用于多缸内燃机的后处理单元中的冷却系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及多缸内燃机-的后处理单元中的冷却回路。更具体地，本实用新型涉及在冷却回路内使用分相罐，以在热的发动机停机后对一组还原剂喷射器进行冷却。
【背景技术】
[0002]后处理单元通常用于内燃机中以处理排气。这种后处理单元通常包括选择性催化还原(SCR)模块，SCR模块连接到排气流经的排气管道部分或混合管。还原剂喷射器通常流体连接到排气管道部分，以将还原剂流体喷入经过的排出气流。还原剂流体通常可以包括无水氨、氨水或尿素。一旦流体还原剂被喷入混合管，则要在排气排入外界之前进行混合以处理排气。
[0003]流体还原剂喷射器通常包括喷射器喷嘴，这些喷射器喷嘴位于相对靠近排放气体通道的位置。这样，还原剂喷射器喷嘴需要承受相当高的排放气体温度，这经常会妨碍还原剂喷射器喷射最优量的还原剂流体。一般来说，长时间地暴露于这样的温度条件之中(通常超过大约120摄氏度)，喷射器的使用寿命会受到不利的影响。
[0004]因此，在后处理单元中使用冷却剂回路来抑制喷射器喷嘴的此种高温影响。更具体地，还原剂喷射器具有配置在其结构中并且更具体地配置在还原剂喷射器喷嘴周围的冷却剂套管，冷却剂可以进入该冷却剂套管以降低里面的温度。
[0005]在热的发动机停机期间，进入还原剂喷射器的冷却剂流可停止相对较长的时间。在此种情况下，还原剂喷射器的喷嘴可继续承受排气导管的高温。这样的温度范围可在可承受值以上30-40摄氏度之间，因而潜在地缩短喷射器喷嘴的使用寿命。对于具有多缸配置的相对较大的内燃机，通常要布置多个流体还原剂喷射器。考虑到维持高效可操作性的需要，这样的配置通常规定了最佳地和以提升空间利用率的方式冷却每一个还原剂喷射器的要求。
[0006]美国第6，223，526号专利公开了一种双隔室燃料储存罐，其中每一个隔室配置成分别储存燃料和还原剂。虽然该参考文献显然提供了一种在双流体储存相关应用中用于减少储存空间的方法，但并未提供以空间高效利用的方式将冷却剂保持在冷却系统(例如用于多还原剂喷射器的冷却系统)中的解决方案。更具体地，不存在用于可临时储存来自多个喷射器还原剂回路的冷却剂流的储存罐(例如分相罐)以最佳地利用可用空间的解决方案。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种用于多缸内燃机的后处理单元中的冷却系统，以冷却流体还原剂喷射器的喷射器喷嘴，防止它们发生故障和变形。
[0008]本实用新型的各方面示出了一种用于多缸内燃机的后处理单元中的冷却系统，所述后处理单元包括选择性催化还原SCR模块、连接到SCR模块上游的排气管道部分以及布置在排气管道部分邻近处的多个流体还原剂喷射器；每个流体还原剂喷射器具有喷射器冷却剂出口 ；此外，流体还原剂喷射器配置成向排气管道部分喷入还原剂流体；所述冷却系统包括具有冷却剂储存器的冷却剂回路，至少一个冷却剂栗通过冷却剂回路使冷却剂循环，并且促进冷却剂从冷却剂储存器流入多个流体还原剂喷射器；位于流体还原剂喷射器下游的分相罐布设在相对于流体还原剂喷射器的更高重力势能处，所述分相罐包括多个隔室，其每个隔室具有至少一个入口部分和至少一个出口部分，每个入口部分与流体喷射器冷却剂出口中的至少一者流体连通，并且每个出口部分与冷却剂储存器流体连通；此外，冷却剂防虹吸管线部分用于将多个流体还原剂喷射器与分相罐流体连通；冷却剂排出管线用于将分相罐与冷却剂储存器流体连通。
[0009]采用上述技术方案可以为流体还原剂喷射器的喷射器喷嘴提供期望的冷却，防止它们发生故障和变形，延长流体还原剂喷射器的使用寿命。
【附图说明】
[0010]图1是根据本实用新型的构思的应用于多缸内燃机的后处理单元中的冷却系统的不意图；
[0011]图2是根据本实用新型的构思的用于图1冷却系统的分相罐的示例性等距视图。
【具体实施方式】
[0012]参照图1，其示出用于处理来自内燃机102的排气的示例性后处理单元100的方框图。后处理单元100与冷却系统104—起工作。后处理单元100包括柴油颗粒过滤器(DPF)106以及选择性催化还原模块(称为SCR) 108，其用于在将排气排放到外界中之前对排气进行处理。排气管道I1将DPF106流体连接至SCR108。排气管道110包括混合室，其被称为排气管道部分112，用于容纳多个流体还原剂喷射器114。流体还原剂罐，称为柴油机排放流体(DEF)罐116，其流体连接到流体还原剂喷射器114。DEF罐116容纳DEF118。
