CN107489503A - 用于车辆的包括共用入口的燃料‑尿素注入装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的包括共用入口的燃料‑尿素注入装置，可以包括：加注管，其包括共用入口，燃料注入管嘴和尿素注入管嘴能够插入所述加注管中；检测器，其检测插入加注管中的注入管嘴是燃料注入管嘴还是尿素注入管嘴；切换阀，其安装在连接至加注管的共用注入管路处；尿素注入管路，其连接在切换阀的尿素出口和尿素箱之间；燃料注入管路，其连接在切换阀的燃料出口和燃料箱之间；以及控制器，其根据在插入加注管时被检测器检测到的注入管嘴来控制切换阀的操作，从而将燃料或尿素供应至燃料出口和尿素出口的相对应的出口。

Description

用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置
技术领域
本发明涉及车辆的燃料-尿素注入装置，并且更具体而言，涉及这样的用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置(fuel-urea injection apparatus)，其能够通过燃料入口和尿素入口的整合(其使得燃料加注门不会过大)而提升车辆的美感，并且从根本上避免柴油燃料和尿素的误添加。
背景技术
随着环境污染已经成为重要的社会问题，关于利用化石燃料的内燃机发动机的排放的法规已日趋严格。
特别地，因为来自利用柴油燃料的柴油车辆(例如大客车或卡车)的排放物包含大量的氮氧化物(NOx)，排放法规对氮氧化物排放实行了严格控制。
为了满足这些排放法规，提供了一种利用选择性催化还原(SCR)系统来减少柴油发动机的排放物中包括的氮氧化物的方法。
SCR系统可以通过向SCR催化剂供应还原剂而有效地减少排放的氮氧化物。例如，还原剂(例如氨)被供应至排放物以将氮氧化物还原为氮气和水。
也即，在包括SCR催化剂的柴油车辆中，利用喷射器将尿素喷入排气管道中。当注入的尿素通过排放物的热量而分解为氨时，SCR催化剂催化在所分解的氨和排放物中的氮氧化物之间的反应，并且随后氮氧化物通过还原过程而得以去除，在还原过程中，氮氧化物分解为氮气(N2)和水(H2O)。
这种SCR系统主要应用于全尺寸车辆中，例如卡车，但是最近，其应用范围扩展至小尺寸和中尺寸车辆。
与此同时，在包括SCR系统的车辆中，由于在行驶中持续地利用尿素以去除氮氧化物，所以如向车辆加燃料(柴油)一样，尿素也应该进行补充。
因此，包括SCR系统的柴油车辆包括用于存储尿素的尿素箱以及用于将尿素注入至尿素箱的加注管(filler neck)。在加油站中，尿素利用注入管嘴而通过加注管注入，并且随后尿素箱中充满尿素。
因此，包括SCR系统的柴油车辆在燃料加注门中除了包括燃料(柴油)入口外，还另外包括尿素入口。除了用于燃料的加注管和用于燃料的入口管道之外，还要进一步提供用于尿素的加注管和用于尿素的入口管道。
如图1所示，当除了燃料入口外而另外地提供尿素入口时，覆盖用于关闭燃料入口的燃料箱盖1和用于关闭尿素入口的尿素箱盖2的燃料加注门3的尺寸会增大。这从设计的角度降低了车辆的美感。
此外，如图2所示，尽管在燃料入口4和尿素入口5之间存在内直径差异，例如，尿素入口5的内直径小于燃料入口4的内直径，但是尿素注入管嘴能够被插入燃料入口4。在这种情况下，尿素可能会通过燃料入口4而被误添加至燃料箱。
当尿素取代柴油燃料而被误添加至燃料入口4时，将无法进行车辆起动或行驶，并且燃料箱、燃料管路、燃料过滤器等会需要维修。
公开于该本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置，其能够通过燃料入口和尿素入口的整合(其使得燃料加注门不会过大)而提升车辆的美感，并且从根本上避免柴油燃料和尿素的误添加。
根据本发明的各个方面，一种用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置可以包括：加注管，其包括共用入口，燃料注入管嘴和尿素注入管嘴能够插入所述加注管中；检测器，其检测插入加注管中的注入管嘴是燃料注入管嘴还是尿素注入管嘴；切换阀，其安装在连接至加注管的共用注入管路处；尿素注入管路，其连接在切换阀的尿素出口和尿素箱之间；燃料注入管路，其连接在切换阀的燃料出口和燃料箱之间；以及控制器，其根据在插入加注管时被检测器检测到的注入管嘴来控制切换阀对燃料出口或尿素出口的操作，从而将通过共用注入管路注入的燃料或尿素供应至燃料出口和尿素出口的相对应的出口。
