CN103373542A - 用于储存车辆引擎的添加剂溶液的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于储存车辆引擎的添加剂溶液的系统，该系统包括：储箱(100)，用于储存添加剂溶液；泵吸模块，用于泵吸储箱(100)内的添加剂溶液；以及电加热装置(300)，用于在检测到有冻结状况时对储箱(100)内的添加剂溶液进行加热，电加热装置(300)与用于为加热装置(300)提供电源的电连接线相关联，其中，加热装置(300)包括至少一个加热模块，所述至少一个加热模块位于与储箱的下壁(112)成一体的盲槽(170)内，所述盲槽(170)向着储箱(100)的外面开口并且在储箱(100)的内部体积内从下壁(112)突出，并且用于为加热装置(300)提供电源的所述电连接线完全位于储箱(100)的外面。

Description

用于储存车辆引擎的添加剂溶液的系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆内燃机的废气净化催化剂的添加剂储箱系统。
背景技术
新立法的目标在于减少机动车辆的污染物排放，这种立法产生了用于消除车辆废气中的氧化氮NOx的系统。
一种研制的技术称为SCR(“选择性催化还原”)，其包括在燃料箱内或在排气管内部注入包含氨的前体(通常为尿素)的溶液，这种溶液以化学方式将NOx还原为氮气。SCR技术尤其涉及柴油机。
因此，车辆具有添加剂储箱和需要时用于泵吸和注入前体的装置。
然而，通常用于这种目的的、由包含32.5wt％的尿素的水/尿素共晶制成的尿素水溶液，会在大约-11℃的温度下冻结。
因此，需要提供一种对前体的溶液进行液化的加热装置，以便在出现冻结状况时能够注入该溶液。
已然提出了这种加热装置的多个实施例。US2009/0100824、US2008/0290184、DE102007024782、FR2916188、FR2918968、FR2954404、FR2905161、WO2006/064001和EP1925354中公开了已知的加热装置的某些实例。
所有这些已知的加热装置包括加热插件，该加热插件被设计成浸入到要加热的尿素溶液中。
更确切地说，根据现有技术水平提出的已知实施例包括添加剂储箱，其容纳用于泵吸尿素的泵和浸入到尿素中以便需要时将尿素加热的加热插件。
然而，用作SCR技术中的添加剂来对NOx进行还原的尿素溶液具有腐蚀性和导电性，并且能够移动穿过电线。
因此，根据现有技术水平的系统在选择金属材料上具有较高的限制，并且通常需要不锈钢，不锈钢是唯一的被公认为与尿素溶液兼容的金属。这些系统也要求储箱的内部和外部之间的电线和传感器具有复杂紧密的界面。而且，现有技术的这种系统包括复杂的保护装置，例如，被超模压(overmold)在加热装置上的塑料护套以及为加热装置供电的电连接线，以便保护这些系统免受尿素溶液的腐蚀作用。
这种解决方案较为昂贵并且并不完全可靠。
发明内容
本发明的目的在于，通过提供一种比现有技术水平中的系统更简单的系统，来解决上述问题。
为此，本发明涉及一种用于储存车辆引擎的添加剂溶液的系统，所述系统包括：储箱，用于储存所述添加剂溶液；泵吸模块，用于泵吸储箱内的所述添加剂溶液；以及电加热装置，用于在检测到有冻结状态时对储箱内的添加剂溶液进行加热，所述电加热装置与用于为加热装置提供电源的电连接线相关联，其中，加热装置包括至少一个加热模块，所述至少一个加热模块位于与储箱的下壁成一体的盲槽内，所述槽向着储箱的外面开口并且在储箱的内部体积内从下壁突出，并且用于为加热装置提供电源的所述电连接线完全位于储箱的外面。
根据有利的实施例：
该装置包括多个加热模块；
模块包括PTC加热器；
该装置包括储备罐，泵吸模块位于储备罐内部，并且加热模块覆盖储备罐的壁。
附图说明
在结合附图考虑并通过下文的描述后，本发明的额外和其他目的、特征以及优点变得显而易见，其中：
图1为根据本发明的添加剂储箱的外部视图；
图2为同一储箱去掉储箱的上部分后的局部示意图；
图3为储箱的底部的局部剖视图；
图4和图5为根据本发明的加热模块在插入到相应的储箱的槽内之前的示意图；
图6为根据本发明的储箱的下壁的外部视图；
图7为示出了施加给加热装置的电流以及分别在储箱内的罐的底部、在罐的中间高度以及在罐的外部的温度演变的图表；
图8为根据本发明的一个替代实施例的添加剂储箱的外部仰视图；
图9为根据本发明的该替代实施例的储箱的底部的局部剖视图；
图10为储箱的相同底部的局部竖直剖视图；以及
图11为根据本发明的该替代实施例的储箱的相同底部的另一个局部剖视图。
具体实施方式
在附图中所显示的根据本发明的储箱系统10包括：
添加剂储箱100，
模块200，其用于泵吸添加剂，
加热装置300，以及
电连接线400，其用于为加热装置300供电。
