CN108699941A - 用于储藏辅助液体及将辅助液体供给机动车内燃机或机动车内燃机部件的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于储藏辅助液体以及将辅助液体供给机动车的内燃机或机动车的内燃机的部件的系统、尤其用于机动车的内燃机的水注射系统以及用于使这种系统运行的方法，该系统包括用于流体的储藏容器(1)；至少一个用于流体的输送泵(9)和至少一个管路系统和用于加热流体的器件，管路系统包括至消耗件的供应部和进入储藏容器(1)的回流部。

Description

用于储藏辅助液体及将辅助液体供给机动车内燃机或机动车 内燃机部件的系统

技术领域

本发明涉及用于储藏辅助液体以及将辅助液体供给机动车的内燃机或机动车的内燃机部件的系统。本发明也涉及运行用于储藏辅助液体以及将辅助液体供给机动车的内燃机或机动车的内燃机部件的系统的方法。

本发明尤其涉及用于机动车的内燃机的水注射系统。

背景技术

在用于机动车的水注射系统中，储藏容器和阀以及管路可能结冰。在此，冰在储藏容器之内或管路之内可由于膨胀而导致损伤以及明显延长了直至系统准备好应用的时间。

因此，前述系统必须能在内燃机起动之后的最短时间之内使用。

发明内容

本发明的目的是，提供一种系统，该系统满足这些要求。

该目的通过专利权利要求1和12的特征实现。系统和方法的有利的构造方案由从属权利要求得出。

根据本发明的观点设置一种系统，该系统包括用于流体的储藏容器；至少一个用于流体的输送泵和至少一个管路系统，管路系统包括至消耗件的供应部和进入储藏容器的回流部，其中，设有用于加热流体的器件。

储藏容器可构造成储水容器。但是可替代地，储藏容器也可构造成用于水性尿素溶液的储藏容器，该用于水性尿素溶液的储藏容器设置用于在内燃机上进行废气后处理。

该系统可包括一个或多个呈分配器喷嘴形式的消耗件，消耗件将辅助液体，例如水注射到内燃机的进气管路中、内燃机的燃烧室中或内燃机的排气管路中。

根据本发明的一种观点，通过以下方式解决开头所述问题，即，该系统包括用于加热流体的回流体积流的器件。

作为用于加热流体的器件，可设置至少一个电加热装置和/或热交换器。

优选地，将电加热装置和/或热交换器布置在回流部中。

在系统的有利的变型方案中设置成热交换器与内燃机的初级冷却回路热耦合。

通常地，水注射系统的回流体积流约为30l/h。通过内燃机上的注射系统例如以约7Bar的压力返回的回流体积流已经包含明显含量的热能，根据本发明该热能用于储藏容器的解冻，其中，优选地应使用内燃机的热量加热回流体积流。

当然，在本发明中也对回流体积流替代地或额外地进行电加热。

例如可借助至少一个热交换器使热从内燃机的初级冷却回路解耦，该至少一个热交换器可将热从内燃机的紧邻周围环境中取出或解耦。

优选地，将流体的回流体积流加热到约60℃的温度。回流体积流的热能在60℃时约2.1kW。

适宜地，在回流体积流超过60℃时中断从内燃机的热解耦。

如果设置成借助热交换器从内燃机的初级冷却回流中热解耦，可在热交换器回路中设置具有分路开关的桥接(分流)管路，其中，分路开关可具有根据温度切换的用于使热交换器介质变道的阀组件。

在至储藏容器的回流部中的压力可在5和7Bar之间。经由具有合适的分配器喷嘴的节流孔板可将储藏容器中的热的回流体积流卸压到大气压且以提高的速度在储藏容器中分配。

可额外地设置在内燃机起动阶段中用于加热流体体积的一部分的电加热装置。这种电加热装置可在达到回流运行温度之后被切断。

根据本发明的系统可包括控制装置，借助控制装置可操控输送泵以及至少一个能电切换的阀。此外，该系统可在测试模式下运行，借助测试模式经由待检测的输送体积流得出管路系统是否无冰。在发现系统、例如管路结冰时，可经由控制装置使至少一个电加热装置和/或可电或机械操作切换的阀响应。

