SE1050045A1

SE1050045A1 - Vätskeledningssystem

Info

Publication number: SE1050045A1
Application number: SE1050045A
Authority: SE
Inventors: Fredrik Straaaat
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-07-19

Abstract

Vätskeledningssystem innefattande en vätskeslang anpassad att innehålla en vätska och en elektrisk uppvärmningsanordning anordnad i anslutning till vätskeslangen för uppvärmning av denna, där den elektriska uppvärmningsanordningen är kopplad till en styrenhet som styr mängden elektrisk energi som påförs uppvärmningsanordningen. Uppvärmningsanordningen innefattar ett elektriskt ledande material vilket utnyttjas för uppvärmning av vätskeslangen och som har en temperaturberoende resistans, och att styrenheten innefattar en resistansmätningskrets anpassad att mäta och bestämma resistansen för det elektriskt ledande materialet, varvid styrenheten är anpassad att styra mängden elektrisk energi som påförs uppvärmningsanordningen i beroende av uppmätt resistans.(Figur 1)

Description

15 20 25 30 2 snabbt vätskan tinas men det saknas information kring vilken initialtemperaturen är för AdBlue i slangarna.

För att råda bot på problemet med frusen AdBlue har man utrustat slangama med värrneslingor som säkerställer att vätskan bringas till ett ﬂytande tillstånd och därefter behåller sitt ﬂytande tillstånd. Fryspunkten för AdBlue är -1 l°C. Vid start av fordonet är det svårt att veta vilken temperatur vätskan har i slangarna och om värmeslingorna måste aktiveras. I tanken finns en termometer som övervakar temperaturen samt värmare för att tina eventuell frusen Adblue.

WO-2005/ 124219 avser en elektriskt uppvärrnningsbar koppling och en inkapslad vätskeslang med en elektriskt uppvärnmingsbar koppling.

SE-528060 avser en elektrisk uppvärmd vätskeslang, där den elektriska kabeln som anordnats för uppvärmning av vätskeslangen är helt skyddad i ett yttre skyddshö lj e.

SE-529417 avser ett ledningsnät för ett motorfordon, innefattande en vätskeslang och en kabel för uppvärmning av vätskeslangen. Bland annat används en anordning som har en positiv temperaturkoefficient, dvs. där resistansen ökar med ökande temperatur, eller altemativt en anordning som har en negativ temperaturkoefficient, dvs. där resistansen minskar med ökande temperatur. Denna anordning används för att reglera uppvärmningen av vätskeslangen.

En nackdel med de uppvärmningssystem som används idag för uppvärrrming av vätskeslangar är svårigheten att veta när uppvärmningen skall initieras och i vilken omfattning uppvärnmingen skall ske. Detta kan medföra att man, för säkerhets skull, värmer för mycket vilket innebär ett slöseri av energi. Det kan också medföra att man värmer för lite, eller inte alls, vilket negativt kan påverka utsläppen från fordonet.

Syﬁet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda nackdelar. 10 15 20 25 30 Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syfte åstadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet.

Föredragna utforingsformer deﬁnieras av de beroende patentkraven.

Enligt föreliggande uppfinning mäts resistansen i uppvärrnningsanordningen, som består t.ex. av värrneslingor, som ﬁnns i anslutning till slangama for att bestämma vilken temperatur de har. Vid ett fortvarighetstillstånd bör vätska och slang, och därmed uppvärrnningsanordningen, ha antagit samma temperatur. Det problem som löses då är att man får information om slangama behöver värmas efter uppstart eller inte.

Vid ett driftsfall forväntas slangama matas till exempel från en pulsbreddsmodulerad (PWM) spänningskälla. Har man då möjlighet att mäta strömmen som går genom värmeslingoma kan resistansen enkelt beräknas. Det finns ett känt förhållande mellan resistansen och temperaturen i tex. koppar och detta utnyttjas.

En fördel med uppfinningen är att ingen extra temperaturgivare behöver anordnas i slangama för att bestämma vilken temperatur som vätskan har i slangama.

