柴油机尾气处理液罐加热系统技术方案

系统和装置包括柴油机尾气处理液罐、位于柴油机尾气处理液罐内并被构造成提供指示第一温度的第一温度信息的第一温度传感器、以及位于柴油机尾气处理液罐内并被构造成提供指示第二温度的第二温度信息的第二温度传感器。该系统和装置还包括一个或更多个处理电路，该一个或更多个处理电路包括耦合到一个或更多个处理器的一个或更多个存储器设备，该一个或更多个存储器设备被配置成在其上存储指令，该指令在由该一个或更多个处理器执行时使该一个或更多个处理器基于第一温度信息和第二温度信息向加热系统提供能量。度信息向加热系统提供能量。度信息向加热系统提供能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柴油机尾气处理液罐加热系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年10月23日提交的美国临时专利申请第63/104,848号的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及发动机尾气后处理系统。更具体地，本公开涉及用于选择性催化还原(SCR)后处理系统中的柴油机尾气处理液(diesel exhaust fluid，DEF)管理的系统和方法。
[0004]背景
[0005]SCR后处理系统消耗柴油机尾气处理液(DEF)。DEF通常包括32.5％的尿素和67.5％的去离子水。通常，DEF在零下12摄氏度(
‑
12℃)或11华氏度(11
°
F)时冻结。
[0006]概述
[0007]一个实施例涉及一种柴油机尾气处理液系统，该柴油机尾气处理液系统包括：柴油机尾气处理液罐、位于柴油机尾气处理液罐内并被构造成提供指示第一温度的第一温度信息的第一温度传感器、位于柴油机尾气处理液罐内并被构造成提供指示第二温度的第二温度信息的第二温度传感器、以及一个或更多个处理电路，该一个或更多个处理电路包括耦合到一个或更多个处理器的一个或更多个存储器设备，该一个或更多个存储器设备被配置成在其上存储指令，该指令在由一个或更多个处理器执行时使一个或更多个处理器基于第一温度信息和第二温度信息向加热系统提供能量。
[0008]另一个实施例涉及用于柴油机尾气处理液罐的柴油机尾气处理液罐控制系统，该柴油机尾气处理液罐包括温度超声液位和浓度(TULC)传感器以及加热系统。柴油机尾气处理液罐控制系统包括温度传感器阵列以及一个或更多个处理电路，该温度传感器阵列位于柴油机尾气处理液罐内并被构造成提供温度信息，该一个或更多个处理电路包括耦合到一个或更多个处理器的一个或更多个存储器设备，该一个或更多个存储器设备被配置成在其上存储指令，该指令在由一个或更多个处理器执行时使该一个或更多个处理器基于温度信息向加热系统提供能量。
[0009]另一个实施例涉及一种方法，该方法包括从位于柴油机尾气处理液罐内的第一温度传感器接收指示主温度的主温度信息，从位于柴油机尾气处理液罐内的温度传感器阵列接收指示次级温度的次级温度信息，以及基于主温度和次级温度选择性地向位于柴油机尾气处理液罐内的加热系统提供能量。
[0010]本概述仅为说明性的，并不打算以任何方式进行限制。结合附图，在本文阐述的详细描述中，本文描述的设备或过程的其他方面、专利技术特征和优点将变得明显，其中相似的参考数字指代相似的元件。
[0011]附图简述
[0012]图1是根据一些实施例的DEF加热系统的示意图。
[0013]图2是根据一些实施例的DEF罐的截面视图。
[0014]图3是根据一些实施例的DEF加热系统的示意图。
[0015]图4是根据一些实施例的DEF加热系统的示意图。
[0016]图5是根据一些实施例的DEF加热系统的控制器的示意图。
[0017]图6是根据一些实施例的用于操作DEF加热系统的方法的流程图。
[0018]图7A
‑
图7D是根据一些实施例的DEF加热系统的示意图。
[0019]图8A
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图8D是根据一些实施例的DEF加热系统的示意图。
[0020]详细描述
[0021]以下是与用于解冻柴油机尾气处理液(DEF)罐的方法、装置和系统相关的各种概念以及这些方法、装置和系统的实现的更详细的描述。在转向详细示出某些示例性实施例的附图之前，应该理解，本公开不限于说明书中阐述的或附图中示出的细节或方法。还应理解，本文中使用的术语仅用于描述目的，而不应被视为限制性的。
[0022]典型的柴油机尾气处理液(DEF)防冻系统利用温度超声液位和浓度(TULC)传感器，该TULC传感器包括位于DEF罐或容器内的单一温度传感器。TULC传感器提供局部解冻性能，因为温度仅在DEF罐内的单个位置处测量，并且在一些情况下不能指示DEF罐内DEF整体上的均匀温度。例如，非公路车辆(诸如采矿卡车)可以具有大型发动机(例如，超过700马力)和大于30、60、100和200加仑的DEF罐。在大型DEF罐中，由TULC传感器测量的局部温度并不总是指示整个DEF罐中的DEF温度，尤其是在低温下(例如零华氏度)。如前所述，DEF通常在零下12摄氏度(
‑
12℃)或11华氏度(11
°
F)时冻结。
[0023]在典型系统中，来自TULC传感器的温度信号用于触发施加到DEF罐和其他排放相关部件的热源。准确的读数对于确保符合排放要求非常重要。
[0024]总体上参考附图，本文公开的各种实施例涉及用于改进DEF罐的解冻的系统、装置和方法。DEF加热或解冻系统包括控制器(例如，发动机控制模块或专用控制器)，该控制器控制电子控制的冷却剂阀，该电子控制的冷却剂阀选择性地从发动机向位于DEF罐内的热交换器提供加热的冷却剂，以在DEF罐内的DEF的温度等于或小于预定温度(例如，15摄氏度)时加热或解冻罐内的DEF。控制器从邻近热交换器的TULC传感器和包括在DEF罐内与TULC传感器间隔开的一个或更多个温度传感器的次级温度传感器阵列接收温度信息。与TULC传感器协作的次级温度传感器阵列创建温度矩阵，用于后处理所有温度信号，并提供更精确的加热策略和/或DEF加热系统的控制。可以使用预编程模型、算法、逻辑或机器学习方案来创建温度矩阵，以提供DEF罐内的DEF的更精确的热模型，并因此提供对电子控制的冷却剂阀的更精确的控制，以更成功地保持DEF罐内的温度或解冻DEF。改进的DEF加热系统提供的优点包括消除了TULC传感器附近的热点，该热点会导致流向热交换器的冷却剂流过早切断，从而允许DEF罐内的一些DEF保持冻结。更精确的热模型的另一个优点是消除了准备注入的解冻DEF量的错误指示。热模型允许后处理系统更快地成功开始定量给料。
