CN215761868U - 一种避免空穴效应的尿素箱 - Google Patents

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付小锐
张海冲
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Abstract

本实用新型的一种避免空穴效应的尿素箱，包括上端具有加注口的尿素箱，位于尿素箱底部的尿素泵吸液口，内置于尿素箱内的温度传感器以及发动机控制模块；尿素箱底部形成有便于尿素溶液聚集的储液腔室；还包括位于储液腔室内部的加热部件；加热部件在发动机控制模块的控制下，对尿素箱内产生的凝固尿素溶液加热，以实现流经尿素吸液口的尿素溶液在尿素泵作用下持续定量给料喷射单元；合理布置尿素箱加热的位置，优化尿素箱形状，使得尿素水溶液的融化速度大，尿素水溶液的凝固速度小，可用的液态尿素水溶液能够很快达到所需求的要求；该种避免空穴效应的尿素箱具有节能环保、结构简单、通用性强，适用所有使用SCR技术的车辆。

Description

一种避免空穴效应的尿素箱
技术领域
本实用新型涉及汽车尿素箱技术领域，更具体的，涉及一种避免空穴效应的尿素箱。
背景技术
目前，全世界各个国家环境保护部门对内燃机的排放物控制越来越严格，并且在筹备国Ⅶ排放标准。Ⅶ排放标准对柴油机的氮氧化物污染物排放量提出了非常严苛的要求，使得各整车厂与供应商普遍使用SCR技术(Selective Catalytic ReductionTechnology选择性催化还原技术)来达到环保部门的要求。SCR技术(Selective CatalyticReduction Technology选择性催化还原技术)需要使用一种还原剂来还原尾气中的氮氧化物，该还原剂是柴油机尾气处理液(DEF)，俗称车用尿素水溶液，其组成成分为32.5％的高纯尿素和67.5％的去离子水。车用尿素水溶液有以下物理化学特性：无毒、洁净、无气味、不易着火、无爆炸危险，常温(20℃)下的密度为1.09kg/m3，呈碱性，其PH值为8.8，冰点-11℃，当温度高于50℃尿素水溶液开始分解有一股刺鼻味，需储存在50℃以下的环境中。车用尿素水溶液存储在一个安装在车辆底盘上的尿素箱中。尿素箱中的尿素溶液被尿素泵(SM)加压泵向安装在排气管上的尿素液定量给料喷射单元(DM)。SM&DM由发动机控制模块(ECM)控制。
由于车辆需要在比较严寒地区使用，严寒地区气温可到-30℃，由于车用尿素水溶液冰点-11℃，因此在寒区尿素箱中尿素水溶液凝成固态不能使用，因此需要给尿素液加热使之成为液体。尿素箱的主要结构是：外壳、加热装置、尿素泵(SM)、浓度液位温度检测装置。使用中发现，相关技术至少存在以下技术问题：在严寒地区，尿素箱中的尿素液需要被解冻才能使用。然而严寒地区，发动机燃烧状况较差需求的还原剂很多，当出现融化的尿素水溶液量小于需求的尿素量，不足以提供给料喷射单元(DM)，就会出现空穴效应。空穴效应会导致给料喷射单元不喷射尿素，导致SCR故障，排放超标，发动机限扭，严重影响使用。
深入分析发现其原因是，在比较严寒的环境中，尿素水溶液融化的速度与尿素水溶液凝固速度之差小于尿素水溶液的需求速度。尿素水溶液的需求量是由车辆使用环境和工况决定的是不变的。为了避免出现空穴效应，增大尿素水溶液的融化速度，减小尿素水溶液的凝固速度。研究发现大部分空穴效应的原因是因为加热装置布置和尿素箱结构设计不合理导致的。使得尿素水溶液的融化速度小、尿素水溶液的凝固速度大。
因此，需要提出有效的方案来解决以上问题。
实用新型内容
本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种避免空穴效应的尿素箱，包括上端具有加注口的尿素箱，位于所述尿素箱底部的尿素泵吸液口，内置于所述尿素箱内的温度传感器以及发动机控制模块；
