CN106762046B - 一种用于整车的尿素箱加热系统及其加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆尿素箱加热技术领域，公开了一种用于整车的尿素箱加热系统及其加热方法，包括：尿素箱，在所述尿素箱中容纳有尿素溶液，其中，所述尿素箱的进气口通过第一加热管路与涡轮增压器的出气口相连通，所述尿素箱的出气口通过第二加热管路与所述涡轮增压器的进气口相连通；以及设置在所述第一加热管路上且能为从所述涡轮增压器的所述出气口流出的热空气提供循环动力的动力泵。该加热系统具有加热效率高、节能环保以及氧化还原反应彻底的优点。

Description

一种用于整车的尿素箱加热系统及其加热方法

技术领域

本发明涉及车辆尿素箱加热技术领域，特别是涉及一种用于整车的尿素箱加热系统及其加热方法。

背景技术

目前，对于采用SCR(选择性催化还原技术)技术处理后的车辆，需要在发动机排放的尾气中喷射尿素溶液，从而使得该尿素溶液与尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应，从而生成无污染的氮气和水蒸气排出到大气中。尿素溶液通常位于尿素箱中，车辆如果在较低的环境中运行时，尿素箱中的尿素溶液容易发生结冰的现象，从而使得尿素泵、尿素喷嘴以及尿素溶液输送管路发生堵塞，造成尿素供给系统无法正常工作。

基于上述的分析，需设计一种能够利用涡轮增压器产生的废热来给尿素箱进行加热，从而保证尿素供给系统的正常工作的用于整车的尿素箱加热系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种用于整车的尿素箱加热系统及其加热方法，以解决现有技术中的车辆在低温环境下运行时，会使得尿素箱中的尿素溶液发生结冰的现象，从而造成尿素供给系统无法正常工作的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供了一种用于整车的尿素箱加热系统，包括：尿素箱，在所述尿素箱中容纳有尿素溶液，其中，所述尿素箱的进气口通过第一加热管路与涡轮增压器的出气口相连通，所述尿素箱的出气口通过第二加热管路与所述涡轮增压器的进气口相连通；以及设置在所述第一加热管路上且能为从所述涡轮增压器的所述出气口流出的热空气提供循环动力的动力泵。

其中，所述加热系统还包括设置在所述尿素箱上且能检测所述尿素箱中的尿素溶液的温度的温度传感器。

其中，在所述第一加热管路上还设有能够控制所述第一加热管路的通断的电磁单向阀。

其中，所述加热系统还包括分别与所述温度传感器以及所述电磁单向阀电连接且能控制所述电磁单向阀的打开和关闭的主控器。

其中，在所述尿素箱中还设有能够对尿素溶液进行加热的热空气加热管路，其中，所述热空气加热管路的第一端与所述涡轮增压器的出气口相连通，所述热空气加热管路的第二端与所述涡轮增压器的进气口相连通。

其中，所述热空气加热管路构造为从所述尿素箱的进气口朝所述尿素箱的出气口呈螺旋式延伸的螺旋状加热管路。

其中，在所述第二加热管路上构造有通口，所述加热系统还包括与所述通口相匹配的空气进气管路，其中，在所述第二加热管路和所述空气进气管路相连通的部位设有三通换向阀。

其中，在所述空气进气管路上设有能够过滤空气中的杂质的空滤器。

其中，在所述第一加热管路上还设有安全阀。

根据本发明的第二方面，还提供了一种加热方法，包括：

通过温度传感器检测所述尿素箱中的尿素溶液的实际温度；将所述实际温度与预设温度进行比较；若所述实际温度大于所述预设温度，则所述温度传感器向主控器发送信号，主控器接收到信号后，控制电磁单向阀关闭，以保证尿素箱中的尿素溶液处于适合的温度范围内；若所述实际温度小于所述预设温度，则所述温度传感器向主控器发送信号，主控器接收到信号后，控制电磁单向阀打开，以将涡轮增压器压缩后产生的热空气经所述第一加热管路输送到所述尿素箱中，从而完成对尿素溶液的加热。

其中，所述适合的温度范围为大于等于7摄氏度且小于等于15摄氏度。

(三)有益效果

本发明提供的加热系统，与现有技术相比，具有如下优点：

通过涡轮增压器将整车的进气系统中的空气进行压缩，从而将该进气系统中的空气转变为温度和压力均较高的热空气，在动力泵的泵送作用下，将该热空气经该第一加热管路输送到尿素箱中，通过该热空气与尿素箱中的尿素溶液进行热交换，从而将热空气释放出的热量用于给尿素箱中的尿素溶液进行加热，经过换热后的热空气的温度和压力会相对地降低，在动力泵的泵送作用下，将其重新送入到涡轮增压器中进行重新受热加压，以为下一次的加热循环做准备。这样，通过利用涡轮增压器压缩的整车的进气系统中的空气后产生的热量来给尿素箱中的尿素溶液进行加热，从而不仅实现了对尿素箱中的尿素溶液的加热，避免了因尿素溶液结冰，导致尿素供给系统无法正常工作的弊端。同时，通过利用涡轮增压器压缩空气后产生的废热来给尿素溶液进行加热，从而大大地节省了能量的消耗，起到了节能环保的作用。

