發(fā)動機(jī)排放氣體添加劑存儲系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)排放氣體添加劑存儲系統(tǒng)和該系統(tǒng)的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于車輛和重型貨車的排放的法規(guī)規(guī)定減少排放到大氣中的氮氧化物NOx的量。一種已知的實現(xiàn)該要求的方式在于使用SCR(選擇性催化還原)，該技術(shù)允許通過將還原劑(一般為氨)注入排放氣體系統(tǒng)中來減少氮氧化物。該氨可以來自于氨前體溶液的熱分解，該溶液的濃度可以是低共熔濃度。氨前體例如是尿素溶液。
[0003]此外，車輛要配備包括用作排放氣體添加劑的氨前體溶液的箱。車輛還適宜地包括用于計量所需添加劑量并將其注入排放氣體系統(tǒng)中的設(shè)備。
[0004]為了該箱的最優(yōu)運作，已知在箱中存在數(shù)個構(gòu)件。EP2029865提及多種這樣的構(gòu)件，例如栗送裝置、壓強調(diào)節(jié)器、過濾器、加熱元件和供給嘴。為了優(yōu)化這些構(gòu)件的組裝，適宜地制成子組件。該子組件也被稱為輸配模塊。該輸配模塊適宜地設(shè)有從箱到管線或管的出口，氨前體(即尿素)溶液通過所述管線或管被運輸?shù)絊CR系統(tǒng)。該輸配模塊也可以設(shè)有用于連接并供電給任何電氣構(gòu)件(例如栗送裝置和傳感器)的電氣連接器。
[0005]該溶液(通常為含有至少20%——可能更多，例如至少30%，直至飽和水平——尿素的尿素溶液)是在室溫下的溶液。然而，在冬季溫度下，該溶液可能會凍結(jié)。在一個例子中，熔點處于-15至-5°C的范圍內(nèi)。這是一個對于許多國家的冬季并非不常見的冬季溫度。該凍結(jié)不僅要求有加熱元件以允許在車輛的冷啟動時能夠熔化。該凍結(jié)還可能會損壞箱和/或其中易受損的構(gòu)件。該損壞是由在凍結(jié)時的膨脹造成的。正如冰的密度比4°C以下的液態(tài)水密度小一樣，凍結(jié)的尿素溶液的密度比處于液態(tài)的尿素溶液的密度小。
[0006]需要這樣的技術(shù)，該技術(shù)能防止對排放氣體添加劑箱的損壞和/或?qū)θ魏卧O(shè)置在該箱內(nèi)要保護(hù)構(gòu)件的損壞。這些構(gòu)件不同于箱的殼體，即沒有一個構(gòu)件是箱的殼體本身或者是該殼體的一部分。
[0007]這些要保護(hù)的構(gòu)件可以從以下清單中選擇:栗;過濾器;液位測量計;加熱器;溫度傳感器；品質(zhì)傳感器;壓強傳感器;壓強調(diào)節(jié)器;文丘里管。該清單優(yōu)選地是非限制性的，即使在該清單中選擇的構(gòu)件與本發(fā)明更相關(guān)。此外，根據(jù)本發(fā)明，這些構(gòu)件的子組件(例如輸配模塊或輸配模塊的一部分)也被視為一個要保護(hù)的構(gòu)件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種存儲系統(tǒng)，用于存儲用作排放氣體添加劑的氨前體的溶液，該系統(tǒng)包括:
[0009]-用于存儲處于液態(tài)和/或凍結(jié)狀態(tài)的該溶液的箱；以及
[0010]-凍結(jié)保護(hù)設(shè)備，該設(shè)備包括用于流體的空腔，所述空腔能夠在壓強下變形并包括與流體空間流體聯(lián)通的出路，所述空腔被配置為用于將流體從空腔排到該流體空間中，以使得溶液在凍結(jié)時的膨脹被由于空腔變形而引起的空腔容積減小所抵消。