所述尿素箱底部形成有便于尿素水溶液聚集的储液腔室；
还包括位于所述储液腔室内部的加热部件；
所述加热部件在所述发动机控制模块的控制下，对所述尿素箱内产生的凝固尿素水溶液加热，以实现流经所述尿素泵吸液口的尿素水溶液在尿素泵作用下持续定量给料喷射单元；
所述加热部件包括罩体，所述罩体上设有至少一个流通部，并实现所述尿素箱与所述尿素泵吸液口相连通。
进一步，所述储液腔室由内凹圆弧围成。
进一步，所述罩体设置在所述储液腔室底部，所述罩体包括顶壁，侧壁和2个隔板；所述隔板将罩体分隔成左腔室，中间腔室，右腔室；所述流通部包括通孔，单向阀；所述左腔室、所述中间腔室、所述右腔室的顶壁至少设有1个通孔，所述左腔室、所述右腔室的侧壁设有多个通孔和多个单向阀；所述中间腔室的两个隔板上至少设有一个通孔和一个单向阀。
进一步，所述侧壁上的所述通孔设置在所述侧壁高度方向的上方，所述侧壁上的所述单向阀设置在所述侧壁高度方向的下方，所述隔板上的所述通孔设置在所述隔板高度方向的上方，所述隔板上的所述单向阀设置在所述隔板高度方向的下方。
进一步，所述尿素泵吸液口设置在所述中间腔室的底部。
进一步，所述顶壁，所述侧壁和所述隔板由带快速加热功能的PTC制成。
进一步，所述中间腔室容量可容纳≥100ml的尿素水溶液。
进一步，所述尿素箱由高密度聚乙烯材料制成。
进一步，所述温度传感器设置在所述储液腔室底部右侧。
进一步，所述顶壁，所述侧壁和所述隔板均与车辆电源连接，所述车辆电源、所述温度传感器均与发动机控制模块连接。
本实用新型的有益效果为：合理布置尿素箱加热的位置，优化尿素箱加热的结构，优化尿素箱形状，使得尿素水溶液的融化速度大，尿素水溶液的凝固速度小，可用的液态尿素水溶液能够很快达到所需求的要求；该种避免空穴效应的尿素箱具有节能环保、结构简单、通用性强，适用所有使用SCR技术的车辆。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式提供的一种避免空穴效应的尿素箱结构示意图；
图2是本实用新型具体实施方式提供的控制电路示意图；
图中：
1、尿素箱；11、通气孔；12、加注口；13、放液口；14、储液腔室；2、罩体；21、侧壁；22、隔板；23、通孔；24、单向阀；25、顶壁；26、左腔室；27、中间腔室；28、右腔室；3、尿素泵吸液口；4、温度传感器。
具体实施方式
使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述。如图1-2所示，本实用新型提供了一种避免空穴效应的尿素箱，包括上端具有加注口12的尿素箱1，位于尿素箱1底部的尿素泵吸液口3，内置于尿素箱1内的温度传感器4以及发动机控制模块；尿素箱1底部形成有便于尿素溶液聚集的储液腔室14；还包括位于储液腔室14内部的加热部件；加热部件在发动机控制模块的控制下，对尿素箱1内产生的凝固尿素溶液加热，以实现流经尿素泵吸液口3的尿素溶液在尿素泵作用下持续定量给料喷射单元；加热部件包括罩体2，罩体2上设有至少一个流通部，并实现尿素箱1与尿素泵吸液口3相连通。柴油机减排系统中需用到尿素水溶液，尿素箱1用于储存尿素水溶液，为减少汽车中有害气体的NOX的排放，国际上广泛采用SCR选择性还原技术，SCR处理尾气原理是利用尿素水溶液与氮氧化物NOX进行反应，生成无污染的氮气和水。加注口12在当尿素水溶液不够时，加注尿素水溶液；通气孔11的设置用于释放SCR处理尾气氮气等；放液口13用于清洗或者更换尿素水溶液时，排放出尿素箱1内的液体；尿素箱罩体2，罩体2上设有至少一个流通部，并实现尿素箱1与尿素泵吸液口3相连通，用于加热低温或者结冰冻住的尿素水溶液，使之重新融化成流动性良好的尿素水溶液。
进一步地，储液腔室14由内凹圆弧围成。使尿素箱1中处于解冻或者解冻之后的已经融化的尿素水溶液能够很快在尿素箱1底部聚集。