附图说明

图1为本发明的实施例的用于整车的尿素箱加热系统的整体结构示意图；

图2为本发明的实施例的用于整车的尿素箱加热系统的加热方法的步骤流程示意图。

图中，100：加热系统；1：尿素箱；11：进气口；12：出气口；13：热空气加热管路；131：第一端；132：第二端；2：第一加热管路；21：出口；3：第二加热管路；31：入口；4：动力泵；5：温度传感器；6：电磁单向阀；7：主控器；8：空气进气管路；9：三通换向阀；10：空滤器；200：涡轮增压器；201：出气口；202：进气口；20：安全阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，图1示意性地显示了该加热系统100包括尿素箱1、第一加热管路2、第二加热管路3以及动力泵4。

在本申请的实施例中，该尿素箱1能够与涡轮增压器200相连通，该尿素箱1的内部构造有容纳空间，在该尿素箱1中容纳有尿素溶液，其中，该尿素箱1的进气口11通过第一加热管路2与涡轮增压器200的出气口201相连通，该尿素箱1的出气口12通过第二加热管路3与涡轮增压器200的进气口202相连通。由此，便在该涡轮增压器200以及尿素箱1之间形成了相对独立的制热环路。

动力泵4设置在第一加热管路2上且能为从涡轮增压器200的出气口201流出的热空气提供循环动力。这样，通过涡轮增压器200将整车的进气系统中的空气进行压缩，从而将该进气系统中的空气转变为温度和压力均较高的热空气，在动力泵4的泵送作用下，将该热空气经该第一加热管路2输送到尿素箱1中，通过该热空气与尿素箱1中的尿素溶液进行热交换，从而将热空气释放出的热量用于给尿素箱1中的尿素溶液进行加热，经过换热后的热空气的温度和压力会相对地降低，在动力泵4的泵送作用下，将其重新送入到涡轮增压器200中进行重新受热加压，以为下一次的加热循环做准备。这样，通过利用涡轮增压器200压缩的整车的进气系统中的空气后产生的热量来给尿素箱1中的尿素溶液进行加热，从而不仅实现了对尿素箱1中的尿素溶液的加热，避免了因尿素溶液结冰，导致尿素供给系统无法正常工作的弊端。同时，通过利用涡轮增压器200压缩空气后产生的废热来给尿素溶液进行加热，从而大大地节省了能量的消耗，起到了节能环保的作用。

如图1所示，为进一步优化上述技术方案中的加热系统100，在上述技术方案的基础上，该加热系统100还包括设置在尿素箱1上且能检测尿素箱1中的尿素溶液的温度的温度传感器5。需要说明的是，当尿素溶液的温度范围为大于等于7摄氏度且小于等于15摄氏度时，尿素溶液的工作性能比较稳定，不容易结晶，有利于与氮氧化物发生氧化还原反应，且能够使得氮氧化物转化为无污染的氮气的转化率较高。这样，通过该温度传感器5的设置，能够实时检测尿素箱1中的尿素溶液的温度的变化，一旦该温度传感器5检测到尿素箱1中的尿素溶液的温度低于7摄氏度时，就会将信号发送给如下所述的主控器7，通过该主控器7来控制如下所述的电磁单向阀6打开，以将从涡轮增压器200中流出的温度较高的热空气经第一加热管路2输送到尿素箱1中，从而为尿素箱1中的尿素溶液进行加热。

当该温度传感器5检测到尿素箱1中的尿素溶液的温度高于15摄氏度后，温度传感器5向主控器7发送信号，通过该主控器7来控制如下所述的电磁单向阀6关闭，以将第一加热管路2切断，从而避免从涡轮增压器200中流出的温度较高的热空气继续输送到尿素箱1中。需要说明的是，通过该温度传感器5的设置，使得尿素箱1中的尿素溶液能够处在比较适合的温度范围内，从而保证了尿素溶液能够具有较好的工作性能。

在本发明的一个实施例中，在该第一加热管路2上还设有能够控制第一加热管路2的通断的电磁单向阀6。也就是说，通过该电磁单向阀6的设置，能够使该电磁单向阀6根据尿素箱1中的尿素溶液的温度变化，来进行相应的打开和关闭。

