CN102272421A - 用于容纳水溶液的箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将还原剂(18)、尤其尿素或尿素水溶液引入内燃机的废气管中的计量系统(10)。该计量系统(10)设有一个用于储存还原剂(18)的箱(12，14)、一个输送装置(32)、一个液位传感器(50)及一个计量模块(38)。所述箱(40)是一个统一箱，它被组合在一个机动车专用的部件(60)、尤其一个燃料箱(68)中。

Description

用于容纳水溶液的箱
背景技术
DE 101 39 139 A1涉及对用于废气处理的还原剂计量的计量系统。还原剂尤其涉及尿素或尿素水溶液。该还原剂用于还原包含在内燃机废气中的氧化氮。该计量系统设有一个用于将还原剂由一个储存箱输送到一个引导废气的废气管的输送装置。此外用于计量的装置包括一个用于将还原剂计量地输入废气管的定量装置，其中输送装置包括一个泵及定量装置包括一个具有输出部件的计量阀。定量装置被设置来固定在废气管的附近或其上，以致输出部件可伸入到废气管中及这样来设置输送装置，即将它固定在储存箱上或固定到其中。输送装置及定量装置构成相互隔开的、通过一个连接导管连接的模块。
DE 10 2004 051 746 A1涉及一个用于还原剂的箱模块及一个计量系统。根据该方案设有一个箱模块壳体，其中在箱模块壳体的箱室内设有一个用于将还原剂计量地输入到废气系统中的计量系统。根据该方案计量系统被构成一个紧凑的安装模块。
DE 10 2006 027 481 A1涉及一个用于液态还原剂、尤其用于尿素溶液的机动车箱。容纳用于还原内燃机废气中的氧化氮的尿素水溶液的该机动车箱由塑料制成。该机动车箱以有利的方式具有一个功能单元，该功能单元包括至少一个泵、至少一个压力调节阀及至少一个设有组合的电加热器与至少一个吸管的内箱。该功能单元以有利的方式被置入在箱的一个孔中及以盖的方式密封该孔。
还原剂由作为输送模块的泵在箱的一个导管中输送到计量模块。压力调节在调节器侧通过泵马达的转速及在反馈支路中通过一个压力传感器来实现。在压力发生器附近回流的持续节流给予液压系统一个高的调节技术上的压力稳定性。为了排除系统在冻结时的可能损坏，该系统在马达停机时通过输送泵的变极并同时打开计量模块向着废气通风。还原剂在冻结时约膨胀其体积的10％。
储存还原剂的箱包括一个限溢罐，在其下部区域中通常置有一个电加热元件。为了能在低的外部温度时用很小的加热功率在可接受的时间内作到计量的准备就绪，该加热被限制在限溢罐的区域上。这可如此地达到，即类似罐内容物的限溢罐的塑料壁相对整个箱的内容物隔热。因此所有加热能量提供来对储存在限溢罐中的还原剂体积的解冻。
为了在两个维护间隔期之间使还原剂箱的装载量够用。通常还原剂箱容纳20升与30升之间的还原剂。因此驾驶员与还原剂无接触，箱的再装载在维护保养时进行。用于还原剂的一个30升的箱在现今的机动车车身内鉴于可提供的安装空间变得愈来愈窄其实现特别地困难。整个箱或其几何参数与设计极其相关，这意味着在箱形状，限溢罐、内置加热元件及液位传感器的形状及尺寸方面具有很大的多样性。此外该箱需要个别的绝热及固定。这就带来了很大的变化多样性，并引起很高的成本。
由于燃料价格的持续上升及对CO2减排的严格要求在将来降低燃料消耗是不可缺的。因为通过尿素水溶液作为还原剂来消除内燃机废气中的氮能使内燃机在燃料消耗方面有最佳的设计，故SCR(选择催化还原)方法起到一个突出的作用。由于对于CO2减排所需的燃料消耗的节省将不再容许在机动车中持续地传送30升的还原剂。其后果将是：使还原剂的箱显著地缩小及将容纳数量级在2升与10升之间的还原剂体积并在行驶距离约2000至5000km后-视运行条件而定-由驾驶员再注入还原剂。还原剂的注入通过驾驶员来实现，这尤其是因为现今已设置了用于还原剂再注入的外部装料。
