CN101238275B - 加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液体输送系统的加热系统，特别用于内燃机的废气净化催化器的尿素供给系统，包括：至少一个第一加热装置(4，25)，用于使液体解冻；和至少一个过滤器加热装置(14，28)，用以加热用于过滤液体的过滤器(5)；其中，所述过滤器加热装置(14，28)由所述第一加热装置(4，25)的电连接线(12，26)的一个构成为电阻加热元件的加热部分构成。

Description

加热系统
本发明涉及一种用于液体输送系统的加热系统，特别用于内燃机的废气净化催化器的尿素供给系统。
废气净化催化器需要尿素作为氨供体。因此，按照标准，汽车具有一尿素贮罐，在其中存储用于废气净化催化器的尿素溶液。在严寒时尿素溶液可能被冻结，所以需要设一加热系统，以便尽可能快地将尿素溶液解冻，借此可以提供催化器工作所需要的尿素。
本发明的目的是，指明一种关于如何使内燃机的废气净化催化器在温度低于冰点时能更迅速地处于工作准备状态的经济的途径。
上述目的通过这样一种用于液体输送系统的加热系统得以实现，其特别用于内燃机的废气净化催化器的尿素供给系统，包括：至少一个第一加热装置，用于使液体解冻；和至少一个过滤器加热装置，用以加热用于过滤液体的过滤器，其中，所述过滤器加热装置由所述第一加热装置的电连接线的一个构成为电阻加热元件的加热部分构成。
对于第一加热装置，可以涉及例如用以加热一液体贮罐的贮罐加热装置和/或用以加热液体输送系统的输送泵的泵加热装置。在任何情况下，优选的是第一加热装置的加热功率大于过滤器加热装置的加热功率。对此有可能的是，液体输送系统包括多个第一加热装置，例如一个贮罐加热装置和一个泵加热装置，和/或多个具有过滤器加热装置的过滤器。在这种情况下通常有利的是，将这些第一加热装置的加热功率选择为分别大于这个过滤器加热装置或这些过滤器加热装置的加热功率。
在本发明的框架下，发现：即使在使用泵加热装置和/或贮罐加热装置的情况下，到可以为废气净化催化器提供流动态的尿素溶液，也常常可能要经过相当长的时间，这是因为，特别是在尿素过滤器中所包含的尿素只是缓慢地解冻。利用本发明的加热系统，在此方面可以提供特别经济的补救措施，因为用这样一个过滤器加热装置来对过滤器进行加热，该过滤器加热装置由设计为贮罐或泵加热装置的第一加热装置的一个设计为电阻加热元件的连接线构成。按这种方式，可以避免单独的用于过滤器的加热部件的费用并且不需要用于过滤器加热装置的附加的连接线。
本发明的其他的细节和优点借助各实施例参照附图来进行说明。相同的和彼此相当的构件部分地用一致的附图标记表示。以下所描述的特征可以单独地或组合地应用，以构成本发明的优选设计。其中：
图1本发明的加热系统的一个实施例的示意图；
图2本发明的加热系统的另一实施例的示意图；
图3尿素供给系统连同本发明的加热系统的另一实施例的示意图。
图1中示出了用于汽车的废气净化催化器的尿素供给系统的一部分。该系统包括一个两部件的尿素贮罐，其中，第一部件由仅仅间接加热的备用贮罐1构成，第二部件由通过贮罐加热装置4加热的解冻容器3构成。解冻容器3在所示实施例中设置在备用贮罐1内，但原则上也可设置在外面。一种单部件的实施形式也是可能的，这种情况下就直接加热备用贮罐1。
在图1所示的加热系统中涉及一用于汽车的备用贮罐1的部件11。该部件11包括一解冻容器3用以迅速地融化存储于备用贮罐1中的尿素量的一部分、一过滤器杯5.1形式的过滤器壳体用以容纳一过滤器元件5.2、一贮罐加热装置4用以融化解冻容器3中的尿素冰、以及连接线12、13，利用它们，将加热电流引导通过一在贮罐加热装置4中所包含的PTC加热元件(未示出)。