在另一个实施例中，该加热系统100还包括分别与温度传感器5以及电磁单向阀6电连接且能控制电磁单向阀6的打开和关闭的主控器7。具体地，当该温度传感器5检测到当前的尿素箱1中的尿素溶液的温度低于7摄氏度后，该温度传感器5会向主控器7发送信号，主控器7接收到信号后，控制电磁单向阀6打开，从而使得从涡轮增压器200中流出的温度较高的热空气经该第一加热管路2输送到尿素箱1中，以对尿素溶液进行加热。

反之，当该温度传感器5检测到当前的尿素箱1中的尿素溶液的温度高于15摄氏度后，该温度传感器5会向主控器7发送信号，主控器7接收到信号后，控制电磁单向阀6关闭，从而避免从涡轮增压器200中流出的温度较高的热空气继续进入到尿素箱1中，造成影响尿素溶液的温度的弊端。

如图1所述，在本发明的一个实施例中，在尿素箱1中还设有能够对尿素溶液进行加热的热空气加热管路13，其中，热空气加热管路13的第一端131与涡轮增压器200的出气口201相连通，该热空气加热管路13的第二端132与涡轮增压器200的进气口202相连通。这样，通过该热空气加热管路13的设置，能够方便热空气的流动，从而可以更有效地对尿素溶液进行加热。

在另一个实施例中，为进一步优化上述技术方案中的热空气加热管路13，在上述技术方案的基础上，该热空气加热管路13构造为从尿素箱1的进气口11朝尿素箱1的出气口12呈螺旋式延伸的螺旋状加热管路。这样，通过将该热空气加热管路13构造为螺旋状加热管路，从而可以有效地增大热空气与尿素箱1中的尿素溶液的接触面积，以实现热空气与尿素溶液的快速换热，进一步地，提高了给尿素溶液加热的效率。

在一个实施例中，在第二加热管路3上构造有通口，该加热系统100还包括与通口相匹配的空气进气管路8，其中，在该第二加热管路3和空气进气管路8相连通的部位设有三通换向阀9。具体地，通过将该三通换向阀9设置在该第二加热管路3和空气进气管路8相连通的部位，从而使得整车的进气系统中的空气能够顺利地进入到涡轮增压器200中，避免在未经涡轮增压器200进行加压后，通过第二加热管路3进入到尿素箱1中，进一步地，避免影响尿素箱1中的尿素溶液的温度。

在本发明的一个实施例中，在该空气进气管路8上设有能够过滤空气中的杂质的空滤器10。该空滤器10的设置，能够有效地过滤掉空气中的杂质，一方面，避免空气中混有杂质进入到涡轮增压器200中，以对涡轮增压器200造成损坏，另一方面，也大大地提高了热空气的洁净度，避免由于热空气中混有杂质，导致在第一加热管路2和第二加热管路3之间进行往复循环时，使得第一加热管路2和第二加热管路3的内壁因附着有杂质，造成缩小其流通口径的情况。

如图1所示，在一个实施例中，在第一加热管路2上还设有安全阀20。具体地，当电磁单向阀6发生损坏时，可通过安全阀20来打开或关闭第一加热管路2，从而避免加压后的热空气的气压过大，导致对第一加热管路2以及第二加热管路3造成炸裂的情况，进一步地，避免热气流泄漏的情况，同时，也保证了人身安全。

如图2所示，根据本发明，还提供了一种使用加热系统100的加热方法，该加热方法的具体步骤为：

步骤S410，通过温度传感器5检测尿素箱1中的尿素溶液的实际温度。也就是说，该温度传感器5能够实时检测尿素箱1中的尿素溶液的温度，并将该尿素溶液的温度情况以信号的形式传递给主控器7，该主控器7接收到信号后，会控制电磁单向阀6进行相应的打开和关闭。

步骤S420，将实际温度与预设温度进行比较。通过主控器7将温度传感器5检测到的实际温度与预设温度进行比较，从而根据比较后的结果来控制电磁单向阀6的打开和关闭。

步骤S430，若实际温度大于预设温度，则温度传感器5向主控器7发送信号，主控器7接收到信号后，控制电磁单向阀6关闭，以保证尿素箱1中的尿素溶液处于适合的温度范围内。也就是说，通过该温度传感器5对尿素箱1中的尿素溶液进行实时的检测，从而保证尿素箱1中的尿素溶液处在适合的温度范围内，进一步地，保证尿素溶液的工作性能，使其与汽车尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应，进一步地，使得氧化还原反应后生成的氮气的体积较多，提高转化效率。

