选择性催化还原热量管理方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆选择性催化还原系统。特别地，本发明涉及对提供给车辆中的选择性催化还原系统的热量进行管理。
【背景技术】
[0002]对燃烧碳基燃料的发动机的排放控制受到极大关注。对于通常安装在越野推土设备(例如越野矿用自卸卡车)中的内燃机压缩活塞发动机的排放控制存在这样的关注。随着许多政府机构颁布了实施符合指导方针的排放控制方案的最后期限，对于排放控制的研宄增加。发动机和设备制造商实施的一个方案是使用选择性催化还原(下文称为“SCR”)。SCR系统的子集组使用已知为内燃机排气流体的液体尿素溶液来支持催化反应。SCR系统内的催化反应的性能非常依赖热量，需要SCR系统的某些部件保持在使得SCR系统的部件能够有效地执行催化反应的特定温度范围内。当以测量用量剂量注入内燃机排气流体时，其适当的功能高度依赖于随后在流到系统中的催化剂组分的排气中可获得的热量。
[0003]当由发动机的排气提供的热量不足以支持SCR系统催化反应过程时，发生SCR系统和部件故障及反应效率变差。如果排气热量不足，SCR系统部件(如阀门、喷嘴、喷射器和代理)可能停止正常工作。这些低温度反过来也导致SCR系统中某些部件的工作寿命减少。由于相对于特定发动机的燃料使用率范围的相当高的燃料使用率，在工作载入发动机的条件下，通常满足在SCR系统内提供足够的温度。然而，针对车辆操作状态，存在需要使发动机功率输出最小或空闲的时间段。最小发动机功率的这些时间段提供了存在低燃料使用率的状态，这反过来导致SCR系统操作可接受的热量不足。热量不足随着环境温度下降而增加。因此，需要一种用于对提供给SCR系统的热量进行管理的方法和系统。
【发明内容】
[0004]根据一个实施方式，用于向选择性催化还原系统提供足够热量的方法，所述选择性催化还原系统位于具有发动机和选择性催化还原器(SCR)的车辆中，所述方法可以包括如下步骤:感测指示所述SCR的入口处的气体温度的温度；确定所述SCR的所述入口处的所述气体温度是否处于预定最低温度；确定当前车辆操作所需的发动机载荷；计算将所述SCR的所述入口处的所述气体温度增加到至少所述预定最低温度所需的增加发动机载荷；通过将当前车辆操作所需的发动机载荷与所述增加发动机载荷进行比较来计算过量发动机载荷；将所述发动机载荷调整至所述增加发动机载荷；通过功率吸收装置去除所述过量发动机载荷。
[0005]根据另一实施方式，位于具有发动机的车辆中的选择性催化还原热量管理系统，所述系统包括:传感器，被配置成确定指示选择性催化还原器(SCR)的入口处的气体温度的温度；与所述传感器通信的SCR控制器。所述SCR控制器被配置成:确定所述SCR的所述入口处的所述气体温度是否处于预定最低温度；以及计算将所述SCR的所述入口处的所述气体温度增加到至少所述预定最低温度所需的增加发动机载荷。所述系统还包括与所述SCR控制器通信的驱动系统控制器，所述驱动系统控制器被配置成:确定当前车辆操作所需的发动机载荷；通过将当前车辆操作所需的所述发动机载荷与所述增加发动机载荷进行比较来计算过量发动机载荷；以及将所述发动机载荷调整至所述增加发动机载荷。所述系统还包括与所述驱动系统控制器通信并且连接至所述发动机的功率吸收装置，其中，所述功率吸收装置被配置成去除所述过量发动机载荷。
[0006]在研宄了下面的附图和详细描述之后，对于本领域的技术人员而言，其它系统、方法、特征和优点将是明显的或将会变得明显。意在使本说明书中包括的所有这样的附加系统、方法、特征和优点处于本发明的范围内并且由所附权利要求进行保护。
【附图说明】
[0007]通过阅读结合附图的以下描述将会更全面地理解下面描述的实施方式，在附图中:
[0008]图1是根据一个实施方式的具有SCR系统的车辆的图；
[0009]图2是根据一个实施方式的驱动系统逻辑判定树的流程图；
[0010]图3是根据一个实施方式的SCR逻辑判定树的流程图；
[0011]图4是根据一个实施方式的拖运周期燃料消耗率(haul cycle fuel rate)和SCR热量的图形表示；
[0012]图5是根据一个实施方式的拖运分布(haul profile)的图形表示；