Enligt foreliggande uppfinning utnyttjas således befintliga värrneslingor for att bestämma temperaturen vilket medför en billigare lösning eftersom ingen extra hårdvara behöver anordnas.

En förutsättning för att mäta resistansen för att kunna bestämma temperaturen år att materialet i lindningen är så valt att materialets resistans är temperaturberoende.

Exempelvis används koppar eller en kopparlegering.

Uppvärmningen sker genom att påföra elektrisk energi till uppvärrnningsanordningen.

Detta kan ske genom att påföra en likspänning eller en våxelspänning. Enligt en foredragen utforingsform påförs energin i form av en pulsbreddsmodulerad reglerad spänning. 10 15 20 25 30 Om energin påförs i form av en pulsbreddsmodulerad spänning kan man, enligt en föredragen utföringsform, reglera mängden tillförd energi om uppvärrnningsanordningen gjorts sådan att denna har en viss induktans, t.ex. om en tät spirallindning används kommer ett lindningsvarv att påverka närliggande lindningsvarv.

Således, mest fördelaktigt är om uppvärrnningsanordningen består av ett material, t.ex. koppar, som har en temperaturberoende resistans och att den uppvisar en induktans vilket medför att en pulsbreddsmodulerad reglering kan ske, dvs. en noggrann reglering av uppvärmningen kan ske.

Det är naturligtvis också möjligt att anordna en lindning som uppvisar en induktans för att kunna reglera uppvärmningen med PWM reglering oberoende av vilket material som lindningen består av.

Lindningen kan vara en enkeltrådslindning, men även ha formen av ett nät eller en tunn folie.

Kort ritningsbeskrivning Figur 1 visar ett schematiskt blockschema som illustrerar föreliggande uppﬁnning.

Figur 2 visar schematiskt en vätskeslang av en första typ för användning i vätskeledningssystemet enligt föreliggande uppfinning.

Figur 3 visar schematiskt en vätskeslang av en andra typ för användning i vätskeledningssystemet enligt föreliggande uppﬁnning.

Figur 4 visar schematiskt en vätskeslang av en tredje typ för användning i vätskeledningssystemet enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Med hänvisning till de bifogade ritningama kommer nu uppfinningen att beskrivas i detalj.

Figur l visar ett schematiskt blockschema av vätskeledningssystemet enligt föreliggande uppfinning där vätskeledningssystemet innefattar en vätskeslang anpassad att innehålla en 10 15 20 25 vätska och en elektrisk uppvärrnningsanordning anordnad i anslutning till vätskeslangen för uppvärmning av denna. Den elektriska uppvärrnningsanordningen är kopplad till en styrenhet som styr mängden elektrisk energi som påfors uppvärrnningsanordningen.

Uppvärrnningsanordningen innefattar ett elektriskt ledande material Vilket utnyttjas för uppvärmning av vätskeslangen och där materialet har en temperaturberoende resistans.

Styrenheten innefattar en resistansmätningskrets anpassad att mäta och bestämma resistansen för det elektriskt ledande materialet, och styrenheten är anpassad att styra mängden elektrisk energi som påförs uppvärrnningsanordningen i beroende av den uppmätta resistansen.

Resistansen mäts av resistansmätningskretsen genom att mäta strömmen som påförs uppvärrnningsanordningen från styrenheten och beräknas sedan med hjälp av Ohms lag (Resistans = spänning/ ström).

Föreliggande uppfinning utnyttjar det faktum att temperaturen påverkar ett materials resistans olika beroende på materialets resistivitet. Resistivitet anges med den grekiska bokstaven p (rho). Enheten för resistivitet är Q m. Ett materials resistivitet beräknas med följ ande formel då man känner längd (l), tvärsnittsyta (A) och resistans (R) vid 20° C för en ledare av ett visst material: Om materialet anses vara en ledare (låg resistivitet) så stiger resistansen med temperaturen.