步骤S440，若实际温度小于预设温度，则温度传感器5向主控器7发送信号，主控器7接收到信号后，控制电磁单向阀6打开，以将涡轮增压器200压缩后产生的热空气经第一加热管路2输送到尿素箱1中，从而完成对尿素溶液的加热。也就是说，通过该温度传感器5对尿素箱1中的尿素溶液的温度的实时检测，一旦尿素箱1中的尿素溶液的温度低于预设温度后，通过该温度传感器7向主控器7发送信号，从而通过主控器7控制电磁单向阀6打开，以将涡轮增压器200中的温度较高的热空气经该第一加热管路2输送到尿素箱1中，从而完成对尿素箱1中的尿素溶液的加热，当将该尿素溶液的温度加热到适合的范围内后，停止加热。

在本发明的一个实施例中，该适合的温度范围为大于等于7摄氏度且小于等于15摄氏度。具体地，尿素溶液的温度范围为大于等于7摄氏度且小于等于15摄氏度时，尿素溶液的工作性能比较稳定，不容易结晶，有利于与氮氧化物发生氧化还原反应，且能够使得氮氧化物转化为无污染的氮气的转化率较高。

综上所述，通过涡轮增压器200将整车的进气系统中的空气进行压缩，从而将该进气系统中的空气转变为温度和压力均较高的热空气，在动力泵4的泵送作用下，将该热空气经该第一加热管路2输送到尿素箱1中，通过该热空气与尿素箱1中的尿素溶液进行热交换，从而将热空气释放出的热量用于给尿素箱1中的尿素溶液进行加热，经过换热后的热空气的温度和压力会相对地降低，在动力泵4的泵送作用下，将其重新送入到涡轮增压器200中进行重新受热加压，以为下一次的加热循环做准备。这样，通过利用涡轮增压器200压缩的整车的进气系统中的空气后产生的热量来给尿素箱1中的尿素溶液进行加热，从而不仅实现了对尿素箱1中的尿素溶液的加热，避免了因尿素溶液结冰，导致尿素供给系统无法正常工作的弊端。同时，通过利用涡轮增压器200压缩空气后产生的废热来给尿素溶液进行加热，从而大大地节省了能量的消耗，起到了节能环保的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于整车的尿素箱加热系统，其特征在于，包括：

尿素箱，在所述尿素箱中容纳有尿素溶液，其中，所述尿素箱的进气口通过第一加热管路与涡轮增压器的出气口相连通，所述尿素箱的出气口通过第二加热管路与所述涡轮增压器的进气口相连通；在所述尿素箱中还设有能够对尿素溶液进行加热的热空气加热管路，其中，所述热空气加热管路的第一端与所述涡轮增压器的出气口相连通，所述热空气加热管路的第二端与所述涡轮增压器的进气口相连通；所述热空气加热管路构造为从所述尿素箱的进气口朝所述尿素箱的出气口呈螺旋式延伸的螺旋状加热管路；以及

设置在所述第一加热管路上且能为从所述涡轮增压器的所述出气口流出的热空气提供循环动力的动力泵；

在所述第二加热管路上构造有通口，所述加热系统还包括与所述通口相匹配的空气进气管路，其中，在所述第二加热管路和所述空气进气管路相连通的部位设有三通换向阀。

2.根据权利要求1所述的用于整车的尿素箱加热系统，其特征在于，所述加热系统还包括设置在所述尿素箱上且能检测所述尿素箱中的尿素溶液的温度的温度传感器。

3.根据权利要求2所述的用于整车的尿素箱加热系统，其特征在于，在所述第一加热管路上还设有能够控制所述第一加热管路的通断的电磁单向阀。

4.根据权利要求3所述的用于整车的尿素箱加热系统，其特征在于，所述加热系统还包括分别与所述温度传感器以及所述电磁单向阀电连接且能控制所述电磁单向阀的打开和关闭的主控器。

5.根据权利要求1所述的用于整车的尿素箱加热系统，其特征在于，在所述空气进气管路上设有能够过滤空气中的杂质的空滤器。

6.根据权利要求1所述的用于整车的尿素箱加热系统，其特征在于，在所述第一加热管路上还设有安全阀。

7.一种使用上述权利要求1至6中任一项所述的用于整车的尿素箱加热系统的加热方法，其特征在于，包括：

通过温度传感器检测所述尿素箱中的尿素溶液的实际温度；

将所述实际温度与预设温度进行比较；

若所述实际温度大于所述预设温度，则所述温度传感器向主控器发送信号，主控器接收到信号后，控制电磁单向阀关闭，以保证尿素箱中的尿素溶液处于适合的温度范围内；

若所述实际温度小于所述预设温度，则所述温度传感器向主控器发送信号，主控器接收到信号后，控制电磁单向阀打开，以将涡轮增压器压缩后产生的热空气经所述第一加热管路输送到所述尿素箱中，从而完成对尿素溶液的加热。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述适合的温度范围为大于等于7摄氏度且小于等于15摄氏度。