[0011]在一個具體實施例中，輸配模塊(其被視為一個要保護(hù)的構(gòu)件)包括基片(或安裝片，或凸緣)，該基片具有限定圍欄(或隔室)并在箱內(nèi)凸起的壁。有利地，基片支撐例如電氣構(gòu)件，例如栗、過濾器、液位測量計、加熱器、溫度傳感器、品質(zhì)傳感器、壓強傳感器、壓強調(diào)節(jié)器。例如，可以在基片的凸起壁之間布置栗。
[0012]在一個具體實施例中，符合本發(fā)明的凍結(jié)保護(hù)設(shè)備可以被設(shè)計和布置為用于防止基片的破裂。
[0013]在另一具體實施例中，符合本發(fā)明的凍結(jié)保護(hù)設(shè)備可以被設(shè)計和布置為用于防止安裝在基片上的電氣構(gòu)件的破裂。
[0014]根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種用于車輛的選擇性催化還原系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括本發(fā)明的存儲系統(tǒng)、用于將溶液或溶液的反應(yīng)產(chǎn)物注入排放氣體中的注射器，以及所述存儲系統(tǒng)與所述注射器之間的注射管線。
[0015]根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及該系統(tǒng)在凍結(jié)保護(hù)中的用途。
[0016]本發(fā)明的凍結(jié)保護(hù)通過移走原來包含在空腔中的流體來允許溶液的選擇性體積膨脹。該空腔適宜地被布置成，在與足夠地充裝有溶液的箱一起工作時，至少部分地位于溶液表面下方，優(yōu)選地基本上位于溶液表面下方。本發(fā)明的凍結(jié)保護(hù)設(shè)備的一個優(yōu)點在于其空腔可以位于箱內(nèi)任何期望位置處。這種期望位置例如接近被組裝在箱內(nèi)的敏感構(gòu)件，但可替代地位于接近箱殼體的位置處，以防止所述箱殼體的破裂。接近敏感構(gòu)件的位置例如是位于該構(gòu)件上方或與該構(gòu)件相鄰的位置，該構(gòu)件更具體地是輸配模塊的一部分。
[0017]可變形空腔適宜地由一個或多個界定所述空腔的壁限定，所述壁中的至少第一壁是可變形的。在本申請的語境中，術(shù)語“壁”被廣義地使用，包括任何類型的空腔界定物，例如片、箔、剛性壁。不排除空腔包括數(shù)個借助于內(nèi)空腔壁相互分隔的室。而且，壁的限定空腔的部分可以由另一元件(例如箱殼體、箱殼體在箱內(nèi)的任何延伸部、或構(gòu)件)的表面或延伸部構(gòu)成。第一可變形壁例如是氣球狀的，但別的形狀也是可行的。例如，第一壁可以是在相對剛性的壁之間延伸并連附到該剛性壁的片。
[0018]變形可以是不同類型的。在第一實施例中，變形包括材料的收縮，該收縮導(dǎo)致空腔的容積減小。在第二實施例中，變形包括第一壁的彎曲，例如從第一凸構(gòu)型到第二凹構(gòu)型的彎曲。在第三實施例中，變形包括材料在溶液的壓強下的膨脹，該膨脹優(yōu)選地是橡膠-彈性膨脹以使得壁在壓強減小后會回到其初始的未膨脹構(gòu)型。第一可變形壁還可以包含具有不同的可變形度的壁部分。例如，該壁可以包含相對柔性的環(huán)和在所述環(huán)中的硬度更大的部分。這樣，空腔的容積減小可以被限定為是大致塊狀的。該一個或多個壁還可以構(gòu)成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，該蜂窩狀結(jié)構(gòu)具有處于多個可變形片之間的多個空腔。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)空腔的受控的容積減小。
