部128改变所述过滤的冷却剂流的方向。过滤的冷却剂流在过滤器元件126内被向上引导，并且进一步地通过设置在过滤器元件126上部的出口离开过滤器元件126。在一个实施例中，污染物储存器130设置成与过滤器元件126流体连通。污染物储存器130配置成收集从冷却剂流中分离的颗粒污染物。从其中分离了颗粒污染物的冷却剂流随后可流向阀124。
在可选的实施例中，过滤器元件126可以具体化为网筛。存在于网筛上的孔的尺寸可确定成使得可防止较大的颗粒污染物流向阀124。在这样的可选的实施例中，可以实现快速拆装配件（quick release fitting）或用于容易地接近网筛以进行清洁的其他装置。
还原剂箱110包括设置于其中的热交换器136。热交换器136设置成与阀124流体连通。基于阀124的致动，通过冷却剂进口管线132将冷却剂引入热交换器136内。冷却剂配置成经由热交换器136与存在于还原剂箱110中的还原剂交换热，从而增加还原剂的温度。此外，在通过热交换器136之后，过滤的冷却剂通过冷却剂出口管线134流出还原剂箱110。在一个实施例中，过滤的冷却剂可配置成流向后处理系统104的其他组件。例如，过滤的冷却剂流可配置成流入泵112内。
工业实用性
如上所述，流向还原剂箱110的冷却剂可在其中包含碎屑或颗粒污染物。除非通过别的方式防止其接触阀124，则该碎屑会阻塞冷却剂系统122的阀124并且妨碍其运转。阀124的阻塞可影响流向还原剂箱110的冷却剂的量。这可增加还原剂解冻时间并且可进而影响后处理系统104的总体性能。此外，在阀124内因碎屑发生不可修复的损害的情况下，可能需要替换阀124。
本实用新型涉及设置在冷却剂系统122中的过滤器元件126。在所示的实施例中，过滤器元件126示出为旋风过滤器元件。过滤器元件126设置在阀124的上游。过滤器元件126配置成从冷却剂流中分离颗粒污染物，从而避免阀124的阻塞。在一个实施例中，颗粒污染物收集在联接至过滤器元件126的污染物储存器130中。在发动机系统100维护期间，可定期清洁及清空污染物储存器130。也可容易地清洁或维修过滤器元件126和污染物储存器130。
图4是控制还原剂箱110的温度的方法400的流程图。在步骤402中，可将冷却剂流引入到过滤器元件126内。在步骤404中，从冷却剂流中分离颗粒污染物。将分离的颗粒污染物引导离开阀124并且将其收集在污染物储存器130内。在步骤406中，形成过滤的冷却剂流。在步骤408中，将过滤的冷却剂流提供到阀124。在步骤410中，基于阀124的位置使过滤的冷却剂流通过还原剂箱110。可在过滤的冷却剂流流动通过的通道上解冻存在于还原剂箱110中的冷冻还原剂。
虽然已经参照上述实施例具体示出和描述了本实用新型的各方面，但本领域技术人员将理解，在不背离公开内容的精神和范围的情况下，通过修改公开的机械、系统和方法，可以预期各种其他的实施例。应当理解这样的实施例落入基于权利要求书及其任何等同物所确定的本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于还原剂箱的冷却剂系统，其特征在于，所述冷却剂系统包括：
阀，所述阀配置成控制冷却剂流到所述还原剂箱；和
旋风过滤器元件，所述旋风过滤器元件与所述阀流体连通并且相对于所述冷却剂流定位于所述阀的上游，其中，所述旋风过滤器元件配置成：
从所述冷却剂流中分离颗粒污染物以形成过滤的冷却剂流；
引导所述分离的颗粒污染物远离所述阀；并且
将所述过滤的冷却剂流提供到所述阀。
2.根据权利要求1所述的用于还原剂箱的冷却剂系统，其特征在于，还包括：
热交换器，所述热交换器设置在所述还原剂箱内。
3.根据权利要求1所述的用于还原剂箱的冷却剂系统，其特征在于，还包括：
污染物储存器，所述污染物储存器与所述旋风过滤器元件流体连通，其中，所述污染物储存器配置成收集从所述冷却剂流中分离的所述颗粒污染物。
4.根据权利要求1所述的用于还原剂箱的冷却剂系统，其特征在于，所述还原剂箱是柴油排放流体箱。
5.一种具有后处理系统的发动机，其特征在于，所述后处理系统包括：
还原剂箱；
泵，所述泵联接到所述还原剂箱；和
用于所述还原剂箱的冷却剂系统，所述冷却剂系统包括：
阀，所述阀配置成控制冷却剂流到所述还原剂箱；和
过滤器元件，所述过滤器元件与所述阀流体连通并且位于所述阀相对所述冷却剂流的上游，其中，所述过滤器元件配置成：
从所述冷却剂流分离颗粒污染物以形成过滤的冷却剂流；并且
将所述过滤的冷却剂流提供到所述阀。
6.根据权利要求5所述的具有后处理系统的发动机，其特征在于，所述过滤器元件是旋风过滤器元件。
7.根据权利要求6所述的具有后处理系统的发动机，其特征在于，还包括：
污染物储存器，所述污染物储存器与所述旋风过滤器元件流体连通，其中，所述污染物储存器配置成收集从所述冷却剂流中分离的所述颗粒污染物。
8.根据权利要求5所述的具有后处理系统的发动机，其特征在于，所述过滤器元件是网筛。
9.根据权利要求5所述的具有后处理系统的发动机，其特征在于，所述还原剂箱是柴油排放流体箱。
10.根据权利要求5所述的具有后处理系统的发动机，其特征在于，所述冷却剂系统还包括设置在所述还原剂箱内的热交换器。
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