用於機動車液態工作介質的容器和包括這種容器的機動車的製作方法

2023-05-21 18:42:36 2

在此公開的技術涉及一種用於機動車液態工作介質的容器和包括這種容器的機動車。

背景技術：

在具有內燃機的機動車中，基於排放法規還必須減少汙染物nox。所使用的一種方法是所謂的scr方法(「選擇性催化還原」)，在該方法中，汙染物nox藉助液態還原劑被還原為n2和h2o。為此，泵將還原劑經由管路從容器輸送至計量模塊。通常用作還原劑的尿素水溶液在-11℃時凍結並且因此在低溫下必須由加熱裝置解凍。由於點狀加熱裝置不能或很難達到容器的邊緣區域，因此嘗試通過面狀加熱裝置提高解凍效率，所述面狀加熱裝置在容器內部被夾緊在底部附近。在此成問題的是，凍結的還原劑尤其是在裝滿的容器中形成非常大的冰塊。加熱裝置因而只能在高的表面溫度下使加熱裝置周圍的冰解凍。在低的加熱溫度下，由於向大冰塊中的散熱，加熱功率不足以使遠離加熱裝置的冰融化。大冰塊雖然在一定程度上被加熱，但對於普遍解凍而言加熱功率仍過低。

因此，de102009046969a1提出，通過塑料罐分離加熱裝置與整體冰量。在此，罐內的冰通過加熱裝置解凍並且由加熱裝置產生的熱量基於罐壁的隔熱作用不會洩露到塑料罐之外的大冰塊中。為了也能夠使塑料罐之外的冰變為液體，罐在其下部區域中具有開口，通過所述開口，受熱的液體也可作用於在底部區域中位於罐之外的冰。為了使熱的液體向冰更有效地輸入熱量，開口上方的外部區域通過隔熱凸緣與整體冰塊熱隔離。通過液體在行駛運行中的晃動，熱量可經過開口傳遞到隔熱凸緣下方的冰上。

通過塑料罐中和隔熱凸緣中的開口，已液化的工作介質可在車輛傾斜停放時從塑料罐或隔熱凸緣中流出並且會凍結在容器壁和冰之間的遠側區域中。這會導致遠側區域中的冰量增加，尤其是因為隔熱凸緣阻止熱量輸入到這些冰層中。

當scr系統在容器凍結時隨後再次投入運行時，容器中沒有足夠的液態工作介質用於啟動scr系統。此外，由於之前液化的工作介質凍結在遠側區域中，因此可能出現加熱裝置不與工作介質接觸的情況。因此在容器法蘭上形成無工作介質的室。由於沒有工作介質用作熱傳遞介質，因此加熱裝置不能有效地解凍冰。更多可能發生的是，加熱裝置首先必須通過熱輻射融化周圍的一部分冰。這因而導致顯著的時延。根據德國現行法律，scr系統投入運行的時延僅被有限地允許。例如立法者目前(2015)規定，scr系統必須在20分鐘內準備好計量。除了顯著的時延外，加熱裝置或容器也會由於這種不符合規定的使用方式而受損。當車輛傾斜停放時，容器內容優選不能再從加熱裝置流走。從而確保在加熱裝置區域中有足夠的添加劑用於可持續解凍。

在已知的scr系統中，工作介質被輸入容器的遠側區域中。填充管因此終止於遠側區域中，在所述遠側區域中，工作介質在顯著時延的情況下解凍。當填充管的端部凍結時，則不能再輸入工作介質。

技術實現要素：

在此公開的技術的任務在於，減少或消除已知解決方案的缺點。任務尤其是在於，在機動車傾斜停放時使工作介質更快速地再次可用，且為此不需要昂貴的(電氣、電子或機械)裝置。在此公開的技術的任務還在於，即使在冬季也能可靠且簡單地提供一種用於易凍結工作介質的容器，該容器即使在低溫下也可被填充。所述任務通過權利要求1的技術方案來解決。從屬權利要求構成優選方案。

在此公開的技術涉及一種用於機動車液態工作介質的容器或者說存儲容器。工作介質例如可以是在直至－30℃的環境溫度下凍結的工作介質、尤其是添加劑(如還原劑)。還原劑例如可以是尿素水溶液。為了淨化廢氣，可購買商品名為的32.5％尿素水溶液。這種還原劑在－11℃以下凍結。工作介質例如可以是機動車中車窗或前照燈洗刷設備的清洗液。這些清洗液被添加防凍劑。但防凍劑僅將車窗清洗液的冰點降低至約－17℃至－20℃，因此即使添加了防凍劑，當容器和車窗洗刷設備管路中的溫度低於－20℃時液體仍會凍結。

