改進的液體添加劑存儲系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種液體添加劑的存儲系統(2)，所述液體添加劑用于注入車輛內燃機排放氣體中，其包括：添加劑存儲容器(4)，該容器包括能夠確定該容器的最大充裝液位的裝置；與容器(4)流體地聯通的添加劑蓄留容積(6)，所述容積配置為用于蓄留來自于容器的添加劑；其中，添加劑蓄留容積(6)和容器(4)相鄰并包括至少一個共用壁(8)。
【專利說明】
改進的液體添加劑存儲系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于減少車輛內燃機排放管線處氮氧化物(通常稱為NOx)的液體劑的存儲系統。這些液體劑(例如尿素溶液)通常注入于在車輛排放管線上游，以輔助降低排放管線處的NOx含量。該存儲系統構成稱作“SCR”(對應于英文表達Selective CatalyticReduct1n，其表示選擇性催化還原)系統的一部分，SCR系統能夠降低排放氣體中的氮氧化物(即NOx)的含量。
【背景技術】
[0002]在現有技術中已知一種這樣的系統，該系統包括容器、液體劑的充裝管路以及通氣管路，隨著容器的充裝，該容器中最初盛裝的空氣通過通氣管路逐漸地排走。
[0003]該類型系統的一個問題在于，當液體液位達到留出殘余空氣頂部的最高液位時，在該頂部中會出現壓強的驟然升高，這導致液體劑從通氣管線排出的外部排放(該現象在英文中經常被稱作“spitback”(返吐))。
[0004]而且，在充裝之后充裝和通氣管路通常仍至少部分地充裝有液體劑，這會在某些條件下導致凝固問題。
[0005]然而，還已知一種包括緩沖體積的存儲系統，該緩沖體積(或蓄留容積)布置在通氣管路的中間部分處。該緩沖體積(經常被稱作“liquid trap”，這在英文中表示“液體捕集器”)能夠接收通過通氣管路進入的液體，并在容器充裝結束期間暫時地存儲該液體，以避免任何向外部的排放。在容器充裝完成之后，排放孔能夠將包含在緩沖體積中的液體返還給該容器。該系統因此能夠避免返吐現象，但代價在于增加了額外構件(緩沖體積)，該額外構件導致增加了復雜性、額外的連接以及提高了部件整體成本以及安裝成本。而且，該額外的容積引起與振動方面相關的風險和技術限制條件，這意味著需要專門的裝置以將該容積連接并緊固到車輛的承載結構(車身或結構元件)上。一般性地，使用一個或多個連接件以將該容積連接到通氣管路。這些連接器的使用會造成密封性問題并使得安裝復雜化。

【發明內容】

[0006]本發明的一個主要目的在于消除或至少顯著地減少上述缺陷的全部或一部分。
[0007]為此，本發明的一個主題在于一種液體添加劑的存儲系統，所述液體添加劑用于注入車輛內燃機排放氣體中，該系統其包括:
[0008]添加劑存儲容器，該容器包括能夠確定容器的最大充裝液位的裝置，
[0009]與容器流體地聯通的添加劑蓄留容積，所述容積配置為用于蓄留來自于容器的添加劑，
[0010]其特征在于，添加劑蓄留容積和容器相鄰并包括至少一個共用壁。
[0011]與容器流體地聯通的添加劑蓄留容積通常配置為用于在容器的最終充裝階段接收并蓄留添加劑，然后在容器的充裝完成之后允許所接收的添加劑至少部分地向著容器排放。
[0012]術語“添加劑蓄留”因此通常指的是對所接收的添加劑的至少一部分的暫時蓄留。
[0013]此外，該系統通常設計為安裝在車輛上的確定位置，該確定位置允許添加劑的蓄留以及(通常地)其之后的排放。
[0014]具有與容器共用壁的容積的設計能夠獲得比傳統系統緊湊得多的系統，也更易于制造并能夠節省材料。同時，通過使容積內在地聯結到容器、將容器容積的組合構成單一結構，它還能夠避免容積(通常具有小于容器的體積)的振動。容積增大了容器的質量并利用容器的固定裝置，這限制了容積的振動和共鳴風險而無需專門的用于將其固定和緊固到車輛結構上的裝置。
[0015]該共用壁通常包括配置為用于使容積與容器流體地聯通的通道，該通道通常可以由穿過該共用壁的管道構成。