储箱100可由多种技术制成。优选地，储箱100由两个注塑成型半外壳(即，上部外壳102和下部外壳104)制成，该两个注塑成型半外壳共同焊接在它们的相邻连接部分106上。
焊接这两个外壳102、104之后，所述储箱100包括上壁110、下壁112以及连接上壁110和下壁112的侧壁114。在使用的过程中，上下壁110、112是水平的，而侧壁114是竖直的。
上壁110具有带螺帽120的填充界面、通风模块130以及凸缘140，该凸缘140支撑用于泵吸添加剂的模块200。
这种填充界面120和通风模块130是众所周知的，且不再对其进行详细描述。
凸缘140优选地位于上壁110的中心。用于泵吸添加剂的模块200位于储箱100内部，并且从凸缘140的下表面垂下。
用于泵吸添加剂的模块200包括与尿素兼容的任何可能类型的泵吸装置210。
泵吸装置210可由电动旋转泵形成。然而，优选地，泵吸装置210为电磁计量泵(solenoid dosing pump)。这种电磁计量泵通常包括由螺线管(solenoid)产生的磁力循序移动的活塞，以便交替地进行将添加剂吸入到泵室(pumpingchamber)中和将添加剂排除到泵室外的动作。
凸缘140具有用于为泵吸装置210提供电源的电连接装置142以及与泵吸装置的输出相连的液压连接装置144。
更确切地说，电磁计量泵210位于与储箱的下壁112成一体的储备罐160内部。
因此，计量泵210竖直地结合在储箱内。泵210的线圈或螺线管用作额外的加热装置，用于防止发生空化。
根据附图上所显示的具体实施例，罐160由大致圆柱形的壁161构成，以便罐160的水平横截面大约为圆形。罐160的内部体积通过任何控制装置与罐160外面的储箱100的体积连通，所述任何控制装置是这样的控制装置：适合于允许从储箱自由地装满罐160(即，将添加剂从储箱100自由地传送到罐160的内部)，同时限制将罐160排干(即，限制将添加剂从罐160的内部传送到储箱100)。比如，这种控制装置可为圆柱形迷宫(labyrinth)162，该圆柱形迷宫162与壁161是一体的，该圆柱形迷宫162在一侧上与罐160的内部体积连接并且在另一侧上与所述罐160外面的储箱的体积连接。
凸缘140也与电子计量模块结合，该电子计量模块适合于控制电磁计量泵210的操作。
首先描述图3到图6上显示的第一实施例。
如上所述，根据本发明，加热装置300包括至少一个加热模块310，该加热模块310位于与储箱100的下壁112成一体的盲槽(blind pocket)170内。如图3上所示，所述槽170在储箱100的内部体积内从储箱的下壁突出，并且在储箱的底部向着储箱的外面开口。
所述加热装置300位于在储箱300内部并不开口的盲槽内，盲槽与尿素完全隔开，并且因此，所述加热装置300不具有受到尿素腐蚀的风险，无需任何特定的防腐蚀护套。
根据本发明，优选地，加热装置300包括多个加热模块310、320、330以及340，这些加热模块分布在储箱的下壁112上，以便大致覆盖罐160的壁161。
根据附图上所显示的具体实施例，加热装置300包括规则地成角度地分布在罐160的侧壁161周围的多个加热模块(310、320、330)以及位于罐160的底壁的外表面上的一额外的加热模块340。
更确切地说，根据图3到图6上所显示的具体实施例，加热装置300包括成角度地分布在罐160的壁161周围的3个加热模块310、320、330以及位于罐160的底壁的外表面上的一额外的加热模块340。
根据本发明，加热模块310、320以及330位于与罐160的壁161成一体的各个盲槽170、172、174内(见图3)。所述槽170、172、174在储箱100内部从底壁112突出。每个槽限定出了容纳加热模块310、320或330的大致为平行六面体状的内部腔室。
所述加热模块310、320、330以及340优选地包括PTC加热器314、324、334以及344。
PTC加热装置是众所周知的。PTC加热部件由陶瓷(比如，基于钛酸钡的陶瓷)制成。在PTC上设置电压时，电流将会流动并开始加热PTC。首先，电阻下降，允许更多的电流流动，从而开始更快速地进行加热。PTC加热器为有效的低成本的解决方案，其在非常小的壳体内提供高效率的热源。
如附图3到附图6上所示，PTC加热器314、324、334以及344均位于两个金属电极312、316；322、326；332、336；342、346(比如，铝或铜电极)之间。
所述电极312、322、332中的一个与罐160的壁161的外表面直接接触。电极342与罐160的底壁的外表面接触。
弹性弹簧318、328、338位于其他电极316、326、336和接收槽的内表面之间，从而在这堆电极和PTC加热器上施加压力。
电极312、316；322、326；332、336通常具有平行六面体的形式。电极342、346通常为圆形。优选地，如附图上所示，电极312、316；322、326；332、336；342、346比PTC加热器314、324、334以及344具有更大的横截面。