根据本发明的另一观点，系统包括连接模块，连接模块插入储藏容器的开口中，其中，连接模块具有与储藏容器接通的流体通道，流体通道连接到管路系统的供应管路上以及回流管路上，其中，连接模块包括模块体，模块体优选构造成热导体。

连接模块可具有用于给系统通风以及用于排空系统的阀。

连接模块还可包括至少一个热导体或加热体，例如具有增大的表面，至少一个热导体或加热体延伸到储藏容器的容积中。

在系统的优选变型方案中设置成，在储藏容器的内部中的回流部连接到至少一个分配器喷嘴上，流体经由分配器喷嘴从储藏容器中的回流部进行分配。流体例如可借助分配器喷嘴从较高的约7bar的第一压力卸压到较低的约1bar的第二压力。

在根据本发明的系统的另一优选的变型方案中设置成，在分配器喷嘴之前布置飞轮，飞轮可转动地支承且可加载流体，飞轮可经由从分配器喷嘴中流出的流体驱动。飞轮例如可设有至少两个转子叶片，从分配器喷嘴中流出的流体撞击到转子叶片上。对此，转子叶片可构造成液压作用的构型体，从而撞击到转子叶片上的流体使飞轮转动。以这种方式实现从分配器喷嘴中流出的流体的特别有利的分布。

本领域技术人员可知道，可设置多个分配器喷嘴。多个分配器喷嘴例如可布置在共同的喷嘴座上。

在根据本发明的系统的另一优选的变型方案中设置成，在分配器喷嘴之前布置变流器，变流器实现流体的进一步分配。

变流器例如可构造成锥形或棱柱形，其中优选地，锥形或棱柱形的尖端指向分配器喷嘴的开口。对此，经由变流器的侧面进行流体的大面积分配和将其吹成雾。

在根据本发明的系统的另一优选变型方案中设置可转动地布置的喷嘴座，喷嘴座包括两个分配器喷嘴，两个分配器喷嘴如此相对彼此定向，使得从分配器喷嘴中流出的流体的势能转变成使喷嘴座转动的转矩。优选地，分配器喷嘴的开口在直径上反向定向。对此喷嘴座作为水反作用轮使用水射束的势能。

本发明的目的还通过用于运行储藏辅助液体且将辅助液体供给机动车的内燃机或机动车的内燃机部件的系统的方法实现，优选使用前述类型的系统，该系统具有用于流体的储藏容器、至少一个用于流体的输送泵和至少一个管路系统，该管路系统包括至消耗件的供应部和进入储藏容器中的回流部，其中，借助电加热装置和/或借助热交换器将热耦入流体中。

优选地，耦入流体中的热从内燃机的初级冷却回路中耦出。

回流体积流例如可加热到最大60℃的温度。优选地，借助合适的控制装置根据回流体积流的实际温度设置回流体积流的温度控制。

在根据本发明的方法中，在储藏容器之内可将流体的回流部从高的第一压力，例如从约5至7bar卸压到较低的第二压力，例如约1bar，优选使用至少一个分配器喷嘴。

附图说明

下面根据附图中示出的实施例描述本发明。

其中示出：

图1示出了根据本发明的系统的系统性示意图；

图1a示出了图1中的细节的放大视图；

图2示出了计算示例，该计算示例表示用于解冻约7l冰体积所需的加热功率，

图3示出了在回流温度为60℃时以及回流温度为20℃时回流体积流的解冻功率的计算示意图；

图4a示出了分配器喷嘴以及布置在其之前的飞轮的布置方式的视图；

图4b示出了在图4a中示出的飞轮的俯视图；

图5a示出了可转动的喷嘴座的俯视图，该喷嘴座构造成水反应轮；

图5b示出了在图5a中示出的喷嘴座的侧视图；以及

图6示出了分配器喷嘴以及布置在其之前的变流器(锥形分配器)的侧视图。

具体实施方式

在图1中示意性示出的系统包括储藏容器1，储藏容器具有填充接管2以及用于给储藏容器1通风的器件和未示出的用于探测填充高度的器件。

储藏容器1包括布置在下部的连接模块3，连接模块装入储藏容器1的底部中的开口4中。连接模块既能够装入储藏容器1的底部中也能够装入储藏容器1的侧壁中。在连接模块3装入储藏容器1的侧壁中时，则该连接模块优选在与储藏容器的底部相邻的侧壁的下部三分之一或四分之一处装入该储藏容器中。本领域技术人员应理解，连接模块1相对于在储藏容器1之内的可能的最小液体平面应尽可能低(深)地连接在储藏容器1上。连接模块3构造成能导热的模块体，该模块体包括多个流体通道，流体可经由该多个流体通道从储藏容器1中取出且也可回流到储藏容器1中。