[0016]這樣能夠減少傳統存儲系統中在容器/容積接合和連接處的可能的泄露。實際上，圍繞流體聯通通道的泄露不是液體添加劑的外部泄露，而是其內部次級循環。
[0017]通過簡單的開孔來實現容器與容積之間的聯通，這樣還能夠減少連接元件的數量。
[0018]該系統通常用于安裝在確定位置，并包括管道和排放裝置，該排放裝置經由該管道和/或至少一個排放開孔將至少一部分容積向容器排放(系統視為處于該確定位置)。
[0019]該(穿過共用壁的)管道有利地包括在容積內部延伸的第一部分，管道的該第一部分包括至少一個第一排放開孔。由此，包含在容積中的液體(或該液體的至少一部分)能夠排向容器。
[0020]有利地，該管道還包括在容器內部延伸直至容器的最大充裝液位的第二部分。
[0021]管道的該第二部分優選地包括至少一個用于排走壓強的第二開孔(和/或氣體通氣開孔，以避免容器的壓強上升)。
[0022]該共用壁還可以包括至少一個用于排放的第三開孔。這可以使排放更快。
[0023]根據該存儲系統的第一實施方式，該系統包括通向容器而不穿過容積的充裝接頭。
[0024]根據該存儲系統的第二優選實施方式，該系統包括穿過容積然后通向容器并優選地在容器內部向下延伸的充裝接頭。
[0025]優選地，該充裝接頭與容積的壁一體成型。這樣就可以分為兩個部分制造容器和容積，而使得充裝接頭(由于必須實現與充裝管路的密封連接，充裝接頭對幾何構造精確性的要求較高)屬于具有相對小的尺寸的中間部件而非容器自身，并如以下所詳述地能夠避免使容器(主要部件)的制造模具的設計復雜化。
[0026]根據該第二實施方式的一個實施變型，容器的充裝接頭在布置在共用壁中的第四開孔中通過，這在該充裝接頭與該第四開孔的邊緣之間限定容器與容積的流體聯通空間。如以下所詳述地，這樣也能夠簡化容器的制造模具的設計。
[0027]—般性地，充裝接頭(可選地分為兩個部分并帶有接頭)通向容器中并優選地在容器內部向下延伸，優選地直至最大充裝液位。這樣減小了液體的墜落高度，以及限制了可能被流通的氣體帶向外部的液滴的形成。
[0028]該系統通常以下述方式來運作:在容器的充裝時，當液體液位達到充裝(結束)的最大液位時，由于氣體頂部的通氣的大為減小或停止，容器中壓強增大，引發充裝的停止。然而，該停止不是瞬時的。因此，額外的添加劑體積還被引入容器中，經由流體聯通通道而部分地充裝容積。在充裝的完全停止之后，該添加劑的部分或優選地全部則從容積排向容器，以通常構成單一的添加劑體積，與多個單獨的體積相比，單一的體積更不易凝固。單一體積的獲得避免了存在不可用的添加劑死體積。
[0029]通過從容器的頂部排走大致等于所排放的添加劑體積的氣體體積，用于排走壓強(和/或氣體通氣)的開孔能夠間接地實現有效的排放。
[0030]通常，第一開孔的通過截面和/或第二開孔的通過截面和/或第三開孔的通過截面遠小于(例如小2至40倍、或優選地小3至30倍)流體聯通通道的通過截面(例如該通道的進入開孔的通過截面，或如有必要，即管道的直徑)，以免阻礙在容器中的液位達到充裝液位時通過壓強增大而引發的充裝停止。
[0031]該系統包括通向容器中的、能夠在容器外部連接到充裝管路的充裝接頭。該系統還包括屬于容積的通氣接頭，其用于在容積外部連接到通氣管路。
[0032]接頭與管路之間的連接可以是任何類型的(例如帶螺紋的連接、緊固箍式的連接等)，或甚至可以通過焊接或膠合來實現。
[0033]該系統通常還可以包括其他傳統構件，例如布置在充裝接頭內部的止回閥門。
[0034]根據本發明，充裝管路和通氣管路可以被視為處于該存儲系統的外部，或通過延伸被視為屬于該存儲系統。
[0035]本發明還涵蓋一種添加劑供給和存儲系統，其包括:
[0036]-如上所述的存儲系統；
[0037]-連接到充裝接頭的容器充裝管路。
[0038]本發明還涵蓋一種添加劑供給和存儲以及氣體通氣系統，其包括:
[0039]-如上文所提及的添加劑供給和存儲系統；
[0040]-連接到屬于容積的通氣接頭的通氣管路。通常，通氣管路在位于容器和容積外部的點處將容積連接到容器的充裝管路。
