还原剂喷射模块的冷却装置及具有其的选择性催化剂还原系统的制作方法
【专利摘要】本发明的还原剂喷射模块的冷却装置包括：冷却液循环管线，其为了冷却还原剂喷射模块而连结于模块冷却通道，用于使冷却液循环；闭回路循环管线，其连接于所述模块冷却通道的前方及后方的所述冷却液循环管线，连结成使所述冷却液循环管线选择性地形成闭回路；及至少一个的散热部，其配备于所述闭回路，用于释放从所述模块冷却通道通过自然对流而传递的热。
【专利说明】
还原剂喷射模块的冷却装置及具有其的选择性催化剂还原系统
技术领域
[0001]本发明涉及还原剂喷射模块的冷却装置及具有其的选择性催化剂还原系统，更详细而言，涉及用于发动机的排出废气后处理的还原剂喷射模块的冷却装置及具有其的选择性催化剂还原系统。
【背景技术】
[0002]选择性催化剂还原装置可以提供作为用于使从发动机排出的排出废气中含有的公害物质减少的排出废气后处理装置。所述选择性催化剂还原装置可以包括用于把还原剂向排出废气的流动方向喷射的还原剂喷射模块。发动机冷却液通过连结于所述还原剂喷射模块的冷却液循环管线而循环，能够防止所述还原剂喷射模块被高温的排出废气加热。
[0003]但是，当发动机停止时，冷却液栗也停止，导致所述冷却液不循环。在这种情况下，所述还原剂喷射模块被高温的排气管继续加热，存在所述还原剂喷射模块因热而变形，或所述还原剂喷射模块的喷射口因从尿素水蒸发的固体物而堵塞的问题。
【发明内容】
[0004]技术课题
[0005]本发明的一个课题在于提供一种具有低费用、高冷却性能的还原剂喷射模块的冷却装置。
[0006]本发明的另一课题在于提供一种具有所述冷却装置的选择性催化剂还原系统。
[0007]解决课题的方案
[0008]为了达成所述本发明的一个课题，本发明示例性实施例的还原剂喷射模块的冷却装置包括:冷却液循环管线，其为了冷却还原剂喷射模块而连结于模块冷却通道，用于使冷却液循环；闭回路循环管线，其连接于所述模块冷却通道的前方及后方的所述冷却液循环管线，连结成使所述冷却液循环管线选择性地形成闭回路;及至少一个的散热部，其配备于所述闭回路，用于释放从所述模块冷却通道通过自然对流而传递的热。
[0009]在示例性实施例中，所述还原剂喷射模块的冷却装置可以还包括闭回路控制阀，其配备于所述闭回路循环管线，控制所述冷却液的流动方向。
[0010]在示例性实施例中，所述还原剂喷射模块可以设置于在竖直方向低于所述散热部的位置，使所述冷却液通过所述闭回路循环管线而实现自然对流。
[0011]在示例性实施例中，所述闭回路控制阀可以在用于供应所述冷却液的冷却液栗停止时开放所述闭回路循环管线，使所述冷却液通过所述闭回路而自然对流。
[0012]在示例性实施例中，所述冷却液循环管线可以包括连结于所述模块冷却通道的流入部的冷却液供应管线及连结于所述模块冷却通道的流出部的冷却液回收管线。
[0013]在示例性实施例中，可以在所述冷却液回收管线上配置有第一散热部，在所述冷却液供应管线上配置有第二散热部。
[0014]在示例性实施例中，所述闭回路循环管线的一端部可以连接在连结于所述模块冷却通道的流出部的冷却液回收管线，所述闭回路循环管线的另一端部可以连接在连结于所述模块冷却通道的流入部的冷却液供应管线。
[0015]在示例性实施例中，所述散热部可以包括热管或热存储箱。
[0016]在示例性实施例中，所述还原剂喷射模块可以设置于排气管，向所述排气管内部喷射还原剂。
[0017]在示例性实施例中，在所述排气管内，可以设置有选择性还原催化剂，所述还原剂喷射模块可以设置于所述选择性还原催化剂的前方。
[0018]达成所述本发明另一课题的选择性催化剂还原系统包括:还原剂喷射模块，其设置于供排出废气从发动机排出的排气管，为了使所述排出废气内的氮氧化物还原而向所述排气管内部喷射还原剂;冷却液循环管线，其连结于所述还原剂喷射模块的模块冷却通道；冷却液栗，其设置于所述冷却液循环管线，用于把冷却液供应给所述模块冷却通道;闭回路循环管线，其连接于所述模块冷却通道的前后方的所述冷却液循环管线，用于构成通过所述模块冷却通道的闭回路;及至少一个的散热部，其配备于所述闭回路，用于释放从所述模块冷却通道通过自然对流而传递的热。
[0019]在示例性实施例中，所述选择性催化剂还原系统可以还包括闭回路控制阀，其使所述闭回路循环管线连接于所述冷却液循环管线，控制所述冷却液的流动方向。