发明内容
按照本发明所提出的方案，用于将还原剂引入内燃机的废气中的计量系统包括一个具有2升与10升之间的还原剂接收容积的还原剂箱。该箱的几何参数由于其相对小的容积则可通过一个统一的系统在所提供的小安装空间的利用上给予一个高的自由度。还原剂容积优选在2升与10升之间的数量级上的还原剂箱被设计成统一箱，该统一箱可考虑到各种安装空间的要求被使用。此外具有大量相同部分的该系统包括一个统一配置的加热元件及一个统一的液位传感装置。由于数量级在2升与10升之间的还原剂小装载量将不再需要对箱内还原剂的晃溢采取措施，以致可取消限溢罐及通过统一的、可多次使用的部件的应用达到大的成本的节约。优选地这样来定体积在2升与10升之间的容纳还原剂的小箱的几何参数，以致它被作成圆柱形，其中圆柱的高度超过圆柱的直径。
结构相对小的容纳还原剂的箱由于其尺寸的减小可通过成本上有利的塑料压力注塑方法或塑料离心注塑方法来制造。将不再需要迄今所使用的伴有很高工具成本的昂贵的塑料吹制方法，以致在还原剂箱的部件制造方面可达到成本的节约。
为了制造容纳还原剂的统一箱基于其容积小及形状简单可对塑料压力注塑方法或塑料离心注塑方法变换地用优质钢来制造还原剂箱。
在作为本发明基础的构思的另一实施形式中可考虑：容纳还原剂的小统一箱可与其它部件组合。由此得到一个可能性，即小统一箱与另一机动车专用的部件相结合。该另一机动车专用的部件被这样地改造，以致小统一箱可被接收再一个相应的结构空间中。可能的用于组合容纳还原剂的小统一箱的机动车专用的部件例如为清洗水箱或燃料箱。
而显得特别有利的可能性是，燃料箱与容纳还原剂的小统一箱相互结合，因为CO2的减排及由此带来的燃料消耗的降低将引起现在所使用的燃料箱的缩小。
例如可在燃料箱的顶侧设有一个孔，在其中简单地插入小的还原剂的统一箱。用于容纳还原剂的统一箱的封闭可如燃料箱那样通过具有密封件及大塑料螺母的盖来实现。在另一变型实施形式中在其封闭的外壳上具有一个圆柱形的槽，在其中可置入相对小的还原剂的统一箱。此外该燃料箱的外壳也可已包含了用于容纳还原剂的小尺寸的统一箱，由此两个箱仍可通过塑料吹制方法来制造。
燃料箱与容纳还原剂的统一箱的组合提供了这样的可能性，即通过来自燃料喷射系统的热的回流燃料来加热小尺寸的、容纳还原剂的统一箱并由此使其解冻。
附图说明
以下借助附图来详细描述本发明。
附图表示：
图1：一个由现有技术公知的实施形式中的计量系统，
图2：根据本发明提出的用于组合在一个机动车专用的部件中的统一箱，
图3：根据图2的统一箱组合在一个机动车专用的部件上，
图4：一个构成燃料箱的机动车专用的部件与接收在该燃料箱中的用于还原剂的统一箱的一个截面，
图5：置入在燃料箱的槽中的、根据图2的视图的统一箱，
图6：构成在燃料箱的一个箱壁中的用于容纳还有剂的统一箱的一个变型实施形式，及
图7：根据本发明提出的方案的一个变型实施形式，其中置入在机动车专用的部件中的用于容纳还原剂的统一箱被回流来的燃料加热。
具体实施形式
由根据图1的视图可看到一个由现有技术公知的用于对内燃机的废气管中的还原剂计量的计量系统的概图。
计量单元10包括一个箱12，该箱在其底部具有一个下凹部分14。在箱12的内腔中设有一限溢罐16，以限制还原剂18的晃溢运动。在限溢罐16的下部区域中设有一个下罐24，它位于箱12的底部上的下凹部分14内。在下罐24中置入了一个加热元件22。该加热元件被一个吸管26穿过，在下罐24的区域中吸管的抽吸侧端部设有一个过滤器20。借助一个输送装置32通过该过滤器20由限溢罐16下方的下罐24抽吸出还原剂18。吸管26穿过加热元件22，限溢罐16，及一个箱盖28地延伸。