过滤器5可借助于过滤器加热装置14加热，其由连接线12的构成为电阻加热元件的加热部分构成。按这种方式，通过过滤器加热装置14始终流动着与通过贮罐加热装置4相同的加热电流。因此，通过贮罐加热装置4的PTC加热元件自动地限制了贮罐加热装置4的加热功率以及过滤器加热装置14的加热功率，并排除发生过热，因为PTC加热元件(正温度系数)在超过一个极限温度时表现出其电阻的突然升高。
加热部分14由电阻丝、优选由电热合金例如FeCrAl合金构成。聚合物电阻材料特别是PTC聚合物的应用也是可能的。所采用的电阻丝的电阻为至少0.2Ωmm2/m、优选至少0.6Ωmm2/m、特别优选至少1.2Ωmm2/m，在所示的实施例中为1.44Ωmm2/m。加热部分14通过包封注塑埋入由塑料通过注塑成型而制成的过滤器杯5.1中，优选在其底面中，并且成多个匝圈、优选成曲折形或螺旋形设置。由电阻材料组成的编织物形式的电阻加热元件也是可能的。
在所示加热系统中，过滤器杯5.1与解冻容器3的一贮罐盖连接。按一种优选的一体设计的实施形式，可以避免贮罐盖与过滤器杯之间的密封点。对此特别有利的是，按图1的过滤器杯5.1和解冻容器3构成一个单元，其装入备用贮罐1中并同时封闭备用贮罐1的开口。
部件11是尿素供给系统的组成部分，该供给系统除备用贮罐1外还包括泵6及压力调节器和阀，借其可将尿素溶液经由抽吸管道2和10通过过滤器5经由连接管道15抽入到导向废气净化催化器的供给管道7中。在严寒时，首先将在解冻容器3中所包含的尿素溶液解冻，然后将其经由抽吸管道10抽入过滤器5中并从那里抽向连接管道。其中，解冻容器3的容积尺寸确定为，使得在其中所包含的尿素溶液对于废气净化催化器的开动是足够的。在解冻容器3中的尿素溶液完全解冻之后，由贮罐加热装置4产生的热量也被自动地发送给在解冻容器3之外的尿素溶液，由此融化备用贮罐1的全部容量，从而尿素溶液便可通过抽吸管道2抽入到过滤器5中。
为了支持解冻容器3中的解冻过程，可以将解冻的尿素溶液经由回路管道8返回解冻容器3，从而由加热装置4所产生的热量更好地分配于解冻容器3中。此外液体通流孔9形成一溢出口，由此，加热的尿素溶液的过剩量便可以从解冻容器3中流出并可以进入贮罐1的围绕的内室中。
抽吸管道10是一塑料管，其作为抽吸通道穿过贮罐加热装置4。优选抽吸管道10也是可加热的，由此可以迅速融化其内冻结的尿素溶液。在图1所示的实施例中，抽吸管道的加热是这样实现的，即，紧靠抽吸管道10的旁边设置连接线12并且其在有关的部段中也构造为电阻加热元件，特别是构造为电阻丝。按这种方式，连接线12与抽吸管道10导热连接，从而可将由连接线12产生的用于使尿素溶液解冻的热量用于抽吸管道10中。在此，连接线12可以贴紧抽吸管道10或绕其缠绕。按这种方式形成了贮罐加热装置4、过滤器加热装置14和抽吸管道加热装置的串联。因此，不仅过滤器加热装置14而且抽吸管道加热装置，都通过贮罐加热装置4的PTC加热元件的自动调节效应来防止过热。
在所示的实施例中，仅仅连接线12构成为电阻加热元件。但也有可能将连接线13同样构成为电阻加热元件，以便借此加热抽吸管道10和/或过滤器5。例如，可以使一条连接线的一部分用作过滤器加热装置，而另一连接线的一部分用作抽吸管道加热装置。
图2中所示的实施例与借助图1描述的实施例的区别主要在于，抽吸管道10(通过它可将尿素溶液从解冻容器3中吸入过滤器5中)优选由V4A钢构成为细的优质钢管并用作电阻加热元件。按这种方式构成抽吸管道10，同样构成贮罐加热装置4。
抽吸管道10以多个匝圈、优选以螺旋形或曲折形匝圈设置于解冻容器3中，并且以一部分(其优选同样是曲折的)在其上端伸进过滤器5中。构成抽吸管道10的金属管的比电阻优选为至少0.2Ωmm2/m、特别为至少0.6Ωmm2/m，并且在所示的实施例中为0.75Ωmm2/m。