所述容器包括構成或包圍或限定容器體積的外部容器。容器體積是容器中用於液態工作介質的體積，在容器體積的上部區域中通常設有空氣層。

在容器中設有至少一個加熱裝置，其構造用於解凍凍結的工作介質。加熱裝置優選與容器法蘭相鄰地或與容器的工作介質出口相鄰地設置。作為加熱裝置可設置任何適用於解凍凍結的工作介質的裝置。為此通常設置電阻加熱裝置或ptc(正溫度係數熱敏電阻)作為加熱石或加熱箔。加熱裝置與工作介質出口相鄰地構造，由此在容器凍結的情況下首先直接在工作介質出口上生成液態工作介質。

在此公開的技術還包括具有分離裝置的容器。該分離裝置可將容器體積分為近側區域(第一區域)和遠側區域(第二區域)(下面僅簡化使用術語「近側區域」和「遠側區域」)。近側區域可比遠側區域更靠近所述至少一個加熱裝置而設置。在此應分別考慮整個區域，並且不排除所述至少一個加熱裝置的部分區域可能延伸穿過遠側區域。優選加熱裝置完全設置在近側區域中。分離裝置可單獨或與外部容器的外壁區域一起包圍所述至少一個加熱裝置。

分離裝置可構造為靜液壓迴路。靜液壓迴路是這樣的裝置，其在第一(初始)位置中允許工作介質從第一區域流向第二區域，而靜液壓迴路在不同於第一位置的第二(傾斜)位置中減少或阻止該流動。

分離裝置尤其是可構造用於在容器於車輛中的安裝位置e-e中比在容器的尤其是在安裝狀態中佔據的、關於安裝狀態中的安裝位置e-e傾斜的位置s-s中允許更多的工作介質在近側區域和遠側區域之間通過。代替容器的安裝位置e-e也可使用機動車的位置，其中，傾斜位置是不等於機動車水平定向(也稱為設計位置)的位置。當容器水平地安裝在機動車中時，則各參考系一致。

尤其是可這樣構造分離裝置，使得在容器於機動車中的安裝狀態中容器在機動車的水平位置中比在機動車的非水平的傾斜位置中允許更多的工作介質在近側區域和遠側區域之間通過，所述傾斜位置例如出現在機動車的傾斜停車位置中。分離裝置可構造用於在容器或機動車的傾斜位置s-s中至少部分地、優選完全阻止工作介質在近側區域和遠側區域之間穿流。分離裝置尤其是構造用於在容器或機動車的傾斜位置s-s中至少阻止從近側區域向遠側區域的工作介質流。

分離裝置從外部容器底部至少可這樣遠地朝向外部容器上側方向延伸，使得在容器或機動車的傾斜位置s-s中工作介質不能越過分離裝置的上邊緣從近側區域到達遠側區域中。優選分離裝置至少在部分區域上、優選完全從外部容器底部延伸至外部容器上側。

優選分離裝置具有至少一個雙壁結構。該雙壁結構可包括至少兩個壁，各壁至少在部分區域上平行地構造。雙壁結構尤其是可構成用於工作介質的通道。雙壁結構因此優選構成工作介質流動通道k，在容器的安裝位置中或在機動車的水平位置中工作介質可穿流所述工作介質流動通道，而在機動車或容器的傾斜位置中減少或阻止該流動通道的穿流。

分離裝置或者說雙壁結構優選由隔熱材料製成。特別優選分離裝置或雙壁結構由與外部容器相同的材料製成，特別優選通過壓鑄或吹塑成型製成。

在容器的俯視圖或容器的剖面圖中，優選分離裝置在安裝位置e-e中具有弧形走向。特別優選分離裝置弧形地從一個外部容器側壁延伸向第二外部容器側壁並且在此包圍所述至少一個加熱裝置。特別優選所述至少一個加熱裝置、所述至少一個泵裝置、和/或工作介質出口設置在容器中間。因此可特別高效地解凍工作介質。優選分離裝置至少在部分區域上同心地包圍加熱裝置或泵裝置。優選分離裝置與加熱裝置略微間隔開設置。在環形加熱裝置的情況下，例如在加熱裝置和分離裝置之間的距離可約為1至20cm、優選2至10cm。