在吸管26的管路中接收了优选地被构成电驱动泵的输送装置32。借助该输送装置使还原剂18通过吸管26导向一个被构成喷射阀的计量模块38。在输送装置32的后面分支出一个回流部34，在其中设有一个节流部分36。
用于容纳还原剂18的箱12在其上侧通过一个盖28封闭，此盖例如借助螺丝连接固定在箱12上。通过箱12的顶板中由盖28来封闭的孔口可将应位于箱12的内腔中的部件，例如限溢罐16、加热元件22、过滤器20、下罐24及吸管26安装到用于容纳还原剂18的箱12的内腔中。
图1中所示的箱12涉及这样一种箱，即它可容纳20升数量级或更多的还原剂18的体积。为了在机动车行驶期间阻尼还原剂18的晃溢运动，在根据图1中视图的箱12的内腔中安装了限溢罐16，在这里它被装配在下罐24上。下罐24本身则被设置在箱12的底部上的一个盆状的下凹部分14中。
图2表示根据本发明提出的用于容纳还原剂的统一箱的一个变型实施形式的纵截面。
由根据图2的视图可看到一个统一箱40，它与根据图1的视图的箱12的区别仅在于储存2升与10升之间的数量级的还原剂18的体积。还原剂18在统一箱40内腔中的液位可通过标号58来识别。根据图2的截面图的统一箱40包括一个箱底42及一个箱壁44及例如可构成圆柱形或具有一个矩形或正方形的基本轮廓。在根据图2的视图中它涉及一个被构成圆柱形的统一箱40，其中统一箱40的直径通过标号46来指示。统一箱40的长度由标号48指示，它超过箱的直径46。一个液位传感器50伸入到统一箱40的内腔中，其触头穿过一个设置在盖28中的密封件向外导出。盖28本身通过一个螺帽30固定在一个机动车专用的部件上，该机动车专用的部件例如可涉及一个燃料箱68。优选地在箱壁44的上端构有一个环圈，该环圈支撑在机动车专用的部件、例如燃料箱68的一个套口52上。通过该螺帽30可使盖28连同箱壁上的环圈一起简单且密封地与机动车专用的部件、例如一个燃料箱68相连接。此外吸管26伸入在统一箱40的内腔中。基本上在垂直方向上通过储存在统一箱44中的还原剂18延伸的吸管26也通过盖28中的密封件54来密封。通过其加载吸管26的输送装置在根据图2的视图中仅通过箭头来指示及在根据图2的视图中未示出。
在吸管26的下部区域中设有加热元件22，在该加热元件的下面也设有一个过滤器20。
如根据图2的截面图可看到的，统一箱40的箱底42以一个冲压角度延伸，以致形成一个斜坡56，由它将造成：在箱将变空的情况下总是确保过滤器20尽可能地被还原剂18润湿。过滤器20或过滤器20向着箱底42的端部可有利地适配斜坡56的轮廓。
根据图2的视图中所示的统一箱由于其尺寸的缩小可通过成本上有利的塑料压力注塑方法或通过塑料离心注塑方法来制造。此外由于根据本发明提出的用于组合在机动车专用的部件中或专用部件上的统一箱40的尺寸缩小了便可取消用于阻尼还原剂18的晃溢运动的限溢罐16-参见根据图1的视图。由此可提供用于组合在计量系统10中的统一部件，并且现在也不再需要采取对付还原剂18在统一箱40中晃溢的措施。
图2中所示的统一箱40除可由塑料材料通过上述制造方法的途径来制造外还可由优质钢来制造。