所述检测器可以包括：磁体，所述磁体安装在燃料注入管嘴和尿素注入管嘴中的预定的一个处；以及线圈，其在加注管中安装在通过共用入口插入的注入管嘴所穿过的路径上，当包括磁体的注入管嘴穿过所述路径时，所述线圈通过磁体产生感应电流。
所述磁体可以安装在尿素注入管嘴处。
所述线圈可以安装在保持器处，所述保持器用于引导通过共用入口插入加注管的注入管嘴，并且所述保持器可以安装在加注管的加注管外壳(filler housing)中。
所述线圈可以沿着圆柱体形保持器的螺旋形内直径表面缠绕。
所述线圈可以插入形成在圆柱体形的保持器的内直径表面处的螺旋形线圈槽，并且所述线圈可以沿着所述螺旋形线圈槽安装。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如具有汽油动力和电力动力两者的车辆。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是显示常规燃料加注门的视图。
图2是显示常规燃料入口和常规尿素入口的尺寸的视图。
图3a是显示根据本发明的各个实施方案的在燃料-尿素注入装置中的加注管和尿素注入管嘴的视图，图3b为图3a中的尿素注入管嘴的截面视图，其显示了尿素注入管嘴的磁体。
图4为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的示意视图。
图5a和图5b分别为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的保持器的立体图和剖视立体图。
图6为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的控制过程的流程图。
图7和图8为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的操作状态的视图。
应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，其示例将在附图中示出并且在下文进行描述。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换形式、修改形式、等效形式以及其它实施方案。
图3a是显示根据本发明的各个实施方案的在燃料-尿素注入装置中的加注管和尿素注入管嘴的视图，图3b为图3a中的尿素注入管嘴的截面视图，其显示了尿素注入管嘴的磁体。图4为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的示意视图。
图5a和图5b分别为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的保持器的立体图和剖视立体图。
图6为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的控制过程的流程图。图7和图8为显示根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置的操作状态的视图。
如图3a所示，用于注入柴油燃料和尿素的共用入口12设置在车辆(也即，包括SCR系统的柴油车辆)中。
也就是说，燃料入口和尿素入口被整合以形成共用入口12。柴油燃料和尿素都通过共用入口12而得到注入。
车辆的加注管被整合为形成用于注入燃料和尿素的共用加注管10。加注管10仅包括一个共用入口12，其能够用于注入燃料和尿素两者。
与此同时，燃料和尿素分别利用对应的注入管嘴而被注入。用于注入燃料的燃料注入管嘴和用于注入尿素的尿素注入管嘴6应该分别使用。
根据本发明的各个实施方案，燃料注入管嘴是一般的用于向车辆添加燃料(也即，柴油燃料)的柴油燃料注入管嘴，从而通过共用入口12将燃料供应至燃料箱18(见图4)。
此外，尿素注入管嘴6用于通过共用入口12对尿素箱20(见图4)补充用于如上所述地减少氮氧化物(NOx)的尿素。
燃料注入管嘴和尿素注入管嘴6所插入的加注管10以整合的方式设置。然而，用于注入燃料和尿素的注入管路17和19分别连接在三通切换阀16和各自的箱(燃料箱18和尿素箱20)之间。
参考图3a，示出了安装在车体B处的加注管外壳11。燃料注入管嘴和尿素注入管嘴6所插入的共用入口12形成在加注管外壳11处。