[0013]内燃机102 (以下称为发动机102)可以是多缸发动机，其被配置成用于重型机械、移动设备以及相关应用。例如，非公路用卡车、矿用卡车、滑移装载机、轮式装载机、履带式拖拉机、挖掘机、推土机、轮式装载机等等。此外，本实用新型还设想扩展应用到固定机器，例如发电系统以及其它电动发电机。虽然本实用新型提出多缸柴油机的布置，但不排除其它发动机类型的等同应用。
[0014]作为后处理单元100的一部分，可以从市场上多处购买的DPF中选择一个。DPF106可以与发动机102的排气口 120连接，并被配置成用于接收来自于发动机102的原态的、未处理的排气。接收到后，DPF106被配置成过滤或分离煤烟或柴油颗粒物质，防止流入排气中。
[0015]排气管道部分112通过排气管道110与DPF106流体连接，并被设置在DPF106(或排气流A)的下游位置。排气管道部分112可以按照通常已知的方式进行塑型和构造，并且可以被配置成为接收来自于TOF106的已过滤排气。排气管道部分112包括混合室，其通常用于促进来自于DPF106的已过滤排气与诸如DEF118等还原剂流体混合。非限制地，典型的还原剂流体或DEF可以包括无水氨、氨水或尿素。
[0016]SCR108流体连接到排气管道部分112的下游。SCR108包括催化剂，例如氧化钛以及碱金属的氧化物的其它活性催化组分，以将排气中的氮氧化物转化为双原子氮气和水。碱金属可以包括但不限于钒、钼和/或钨。如同DPF106 —样，SCR108也可以从本领域中多处购买的已知的SCR单元之中选择。
[0017]在通用的多缸配置以及相对较大发动机应用中，布设多个流体还原剂喷射器114。这是因为来自于相对较大发动机的排气可能需要更多的DEF118，以中和已过滤排气中的有害成分。相应地，这里示出四个流体还原剂喷射器114。可以构想流体还原剂喷射器114在数量上的变化。相应地，排气管道部分112可以包括用于容纳流体还原剂喷射器114的装置。虽然可以构想其它接合方法，但流体还原剂喷射器114可以与排气管道部分112螺纹接合。在一端部，流体还原剂喷射器114流体连接到DEF罐116以通过一组管道流动线接收连续供给的DEFl 18。在一个实施例中，每个流体还原剂喷射器114可以包括专用DEF供应线。DEF的连续供给可以通过DEF栗(未示出)予以促进，并且可以包括其流体循环回DEF罐以形成相应的DEF回路(未示出)的其它连接件。
[0018]非限制地，流体还原剂喷射器114可以沿着排气管道部分112的长度方向布设。流体还原剂喷射器114可以配置成定期将预定量的DEFl 18喷射进排气管道部分112。DEF喷射方式可以是，将DEFl 18精细雾化喷雾引入到排气管道部分112中，以促进DEFl 18与进入的排放烟雾有效混合。
[0019]流体还原剂喷射器114包括喷射器喷嘴124，其伸入到排气管道部分112中。喷射器喷嘴124促进将预定量的DEF118喷射进排气管道部分112，更具体地说喷射进流入的排气气流中。然而，这种布置导致喷射器喷嘴124承受流动排气的高温条件。因为这些高温条件会导致喷射器喷嘴124故障，所以经常需要维修或替换。
[0020]冷却剂套管(未示出)通常安装在流体还原剂喷射器114周围，更具体地说，在喷射器喷嘴124周围。此种冷却剂套管使得冷却剂122从冷却系统(例如冷却系统104)流入到流体还原剂喷射器114内的冷却剂套管中，接收来自喷射器喷嘴124的热量，并降低其内的温度。相应地，每个流体还原剂喷射器114包括喷射器冷却剂入口 126和喷射器冷却剂出口 128，分别用于冷却剂122的流入和流出。
[0021]因此，为了减小温度的影响，流体还原剂喷射器114可操作地连接到冷却系统104。冷却系统104包括内部具有冷却剂储存器132的冷却剂回路130、至少一个冷却剂栗134、分相罐136、冷却剂防虹吸管线138以及冷却剂排出管线140。
[0022]冷却剂储存器132储存冷却剂122，并经由冷却剂供应管线142流体连接到每个流体还原剂喷射器114。也可以设想供应管线从冷却剂储存器132延伸到发动机102的散热器(未示出)。冷却剂栗134连接到冷却剂供应管线142，以便将冷却剂122从冷却剂储存器132加压供应到每个流体还原剂喷射器114。非限制地，冷却剂栗134可以是正排量栗。
[0023]冷却剂歧管罐143可以布置在冷却剂栗134的下游，用于接收从冷却剂储存器132通过冷却剂供应管线142流入的加压冷却剂。在冷却剂歧