如果加热电流被引导通过构成抽吸管道10的金属管，则这导致其加热并从而导致围绕抽吸管道10的解冻容器3和过滤器5中的尿素溶液的解冻。其中，抽吸管10伸进过滤器中的部分不仅用作加热过滤器5的过滤器加热装置14而且用作贮罐加热装置4的连接线。构成抽吸管道10的金属管可以设计为单部件形式或具有多个通过连接结构例如插塞连接结构相连接的部分，各部分在材料和直径方面可以是不同的。
为了避免抽吸管10的过热，与抽吸管导热连接地设置一温度传感器16，其优选固定在抽吸管上。特别有利的是，将温度传感器16设置在过滤器5的下方，因为，在那里通常没有尿素溶液围绕抽吸管10，故而过热的危险是最大的。在过热时，过滤器杯5.2的塑料和抽吸管10的通口处的密封点可能受到损坏。
在这两个实施例中，有利的是，在工作中，由过滤器加热装置释放约10至30瓦的加热功率，而由贮罐加热装置释放至少50瓦、优选70瓦至150瓦的加热功率。
为了能够将还要更快流动的尿素溶液供给废气净化催化器，可以使所述的加热系统结合于尿素供给系统中，其中也加热供给管道7和/或连接管道15。特别有利的是可以通过下述方式实现这种管道加热，即，对于相应的管道采用优选由优质钢构成的耐腐蚀金属管，通过它们引导加热电流以便将尿素溶液解冻，从而作为电阻加热元件的金属管得以加热。
图3示出了用于汽车的废气净化催化器的尿素供给系统的示意图。尿素供给系统作为第一部分包括一具有过滤器的尿素贮罐1，其由一加热系统加热，该加热系统基本上对应于借助图1所描述的加热系统。在第一部分的加热系统中，对于用于液体解冻的第一加热装置，是涉及贮罐加热装置4。
图3中所示的尿素供给系统作为第二部分包括一输送模块20，利用它可将尿素溶液从尿素贮罐1、3中抽向废气净化催化器30。该输送模块20包括一输送泵21和一加热系统，该加热系统作为第一加热装置包括一输送模块加热装置25和附加一过滤器加热装置28用以加热属于输送模块的过滤器24。输送模块20还包括一计量阀22，该计量阀优选同泵21一样由输送模块加热装置25进行加热。利用计量阀22，将经由连接管道带来的尿素溶液分配给由过滤器24导向催化器30喷嘴29的供给管道32和一导向尿素贮罐1、3的返回管道31。
作为其他的部件，输送模块20包括一控制装置23，借其可以控制例如泵21、计量阀22以及加热系统。
输送模块加热装置25的最重要的功能是在严寒时将泵21中的液体解冻，从而在所示的实施例中，对于输送模块加热装置25，是涉及一泵加热装置。输送模块加热装置25优选包括一PTC加热元件并且可以例如设置于泵21或输送模块20的壳体中。在图3的示意图中，输送模块加热装置25看上去是设置在离开输送泵21很大的距离处。为了更好地看清起见而选择了该示意图，就此而言其并不符合实际的比例。输送模块加热装置25优选设置在输送泵21附近并且经由热桥与输送泵21处于很好的导热连接。可以特别是通过壳体部件构成适用的热桥。
过滤器加热装置28是如同借助图1和2描述的实施例的过滤器加热装置14那样设计的。因此，过滤器加热装置28由输送模块加热装置25的连接线26的一个构成为电阻加热元件的加热部分构成。关于其他的细节，例如在加热部分的材料或设置方面，也参阅图1的相应的描述。过滤器24优选如同上述实施例中的过滤器那样包括一过滤器壳体，例如一过滤器杯，在其中可以埋入过滤器加热装置28。
特别有利的是，不仅输送模块加热装置25的连接线26的构成过滤器加热装置28的加热部分由电阻丝构成，而且对于输送模块20的整个的连接线26也采用这样的电阻丝。在所示的各实施例中，连接线12、26因此由一电阻丝构成，它一直延伸到第一加热装置4、25。连接线12、26的构成过滤器加热装置14、28的加热部分包含有匝圈，从而连接线12、26的大部分布置于过滤器5、24内，因此，由连接线所释放的加热功率大部分释放于过滤器5、24中。