[0020]在示例性实施例中，所述闭回路控制阀在所述冷却液栗停止时开放所述闭回路循环管线，使所述冷却液通过所述闭回路而自然对流。
[0021 ]在示例性实施例中，所述散热部可以包括配置于所述冷却液循环管线的冷却液回收管线上的第一散热部及配置于所述冷却液循环管线的冷却液供应管线上的第二散热部。
[0022]在示例性实施例中，所述散热部可以包括管或存储箱。
[0023]在示例性实施例中，所述选择性催化剂还原系统可以还包括选择性还原催化剂，其在所述排气管内设置于所述还原剂喷射模块的后方。
[0024]发明效果
[0025]根据示例性实施例，在冷却液栗处于运转中时，冷却液通过冷却液循环管线循环而冷却还原剂喷射模块，当所述冷却液栗处于停止中时，构成独立于所述冷却液循环管线的另外的闭回路，所述冷却液可以通过所述闭回路而自然对流，冷却所述还原剂喷射模块。
[0026]因此，在发动机停止后，为了冷却所述还原剂喷射模块，即使不使用另外的昂贵的诸如电气栗的装备，构成单纯的闭回路，通过自然对流现象，也能够将所述还原剂喷射模块冷却至所需的温度范围。因此，可以节省成本，增加发动机系统的装备设置空间。
[0027]但是，本发明的效果并非限定于所述言及的效果，在不超出本发明的思想及领域的范围内，可以多样地扩张。
【附图说明】
[0028]图1是表示示例性实施例的选择性催化剂还原系统的图。
[0029]图2是表示图1的选择性催化剂还原系统的框图。
[0030]图3是表示图1的还原剂喷射模块的冷却装置的剖面图。
[0031]图4a及图4b是表示图3的冷却装置的散热部的多样结构的图。
[0032]图5是表示图1的选择性催化剂还原系统中的还原剂喷射模块的冷却控制方法的顺序图。
【具体实施方式】
[0033]针对正文中公开的本发明的实施例，特定的结构性乃至功能性说明是单纯出于说明本发明的实施例的目的而列举的，本发明的实施例可以以多样的形态实施，不得解释为限定于正文中说明的实施例。
[0034]本发明可以施加多样的变更，可以具有多种形态，将在附图中列举特定实施例并在正文中详细说明。但是，这并非要把本发明限定于特定的公开形态，应理解为包括本发明的思想及技术范围内包括的所有变更、均等物乃至替代物。
[0035]第一、第二等术语可以用于说明多样的构成要素，但所述构成要素不得由所述术语所限定。所述术语可以用于把一个构成要素区别于其它构成要素的目的。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第一构成要素可以命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以命名为第一构成要素。
[0036]当提到某种构成要素“连结”或“连接”于另一构成要素时，应理解为既可以直接连结或连接于其另一构成要素，也可以在中间存在其它构成要素。相反，当提到某种构成要素“直接连结”或“直接连接”于另一构成要素时，应理解为中间不存在其它构成要素。对构成要素间的关系进行说明的其它表现，即，“在?之间”与“紧在?之间”或“相邻?”与〃直接相邻?“等，也应同样地解释。
[0037]本申请中使用的术语只为了说明特定实施例而使用，而不是要限定本发明之意。只要在文理上未明确表示不同，单数的表现也包括复数的表现。在本申请中，“包括”或“具有”等术语只是要指定说明的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在，应理解为不预先排除一个或其以上的其它特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。
[0038]只要未不同地定义，包括技术性或科学性术语在内，在此使用的所有术语均为与本发明所属技术领域的技术人员一般理解的内容相同的意义。与一般使用的字典中定义的内容相同的术语，应解释为与相关技术的文理上具有的意义一致的意义，只要在本申请中未明确地定义，不得过于地或过度地解释为形式上的意义。
[0039]下面参照附图，更详细地说明本发明的优选实施例。对于附图上相同的构成要素，使用相同的参照符号，省略对相同构成要素的重复说明。
[0040]图1是表示示例性实施例的选择性催化剂还原系统的图，图2是表示图1的选择性催化剂还原系统的框图，图3是表示图1的还原剂喷射模块的冷却装置的剖面图，图4a及图4b是表示图3的冷却装置的散热部的多样结构的图。