[0041]在符合本發明的存儲系統中，能夠檢測容器最大充裝液位的裝置經常包括容器與容積之間的主要流體聯通通道的進入開孔或可以由該開孔構成，該開孔構成用于氣體通氣的主要開孔并布置在最大充裝液位處，該最大充裝液位位于低于容器的最大內部液位的液位處。
[0042]容器、容積、容器充裝管路，以及通氣管路通常由一種或多種塑料材料成型，即由包括至少一種合成樹脂聚合物的材料成型，這些元件通過模制、通常是注射模制來生產。
[0043]能夠存儲添加劑的所有類型的塑料材料都可以是合適的。相當合適的塑料材料屬于熱塑性材料類別。
[0044]“熱塑性材料”指任何熱塑性聚合物，其中包括熱塑性彈性體及其混合物。術語“聚合物”既指均聚物也指共聚物(尤其是二元或三元的)。非限制性地，這些共聚物的例子為:無規分布共聚物、序列共聚物、嵌段共聚物，以及接枝共聚物。
[0045]熔融溫度低于分解溫度的任何類型的熱塑性聚合物或共聚物都是合適的。熔融溫度范圍覆蓋至少10攝氏度的熱塑性合成材料特別合適。這樣的材料的例子有其分子質量具有多分散性的熱塑性材料。
[0046]特別地，可以使用聚烯烴、熱塑性聚酯、聚酮、聚酰胺，及其共聚物。也可以使用聚合物或共聚物的混合物，同樣地也可以使用帶有無機、有機和/或天然填充物(例如但不限于:碳、鹽和其他無機衍生物、天然或聚合性纖維)的聚合性材料的混合物。還可以使用由包括至少一種前述聚合物或共聚物的疊置并聯結的層構成的多層結構。
[0047]聚乙烯是一種經常使用的聚合物。用高密度聚乙烯(PEHD)已經獲得了良好的結果O
[0048]該系統通常配置為:在容器充裝到容器的充裝液位(這引發充裝的非瞬時停止)之后，能夠通過對容積的部分充裝以在該容積中接收和蓄留添加劑，并此后允許所接收的添加劑至少部分地從容積排向容器。
[0049]本發明還涉及一種用于制造如上文所提及的系統的方法，其中:
[0050]-通過模制(例如注射模制)第一塑料材料來生產第一部件，該第一部件包括容器的完整的壁和容積的壁的不與容器共用的第一部分，
[0051]-通過模制(例如注射模制)優選地與第一塑料材料相同的第二塑料材料來生產第二部件，該第二部件包括容積的壁的不與容器共用的、與容積的壁的所述第一部分互補的第二部分，容積的壁的該第二部分包括充裝接頭和通氣接頭，
[0052]-焊接容積的壁的第一和第二部分以形成該容積。
【附圖說明】
[0053]通過領會附圖的描述，將更好地理解本發明，在這些附圖中:
[0054]圖1示意性地示出了一個符合本發明第一實施方式的存儲系統，并還示出了一個添加劑供給和存儲以及氣體通氣系統。
[0055]圖2示意性地示出了一個符合本發明第二實施方式的存儲系統，并還示出了一個添加劑供給和存儲以及氣體通氣系統，所述存儲系統處于第一組態。
[0056]圖3示意性地示出了圖2的系統，并還示出了一個添加劑供給和存儲以及氣體通氣系統，該圖2的系統處于第二組態。
[0057]圖4示意性地示出了圖2的系統，該圖2的系統處于第三組態。
[0058]圖5示意性地示出了符合本發明第二實施方式的第一變型的存儲系統，并還示出了一個添加劑供給和存儲以及氣體通氣系統。
[0059]圖6示意性地示出了符合第二實施方式的第二變型的存儲系統。
【具體實施方式】
[0060]現在參照圖1至圖5并首先參照圖1，該圖示出了一個存儲系統2，該存儲系統包括容器4，該容器與容積6相鄰，容器4和容積6包括共用壁8。
[0061 ]該系統還包括能夠連接到充裝管路10的充裝接頭9，該充裝接頭9包括防回流閥門
12ο
[0062]該系統還包括能夠連接到通氣管路16的通氣接頭14，該通氣管路16在容器4和容積6外部某點處將容積6連接到容器的充裝管路1。
[0063]未由附圖標記示出的整體構成添加劑供給和存儲以及氣體通氣系統。
[0064]穿過共用壁8的管道18構成容器4與容積6之間的流體聯通通道19。