在电连接加热模块300之后，可以在与下壁112的下表面成一体的圆形肋条113上安装一盖体，以便保护加热装置300。附图上未显示这种盖体。
与弹簧318、328、338相似的弹簧可插在PTC加热器344和盖体之间。
此外，如上所述，根据本发明，用于为加热装置300提供电源的电连接线400完全位于储箱100的外面。
这种连接线400从位于凸缘140上的连接器142和每个PTC模块310、320、330以及340延伸。
所述连接线400位于储箱300的外面，这些连接线与尿素完全隔开，并且因此，所述连接线400不具有受到尿素腐蚀的风险，无需任何特定的防腐蚀护套。
现在描述图8到图11上所显示的第二实施例。
根据图8到图11上所显示的第二实施例，加热器装置300位于形成在下壁112的外表面上的底部腔室150内以及位于与所述腔室150连通的多个盲槽170内，所述多个盲槽位于罐160的壁161的周围。腔室150优选地位于与下壁112的下表面成一体的圆形肋条113以及盖体190的内部。
环形密封件194位于盖体190的领部(collar)192和储箱100的下壁112之间。
加热器装置300包括多个PTC加热器354(比如，3个PTC加热器354)，这些加热器位于底部接触板356和加热器板352之间的所述腔室150内部。
加热器板352与下壁112相邻。优选地，加热器板352是圆形的，并且由铝或铜制成。
接触板356与盖体190相邻。优选地，接触板356为环状物，其包括形成弹性装置的冲压部分(stamped part)357，所述弹性装置将PTC加热器354和加热器板352推靠在下壁112的下表面上，以便优化从加热器板352到下壁112的热量传输。
接触板356和平行的加热器板352均为电极，用于通过导线400为PTC加热器354提供电源。
此外，图8到图11上所显示的加热器装置包括散热器(heat sink)360，这些散热器360与加热器板352连接并且插入到位于罐160的壁161周围的槽170内。
优选地，散热器360由平行六面体形的块体制成，这些块体通过任何方式(比如，螺接或焊接)与加热器板352连接。
散热器360竖直并且横向地延伸到水平加热器板352。散热器360分布在位于罐160的壁161周围的槽内，以便尽可能地覆盖壁161的大部分表面。
散热器360通过插入在槽170内的各个弹性弹簧362被推向罐160的壁161的外表面。
根据一个具体的而非限制性的实施例，加热器装置包括规则地分布在罐160的壁161周围的6个槽170以及6个散热器360，这些散热器具有分别插入到各个所述槽170内的6个弹簧362。
根据图8到图11上所显示的实施例，优选地，每个PTC加热器354位于托架(Cradle)370内，该托架370与两个单独的垫片(Spacer)372、374连接。
垫片372、374限定出了接触板356和加热器板352之间的距离。托架370适合于允许PTC加热器354横向地朝接触板356位移，以便确保所述PTC加热器354和加热器板352之间的接触。
垫片372、374优选地由热塑材料制成，以便在接触板356和加热器板352之间形成电绝缘。
优选地，接触板356为开口的环，以便清洗安装有液位传感器145和温度传感器146的区域。
相对于现有技术水平，本发明提供了大量优点：
在储箱内部没有金属部件，也没有用于加热装置的电线。因此，本发明具有较高水平的鲁棒性以及较低的故障风险；
使用简单形状的铝，代替不锈钢部件或超模压的铝质加热器，这是具有成本效益的解决方案；
加热器元件容易组装；
由于铝的导电性，所以具有非常好的导热性；
由于上述要点，所以限制了PTC部件的饱和；
由于PTC加热部件，所以具有自热调节加热器；
没有改变尿素质量的风险；
使用注射成型储箱来优化盲槽，能够获得自动优化的形状，便于插入加热器元件，无需任何类型的额外加工。
虽然已经参看其优选的实施例，显示和描述了本发明，但是要理解的是，本发明不限于这个实施例的特定形式，并且在不背离本发明的范围的情况下，可在其内进行多种变化和更改。

Claims (15)