进一步地，罩体2设置在储液腔室14底部，罩体2包括顶壁25，侧壁21和2个隔板22；隔板22将罩体2分隔成左腔室26，中间腔室27，右腔室28；流通部包括通孔23，单向阀24；左腔室26、中间腔室27、右腔室28的顶壁25至少设有1个通孔23，左腔室26、右腔室28的侧壁21设有多个通孔23和多个单向阀24；中间腔室27的2个隔板22上至少设有一个通孔23和一个单向阀24。使罩体2外面的处于解冻或者解冻之后的已经融化的尿素水溶液能通过罩体2顶壁25开有的3个通孔23，左腔室26、右腔室28的侧壁21设有4个通孔23和4个单向阀24；使罩体2外面的解冻之后的已经融化的尿素水溶液能通过通孔23和单向阀24进入到左腔室26、右腔室28中，而不能从左腔室26、右腔室28侧壁上的单向阀24流出左腔室26、右腔室28，使得左腔室26、右腔室28的尿素水溶液能保持在一定液位；中间腔室27的2个隔板22上分别设有1个通孔23和1个单向阀24，使左腔室26、右腔室28的解冻之后的已经融化的尿素水溶液能通过通孔23和单向阀24进入到中间腔室27，而不能从中间腔室27侧壁的单向阀24流出，使得中间腔室27的尿素水溶液能保持在一定液位，确保尿素水溶液的供给。
进一步地，侧壁21上的通孔23设置在侧壁21高度方向的上方，侧壁21上的单向阀24设置在侧壁21高度方向的下方，隔板22上的通孔23设置在隔板22高度方向的上方，隔板22上的单向阀24设置在隔板22高度方向的下方。使得左腔室26、右腔室28的尿素水溶液能保持在一定液位；同时，使得中间腔室27的尿素水溶液能保持在一定液位。
进一步地，尿素泵吸液口3设置在中间腔室27的底部，中间腔室27的尿素水溶液能充足的供给，可提供给尿素泵通过尿素泵吸液口3抽走。
进一步地，顶壁25，侧壁21和隔板22由带快速加热功能的PTC制成。同时具有U型波纹状散热片，该顶壁25，侧壁21和隔板22由于采用U型波纹状散热片，提高了其散热率，且综合了胶粘和机械式的优点，并充分考虑到PTC发热件在工作时的各种热、电现象，其结合力强，导热、散热性能优良，效率高，安全可靠。该类型PTC加热器有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。
进一步地，中间腔室27容量可容纳≥100ml的尿素水溶液，根据车辆对尿素水溶液的需求设置了中间腔室27容量需要≥100ml。
进一步地，尿素箱1由高密度聚乙烯材料制成。尿素箱1在材质和结构上，采用高密度聚乙烯材料构成，具备高强度的防腐蚀性，它的材质坚固耐用，箱体采用滚塑工艺整体成型，坚固耐用，黑色或白色，符合安全性的要求，附属零件选材合理，满足SCR系统设计要求；并且因为容积大的缘故，每一次使用的周期频率会很长。
进一步地，温度传感器4设置在储液腔室14底部右侧，可实时监测尿素箱1内腔尿素水溶液的温度，并反馈给发动机控制模块(ECM)，看是否需要启动加热功能。
进一步地，顶壁25，侧壁21和隔板22均与车辆电源连接，车辆电源、温度传感器4均与发动机控制模块连接，保证了整个尿素箱1的自动控制功能。
具体实施工作原理：根据尿素箱1内部的温度传感器4感知尿素水溶液的状态，若温度低于冰点，发动机控制模块(ECM)控制顶壁25，侧壁21和隔板22接通车辆电源，顶壁25，侧壁21和隔板22内外表面的PTC开始加热，使其周围的固态尿素水溶液的开始融化成液态，中间腔室27底部设有尿素泵吸液口3，罩体2顶壁25开有的3个通孔23，左腔室26、右腔室28的侧壁21设有4个通孔23和4个单向阀24；中间腔室27的2个隔板22上分别设有1个通孔23和1个单向阀24；当隔板22接通车辆电源开始发热，隔板22内部的液体被融化了就会储存在中间腔室27内部，隔板22加热是局部加热，非常迅速，中间腔室27容量