優選在分離裝置中彼此間隔開地設有至少兩個開口。所述兩個開口之間的距離優選至少為0.5l、優選至少為0.75l並且特別優選至少為0.9l，其中，l是分離裝置的總長度。優選所述至少兩個開口之中的第一開口是近側開口，該近側開口將近側區域與雙壁結構的通道連通。此外，所述至少兩個開口之中的第二開口是遠側開口，該遠側開口將遠側區域與雙壁結構的通道連通。

各所述開口優選定位於底部附近。壁內的中斷部也可構成開口。分離裝置也可僅具有一個壁。例如所述外壁可以是第二壁，該第二壁尤其與所述壁一起構成通道。

優選所述至少兩個開口尤其是這樣朝向不同方向，使得開口具有大於135°且小於225°的角度(關於近側區域的面重心和/或儲箱法蘭中心)。

所述至少兩個開口可設置在分離裝置的各相對置端部上或緊鄰所述端部設置。分離裝置的各端部例如可以是分離裝置這樣的區域，在這些區域上，分離裝置接觸外部容器側壁的側面區域。

尤其是所述至少兩個開口可以(尤其是關於加熱裝置)設置在各相對置側面上。優選所述開口相對置(彼此相反)地定位。

優選工作介質入口或填充管尤其是這樣通入近側區域，使得當遠側區域中的工作介質凍結時，工作介質可流入容器中。優選工作介質入口通到緊鄰所述至少一個加熱裝置。「緊鄰」表示，在工作介質入口與加熱裝置的與之緊鄰的位置之間的最大距離為0cm至20cm、優選0cm至約10cm並且特別優選0cm至約5cm。

工作介質入口可由隔熱材料製成和/或具有附加隔熱裝置。工作介質入口還可相對於隔熱裝置在內部具有導熱元件，該導熱元件從工作介質入口的嘴部區域延伸到工作介質入口內。當容器凍結並且加熱裝置加熱緊鄰加熱裝置的工作介質時，則一部分熱量很容易同時進入工作介質入口中，使得工作介質入口中可能的冰層更快地解凍。因此可提供局部另一副體積，其更快地解凍。所述至少一個導熱元件可安裝和/或集成在內壁上。作為替代方案，其也可伸入內部區域中。此外，導熱元件可與加熱裝置連接或是加熱裝置的一部分。工作介質入口優選構造為無虹吸的。

工作介質入口可具有至少一個分支。該分支可與至少一個第二入口通道連接。分支優選可將流入的工作介質流分為多個子流，至少第一子流流入近側區域中並且第二子流流入容器中的遠側區域中。尤其是第二入口通道可通入遠側區域中。分離裝置可構造為靜液壓迴路(如上所述)和/或分離罐。優選分離裝置包圍所述至少一個加熱裝置。這種工作介質入口允許補充的工作介質到達加熱裝置和/或液位傳感器。

在此公開的技術還涉及一種機動車，其包括至少一個如在此所公開的、用於液態工作介質的容器。該容器尤其是這樣安裝在機動車中，使得分離裝置在容器的安裝位置e-e中和機動車的水平位置中比在機動車的傾斜位置s-s中允許更多的工作介質在近側區域和遠側區域之間通過。

在此公開的技術也可通過下述方面來描述：

a.用於機動車液態工作介質的容器100，包括：

－構成容器體積200、300的外部容器110；

－至少一個加熱裝置122，所述至少一個加熱裝置構造用於解凍凍結的工作介質；和

－分離裝置140，所述分離裝置將容器體積200、300分為近側區域200和遠側區域300，所述近側區域200比遠側區域300更靠近所述至少一個加熱裝置122設置，並且所述分離裝置140構造用於在容器100的安裝位置e-e中比在容器100的傾斜位置s-s中允許更多的工作介質在近側區域200和遠側區域300之間通過。

b.根據方面a所述的容器100，其中，所述至少一個加熱裝置122完全設置在近側區域200中。

c.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述分離裝置140單獨或與外部容器110的外壁區域一起包圍所述至少一個加熱裝置。

d.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述分離裝置140從外部容器底部112至少這樣遠地朝向外部容器上側114方向延伸，使得在傾斜位置s-s中工作介質不能越過分離裝置140的上邊緣，和/或所述分離裝置140從外部容器底部112延伸至外部容器上側114。

e.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述分離裝置140具有至少一個雙壁結構146、148。

f.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述分離裝置140具有弧形走向。

g.根據上述方面之一所述的容器100，其中，在所述分離裝置140中彼此間隔開地設有至少兩個開口142、144。

h.根據方面g所述的容器100，其中，所述至少兩個開口142、144設置在各相對置端部上或緊鄰於所述各相對置端部設置。

i.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述至少兩個開口142、144關於加熱裝置122設置在各相對置側面上。