[0025]如图1所示，DEF加热系统10形式的柴油机尾气处理液系统包括发动机14、DEF罐18和电子控制的冷却剂阀22形式的开关元件，该开关元件控制到DEF罐18的能量流以加热保持在DEF罐18内的DEF。在一些实施例中，开关元件包括电子开关、机械操作阀或其他开关设备。在一些实施例中，加热DEF罐18的能量由发电机、电池、辅助加热系统或除发动机14之外的另一种热源提供。通常，发动机14产生被冷却剂吸收的热量。电子控制的冷却剂阀22控制到DEF罐18的冷却剂流以加热DEF罐。
[0026]如图2所示，DEF罐18包括集管(header)26，该集管26被构造成密封DEF罐18并支撑过滤器、用于DEF的抽吸和填充管、以及加热单元30，该加热单元30包括热交换器34形式的加热元件和TULC传感器38。在一些实施例中，根据需要，加热元件是可潜水电阻加热元件或另一加热元件。集管26包括两个基本上相同的加热单元30、30
’...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种柴油机尾气处理液系统，包括：柴油机尾气处理液罐；第一温度传感器，其定位在所述柴油机尾气处理液罐内，并且被构造成提供指示第一温度的第一温度信息；第二温度传感器，其定位在所述柴油机尾气处理液罐内，并且被构造成提供指示第二温度的第二温度信息；以及一个或更多个处理电路，所述一个或更多个处理电路包括耦合到一个或更多个处理器的一个或更多个存储器设备，所述一个或更多个存储器设备被配置成在其上存储指令，所述指令在由所述一个或更多个处理器执行时使所述一个或更多个处理器基于所述第一温度信息和所述第二温度信息向加热系统提供能量。2.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，其中，所述一个或更多个处理电路还包括发动机控制模块，所述发动机控制模块被构造成接收所述第一温度信息。3.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，其中，所述一个或更多个存储器设备还被配置成在其上存储指令，所述指令在由所述一个或更多个处理器执行时使所述一个或更多个处理器生成所述柴油机尾气处理液罐的热模型，以及其中，当所述热模型指示所述柴油机尾气处理液罐内的柴油机尾气处理液大于或等于预定阈值时，能量被提供给所述加热系统。4.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，其中，所述一个或更多个存储器设备还被配置成在其上存储指令，所述指令在由所述一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器：当(i)所述第一温度大于或等于预定阈值并且所述第二温度在距离所述第一温度的预定范围内，或者(ii)所述第二温度大于或等于所述预定阈值并且所述第二温度不在距离所述第一温度的所述预定范围内时，向加热元件提供能量。5.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，其中，所述柴油机尾气处理液罐等于或大于30加仑。6.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，还包括尾气处理液罐集管，其中，所述尾气处理液罐集管支撑所述加热系统、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的每一个。7.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，还包括传感器套件，所述传感器套件包括液位传感器、质量传感器和所述第一温度传感器。8.根据权利要求7所述的柴油机尾气处理液系统，还包括：第三温度传感器，其定位在所述柴油机尾气处理液罐内，并且被构造成提供指示第三温度的第三温度信息；第四温度传感器，其定位在所述柴油机尾气处理液罐内，并且被构造成提供指示第四温度的第四温度信息；以及第五温度传感器，其定位在所述柴油机尾气处理液罐内，并且被构造成提供指示第五温度的第五温度信息。9.根据权利要求8所述的柴油机尾气处理液系统，其中，所述一个或更多个处理电路还包括发动机控制模块，所述发动机控制模块被构造成从组合传感器接收所述第一温度信
息，并且其中，所述一个或更多个存储器设备还被配置成在其上存储指令，所述指令在由所述一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器：从所述发动机控制模块接收所述第一温度信息；从所述第二温度传感器接收所述第二温度信息；从所述第三温度传感器接收所述第三温度信息；从所述第四温度传感器接收所述第四温度信息；从所述第五温度传感器接收所述第五温度信息；以及基于所述第一温度信息、所述第二温度信息、所述第三温度信息、所述第四温度信息和所述第五温度信息生成所述柴油机尾气处理液罐的热模型。10.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，还包括所述加热系统，其中，所述加热系统包括加热元件。11.根据权利要求10所述的柴油机尾气处理液系统，其中，所述加热元件包括被构造成接收来自发动机的冷却剂的热交换器。12.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理液系统，还包括所述加热系统，其中，所述加热系统包括第一加热元件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩，
申请(专利权)人：康明斯电力公司，
类型：发明
国别省市：