CN113167163A - 具有弹性热桥的用于计量还原剂的模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于计量还原剂的模块（1），所述还原剂用于车辆的选择性催化还原后处理，所述模块包括：·主体（2），还原剂在其中流通；·加热壳（4），其至少部分地围绕所述主体（2）；·与所述主体（2）流体连通的至少一个液压联管节（3）；在所述加热壳（4）和所述液压联管节（3）之间的弹性热桥（17）。

Description

具有弹性热桥的用于计量还原剂的模块

技术领域

本发明涉及汽车工程领域，并且涉及用于计量还原剂的模块，该还原剂用于车辆的选择性催化还原（英文中的Selective Catalytic Reduction，SCR）后处理。

背景技术

专利申请US2008/0236147描述了一种用于分配还原剂的单元，该还原剂用于车辆的选择性催化还原后处理。这种通常被称为“还原剂注射器”的单元安装在催化排出装置上，以便将还原剂注射到该装置中。

鉴于关于减少排放、特别是减少氮氧化物（NOx）的排放的立法的变化，选择性催化还原后处理对于某些车辆来说已经变得不可避免。还原剂通常是基于尿素的溶液，例如AUS32。前述专利申请提出了与还原剂的极端温度相关的问题。实际上，例如，AUS 32在-8°至-10°左右冻结，而汽车规格通常要求车辆运行直至-40°。已经实施了各种解决方案用于在低温下加热还原剂，并因此允许选择性催化还原后处理装置在低于-8°的温度下运行。前述专利申请提出了针对还原剂注射器的解决方案。

完整的选择性催化还原后处理装置除还原剂注射器外还包括还原剂罐和还原剂计量模块。还原剂罐储存还原剂并由用户定期填充。计量模块通常通过软管连接到该罐，并且包括泵，该泵使得可以同样经由软管将还原剂分配到注射器。

目前，抗污染立法的发展不仅倾向于使选择性催化还原后处理对某些车辆来说不可避免，而且要求在车辆发动机起动后的最初几秒钟内实施这种处理。因此，当外部温度低于还原剂的凝固点并且当起动车辆时，计量模块需要能够非常快速地解冻其包含的还原剂，使得后处理装置能够尽可能早地开始运行。还原剂计量模块内的加热溶液通常由自身加热的软管补充，并由用于加热注射器的溶液补充，例如前述专利申请中描述的溶液。

现有技术的装置，特别是还原剂计量模块，需要不断改进，以应对法规的变化。

发明内容

本发明的目的是改进现有技术的还原剂分配模块。

为此，本发明涉及一种用于计量还原剂的模块，该还原剂用于车辆的选择性催化还原后处理，该模块包括：

·主体，还原剂在其中流通；

·加热壳，其至少部分地围绕主体；

·与主体流体连通的至少一个液压联管节；

·在加热壳和液压联管节之间的弹性热桥，将液压联管节相对于主体保持就位。

在这种计量模块中，允许模块中存在的所有还原剂解冻的加热比现有技术的模块更快。因此，在发动机在还原剂冻结的温度下起动的情况下，后处理开始运行所需的时间缩短。

在这种计量模块中，温度均匀扩散到由液压联管节组成的其端部，液压联管节允许模块连接到***的其余部分。还原剂加热的这种均匀性使得可以补充在还原剂内通过传导传播的热量的扩散。

此外，还原剂加热速度的这种提高可以全部或部分转化为用于加热还原剂所需的热功率的降低。

此外，当还原剂冻结时，计量模块能够管理与还原剂体积增加相关的应力。实际上，就像部分组成其的水一样，还原剂在进入固相时体积通常会增加。例如，AUS 32在冻结时显示出大约8%的体积增加。这种体积增加对计量模块而言是重大的压力，计量模块的铸件可能会破裂，且因此需要昂贵而复杂的解决方案，例如在管道中布置可压缩的塞子。根据本发明的计量模块允许使用简单且便宜的装置来管理这种体积增加。