1.用於機動車液態工作介質的容器100，包括：

－構成容器體積200、300的外部容器110；

－至少一個加熱裝置122，其構造用於解凍凍結的工作介質；和

－分離裝置140，所述分離裝置將容器體積200、300分為近側區域200和遠側區域300，所述近側區域200比遠側區域300更靠近所述至少一個加熱裝置122設置；

－工作介質入口400，所述工作介質入口通入近側區域200中。

2.根據方面1所述的容器100，其中，所述工作介質入口400通到緊鄰所述至少一個加熱裝置。

3.根據方面1或2所述的容器100，其中，所述工作介質入口400由隔熱材料製成和/或具有附加隔熱裝置。

4.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述工作介質入口400在內部具有至少一個導熱元件，該導熱元件從工作介質入口400的嘴部區域延伸到工作介質入口內。

5.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述工作介質入口400構造成無虹吸的。

6.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述工作介質入口400具有至少一個分支410，該分支與第二入口通道420連接，並且第二入口通道420通入遠側區域300中。

7.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述分離裝置構造為分離罐130，該分離罐包圍所述至少一個加熱裝置122。

8.根據上述方面之一所述的容器100，其中，所述分離裝置構造用於在容器100的安裝位置e-e中比在容器100的傾斜位置s-s中允許更多的工作介質在近側區域200和遠側區域300之間通過。

附圖說明

現在參考附圖詳細說明在此公開的技術。附圖如下：

圖1為根據現有技術的容器的俯視圖；

圖2為處於安裝位置e-e中的根據現有技術的容器；

圖3為處於傾斜位置中的根據圖1的容器的側視圖；

圖4為在此公開的容器100的俯視圖；

圖5為處於安裝位置e-e中的根據圖4的容器100的側視圖；

圖6為處於傾斜位置s-s中的根據圖4的容器100；

圖7為根據在此公開的技術的容器100的俯視圖；

圖8為根據在此公開的技術的容器100的俯視圖；

圖9為根據在此公開的技術的容器100的側視圖。

具體實施方式

圖1示出根據現有技術的容器，其例如在de102009046969a1中示出。在中間設有提取單元12，該提取單元同心地被加熱裝置122包圍。分離罐13具有開口132，已液化的工作介質可通過所述開口從內部或近側區域20流入外部或遠側區域30中，在所述外部或遠側區域中存在凍結的工作介質。

圖2以側視圖示出現有技術。外部容器11包括內部體積20和外部體積30，它們通過分離罐13彼此分離。分離罐13構造成隔熱的並且確保由加熱裝置122產生的熱量不會或僅少量到達外部區域30中。工作介質入口40在此設置在容器上側上並且終止於遠側區域30中。分離罐13同心地包圍加熱裝置122，該加熱裝置在內部區域20中與泵裝置12相鄰設置。

圖3示出處於傾斜位置s-s中的根據圖1的容器。已經在內部區域20中液化的工作介質在該傾斜位置s-s中通過開口132(參見圖1)流入遠側區域30的與加熱裝置122較遠間隔開的區域b中。在該外部區域30中，大部分工作介質被凍結。已液化的工作介質在停車期間在該區域b中凍結。在此所示的現有技術中，安裝位置e-e與容器10的水平定向相同。

圖4示出根據在此公開的技術的容器100。圖4示出根據圖5的b-b剖面的俯視圖。外部容器110包圍容器體積200、300。由近側壁148和遠側壁146構成的分離裝置140將容器體積分為近側區域200和遠側區域300。在此，在近側區域200中設有泵裝置120。在近側區域200中還設有加熱裝置122。加熱裝置122加熱近側區域200中的工作介質。當在近側區域200中工作介質凍結時，加熱裝置122使工作介質解凍。與加熱裝置122相鄰地設置容器100的工作介質出口124。工作介質出口124與計量裝置(未示出)流體連通。近側壁148和遠側壁146構成流動通道k，通過該流動通道在容器100安裝於機動車中的狀態下當車輛處於水平位置時工作介質可從近側區域200流入遠側區域300中。因此，在水平位置中，工作介質可通過近側壁148的近側開口142流入通道k中並且通過遠側壁146的遠側開口144離開通道(參見圖5)。靜液壓迴路優選通過阻擋壁146、148中的開口142、144(開口直徑例如可約為10mm)在容器底部區域中連通。