[0019]在一個合適的實施例中，空腔的壁的部分可以由構(gòu)件或例如輸配模塊的一部分構(gòu)成。該選項看來具有構(gòu)成額外保護(hù)的優(yōu)點:當(dāng)空腔的容積顯著減小時，構(gòu)件的表面仍會被(或能夠被設(shè)計為仍會被)留在空腔和/或可變形壁內(nèi)的一些流體覆蓋。
[0020]在本發(fā)明的一個實施例中，空腔被限定在構(gòu)件的頂側(cè)?？勺冃伪谙薅ù蟛糠质菆A柱形、塊狀、錐形、截錐形、或大致金字塔形的空腔。這樣的空腔會是有益的:離構(gòu)件的距離越大，該空腔的截面就越小。當(dāng)空腔變形時，可變形壁可以開始大部分或大致與構(gòu)件的所述頂側(cè)平行地延伸?？梢岳斫猓绻麡?gòu)件的頂表面以外的另一表面(例如側(cè)表面)要被保護(hù)，那么空腔就可以再次定向成使得，在空腔的容積減小和相伴隨的空腔及其一個或多個壁的變形之后，可變形壁能夠大部分或大致與所述表面平行地延伸。
[0021]可變形壁適宜地包括聚合物材料。更優(yōu)選地，該聚合物材料被選擇成具有低于最小工作溫度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，并且直至預(yù)定的上工作溫度都是化學(xué)穩(wěn)定的。該最小工作溫度例如在-20至-80攝氏度的范圍內(nèi)，例如在-30至-50攝氏度之間，例如-40度。該上工作溫度例如在60至90攝氏度范圍內(nèi)。
[0022]尤其合適的材料為彈性體。彈性體的例子例如為橡膠，例如EPDM橡膠，天然橡膠，異戊二烯橡膠，硅酮類型材料(即例如PDMS的聚硅氧烷)，熱塑性硫化物(TPV)或熱塑性彈性體(TPE)，例如熱塑性橡膠，更具體地，橡膠和塑料材料的共聚物。TPE和TPV材料的例子包括苯乙烯類嵌段共聚物、聚烯烴混合物、彈性體合金、熱塑性聚氨酯、熱塑性共聚酯和熱塑性共聚多酰胺。
[0023]優(yōu)選地，出路延伸到箱外。這被認(rèn)為是最有益的，這是因為由此能夠真正從箱移走所述體積(或容積)。然而可替代地，流體空間可以位于箱內(nèi)。在流體是氣體的情況下，優(yōu)選地存在延伸到箱外的排放嘴。在流體是液體的情況下，可以設(shè)置容器。該容器可以位于箱內(nèi)，例如如果這對于穩(wěn)定性是更有益的。
[0024]第一壁適宜地連附到排放通道，該排放通道限定空腔的出路并在空腔與箱殼體的一部分之間延伸。該排放通道還允許將空腔布置在箱內(nèi)任何期望的位置處。當(dāng)箱處于大致水平的構(gòu)型時，該排放通道適宜地向上延伸到所述空腔。然而，這不被認(rèn)為是必需的。可替代地，排放通道可以側(cè)向地和/或在傾斜的朝向上延伸。第一壁可以以任何已知組裝技術(shù)(包括焊接、模制、涂覆、擠出成型等)被組裝到排放通道。不排除第一壁大致由與排放壁相同的材料構(gòu)成但由更小的厚度限定。
[0025]該排放通道優(yōu)選地被組裝到箱殼體。這樣，保護(hù)設(shè)備整體地被固定在箱內(nèi)。一種合適的組裝技術(shù)是焊接，更優(yōu)選地使用熱板焊接。當(dāng)排放通道用于借助于熱板焊接而組裝到箱殼體時，一種合適的用于排放通道的材料是高密度聚乙烯(HDPE)。
[0026]優(yōu)選地，出路設(shè)有用于流體的選擇性滲透的裝置。該裝置例如是膜，例如本身已知的疏水性膜，例如PTFE膜。該裝置的功能在于防止污染性塵埃、顆粒、油、水和/或其他材料進(jìn)入排放通道和/或空腔。通常