还原剂计量模块还可以单独或组合包括以下附加特征：

·液压联管节包括与弹性热桥接触的导热凸缘；

·导热凸缘的热导率至少为3瓦每米开尔文；

·导热凸缘实施在液压联管节的***件中；

·液压联管节包括包覆成型在***件上的管；

·主体和液压联管节通过滑道联接而流体地连接；

·滑道联接通过***凹圆柱体内的凸圆柱体实施，这些圆柱体中的一个在主体上，而这些圆柱体中的另一个在液压联管节上；

·滑道联接包括滑动密封接头；

·该模块包括止挡凸缘和止挡肩部，一个实施在液压联管节中，另一个实施在主体中，弹性热桥推动止挡凸缘和止挡肩部彼此抵靠；

·止挡凸缘在液压联管节上，止挡肩部在主体上，止挡凸缘相对于导热凸缘并置；

·主体包括用于固定液压联管节的凸台，并且加热壳包括至少部分围绕该凸台的套筒；

·加热壳包括热交换平坦表面，弹性热桥的平坦支承边缘支承在该热交换平坦表面上；

·弹性热桥包括弹性金属夹；

·弹性热桥包括基本垂直于液压联管节的纵向轴线延伸的至少一个弹性凸片，该弹性凸片抵靠在液压联管节上；

·弹性热桥包括在围绕液压联管节的缺口两侧延伸的两个拱形的弹性凸片。

附图说明

本发明的进一步特征和优点将从以下参考附图作为非限制性示例给出的描述中变得显而易见，其中：

-图1是根据本发明的还原剂计量模块的透视图；

-图2是图1的模块在液压联管节处的详细剖视图；

-图3是垂直于图2的截面的截面视图；

-图4是图1的模块的弹性热桥的透视图；

-图5是图4的弹性热桥的沿另一视角的视图。

具体实施方式

图1描述了用于分配还原剂的模块1，该还原剂用于选择性催化还原后处理。该模块1旨在安装在车辆中，并且一方面连接到还原剂罐，另一方面连接到安装在催化排出装置上的还原剂注射器。

模块1包括主体2（在本示例中，主体2是形成模块1的外罩的模制部件），以及还原剂的内部流通管和还原剂在模块1内流通时可以存在于其中的任何罐。出于与降低生产成本有关的原因（这在汽车领域是必不可少的），主体2制成为通过模制获得的聚合物单件。因此，这种聚合物需要能够抵抗通常具有腐蚀性的还原剂。用于抵抗还原剂的已知的聚合物具有低热导率。

模块1包括连接到主体2的两个液压联管节3。图示示例中的液压联管节3允许模块1分别连接到还原剂罐和还原剂注射器。联管节3和模块1外部的这些元件之间的液压连接是通过加热流体（未示出）来确保的。

模块1确保了计量模块的常规功能，并且包括过滤构件、诸如压力传感器的传感器和用于将来自罐的还原剂分配到注射器的泵。计量模块1的这些常规功能是已知的，这里不再详细描述。

模块1包括固定在主体2上并部分围绕主体2的加热壳4。加热壳是金属的（或由具有高导热率的其他材料制成），并且特别地布置在还原剂在其中流通的主体2的那些部分周围。

在本示例中，加热壳4由发动机冷却液的流通来加热。发动机冷却液在加热壳4中流通，以向其提供执行其加热还原剂的动作所需的热能。在图1中，加热壳4被模制成单件，带有发动机冷却液流通导管5。此外，加热壳4还包括连接到这些导管5的三个液压联管节6。这些液压联管节6因此通过管道连接到车辆冷却回路的其余部分。

在一种变型中，加热壳4可以通过任何其他方式加热，例如通过除了来自发动机的流体之外的热流体的流通来加热，或者通过由结合到加热壳4的电加热装置提供的直接加热来加热。

无论加热壳4以何种方式被加热，它都通过在适当的位置围绕模块1而将其热量向还原剂扩散。例如，在图1中，壳4的部分7具有圆柱形形状，围绕位于主体2内部的充满还原剂的圆柱形过滤器。

就液压联管节3而言，加热壳4通过壳4的呈套筒8形式的延伸部围绕联管节3的基部。

图2是穿过液压联管节3的纵向轴线的平面的截面图，该截面是水平的（参照图1）。该图示出了液压联管节3、主体2和加热壳4之间的协作。

液压联管节3由两个不同的同轴部分组成：具有良好热导率的***件9，例如适于热传导的金属或聚合物。管10包覆成型在该***件9上，以构成液压联管节3。包覆成型的管10被选择为由抵抗还原剂的腐蚀性的材料制成，这些材料不是非常好的热导体。因此，***件9提高了联管节3的整体热导率，用于将热量扩散到液压联管节3的中心区域。

液压联管节3的一个特别有利的实施例是由如下构成的：由聚合物制成的***件9的模制（其对于该应用具有足够好的热导率，大约为至少3瓦每米开尔文（W·m^-1·K^-1）），以及将管10包覆模制到该***件上。因此，这两种操作都可以在用于聚合物的传统注射成型机中快速且低成本地进行。

液压联管节3在其一端处包括允许连接加热软管的联管节部分11，在其另一端处包括用于连接到主体2的部分12。用于连接到主体2的部分12设有止挡凸缘13。该凸缘13由以下各者的并置构成：

·导热凸缘13A，其形成在***件9上；

·形成在***件9上的止挡凸缘13B。

主体2在其与联管节3的接合处包括凸台14，凸台14与还原剂在其中流通的主体2的那些部分流体连通。联管节3的部分11被推入凸台14中。凸台14的内表面和部分11的外表面是互补的，并允许这种推入配合。由此在主体2的凸台14和联管节3的部分11之间形成的连接是滑道联接，其轴线是联管节3的纵向轴线15。联管节3实际上可以相对于凸台14沿着该轴线15平移。因此，这种滑道联接在这里是通过将一个凸圆柱体（联管节3的部分11）***一个凹圆柱体（凸台14）中来实现的。