圖5示出根據圖4的容器100沿剖面b-b的側視圖。如由圖5可見，在處於中性安裝位置e-e中或在機動車水平定向時，通道可在兩個方向上被穿流，因為該通道大約設置在相同高度上並且基本上不具有梯度。所述至少兩個開口在此關於加熱裝置122(或關於加熱裝置122縱軸線的平面v-v)設置在各相對置側面上(即v-v右側和左側)。

圖6示出處於傾斜位置s-s中的根據圖4的容器100。與安裝位置e-e或機動車水平定向相比，容器100以角度α相對於水平面或軸線e-e傾斜。當車輛以僅一側停在路邊石上時或停在可能的斜坡上時，出現這種傾斜的位置。阻擋裝置140阻止工作介質可能離開近側區域200。工作介質只能在近側區域200內運動。阻擋裝置140阻止已液化的工作介質進入遠側區域300中。尤其是已液化的工作介質不能到達開口142，而是停留在通過虛線雙向箭頭所示的區域中。在區域200中，加熱裝置122可相對足夠快地解凍工作介質，因為相比於總容器體積200、300僅需解凍較少體積的冰。已解凍的工作介質不流入遠側區域300中，在遠側區域中其有可能再次凍結。因而不存在加熱裝置122的加熱絲暴露的危險，加熱絲暴露可能會顯著延緩隨後的工作介質的解凍並且也可能損壞容器。

圖7示出根據在此公開的技術的另一容器。泵裝置120、加熱裝置122、工作介質出口124以及工作介質入口400在此大致設置在容器100的中間。阻擋裝置140弧形並且至少在部分區域上同心地包圍加熱裝置122。所述至少兩個開口142、144在此相互成角度β地設置(關於區域200的面重心和/或泵裝置120的中心)，該角度約為135°。但可想到阻擋裝置140的其它方案，只要在傾斜位置s-s中實現阻擋作用。

在圖4至9中還示出至少一個工作介質入口400。工作介質入口400位於近側區域200中。由於工作介質入口400緊鄰加熱裝置120，因此即使在低溫下也可填充工作介質。在已知的解決方案中，用於工作介質的填充管40距加熱裝置非常遠地設置在上部區域中。因此當工作介質在冬季凍結時，不能通過填充管補充工作介質。相反，必須等到容器完全解凍。但當填充管400與加熱裝置122相鄰設置時，在加熱裝置122短暫運行後工作介質入口400中的工作介質就已經液化。因此即使在冬季也可簡單地補充工作介質。未示出可為工作介質入口400設置的隔熱措施和/或導熱措施。這些措施可幫助首先僅工作介質入口400內的工作介質解凍，而工作介質入口400之外的、較遠區域中的周圍工作介質不解凍。

圖9中的工作介質入口400具有分支410。該分支410將流入工作介質入口400的工作介質流分為兩個子流。第一子流通過第一入口通道430流入近側區域中，即與圖4至8所示類似。通過與分支410流體連通的第二入口通道420，第二子流到達遠側區域300中。由此可確保近側區域200和遠側區域300均能被快速地填充工作介質。

在此所描述的用於工作介質入口400的解決方案獨立於藉助靜液壓迴路的容器體積的分離裝置140的思想。尤其是這種工作介質入口400也可用於傳統的分離裝置130，這例如在圖8和9中示出。在圖8和9中，容器包括分離罐130，該分離罐例如可具有開口132。工作介質入口400在此通入分離罐130中，在該分離罐中，即使在低溫下也可積聚液化的工作介質。可能的連接至工作介質入口的供應管路得以簡單地省卻。此外，靜液壓迴路的解決方案也獨立於在此公開的工作介質入口400。但容器100優選包括在此公開的工作介質入口400和在此公開的、具有靜液壓迴路的分離裝置140。

本發明的上述描述僅用於說明目的並且不用於限制本發明。在本發明的範圍中可在不背離本發明範圍及其技術等價物的情況下實現各種改進和改型。