在容器侧，即，在储藏容器1的容积之内，连接模块3设有抽吸接管5和返回管路6。

在与容器容积相反的一侧上，连接模块3设有通风装置连接件3a、回流部连接件3b和供应部连接件3c。管路系统的回流管路7连接在回流部连接件3b上，管路系统的供应管路8连接在供应部连接件3c上。供应管路8在吸入侧与输送泵9连接，该输送泵经由未详细示出的过滤器将流体提供给分配器10，又有多个注射喷嘴11连接在该分配器上。输送泵9适宜地构造成这样的输送泵，其输送方向可反转或相反。

未被注射喷嘴11消耗的流体经由回流管路7返回到储藏容器1中。在回流管路7中布置热交换器18，经由热交换器可将热从未示出的内燃机的初级回路耦入回流体积流中或回流管路7中。

由此例如加热到60℃的回流体积流加热连接模块并且由此产生的热经由连接模块3上的热导体12引入储藏容器1的容积中。热导体12构造成伸入储藏容器1的容积中的肋条。

此外，经加热的回流体积流经由返回管路6喷入储藏容器中。对此，回流体积流经由在储藏容器1的容积之内的至少一个节流或卸压喷嘴喷射。在下文中，为了简单，节流或卸压喷嘴称为分配器喷嘴14。

本发明基于，首先在连接模块3的紧邻处设置无冰区。在该区域中解冻的体积经由抽吸接管5排出。

如果接下来在储藏容器1中的冰中形成空腔或凹腔13，则经由返回管路6的分配器喷嘴14喷射的流体引起冰的进一步解冻。

根据本发明，连接模块3构造成多路阀且由此实现回流管路7以及供应管路8可被排空或通风。此外，为了维护也可经由连接模块3对储藏容器1引流/排液。连接模块3可构造成三路/三通阀以及四路/五通阀。

连接模块3可具有未示出的额外的电加热装置。经由设置成起动加热器的电加热装置加热连接模块的热导体12，该热导体用作加热体。由此在机动车的起动阶段中解冻很少的第一流体量，使得输送泵9首先可将第一流体量供给内燃机，由此可使最少量的流体通过系统循环。

图1a示出了根据图1的系统的放大示意图，其中，在图1a中相同的构件设有相同的附图标记。

在图1a中尤其清楚地示出了布置在储藏容器1中的冻结的流体之内的凹腔13的图示。在机动车的起动阶段期间，在储藏容器1中的冻结流体的一部分解冻且经由输送泵9和供应管路8从储藏容器中输送出来，首先形成这种凹腔13，结果是不再通过热导体12显著地将热量传输到冻结的流体中。为了确保还继续使冻结的流体解冻，在回流管路7中加热的流体经由储藏容器1之内的分配器喷嘴14卸压并且被喷射。经喷射的热流在储藏容器之内的冰块上凝结并且引起流体的继续解冻以及跟随，使得积聚在供应部连接件3c之前并且由此可被输送。

为了使经加热的回流体积流在储藏容器之内更均匀地分布，根据本发明的变型方案规定，在分配器喷嘴14之前布置飞轮15，飞轮可转动地支承且可加载流体，并且飞轮可经由从分配器喷嘴14中流出的液体驱动。

这尤其如在图4a中所示，在根据本发明的系统的该变型方案中规定，两个分配器喷嘴14都连接在构造成Y分配器的回流分配器上。

飞轮15包括两个螺旋桨叶片，螺旋桨叶片分别具有液压作用的构型体。关于飞轮对称布置的分配器喷嘴14使流体朝飞轮14的方向卸压并且使飞轮被驱动，从而通过流体的动力开始转动。相应从分配器喷嘴14中出来的喷雾锥由于飞轮15的转动而相对大面积地在储藏容器1之内分布。