此外，环形接头22确保了联管节3和凸台14之间的装配的密封。环形接头22能够滑动，这意味着当联管节3相对于凸台14平移时，它保持这种密封。

加热壳4的套筒8至少部分地围绕凸台14，这意味着凸台14的轴向端部和套筒8的轴向端部彼此靠近。套筒8在该轴向端部处也具有平坦表面16。

联管节3通过弹性热桥17相对于主体2保持就位，在该示例中，该弹性热桥17由叉形金属夹构成。

图3是图2的仰视图，从这个视角详细描述了热桥17的形状。热桥17也在图4和图5的两个视图中以透视图的形式示出。

热桥17包括支承在加热壳4上的支承边缘18。支承边缘18使得热桥17平坦支承在套筒8的平坦表面16上，有利于热传递。热桥17包括两个弹性凸片19，在缺口20的两侧基本垂直于支承边缘18延伸。弹性凸片19是拱形的，并且支承抵靠联管节3的导热凸缘13A。热桥17因此迫使联管节3抵靠主体2。这种迫使引起止挡凸缘13B牢固地抵靠在凸台14的止挡肩部21上。

图2和图3的构造对应于还原剂处于液态的情况。当车辆不在使用中并且温度足够低时，还原剂在车身2内部和联管节3内部冻结。

还原剂的体积由于其冻结而增加，导致联管节3相对于凸台14沿着滑道联接滑动。热桥17通过弹性变形而伴随联管节3相对于凸台14的远离。支承边缘18保持在平坦表面16上的位置，而此时弹性凸片19弹性变形。联管节3越远离凸台14，弹性凸片19在导热凸缘13A上的应力就越大。

因此，当车辆开始运行而模块1中的还原剂是冻结的时，加热壳4的温度升高，并且其热量通过套筒8和***件9之间的热桥17传递，然后***件9将联管节3内的热量向还原剂扩散。因此，热量迅速向还原剂的中心区域扩散，该中心区域位于联管节部分11（被加热软管加热）和连接部分12（被套筒8加热）之间。在没有热桥17介入的情况下，还原剂的该中心区域将只能利用还原剂内部的热传导来被加热。由于弹性凸片19的弹性变形，弹性凸片19在***件9上具有的压力越大，热桥17的工作越有效。换言之，需要快速加热的冻结状态正是通过使热桥17弹性变形而有利于这种加热条件。

当还原剂回到其液态时，弹性凸片19的压力逐渐使联管节3返回抵靠凸台14，直到达到邻接状态和图2和图3的构造。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以设想模块的各种实施例。例如，热桥可以由提供良好热传导的任何材料制成，并且其形状可以包括允许其执行弹性功能的任何种类的弹簧元件。

Claims (15)

1.一种用于计量还原剂的模块（1），所述还原剂用于车辆的选择性催化还原后处理，所述模块包括：

·主体（2），还原剂在其中流通；

·加热壳（4），其至少部分地围绕所述主体（2）；

·与所述主体（2）流体连通的至少一个液压联管节（3）；

其特征在于，其包括在所述加热壳（4）和所述液压联管节（3）之间的弹性热桥（17），将所述液压联管节（3）相对于所述主体（2）保持就位。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述液压联管节（3）包括与所述弹性热桥接触的导热凸缘（13A）。

3.根据权利要求2所述的模块，其特征在于，所述导热凸缘（13A）具有至少3瓦每米开尔文的热导率。

4.根据权利要求2或3所述的模块，其特征在于，所述导热凸缘（13A）实施在所述液压联管节（3）的***件（9）中。

5.根据权利要求4所述的模块，其特征在于，所述液压联管节（3）包括包覆成型在所述***件（9）上的管（10）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述主体（2）和所述液压联管节（3）通过滑道联接流体连接。

7.根据权利要求6所述的模块，其特征在于，所述滑道联接通过***凹圆柱体（14）内的凸圆柱体（12）实施，这些圆柱体中的一个在所述主体（2）上，而这些圆柱体中的另一个在所述液压联管节（3）上。

8.根据权利要求7所述的模块，其特征在于，所述滑道联接包括滑动密封接头（22）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，它包括止挡凸缘（13B）和止挡肩部（21），一个实施在液压联管节（3）中，另一个实施在主体（2）中，弹性热桥（17）推动止挡凸缘（13B）和止挡肩部（21）彼此抵靠。

10.根据权利要求2和权利要求9所述的模块，其特征在于，止挡凸缘（13B）在液压联管节（3）上，止挡肩部（21）在主体（2）上，止挡凸缘（13B）相对于导热凸缘（13A）并置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，主体（2）包括用于固定液压联管节（3）的凸台（14），并且加热壳（4）包括至少部分围绕所述凸台（14）的套筒（8）。

12.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述加热壳（4）具有热交换平坦表面（16），弹性热桥（17）的平坦支承边缘（18）支撑在所述热交换平坦表面上。

13.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述弹性热桥（17）包括弹性金属夹。

14.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述弹性热桥（17）包括基本垂直于所述液压联管节（3）的纵向轴线（15）延伸的至少一个弹性凸片（19），所述弹性凸片（19）抵靠在液压联管节（3）上。

15.根据权利要求14所述的模块，其特征在于，所述弹性热桥（17）包括在围绕所述液压联管节（3）的缺口（20）两侧延伸的两个拱形的弹性凸片（19）。

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