Om materialet däremot anses vara en isolator (hög resistivitet) eller en halvledare (halvlåg resistivitet) så sjunker resistansen då temperaturen ökar. För nästan alla metalliska ledare ökar resistansen i princip linjärt med temperaturen. Så kallad "Inferred Absolute Temperature" bestäms genom att ta temperaturen i skärningspunkten mellan OQ linjen och en linje som approximerar resistans-temperatur kurvan. Denna temperatur kan användas for att beräkna resistansen vid olika temperaturer genom fö lj ande formel: 10 15 20 25 |T|+51=|Yl+f2 RI RQ Eller om temperatur koefﬁcienten, Oc 20 för ett material är känd så kan följande formel användas för att beräkna resistansen vid en temperatur t: = Mm? Ris: R = Rmín .amg - mej) e» R Temperaturkoefficienten bestäms genom följande formel: = 1 |r| + wc 520 Resistansen vid en given temperatur för en uppvärnmingsanordning med ett givet material kan med hjälp av ovan formler enkelt bestämmas och sambandet lagras företrädesvis i styrsystemet, så att samhörande resistans- och temperaturvärden finns tillgängliga.

Enligt en föredragen utföringsforrn aktiverar styrsystemet uppvärmningen av vätskeslangen om den uppmätta resistensen är lägre än en förinställd tröskel. I detta fall förutsätts resistansen öka med temperaturen och aktiveringen sker således då temperaturen är lägre än en förutbestämd gräns.

Företrädesvis är styrenheten anpassad att bestämma en temperatur för vätskeslangen baserat på den uppmätta resistansen och att aktivera uppvärrrmingen av vätskeslangen om den bestämda temperaturen är lägre än en förinställd tröskel, tex. -2 C°, -4 C°, -6 C°, eller någon annan lämplig temperatur.

Enligt en ytterligare utföringsforrn är styrsystemet anpassat att kontinuerligt reglera tillförd energi till uppvärnmingsanordningen i beroende av den uppmätta resistansen, eller i beroende av motsvarande temperatur. Till exempel kan uppvärmningsanordningen aktiveras vid en förinställd resistans/temperatur och sedan kontinuerligt reglera tillförd energi så länge som temperaturen ligger under denna nivå, exempelvis så att den tillförda 10 15 20 25 30 7 energin ökar i takt med att temperaturen sjunker. Ökningen av tillförd energi kan vara likformig eller exempelvis öka med minskande temperatur.

Såsom beskrivits ovan är vätskeledningssystemet i synnerhet anpassat för ett system där vätskeslangen innehåller en urealösning, t.ex. AdBlue®.

Vätskeslangen som transporterar vätskan är tillverkad av t.ex. plast eller gummi och är omgiven av en uppvärrnningsanordning. Figurema 2-4 visar exempel på olika varianter av uppvärnmingsanordningen.

I ﬁgur 2 visas en variant där uppvärnmingsanordningen innefattar en elektrisk kabel som är spirallindad runt vätskeslangen, eller integrerad i vätskeslangens vägg.

I figur 3 visas en variant där uppvärrnningsanordningen innefattar ett nät anordnat runt vätskeslangen, eller integrerat i vätskeslangens vägg.

I figur 4 visas en variant där uppvärmningsanordningen innefattar en folie anordnad rimt vätskeslangen, eller integrerad i vätskeslangens vägg.

Det är också möjligt att kombinera ovan nämnda varianter beroende på den tillämpning som är aktuell. Om t.ex. en koncentrerad uppvärnming önskas längs ett avsnitt av vätskeslangen kan uppvärmningen där ske med ett nät medan resten av slangen värms upp av en spirallindad ledare.

För att skydda vätskeslangen är den förslagsvis omsluten av ett skyddshö lj e, som till exempel kan vara en korrugerad plastslang.

Företrädesvis är styrenheten anpassad att påföra den elektriska energin i form av en pulsbreddsmodulerad spänning.