输送模块加热装置25的最大功率在工作中为约30W至40W。过滤器加热装置28的最大功率为约20W至40W。优选第一加热装置4、25的电阻在温度低于冰点时大于过滤器加热装置14、28的电阻。

Claims (19)

1.用于液体输送系统的加热系统，包括：
至少一个第一加热装置(4，25)，用于使液体解冻；和
至少一个过滤器加热装置(14，28)，用以加热用于过滤液体的过滤器(5)；
其中，所述过滤器加热装置(14，28)由所述第一加热装置(4，25)的电连接线(12，26)的一个构成为电阻加热元件的加热部分构成，按这种方式形成第一加热装置与过滤器加热装置的串联，
其中，所述第一加热装置(4，25)包含有一PTC元件。
2.按照权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述第一加热装置是一贮罐加热装置(4)，用以加热一液体贮罐(1)。
3.按照权利要求2所述的加热系统，其特征在于，贮罐加热装置(4)包括一抽吸通道(10)，用于将液体送入过滤器(5)。
4.按照权利要求3所述的加热系统，其特征在于，所述抽吸通道(10)在贮罐加热装置(4)的壳体中延伸。
5.按照权利要求3所述的加热系统，其特征在于，所述抽吸通道(10)通入一可加热的抽吸管道中，该抽吸管道通向过滤器(5)，其中，贮罐加热装置(4)、过滤器加热装置(14)和一抽吸管道加热装置是串联的。
6.按照权利要求3所述的加热系统，其特征在于，抽吸通道(10)由金属制成的抽吸管构成。
7.按照权利要求6所述的加热系统，其特征在于，所述抽吸管(10)用作贮罐加热装置(4)的电阻加热元件。
8.按照权利要求7所述的加热系统，其特征在于，所述抽吸管(10)的一部分(14)伸进过滤器(5)中，并且该部分(14)是贮罐加热装置(4)的用作电阻加热元件的电连接线。
9.按照权利要求8所述的加热系统，其特征在于，抽吸通道(10)伸进过滤器(5)中的部分具有至少一个匝圈。
10.按照权利要求2所述的加热系统，其特征在于，贮罐加热装置(4)设置于一解冻容器(3)中，该解冻容器按规定装入一贮罐(1)中并且具有至少一个液体通流孔(9)，用于在贮罐(1)与解冻容器(3)之间的液体流动。
11.按照权利要求1所述的加热系统，其特征在于，第一加热装置是一输送模块加热装置(25)，用以加热液体输送系统的一个包含有一输送泵(21)的输送模块(20)。
12.按照权利要求1所述的加热系统，其特征在于，过滤器加热装置(14，28)是一加热部件(11)的组成部分，所述加热部件包括过滤器(5，24)的一过滤器壳体(5.1)。
13.按照权利要求12所述的加热系统，其特征在于，所述过滤器壳体(5.1)与一贮罐盖构造成一体。
14.按照权利要求11所述的加热系统，其特征在于，过滤器壳体(5.1)用塑料通过注塑成型制造，并且过滤器加热装置(14，28)通过包封注塑埋入过滤器壳体(5.1)的底面中。
15.按照权利要求1所述的加热系统，其特征在于，设置一温度传感器(16)来防止过滤器(5，24)过热。
16.按照权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述电连接线(12，26)包含有一电阻丝。
17.按照权利要求16所述的加热系统，其特征在于，所述电连接线(12，26)由一电阻丝构成，所述电阻丝一直延伸到所述第一加热装置(4，25)。
18.按照权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述电连接线(12，26)的构成过滤器加热装置(14，28)的加热部分包含有匝圈。
19.按照权利要求2所述的加热系统，其特征在于，所述贮罐是一尿素贮罐。
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