[0041]如果参照图1至图4b，选择性催化剂还原系统可以包括:选择性催化剂还原(selective catalyst reduct1n,SCR)装置，其具备为了使从发动机10排出的排出废气内的氮氧化物还原而喷射还原剂的还原剂喷射模块60;及还原剂喷射模块的冷却装置，其用于冷却还原剂嗔射_旲块60。
[0042]在示例性实施例中，所述SCR装置可以包括设置于排气管50内的选择性还原催化剂44及用于在选择性还原催化剂52的前方向排气管50内喷射还原剂的还原剂喷射模块60。另外，柴油氧化催化剂(diesel oxidat1n catalyst，D0C)装置42可以配备于所述SCR装置的前方。
[0043]还原剂喷射模块60为了使从发动机10排出的排出废气内的氮氧化物还原，可以喷射诸如尿素的还原剂。从发动机10排出的排出废气的温度是达到数百。C的高温，因而喷射到排气管50内的所述还原剂会立即气化。气化的还原剂可以与排出废气混合，利用选择性还原催化剂52，使所述还原剂与所述氮氧化物发生催化反应，使所述氮氧化物还原为氮气和水。
[0044]在示例性实施例中，所述还原剂喷射模块的冷却装置可以包括:冷却液循环管线80，其连结于还原剂喷射模块60的模块冷却通道62;冷却液栗70，其设置于冷却液循环管线80，用于把冷却液供应给模块冷却通道62;闭回路循环管线102，其连接于冷却液循环管线80，用于构成通过模块冷却通道62的闭回路100;及至少一个的散热部100，其配备于闭回路100，用于释放从模块冷却通道62通过借助于闭回路100内的所述冷却液的自然对流而传递的热。
[0045]冷却液循环管线80可以包括:冷却液供应管线82，其用于使冷却液栗70连结到还原剂喷射模块60的模块冷却通道62的流入部64;及冷却液回收管线84，其用于使模块冷却通道62的流出部66连结到冷却液栗70。
[0046]闭回路循环管线102可以在模块冷却通道62的前后方连接于冷却液循环管线80。具体而言，闭回路循环管线102的一端部可以连接于冷却液回收管线84，闭回路循环管线102的另一端部可以连接于冷却液供应管线82而构成闭回路100。例如，冷却液循环管线80及闭回路循环管线102可以包括软管、管等。
[0047]散热部110可以包括配置于冷却液供应管线82上的第一散热部IlOA及配置于冷却液回收管线84上的第二散热部110B。第一散热部IlOA配置于冷却液供应管线82的一部分82a，第二散热部IlOB配置于冷却液回收管线84的一部分84a，可以执行使从还原剂喷射模块60传递的热冷却的作用。第三散热部(未图示)可以追加配置于闭回路循环管线102。
[0048]不同于此，可以是一个散热部配置于冷却液供应管线82及冷却液回收管线84中某一者，或所述散热部只配置于闭回路循环管线102上。
[0049]如图3所示，闭回路100可以包括还原剂喷射模块60的模块冷却通道62、供第二散热部IlOB配置的冷却液回收管线84的一部分84a、闭回路循环管线102及供第一散热部IlOA配置的第二冷却液供应管线82的一部分82a。
[0050]闭回路100可以包括还原剂喷射模块60的模块冷却通道62，是独立于冷却液循环管线80的闭回路。闭回路100内部的密闭空间可以由冷却液充满。所述冷却液可以是具有优秀热传递特性的流体。
[0051 ]在示例性实施例中，所述还原剂喷射模块的冷却装置可以还包括闭回路控制阀120，其使闭回路循环管线102连接于冷却液循环管线80，控制所述冷却液的流动方向。闭回路循环管线102的一端部可以通过闭回路控制阀120而连接于冷却液回收管线84。例如，闭回路控制阀120可以为三向控制阀。
[0052]在冷却液栗70处于运转中时，闭回路控制阀120使闭回路循环管线102封闭，可以使所述冷却液通过冷却液循环管线80而循环。在冷却液栗70处于停止中时，闭回路控制阀120使闭回路循环管线102开放，可以使所述冷却液通过闭回路100而自然对流。
[0053]例如，在冷却液栗70处于停止中时，通过冷却液循环管线80的冷却液的流动会停止。在这种情况下，借助于闭回路控制阀120的运转，闭回路循环管线102开放，可以形成闭回路100。还原剂喷射模块60被高温的排气管50持续加热，来自还原剂喷射模块60内的模块冷却通道62的热，通过借助于闭回路100内冷却液的自然对流，传递到第二散热部IlOB及第一散热部IlOA后，第一及第二散热部110A、110B可以使传递的热释放到外部。因此，即使在冷却液栗70处于停止中时，也可以通过闭回路100内的自然对流，冷却还原剂喷射模块60。