此外，用于改善注入特性并且避免柴油/尿素的混合的保持器13安装在加注管外壳11中。保持器13引导通过共用入口12插入的燃料注入管嘴和尿素注入管嘴6，使得燃料注入管嘴和尿素注入管嘴6可以插入至对应的注入位置。
保持器13被制造为具有圆柱体形状，并且安装在加注管外壳11中。通过共用入口12插入的燃料注入管嘴和尿素注入管嘴6穿过保持器13的内部。
在本发明的各个实施方案中，设置检测器，该检测器用于检测通过共用入口12插入的注入管嘴是燃料注入管嘴还是尿素注入管嘴6并且输出信号。
在本发明的各个实施方案中，检测器可以包括安装在加注管10处的线圈14。线圈14在注入管嘴所插入和穿过的(加注管10的)路径的内部表面处产生电流。
在各个实施方案中，线圈14安装在保持器13的内直径表面处，所述保持器13安装在加注管10的加注管外壳11中。
在这种情况下，线圈14所插入其中的螺旋线圈槽13a形成在保持器13的内直径表面处。线圈14插入线圈槽13a并且以缠绕的方式沿着线圈槽13a而螺旋地设置。
此外，线圈14和控制器(ECU)30通过电路而彼此连接，从而控制器30接收在线圈14中产生并且从线圈14输出的电流，以作为在检测器中检测到的检测信号。
另外，磁体7安装在燃料注入管嘴和尿素注入管嘴6中的一个处。当包括磁体7的注入管嘴通过共用入口12而插入从而穿过保持器13的内部时，线圈14产生感应电流。
也即，当注入管嘴的磁体7插入安装在加注管10处的线圈14中时，线圈14产生感应电流。当感应电流作为检测信号而施加至控制器30时，控制器30可以识别包括磁体7的注入管嘴的插入。
磁体7安装在燃料注入管嘴和尿素注入管嘴6中的预定的一个处。通过磁体7和线圈14之间的作用而在线圈14中产生的电流作为信号施加至控制器30以识别注入管嘴，从而控制器30确定磁体7安装至通过共用入口12插入的注入管嘴。
一般而言，用于注入尿素的尿素注入管嘴和加注管的尿素入口分别包括磁体的北(N)极和南(S)极。在这种情况下，当尿素注入管嘴插入尿素入口时，尿素注入管嘴进入尿素入口的插入通过来自磁体的北极和南极两者产生的磁力而得以识别，且随后开始尿素的注入。
因此，在根据本发明的各个实施方案的燃料-尿素注入装置中，燃料注入管嘴可以是不包括磁体7的一般的柴油注入管嘴，而尿素注入管嘴6可以是包括磁体7的注入管嘴。在这种情况下，尿素注入管嘴6的磁体7可以用于在加注管10的线圈14处产生感应电流。
在下文中，将根据各个实施方案说明安装在尿素注入管嘴6处的磁体7。在这种情况下，当尿素注入管嘴6插入加注管10的共用入口12时，安装在保持器13处的线圈14产生感应电流，于是控制器30接收感应电流。
此外，尿素注入管嘴6的磁体7包括设置在尿素注入管嘴6的纵向方向上(也即，在尿素注入管嘴6的插入方向上)的N极和S极。
如所公知的，在线圈和包括N极和S极的磁体之间的相对移动在线圈中产生电流。这被称为电磁感应。在这种情况下，在线圈中产生的电流被成为感应电流。
在这种情况下，电流(以及感应电动势)量基于穿过线圈的磁体的移动速度、磁体的强度和线圈的匝数而是可变的。感应电动势V由下述关系式1表示，
【关系式1】
V＝-n×ΔΦ/Δt，其中n表示线圈的匝数，ΔΦ表示磁通量在时间Δt期间的变化，而“-”表示电动势的方向与磁通量的变化方向相反。
与此同时，图4为显示根据各个实施方案的燃料-尿素注入装置的整体配置的示意视图。保持器13安装在加注管10的加注管外壳11中，而线圈14安装在保持器13中。
此外，注入管路15连接至加注管外壳11。三通切换阀16安装在注入管路15处。切换阀16通过燃料注入管路17而连接至燃料箱18，并且通过尿素注入管路19而连接至尿素箱20。
切换阀16是电动类型的阀，其根据控制器30的控制信号而切换内部流动路径的打开和关闭。一般的用于控制和切换流体的流动方向的三通阀可以用作切换阀16。
根据控制器30的控制信号，切换阀16可以选择性地打开连接至燃料注入管路17的内部路径以及出口(燃料出口)，反之，切换阀16可以选择性地打开连接至尿素注入管路19的内部路径以及出口(尿素出口)。
切换阀16的入口侧连接至共用注入管路15，所述共用注入管路15连接至加注管10的加注管外壳11。切换阀16的燃料出口侧连接至燃料注入管路17。切换阀16的尿素出口侧连接至尿素注入管路19。
在这种配置下，当尿素注入管嘴6插入安装在包括共用入口12的加注管10处的线圈14时，感应电流通过电磁感应定律(也即，法拉第定律)而产生。接收感应电流的控制器30确定尿素注入管嘴6的插入。