[0013]图6是根据一个实施方式的拖运车辆逻辑判定树的流程图；
[0014]图7是根据一个实施方式的改进的拖运周期燃料消耗率和SCR热量的图形表示；
[0015]图8是根据一个实施方式的另一改进的拖运周期燃料消耗率和SCR热量的图形表不O
【具体实施方式】
[0016]图1示出了根据一个实施方式的具有SCR系统的车辆的图。车辆117可以是越野电驱动动力自卸卡车。车辆117包括用于向发电装置106提供旋转轴动力的燃烧燃料的发动机104，发电装置106反过来通过驱动系统控制114提供电能。驱动系统控制114将电能导向车轮牵引电机或电机111以进行推进。
[0017]当在需要减速力的状态下(例如下坡操作)操作车辆117时，可以通过驱动系统控制114从车轮牵引电机或电机111电提取转动能量。可以通过驱动系统部件减速栅115将所提取的电能释放到周围空气。
[0018]发动机104可以包括进气过滤器101。进气过滤器101通过进气管道系统102将吸入的空气提供给空气充电系统103。吸入的空气通过空气充电系统103被提供给发动机104。
[0019]发动机104通过排气管105排出加热的气体。排气管105包含具有内燃机排气流体喷射阀107和SCR催化剂气流容器108的SCR系统。SCR催化剂气流容器108通过排气管112排出最终的经SCR系统处理的气体。
[0020]SCR系统可以包括包含内燃机排气流体供给贮存器110的部件，所述内燃机排气流体供给贮存器110使用控制器或阀系统109将内燃机排气流体提供给SCR系统内燃机排气流体喷射阀107。控制器和阀系统109可以是具有不同系统实现的许多组合的分离的部件。控制器和阀系统109还可以包括具有不同系统实现的许多组合的、被结合到发动机控制116、车辆控制118和其他控制的部分。
[0021]操作者在操作者控制站113中的特定动作可以提供可以为机械的、电的、无线电波或其他传送方式的命令。这些命令可以直接地或通过驱动系统控制114和或其它可能系统的控制来控制车辆系统(诸如驱动系统控制114、发动机控制116或车辆上的其它系统控制)。
[0022]在图5中可以显示车辆117作为越野采矿自卸卡车的示例性应用的操作状态，这是根据一个实施方式的拖运分布的图形表不。样本拖运分布曲线519始于车辆117的土料装载铲被装满并准备开始运动516。然后，车辆117从装载铲区域机动地通过水平段501，以在拖运路径502的起始部分开始其向上的路线。在拖运分布路线上，拖运路径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，车辆 117 接下来会遇到相对水平的地形倾倒区段514。在分布曲线519的端部515处，例如在倾倒操作中排出载荷。然后，车辆117经由相同的分布曲线在返回方向上返回，降回土料装载铲，以再次处于起始位置516。该往返类型的应用(在此情况下为上升装载托运和下降空回)为拖运周期的示例。
[0023]在图4中可以显示示例车辆117在整个样本拖运分布曲线519中的发动机工作状态，这是根据一个实施方式的拖运周期燃料消耗率和SCR热量的图形表示。时间轴428描绘了针对给定的拖运周期425的起点411和终点412。拖运周期425具有针对以下段的部分:材料装载段406、拖运段407、倾倒段408、减速段409，以及等待队列段410。左侧的垂直轴和图例426描绘了针对以下各种车辆状态的燃料消耗率水平:例如，空闲持续状态421、减速状态(RET) 422、转动-倾倒-定位机动状态(TDS) 423，以及满额功率水平状态424。右侧纵轴和图例427描绘了 SCR可用热量的温度曲线。温度曲线427包括由空闲水平421产生的温度段413、由满功率水平424产生的温度段417、由机动转向倾倒定位产生的温度段418，由减速产生的温度段429，以及由另一空闲水平产生的温度段430。该产生的温度SCR曲线427仅是产生的温度曲线的一个示例。可以存在许多可能的产生的温度曲线并且其针对许多应用而改变，所述产生的温度曲线将有与每个可能的供燃状况对应的其自己的特性。本发明不应被解释为排除其它可能的应用、可能的状态及其组合。