[0054]在示例性实施例中，可以在闭回路100上追加配备有止回阀(未图示)，提供闭回路100内的流体的流动方向性。即，借助于所述止回阀，闭回路100内的冷却液可以单向流动。另外，可以在闭回路100上追加配备有加压部(未图示)，使闭回路100的密闭空间的压力上升。
[0055]如图1所示，所述还原剂喷射模块的冷却装置可以利用一个冷却液栗70，与还原剂喷射模块60—同同时冷却发动机30、涡轮增压器(未图示)等。不同于此，所述冷却装置可以只冷却还原剂喷射模块60，所述发动机、所述涡轮增压器等可以利用另外的冷却液栗进行冷却。
[0056]如果参照图4a及图4b，所述散热部可以包括多样形态的冷却结构物。如图4a所示，所述散热部可以包括热管112。热管112可以以之字形状延长。热管112可以包括具有优秀热传递率的金属或合成树脂。如图4b所示，所述散热部可以包括热存储箱。所述热管及所述热存储箱的材质、热容量及冷却性能等，可以考虑还原剂喷射模块60的加热温度、运转温度范围等而决定。
[0057]下面对所述选择性催化剂还原系统的运转进行说明。
[0058]图5是表示图1的选择性催化剂还原系统中的还原剂喷射模块的冷却控制方法的顺序图。
[0059 ]如果参照图1至图5，燃料气体供应给发动机1，使发动机1运转，从发动机1排出的排出废气可以通过排出废气后处理装置而排出。
[0060]首先，燃料气体从燃料供应部(未图示)供应，可以与经过涡轮增压器20供应的空气在混合器16中混合后，供应给发动机10的吸气歧管12。此时，经过涡轮增压器20供应到发动机10的空气可以由中间冷却器22而冷却。另一方面，从发动机10的排气歧管14排出的排出废气可以经过涡轮增压器20，通过排气管50排出到外部。
[0061]通过涡轮增压器20的排出废气可以通过柴油氧化催化剂(DOC)装置42及选择性还原催化剂44排出到外部。还原剂喷射模块60可以在选择性还原催化剂44的前方，向排气管50内喷射还原剂。从发动机10排出的排出废气的温度为达到数百。C的高温，因而喷射到排气管50内的所述还原剂可以立即气化。气化的还原剂与排出废气混合，可以利用选择性还原催化剂44而使所述还原剂与所述氮氧化物发生催化反应，使所述氮氧化物还原为氮气和水。
[0062]所述还原剂喷射模块的冷却装置通过冷却液循环管线80而使冷却液循环，可以防止还原剂喷射模块60因高温的排出废气而温度上升。
[0063]在示例性实施例中，检测冷却液栗70是否随着发动机10的运转与否而运转后(S100)，根据冷却液栗70的运转与否，可以决定闭回路控制阀120的运转与否(SllO)。冷却液栗70连结于发动机10，当发动机10运转时，冷却液栗70也运转，相反，发动机10停止，冷却液栗70也会停止。
[0064]发动机10启动后，连结于发动机10的冷却液栗70也开始运转，可以使冷却液通过冷却液循环管线80而循环。控制器(未图示)控制闭回路控制阀120的运转，闭回路控制阀120可以开放冷却液回收管线84，构成冷却循环回路(S120)。此时，闭回路循环管线102被闭回路控制阀120封闭。因此，冷却液可以只通过冷却液循环管线80循环，冷却还原剂喷射模块60(S140)o
[0065]另一方面，在负载运转后，如果发动机10停止，则冷却液栗70也停止运转，通过冷却液循环管线80的冷却液的循环停止。此时，闭回路控制阀120可以使闭回路循环管线102开放，构成自然对流闭回路100(S130)。此时，冷却液回收管线84被闭回路控制阀120封闭。因此，冷却液只通过自然对流闭回路100循环，可以利用自然对流而冷却还原剂喷射模块60(S140)o
[0066]例如，如果冷却液栗70停止，则还原剂喷射模块60的温度会继续增加。当闭回路循环管线102未被闭回路控制阀120开放时，还原剂喷射模块60会加热到约150 °C以上的温度。闭回路循环管线102被闭回路控制阀120开放而形成闭回路100后，来自还原剂喷射模块60的热，通过借助于闭回路100内冷却液的自然对流，传递到第一及第二散热部110A、110B后，第一及第二散热部110A、110B可以使传递的热释放到外部。当所述第一及第二散热部具有之字形状的热管时，还原剂喷射模块60可以冷却到约110°C以下的温度范围并保持。