根据本发明的系统的另一变型方案在图5中示出，该变型方案显示出可转动的喷嘴座16，在喷嘴座上布置两个分配器喷嘴14，这两个分配器喷嘴分别具有指向直径上相反方向上的出口。由此在流体卸压时产生分别相反的脉冲，该脉冲将转矩导入喷嘴座16中且由此使喷嘴座转动。由此产生经卸压的经加热的流体以草地喷水器类型的均匀且大面积的分散。

根据本发明的系统的另一变型方案在图6中示出。该系统包括一个分配器喷嘴14，在分配器喷嘴之前布置变流器17。变流器17构造成锥形/棱柱形，其中，锥形的尖端指向分配器喷嘴14的方向且关于分配器喷嘴的出口对称地布置。以这种方式，变流器17使从分配器喷嘴14中流出的流体的喷雾锥反射回去且加强。

在图4至图6示出的实施例的每一个中，设有用于对卸压的流体的从一个或多个分配器喷嘴14中流出的喷雾锥进行扩大/分散的器件，该器件紧邻地布置在相关的分配器喷嘴14之前。

附图标记列表：

1 储藏容器

2 填充接管

3 连接模块

3a 通风装置连接件

3b 回流部连接件

3c 供应部连接件

4 开口

5 抽吸接管

6 返回管路

7 回流管路

8 供应管路

9 输送泵

10 分配器

11 分配器喷嘴

12 连接模块的热导体

13 在冻结的流体之内的凹腔

14 分配器喷嘴

15 飞轮

16 喷嘴座

17 变流器

18 热交换器

Claims (16)

1.一种用于储藏辅助液体以及将辅助液体供给机动车内燃机或机动车内燃机部件的系统，所述系统包括用于流体的储藏容器(1)；至少一个用于流体的输送泵(9)；至少一个管路系统和用于加热流体的器件，所述管路系统包括至消耗件的供应部和进入所述储藏容器的回流部。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用于加热流体的器件设置成用于加热回流体积流的器件。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，作为用于加热流体的器件设置至少一个电加热装置和/或热交换器。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电加热装置和/或所述热交换器布置在所述回流部中。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述热交换器与所述内燃机的初级冷却回路热耦合。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于连接模块(3)，所述连接模块插入所述储藏容器(1)的开口中，其中，所述连接模块(3)具有与所述储藏容器(1)接通的流体通道，所述流体通道连接到所述管路系统的供应管路(8)上以及回流管路(7)上，其中，所述连接模块(3)包括模块体，所述模块体优选构造成热导体。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述连接模块(3)包括至少一个热导体(12)，所述至少一个热导体延伸到所述储藏容器(1)的容积中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述回流部在所述储藏容器(1)的内部连接在至少一个分配器喷嘴(11)上，所述流体经由所述至少一个分配器喷嘴从所述回流部在所述储藏容器中分配。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述分配器喷嘴(11)之前布置飞轮(15)，所述飞轮能转动地被支承且能加载所述流体，所述飞轮能经由从所述分配器喷嘴(11)中流出的流体驱动。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述分配器喷嘴(11)之前布置有变流器，所述变流器实现流体的进一步分配。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，变流器设置为锥体或棱柱体。

12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于能转动地布置的喷嘴座(16)，所述喷嘴座包括两个分配器喷嘴(11)，所述两个分配器喷嘴如此相对彼此定向，使得从所述分配器喷嘴(11)中流出的流体的势能转变成使所述喷嘴座(16)转动的转矩。

13.一种用于运行储藏辅助液体且将辅助液体供给机动车内燃机或机动车内燃机部件的系统的方法，优选使用根据权利要求1至12中任一项所述的系统，所述系统具有用于流体的储藏容器(1)、至少一个用于流体的输送泵(9)和至少一个管路系统，该管路系统包括至消耗件的供应部和进入储藏容器(1)中的回流部，其特征在于，借助电加热装置和/或借助热交换器将热耦入流体中。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，耦入所述流体中的热从所述内燃机的初级冷却回路中耦出。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述回流体积流加热到最大60℃的温度。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，在所述储藏容器(1)之内将流体的回流部从高的第一压力卸压到较低的第二压力，优选使用至少一个分配器喷嘴(11)。