由根据图3的视图可看出，被作成统一箱的用于储存还原剂18的箱被组合在一个机动车专用的部件60中。该机动车专用的部件60可涉及一个储存介质的箱，例如机动车的燃料箱或一个清洗水箱或类似部分。图3表示统一箱40被组合在机动车专用的部件60的一个空缺空间62中。由根据图3的概要视图可看出，空缺空间62由一个限界壁64及一个底部66所限定，该限界壁同时为机动车专用的部件60的一个限界壁。视统一箱40的几何形状而定空缺空间62可构成在机动车专用的部件60上，不管它是机动车的清洗水箱箱还是燃料箱。特别有利地提出：将统一箱40组合在构成机动车专用的部件60的燃料箱68中，无论是安装在还是成型在或类似地设置在该燃料箱中。随着机动车燃耗的进一步下降储存在燃料箱68中的燃料的体积则可减小，由此可形成用于储存还原剂的统一箱40的安装空间。根据本发明提出，储存在统一箱40中的还原剂18的体积在2升与10升之间的数量级中。
由根据图4的视图可看到根据本发明提出的设在机动车专用的部件-这里为燃料箱-中的统一箱的一个变换的实施形式。
图4表示在一个燃料箱68的一个壁72中构有一个套口52，在这里该燃料箱为机动车专用的部件60。在该套口52上放置一个构成在统一箱40的壁44上的一个环圈。该环圈例如通过一个螺帽30固定在套口52上。由此封闭了燃料箱68的上部箱顶板中的一个孔74。图4表示：在根据本发明提出的方案的该第一变型实施形式中统一箱40被固定在燃料箱68中及相对其底部的各个侧面或其箱壁被燃料包围。在燃料箱68的内腔中存在的燃料液位用标号70来指示。装入部分，例如图2中所示的液位传感器50或由统一箱40的内腔输送还原剂的吸管26在根据图4的视图中未被示出。
在图4所示的方案中统一箱40被简单地插入在燃料箱68上侧的孔74中及通过螺帽30来固定。作为一个实施例，螺帽30例如可涉及具有大的塑料螺母及带有橡胶密封件的一个盖。统一箱40的内腔中还原剂18的液位通过标号58来指示。
在另一由图5可看到的变型实施形式中，这里例如作为机动车专用的部件60的燃料箱68具有一个槽78，它例如可被作成圆柱形的槽。在该槽78中插入及固定被构成统一箱40的用于容纳还原剂18的箱。根据该变型实施形式无论是箱壁44还是箱底部42均被燃料箱68的相邻的限界壁包围。槽78在燃料箱68中的几何尺寸以统一箱40的几何尺寸为准。优选地这样来设计该几何尺寸，即其高度超过其直径46，该高度可参见统一箱40的长度48，该直径可参见根据图2的视图。
虽然在根据图5的视图中未示出，统一箱40的箱底42优选地被构成倾斜地延伸，如已结合图2所描述的。
图6中以概要的方式表示根据本发明提出的方案的另一实施可能性。
根据图6的方案涉及一个同样被构成燃料箱68的机动车专用的部件60，其中在燃料箱68的外壳或壁72中已构有一个作为成型的统一箱80的箱。该成型的统一箱80的内腔或储存在该内腔中的还原剂18通过分隔壁82与燃料箱68的内容物分开。在通过塑料吹制方法制造的燃料箱68上该分隔壁82为该燃料箱的外限界壁72的一部分。成型的统一箱80的孔通过一个盖28或一个封闭件84来封闭，此盖则可借助一个螺帽30或类似部件来密封地封闭。
在图6所示的变型实施形式中虽然在图中未明确地示出，用于液位传感器50的电触头穿过盖28或封闭件84伸出，这可参见根据图2的视图，及吸管26一方面延伸到输送装置32及另一方面延伸到统一箱40的内腔中。
图7表示根据本发明提出的方案的一个变型实施形式，其中储存在统一箱中的还原剂通过回流的燃料来加热。
在图7所示的根据本发明提出的方案的变型实施形式中统一箱40被置入在机动车专用的部件60中、尤其在机动车的燃料箱68中。在此情况下统一箱40是作为插入件被插入在燃料箱68的孔74中还是统一箱40作为成型的统一箱80、即构成在燃料箱68的壁72中，这些并不重要。