Det är speciellt fördelaktigt att påföra energin i form av en pulsbreddsmodulerad spänning om uppvärrnningsanordningen är anordnad så att den uppvisar en förutbestämd induktans. 10 15 Då uppvärnmingsanordningen är en spirallindad kabel kan induktansen kan åstadkommas genom att kabeln spirallindas så att närliggande lindningsvarv är induktivt kopplade till varandra och där då induktansen beror av lindningstätheten.

Det elektriskt ledande materialet är företrädesvis en metall, till exempel koppar, eller en legering som innehåller koppar, som har en given resistans vid en viss temperatur. Krom, nickel, platina och legeringar av dessa är andra material som kan användas. Naturligtvis finns det ett stort antal andra material som är elektriskt ledande och har en temperaturberoende resistans som kan användas i samband med föreliggande uppfinning.

Resistansen för uppvärnmingsanordningen bestäms för alla temperaturer inom arbetsområdet under kontrollerade former. Detta genererar resistanser och temperaturer som lagras i en mapp i ett minne av styrenheten. Resistansen bestäms genom att mäta strömmen som levereras till värmeslingan från spänningskällan.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsformer.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan utföringsforrner skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Vätskeledningssystem innefattande en vätskeslang anpassad att innehålla en vätska och en elektrisk uppvärmningsanordning anordnad i anslutning till vätskeslangen för uppvärmning av denna, där den elektriska uppvärrnningsanordningen är kopplad till en styrenhet som styr mängden elektrisk energi som påfors uppvärmningsanordningen, kännetecknad av att uppvärmningsanordningen innefattar ett elektriskt ledande material vilket utnyttjas för uppvärmning av vätskeslangen och som har en temperaturberoende resistans, och att styrenheten innefattar en resistansmätningskrets anpassad att mäta och bestämma resistansen för det elektriskt ledande materialet, varvid styrenheten är anpassad att styra mängden elektrisk energi som påfors uppvärrnningsanordningen i beroende av uppmätt resistans.

2. Vätskeledningssystem enligt krav 1, varvid resistansen mäts genom att mäta strömmen som påfors uppvärrnningsanordningen från styrenheten.

3. Vätskeledningssystem enligt krav 1 eller 2, varvid styrsystemet aktiverar uppvärmningen av vätskeslangen om den uppmätta resistansen är lägre än en forinställd tröskel.

4. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-3, varvid styrenheten är anpassad att bestämma en temperatur för vätskeslangen baserat på den uppmätta resistansen.

5. Vätskeledningssystem enligt krav 4, varvid styrsystemet är anpassat att aktivera uppvärmningen av vätskeslangen om den bestämda temperaturen är lägre än en förinställd tröskel.

6. Vätskeledningssystem enligt krav 1, varvid styrsystemet är anpassat att kontinuerligt reglera tillförd energi till uppvärmningsanordningen i beroende av den uppmätta resistansen. 10 15 20 25 30 10

7. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-6, varvid vätskeslangen är anpassad for att innehålla en urealösning, t.ex. AdBlue.

8. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-7, varvid uppvärrnningsanordningen innefattar en elektrisk kabel som är spirallindad runt vätskeslangen, eller integrerad i vätskeslangens vägg.

9. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-7, varvid uppvärrnningsanordningen innefattar ett nät anordnat runt vätskeslangen, eller integrerat i vätskeslangens vägg.

10. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-7, varvid uppvärnmingsanordningen innefattar en folie anordnad runt vätskeslangen, eller integrerad i vätskeslangens vägg.

11. 1 1. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-10, varvid styrenheten är anpassad att påföra den elektriska energin i form av en pulsbreddsmodulerad spänning.

12. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 11, varvid uppvärmningsanordningen är anordnad så att den uppvisar en förutbestämd induktans.

13. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-12, varvid det elektriskt ledande materialet är en metall.

14. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-13, varvid det elektriskt ledande materialet är koppar, eller en legering som innehåller koppar.

15. Vätskeledningssystem enligt något av kraven 1-14, varvid vätskeslangen omslutes av ett skyddshölje.