[0065]該系統還包括第一開孔20和第二開孔21，第一開孔20用于排放并布置在管道18的第一側部(該第一側部在容積的內部延伸)上，第二開孔21用于排走壓強(和/或氣體通氣)并布置在管道18的第二側部(該第二側部在容器的內部延伸)。最后，該系統包括被布置在共用壁8上的用于排放的第三開孔22。
[0066]如在圖6中所示的系統上一樣，除了充裝管路10和通氣管路16，符合本發明的存儲系統一般僅包括上述元件。加上這些管路，就是完整的添加劑供給和存儲以及氣體通氣系統。
[0067]圖2以相同的附圖標記示出了一個符合該存儲系統(以及該添加劑存儲和充裝以及氣體通氣系統)的第二實施方式的實施例，該系統處于第一組態，即對應于添加劑液位達到充裝液位24、并由此引發充裝的非瞬時停止的容器充裝時刻。可以觀察到，在該第二實施方式中，充裝接頭9在通向容器4內部并在容器4內部向下延伸之前穿過了容積6。可以理解，術語“充裝接頭”包括用于連接到充裝管路的連接件，但可以還包括用于在容器的充裝過程中供給添加劑的管道段(可以是一個部分或可選地包括多個部分，并帶有一個或多個內部連接件)。
[0068]容積的壁包括點A和B以及通氣接頭14，這些元件的功能在下文中說明。
[0069]在圖3中可見處于第二組態的圖2的系統，該第二組態對應于添加劑供給的停止生效的容器充裝時刻。可以觀察到，一定體積的添加劑部分地充裝了容積，直至液位26(該液位不一定對應于管道18的上出口)。
[0070]從該時刻開始，容積6的重力性排放就能夠自然地進行，液體經由用于排放的第一開孔20在管道18中向容器流動，包含在容器中的氣體(氣體頂部)的一部分通過第二開孔21排走。液體還可以通過用于排放的第三開孔22排向容器。第三開孔22還可以通過氣體與液體逆流的通道來排走容器頂部的一些氣體。
[0071]利用兩個不同的開孔20和21來排放和通氣可以實現更快的排放，并避免完全通過氣體與液體逆流來實現排放。
[0072]在排放結束時，獲得在圖4中示出的組態，幾乎全部包含在容積6中的添加劑已經被排向容器4，該容器因此達到液位28。
[0073]為了制造在圖2至圖4中示出的系統，就容器4和容積6而言，有利地實現分為兩個部分的、通過注射模制塑料的制造:
[0074]-通過模制來生產第一中間部件，該第一中間部件包括容器4的完整的壁和容積的壁的不與容器共用的第一部分，該第一部分包括該容積的在圖2至圖4中示出為位于點A和B下方的部分；
[0075]-通過模制來生產第二中間部件，該第二中間部件包括容積的壁的不與容器共用的第二部分，該第二部分與容積的壁的所述第一部分互補，容積的壁的該第二部分包括該容積的在圖2至圖4中示出為位于點A和B上方的部分，以及適于與充裝管路10連接的充裝接頭9的一部分，和通氣接頭14。在圖4中以粗線示出了第二部件的元件。
[0076]-然后將容積的壁的第一和第二部分焊接以形成容積。
[0077]這樣可以得到重要的優點:實際上，充裝接頭9包括對幾何構造精確性要求較高的連接件，這是由于該連接件是用于與充裝管路10外部地密封連接的部件。在容器本身上實現該連接會導致需要使用具有特別復雜的設計的大尺寸(容器的尺寸)的模具。相反地，對于相應模具的設計方面，將充裝接頭的該連接部與容積的上部部分一起制造要容易實施得多，這是因為該上部部分通常是具有相對小尺寸的第二模制部件。
[0078]圖5示出了在圖2至圖4中示出的第二實施方式的第一變型。在該第一變型中，充裝接頭9穿過第四開孔23，并在充裝接頭9與該開孔23的邊緣之間限定環形空間，該環形空間能夠排走壓強和/或使氣體流通和/或排放。該變型能夠簡化用于制造容器的主要模具，該容器不包括充裝接頭9的終端部分。
[0079]最后，圖6部分地示出了該系統的第二實施方式的第二變型，該系統處于排放之后的組態中。在該第二變型中，流體聯通通道19是具有相對大的直徑的簡單開孔，并且不包括像在前述附圖中示出的管道18的管道。擋板30能夠避免在添加劑進入容積6中時將液體帶入通氣管路中。