有100Ml，且隔板22设有通孔23，该通孔23的作用是当中间腔室27内部的固体全部解冻为液体时，会自动的溢出去，被热融化的尿素水溶液能快速融化左腔室26与右腔室28内的固态尿素水溶液，同温度情况下液态的融化固态非常快，液态的热源接触面积最大；在隔板22接通电源的同时顶壁25，侧壁21也会接通电源，顶壁25，侧壁21主要给罩体2之外的固态尿素水溶液加热解冻，由于解冻接触面积大解冻速度比中间腔室27内部慢，尿素箱1储液腔室14由内凹圆弧围成，融化的尿素能够很快在底部聚集，当中间腔室27内部的用的快处于缺少状态，罩体2之外的液体会通过单向孔流入中间腔室27，提供给尿素泵吸液口3，尿素箱1通过一系列的优化设计措施能够避免空穴效应。
本实用新型是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种避免空穴效应的尿素箱，包括上端具有加注口的尿素箱，位于所述尿素箱底部的尿素泵吸液口，内置于所述尿素箱内的温度传感器以及发动机控制模块；其特征在于：
所述尿素箱底部形成有便于尿素水溶液聚集的储液腔室；
还包括位于所述储液腔室内部的加热部件；
所述加热部件在所述发动机控制模块的控制下，对所述尿素箱内产生的凝固尿素溶液加热，以实现流经所述尿素泵吸液口的尿素水溶液在尿素泵作用下持续定量给料喷射单元；
所述加热部件包括罩体，所述罩体上设有至少一个流通部，并实现所述尿素箱与所述尿素泵吸液口相连通。
2.如权利要求1所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述储液腔室由内凹圆弧围成。
3.如权利要求1所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述罩体设置在所述储液腔室底部，所述罩体包括顶壁，侧壁和2个隔板；所述隔板将罩体分隔成左腔室，中间腔室，右腔室；所述流通部包括通孔，单向阀；所述左腔室、所述中间腔室、所述右腔室的顶壁至少设有1个通孔，所述左腔室、所述右腔室的侧壁设有多个通孔和多个单向阀；所述中间腔室的两个隔板上至少设有一个通孔和一个单向阀。
4.如权利要求3所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述侧壁上的所述通孔设置在所述侧壁高度方向的上方，所述侧壁上的所述单向阀设置在所述侧壁高度方向的下方，所述隔板上的所述通孔设置在所述隔板高度方向的上方，所述隔板上的所述单向阀设置在所述隔板高度方向的下方。
5.如权利要求3所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述尿素泵吸液口设置在所述中间腔室的底部。
6.如权利要求3所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述顶壁，所述侧壁和所述隔板由带快速加热功能的PTC制成。
7.如权利要求3所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述中间腔室容量可容纳≥100ml的尿素水溶液。
8.如权利要求1所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述尿素箱由高密度聚乙烯材料制成。
9.如权利要求1所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述温度传感器设置在所述储液腔室底部右侧。
10.如权利要求3所述的一种避免空穴效应的尿素箱，其特征在于：
所述顶壁，所述侧壁和所述隔板均与车辆电源连接，所述车辆电源、所述温度传感器均与发动机控制模块连接。
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