在根据图7的变型实施形式中重要的是：在该变型实施形式中可取消一个单独加热元件22的使用，该加热元件如根据图2的变型实施形式中所示。其原因在于，储存在统一箱40中或储存在成型的统一箱80中的还原剂18将通过回流的燃料来加热。当燃料喷射到内燃机的燃烧室中所形成的泄漏量或回流量将通过根据图7的变型实施形式中由标号86指示的回流部由燃料喷射器回输到燃料箱68中。该燃料的回流量具有相对高的温度。它可被用于：对储存在统一箱40或成型的统一箱80中的还原剂18加热，而不需要一个单独的加热元件22及为此所需的高成本的控制装置。按照本发明所提出的方案，根据图7这样来构成用于燃料的回流部，即例如通过塑料压力注塑方法的途径直接地将该回流部注塑在统一箱40或成型的统一箱80上。
优选地回流部86自内燃机的燃料喷射系统起相对吸管26平行地延伸，还原剂18通过该吸管由统一箱40或成型的统一箱80流到输送装置32，该输送装置优选地被构成电动泵。
通过由图7得到的变型实施形式可达到：通过回流部86的回流燃料同时地加热-基本上在垂直方向上相对回流部平行地延伸的-吸管26及通过该吸管输送的还原剂18。如由根据图7的视图可看出的，回流部86及吸管26通过统一箱40或成型的统一箱80的箱壁44相互隔开。优选地将这样来实施统一箱40或成型的统一箱80，以致它具有一个底部斜坡90。在底部斜坡90的最深位置的上面延伸着一个过滤筛96，通过该过滤筛可阻止颗粒进入到吸管26中及通过输送装置32抽吸它。在过滤筛96的下面底部斜坡90的内侧98的上面设有一个通到吸管26中的入口94。通向吸管26的入口94优选地位于底部斜坡90的内侧98的最深位置的上面。另一方面底部斜坡90用其外侧100向着一个收集槽92，在其中收集通过回流部86进入收集槽92中的、具有升高的温度水准的燃料。当燃料在流动方向88上从一个出口流入燃料箱86中以前，按照回流燃料的该流动方向88在收集槽92中收集了通过回流部86进入该收集槽的燃料。图7中所示的、根据本发明提出的方案的变型实施形式的特殊优点在于，通过回流部86进入收集槽92中的升高了温度的燃料一方面加热吸管26的轴向长度及另一方面通过底部斜坡90将热量输送给储存在统一箱40中或成型的统一箱80中的还原剂18。视制造统一箱40或成型的统一箱80的塑料材料或优质钢材料的选择而定，在变热的燃料与还原剂18之间将出现特别好的热传导。这意味着，在图7中所示的、根据本发明提出的方案的变型实施形式中可完全取消一个单独的加热元件22及其控制装置。
根据图7中的变型实施形式吸管26以特别有利的方式延伸在引导变热的燃料的回流部86的紧附近。理想地无论吸管26还是用于变热的燃料的回流部86两者均通过塑料压力注视方法的途径一起被注塑在统一箱40或成型的统一箱80中。因此一方面吸管26被加热或解冻，及另一方面在统一箱40或成型的统一箱80上在抽吸位置、即通向吸管26的入口94与冻着的还原剂18上面的空气室之间形成了一个用于抽吸所需的空气路径102。
在图4，5及6所示的所有变型实施形式中还原剂18的加热可以通过回流部86来实现，该回流部输送由燃料喷射系统控制流回的变热的燃料体积。一个特别有利的实施形式在于根据图4的方案，因为该变型实施形式允许统一箱40安装到燃料箱68中，不管是在盖28上设有输送装置32还是构成下置的输送模块。
通过由输送变热的燃料的回流部86所进行的液流加热来取代电加热元件22就可取消该电加热元件及其高成本的监控装置，由此对于在内燃机废气中计量地喷射尿素或尿素水溶液的计量系统10可得到显著的成本下降。