也就是说，控制器30根据感应电流被传输与否来确定尿素注入管嘴或燃料注入管嘴。另外，控制器30确定注入流体是燃料还是尿素。
此外，控制器30基于检测结果来控制切换阀16的操作。当控制器30确定燃料注入管嘴的插入时，控制器30控制切换阀16的操作(切换阀不进行动作)以打开连接至燃料注入管路17的燃料出口侧并且关闭连接至尿素注入管路19的尿素出口侧(见图6)。
在这种情况下，如图6和图7所示，当燃料通过燃料注入管嘴添加时，燃料箱18可以通过共用注入管路15、切换阀16和燃料注入管路17而充满燃料。
另一方面，当控制器30确定尿素注入管嘴6的插入时，控制器30控制切换阀16的操作(切换阀进行动作)以打开连接至尿素注入管路19的尿素出口侧，并且关闭连接至燃料注入管路17的燃料出口侧(见图6)。
在这种情况下，如图6和图8所示，当尿素通过尿素注入管嘴6添加时，尿素箱20可以通过共用注入管路15、切换阀16和尿素注入管路19而充满尿素。
一般而言，根据燃料注入的高频率和尿素注入的低频率，如图6所示，切换阀16通常打开燃料出口侧(切换阀不进行动作)。当控制器30识别线圈14中的感应电流的产生时，控制器30控制切换阀16的操作以打开尿素出口侧(切换阀进行动作)。
从上述描述可以明显看出，根据本发明的各个实施方案，提供了用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置。由于燃料入口和尿素入口(其在包括SCR系统的柴油车辆中是分别安装的)得到整合，共用入口和共用加注管得以使用。由此，由于燃料加注门的扩大所导致的车辆的美感的下降以及适销性的降低能够得到避免。
此外，尿素误添加至燃料入口的情况能够得到避免。能够实现车辆的部件的整合和共享(例如加注管，其曾被分为用于燃料注入的加注管和用于尿素注入的加注管)。由此，部件的数量能够减少。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，将参考附图中所显示的特征的位置使用术语“上”或“下”、“内”或“外”等来描述示例性实施方案的这些特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (6)

1.一种用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置，包括：
加注管，其包括共用入口，燃料注入管嘴和尿素注入管嘴能够插入所述加注管；
检测器，其检测插入加注管的注入管嘴是燃料注入管嘴还是尿素注入管嘴；
切换阀，其安装在连接至加注管的共用注入管路处；
尿素注入管路，其连接在切换阀的尿素出口和尿素箱之间；
燃料注入管路，其连接在切换阀的燃料出口和燃料箱之间；以及
控制器，其根据在插入加注管时被检测器检测到的注入管嘴来控制切换阀对燃料出口或尿素出口的操作，从而将通过共用注入管路注入的燃料或尿素供应至燃料出口和尿素出口的相对应的出口。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置，其中，所述检测器包括：
磁体，其安装在燃料注入管嘴和尿素注入管嘴中的预定的一个处；以及
线圈，其在加注管中安装在通过共用入口插入的注入管嘴所穿过的路径上，当包括磁体的注入管嘴穿过所述路径时，所述线圈通过磁体产生感应电流。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置，其中，所述磁体安装在尿素注入管嘴处。
4.根据权利要求2所述的用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置，其中，所述线圈安装在保持器处，所述保持器用于引导通过共用入口插入加注管的注入管嘴，并且所述保持器安装在加注管的加注管外壳中。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置，其中，所述线圈沿着圆柱体形的保持器的螺旋状内直径表面缠绕。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的包括共用入口的燃料-尿素注入装置，其中，所述线圈插入形成在圆柱体形的保持器的内直径表面处的螺旋形线圈槽，并且所述线圈沿着所述螺旋形线圈槽安装。
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