1.一种用于储存车辆引擎的添加剂溶液的系统，所述系统包括：储箱(100)，用于储存所述添加剂溶液；泵吸模块(200)，用于泵吸储箱(100)内的所述添加剂溶液；以及电加热装置(300)，用于在检测到有冻结状况时对储箱(100)内的所述添加剂溶液进行加热，所述电加热装置(300)与用于为加热装置(300)提供电源的电连接线(400)相关联，其中，加热装置(300)包括至少一个加热模块(310、320、330、340)，所述至少一个加热模块(310、320、330、340)位于与所述储箱的下壁(112)成一体的盲槽(170、172、174)内，所述槽(170、172、174)向着所述储箱(100)的外面开口并且从所述下壁(112)在所述储箱(100)的内部体积内突出，并且用于为所述加热装置(300)提供电源的所述电连接线(400)完全位于所述储箱(100)的外面。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述装置包括多个加热模块(310、320、330、340)，所述加热模块(310、320、330、340)中的每个均包括PTC加热器(314、324、334、344)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述装置包括储备罐(160)，所述泵吸模块(200)位于所述储备罐(160)的内部，并且所述加热模块(310、320、330、340)覆盖所述储备罐(160)的壁(161)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的系统，其中，所述装置包括：储备罐(160)，其具有竖直在所述储箱(100)的所述下壁(112)上的大致圆形的壁(161)，所述泵吸模块(200)位于所述储备罐(160)的内部，多个加热模块(310、320、330)覆盖所述储备罐(160)的所述圆形的壁(161)，以及额外的加热模块(340)位于所述储备罐(160)的下壁上。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其中，所述加热器装置(300)位于形成在所述储箱的所述下壁(112)的外表面上的底部腔室(150)内，以及位于与所述腔室(150)连通的多个盲槽(170)内，所述多个盲槽(170)位于储备罐(160)的壁(161)的周围，所述加热器装置(300)包括多个PTC加热器(354)和散热器(360)，所述多个PTC加热器(354)位于底部接触板(356)和加热器板(352)之间的所述腔室(150)内，所述散热器(360)与所述加热器板(352)连接并且插入到位于所述罐(160)的所述壁(161)的周围的所述槽(170)内。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述加热器板(352)与所述储箱的所述下壁(112)相邻。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述接触板(356)具有形成弹性装置的冲压部分(357)，所述弹性装置将所述PTC加热器(354)和所述加热器板(352)推靠在所述储箱的所述下壁(112)的下表面上。
8.根据权利要求5到7中任一项所述的系统，其中，所述散热器(360)通过插入在所述槽(170)内的各个弹性弹簧(362)被推向所述罐(160)的所述壁(161)的外表面。
9.根据权利要求5到8中任一项所述的系统，其中，每个PTC加热器(354)位于托架(370)内。
10.根据权利要求5到9中任一项所述的系统，其中，所述接触板(356)和所述加热器板(352)之间设有垫片(372、374)。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的系统，其中，每个加热模块包括有位于两个金属电极(312、316；322、326；332、336；342、346)之间的PTC加热器(314、324、334、344)。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述金属电极(312、316；322、326；332、336；342、346)由铝或铜制成。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的系统，其中，每个加热模块(310、320、330)包括有位于电极(316、326、336)和接收槽(170、172、174)的内表面之间的弹性弹簧(318、328、338)，以便在一堆电极(312、316；322、326；332、336；342、346)和加热器(314、324、334、344)上施加压力。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的系统，其中，用于为所述加热装置(300)提供电源的所述电连接线(400)从连接器(142)和每个加热模块(310、320、330以及340)延伸，所述连接器(142)位于支撑在所述储箱的上壁(110)上的凸缘(140)上。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的系统，其中，所述装置包括储备罐(160)并且每个盲槽(170、172、174)与罐(160)的竖直壁(161)是一体的。
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