在根据本发明提出的方案的一个特别有利的实施可能性中基本上延伸在垂直方向上的液位传感器50可作为统一构件来使用，它可符合标准地安装在根据本发明提出的每个统一箱40中或安装在根据本发明提出的组合在机动车专用的部件60、如燃料箱68上的箱中。
在作为本发明基础的构思的进一步构型中来自内燃机喷射系统的回流部86可这样地延伸，以致该回流部86-来自内燃机喷射系统的变热的燃料通过它输送回燃料箱68-可用变热的燃料来加热通常被作成电动泵的输送装置32。由此一方面取消了一个用于输送装置32的单独的加热元件，该输送装置通常涉及一个电动泵，另一方面可通过向燃料箱68适当地引导用于输送变热的燃料的回流部86来达到：除加热输送装置32外还可一方面加热计量模块38与输送装置32之间的连接导管及另一方面加热吸管26的位于输送装置32前面抽吸侧的区域。这就避免了在吸管26的区域、输送装置32的区域中或在输送装置32的压力侧端部的导管与计量模块38之间设置一个附加的加热元件，例如一个加热螺旋管或类似元件。

Claims (13)

1.用于将还原剂(18)、尤其尿素或尿素水溶液引入内燃机的废气管中的计量系统(10)，设有一个用于储存还原剂(18)的箱(12，14)、一个输送装置(32)、一个液位传感器(50)及一个计量模块(38)，其特征在于：所述箱(40)是一个统一箱，它被组合在一个机动车专用的部件(60)、尤其一个燃料箱(68)中。
2.根据权利要求1的计量系统(10)，其特征在于：所述统一箱(40)储存还原剂(18)的2升与10升之间的体积。
3.根据权利要求1的计量系统(10)，其特征在于：所述机动车专用的部件(60)是清洗水箱。
4.根据权利要求1的计量系统(10)，其特征在于：所述统一箱(40)置入到所述机动车专用的部件(60)的一个孔(74)中及在该孔中被固定以及被密封。
5.根据权利要求1的计量系统(10)，其特征在于：所述统一箱(40)被接收在所述机动车专用的部件(60)、尤其所述燃料箱(68)的槽(78)中。
6.根据权利要求1的计量系统(10)，其特征在于：所述统一箱(40)是成型在所述机动车专用的部件(60)、尤其所述燃料箱(68)中的统一箱(80)。
7.根据权利要求6的计量系统(10)，其特征在于：所述成型的统一箱(80)通过限界壁(82)与储存在所述机动车专用的部件(60)中的介质分开，该限界壁(82)是所述机动车专用的部件(60)、尤其所述燃料箱(68)的壁(72)的一部分。
8.根据权利要求1的计量系统(10)，其特征在于：被存储在所述统一箱(40)或所述成型的统一箱(80)中的还原剂(18)通过变热的回流到所述燃料箱(68)中的燃料来加热。
9.根据权利要求1的计量系统(10)，其特征在于：所述输送装置(32)通过在回流部(86)中回流到所述燃料箱(68)中的变热的燃料来加热。
10.根据权利要求8的计量系统(10)，其特征在于：回流的燃料(88)沿着所述统一箱(40)或所述成型的统一箱(80)的壁(44)流动及在所述统一箱(40，80)下方被收集在收集槽(92)中。
11.根据权利要求8的计量系统(10)，其特征在于：用于输送还原剂(18)的所述吸管(26)通过用于燃料的、引导变热的燃料的回流部(86)来加热。
12.根据权利要求8的计量系统(10)，其特征在于：所述吸管(26)的入口(94)位于所述统一箱(40)或所述成型的统一箱(80)的底部斜坡(90)的最深位置的上方。
13.根据权利要求2的计量系统(10)，其特征在于：所述统一箱(40)包含加热元件。
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