[0067]如上所述，在冷却液栗70处于运转中时，冷却液通过冷却液循环管线80而循环，冷却还原剂喷射模块60，在冷却液栗70处于停止中时，构成独立于冷却液循环管线80的另外的闭回路100，所述冷却液可以通过闭回路100而自然对流，冷却还原剂喷射模块60。
[0068]所述冷却液的自然对流在诸如还原剂喷射模块60的热源设置于在竖直方向低于所述散热部的位置时，可以更高效地实现。随着冷却液被热源加热，冷却液被气化或冷却液的密度降低。气化或密度降低的冷却液沿着所述闭回路循环管线，向相对高位置的散热部上升移动并冷却，同时，相对高密度的冷却液再次移动到相对低位置的还原剂喷射模块60，从而，所述冷却液沿所述闭回路循环管线进行循环。这种自然对流可以持续至还原剂喷射模块60的冷却完成时为止。
[0069]因此，在发动机10停止后，为了冷却还原剂喷射模块60，即使不使用另外的诸如昂贵的电气栗的装备，也可以构成单纯的闭回路，通过自然对流现象，将还原剂喷射模块60冷却到所需的温度范围。因此，可以节省成本，增加发动机系统的装备设置空间。
[0070]以上参照本发明的实施例进行了说明，但所述技术领域的技术人员可以理解，在不超出下述权利要求书记载的本发明的思想及领域的范围内，可以多样地修订及变更本发明。
[0071]符号说明
[0072]10—发动机，12—吸气歧管，14 一排气歧管，16—混合器，20 —涡轮增压器，30—冷却器，32—吸气歧管，34—排气歧管，42—柴油氧化催化剂装置，44 一选择性还原催化剂，50—排气管，60—还原剂喷射模块，6 2 —模块冷却通道，70 —冷却液栗，7 2 —自动调温器，80—冷却液循环管线，82—冷却液供应管线，84—冷却液回收管线，100—闭回路，102—闭回路循环管线，110、11OA、11OB —散热部，120 —闭回路控制阀。
【主权项】
1.一种还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于，包括: 冷却液循环管线，其为了冷却还原剂喷射模块而连结于模块冷却通道，用于使冷却液循环； 闭回路循环管线，其连接于所述模块冷却通道的前方及后方的所述冷却液循环管线，连结成使所述冷却液循环管线选择性地形成闭回路;及 至少一个的散热部，其配备于所述闭回路，用于释放从所述模块冷却通道通过自然对流而传递的热。2.根据权利要求1所述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 还包括闭回路控制阀，其配备于所述闭回路循环管线，控制所述冷却液的流动方向。3.根据权利要求2所述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 所述还原剂喷射模块设置于在竖直方向低于所述散热部的位置，使所述冷却液通过所述闭回路循环管线而实现自然对流。4.根据权利要求3所述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 所述闭回路控制阀设置成在用于供应所述冷却液的冷却液栗停止时开放所述闭回路循环管线。5.根据权利要求1所述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 所述冷却液循环管线包括连结于所述模块冷却通道的流入部的冷却液供应管线及连结于所述模块冷却通道的流出部的冷却液回收管线。6.根据权利要求5所述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 在所述冷却液回收管线上配置有第一散热部，在所述冷却液供应管线上配置有第二散热部。7.根据权利要求1所述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 所述散热部包括热管或热存储箱。8.根据权利要求1所述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 所述还原剂喷射模块设置于排气管，向所述排气管内部喷射还原剂。9.根据权利要求8述的还原剂喷射模块的冷却装置，其特征在于， 在所述排气管内设置有选择性还原催化剂，所述还原剂喷射模块设置于所述选择性还原催化剂的前方。
【文档编号】F01N3/24GK106030062SQ201480076118
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年11月6日
【发明人】金银炯, 崔南, 崔南一
【申请人】斗山英维高株式会社