[0080]在該變型中，起到排放開孔功能的是流體聯通通道19。在排放之后，容積6和容器4中的添加劑液位是相同的，并且添加劑總是構成單一體積，而無死體積。相反地，排放不是完全的，容積6在排放后還是包含一部分添加劑，并因此以有限的方式協助添加劑的存儲。在該變型中，用于制造容器的模具的設計進一步地更為簡單，這是因為容器不包括任何管狀部分(任何管道)。
[0081]本發明不限于所說明的實施方式，本領域的技術人員能夠構想其他實施方式。特別地，也可以使用容器的附屬通氣管路，該附屬通氣管路例如將容器的非屬于共用壁8的一部分壁連接到充裝管路10的上游部分，以實現容器與環境壓強的壓強平衡(可能地，通過多孔元件以限制容器的呼吸)。
[0082]還可以使用任何現有技術已知的、與本發明兼容的其他元件或設備。
【主權項】
1.一種液體添加劑的存儲系統(2)，所述液體添加劑用于注入車輛內燃機排放氣體中，該系統包括: 添加劑存儲容器(4)，該容器包括能夠確定所述容器的最大充裝液位的裝置， 與所述容器(4)流體地聯通的添加劑蓄留容積(6)，所述容積配置為用于蓄留來自于所述容器的添加劑， 其特征在于所述系統包括: 通向所述容器中并能夠連接到所述容器的充裝管路(1)的充裝接頭(9)， 能夠連接到通氣管路(16)的通氣接頭(14)，所述通氣管路在所述容器(4)和所述容積(6)的外部的點處將所述容積(6)連接到所述容器(4)的充裝管路(1)， 并在于所述添加劑蓄留容積(6)與所述容器(4)相鄰并包括至少一個共用壁(8)。2.如權利要求1所述的系統(2)，其中所述共用壁(8)包括配置為用于使所述容積(6)與所述容器(4)流體地聯通的通道(19)。3.如權利要求2所述的系統(2)，其特征在于所述通道(19)由穿過所述共用壁(8)的管道(18)構成。4.如權利要求3所述的系統(2)，其中所述管道(18)包括在所述容積內部延伸的第一部分和在所述容器(4)內部延伸到直至所述容器(4)的最大充裝液位的第二部分，所述管道的所述第一部分包括至少一個用于排放的第一開孔(20)。5.如權利要求4所述的系統(2)，其中所述管道的所述第二部分包括至少一個用于排走壓強的第二開孔(21)。6.如權利要求1至5中任一項所述的系統(2)，其中所述充裝接頭(9)穿過所述容積(6)，然后通向所述容器(4)中并優選地在所述容器(4)內部向下延伸，所述容器的充裝接頭優選地與所述容積(6)的壁一體成型。7.如權利要求6所述的系統(2)，其中所述容器的充裝接頭(9)在布置在所述共用壁中的第四開孔(23)中通過，在該充裝接頭與該第四開孔(23)的邊緣之間限定所述容器與所述容積之間的流體聯通空間。8.如權利要求1至7中任一項所述的系統(2)，其中所述容積(6)和所述容器(4)由一種或多種塑料材料成型，并且通過注射模制來生產。9.如權利要求1至8中任一項所述的系統(2)，該系統配置為在所述容器充裝到直至所述容器(4)的最大充裝液位(24)—一這引發所述充裝的非瞬時停止一一之后，能夠通過對所述容積(6)的部分充裝來在其中接收和蓄留添加劑，并在此后允許從所述容積(6)至少部分地排向所述容器(4)。10.—種用于制造如權利要求6和7中任一項所述的添加劑存儲系統(2)的方法，其中: -通過模制(例如注射模制)第一塑料材料來生產第一部件，該第一部件包括所述容器(4)的完整的壁和所述容積(6)的壁的不與所述容器(4)共用的第一部分； -通過模制(例如注射模制)優選地與所述第一塑料材料相同的第二塑料材料來生產第二部件，該第二部件包括所述容積(6)的壁的不與所述容器(4)共用的第二部分，該第二部分與所述容積(6)的壁的第一部分互補，所述容積(6)的壁的第二部分包括能夠與充裝管路(10)連接的所述充裝接頭(9)的至少一部分以及通氣接頭(14); -焊接所述容積(6)的壁的第一和第二部分以形成所述容積。
【文檔編號】F01N3/20GK105992864SQ201480065602
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年12月2日
【發明人】尼古拉·芒戈奧爾, 弗雷德里克·紀納雷, 菲利普·吉奧瑞斯
【申請人】全耐塑料高級創新研究公司