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CN104169536B - 用于液体添加剂的具有温度传感器的输送单元 - Google Patents

用于液体添加剂的具有温度传感器的输送单元 Download PDF

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CN104169536B CN201380015989.7A CN201380015989A CN104169536B CN 104169536 B CN104169536 B CN 104169536B CN 201380015989 A CN201380015989 A CN 201380015989A CN 104169536 B CN104169536 B CN 104169536B
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Abstract

本发明涉及一种用于在机动车辆(2)中输送液体添加剂的输送单元(1)，该输送单元具有至少一个温度传感器(3)，通过该温度传感器可以用非接触的方式在输送单元中的至少一个测量点(4)测量温度，其特征在于，所述温度传感器(3)和所述测量点(4)彼此之间具有间距(5)，并且在温度传感器(3)和测量点(4)之间存在不受附属装置(7)限制的辐射通道(6)。

Description

用于液体添加剂的具有温度传感器的输送单元
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车辆中输送液体添加剂的输送单元，该输送单元具有温度传感器。所述类型的输送单元是例如适合于将液体还原剂输送到内燃机的废气/排气处理装置内。
背景技术
废气处理装置已知尤其是广泛用于在机动车行业中净化来自内燃机的废气/排气，液体添加剂被供给至该废气处理装置中以转换废气中的某些污染成分。还原剂特别频繁地用作液体添加剂，废气中的氮氧化合物通过该液体添加剂有效地减少。在所述类型的废气后处理装置中，实现选择性催化还原(SCR)方法。通常使用的还原剂由可在废气处理装置中的废气内或特别为此设置的反应器中的废气外被转换成氨的尿素水溶液制成。在废气内转换的情况下，废气处理装置中常布置有水解催化转化器，该水解催化转化器可以催化尿素向氨的转化。废气中的氮氧化合物与氨发生反应以形成无害的氮气、水和二氧化碳。为了协助所述反应，通常还在废气处理装置中提供催化转化器(SCR催化转化器)。
尿素水溶液作为用于机动车的废气净化的添加剂可以例如在商标名称下获得。是具有32.5％的尿素含量的尿素水溶液。
为了向机动车的废气处理装置中输送液体添加剂，通常需要输送单元，添加剂可以借助于该输送单元从储箱泵出并供给至废气处理装置。
这种输送单元的设计必须考虑各个方面。一个重要的方面是，常用的液体添加剂(仍例如所述还原剂)会冻结。例如，32.5％的尿素水溶液在-11℃冻结。在机动车的情况下，这样的低温尤其在冬季长时间停顿期间出现。此外，必须考虑到液体添加剂的粘度可以随着添加剂的温度而变化。此外，必须考虑到用于使液体添加剂气化所需的能量根据输送单元中的液体添加剂的出口温度多高而变化。
此外，用于将液体添加剂输送至机动车的废气处理装置内的输送装置应尽可能便宜并且具有尽可能精确设定的输送速率/流量。在机动车中，这种输送单元构成除了燃料供给之外的附加的输送系统，因此应尽可能需要尽量少的附加成本。向废气处理装置供给液体添加剂的过量和/或不足可通过精确设定的输送速率而避免。
发明内容
以此为出发点，本发明的一个目的是解决或者至少减少与现有技术相关的所讨论的技术问题。尤其是，本发明旨在提出一种特别有利的用于输送液体添加剂的输送单元。
所述目的借助于具有本发明所述的特征的输送单元以及还借助于根据本发明所述的方法实现。本发明的进一步有利的改进在优选实施方式中说明。其中，单独呈现的特征可以以任何需要的在技术上有意义的方式相互结合，并且可以通过来自说明书中说明的事实、即所描述的本发明的进一步的设计变型来补充。
因此，本发明提出了一种用于在机动车中输送液体添加剂的输送单元，该输送单元具有至少一个温度传感器，通过该温度传感器可以在输送单元中的至少一个测量点以非接触方式测量温度，其中，所述温度传感器和测量点具有彼此之间的间距，并且在温度传感器和测量点之间存在不受附属装置/固定装置(fixture)限制的辐射通道。
在此，输送单元尤其是指这样一种装置：该装置能在抽取点从用于储存液体添加剂的储箱抽取或吸取液体添加剂，并且在排放点排放液体添加剂。输送单元优选还设计成在排放点或其下游的管线系统中累积输送压力。输送单元可被操作使得液体添加剂在排放点的输送压力总是保持特定的压力，该压力与需要多少液体添加剂或在排放点排放多少液体添加剂无关。那么输送单元的泵可被称为“增压泵”。输送单元也可以设计成在排放点精确地排放特定的预定量的液体添加剂。那么输送单元的泵优选是“计量泵”，因为该泵在输送时同时执行计量功能。
机动车可以是例如客运机动车、重型货车或船舶或者轨道车。
液体添加剂优选用于废气净化的还原剂，特别优选尿素水溶液。
能在测量点以非接触方式测量温度的温度传感器(非接触式温度传感器)特别是与执行温度测量所在的测量点不发生材料接触。
测量点优选由输送单元的部件的表面或外表面形成。测量点优选由能够发射和/或反射包含有关测量点处的温度的信息的辐射的材料构成。
关于测量点的温度的信息通过非材料式传送从测量点输送到温度传感器。特别是，测量点和温度传感器之间不存在通过热传导和/或对流而发生的热交换，这对于借助于温度传感器执行温度测量有重大意义。
关于通过辐射传送有关温度的信息，对于可在所述输送单元中使用的温度传感器有两种不同的可能的构思。在第一种构思中，温度传感器测量从测量点被动发射的辐射，并且从所述辐射确定温度。这种辐射是例如由任何物体由于其温度而发射的热辐射。所述辐射的波长取决于温度。因此，所述温度传感器能够基于该辐射的波长来确定测量点处的温度。在第二种构思中，温度传感器发出辐射，该辐射由测量点反射并再次入射到温度传感器。在测量点，由温度传感器发射的辐射以这样的方式被改变：使得基于重新入射传感器的反射束执行温度测量。对于这种传感器构思，辐射在测量点的改变具有温度相关性。例如，所述辐射的波长可以在测量点被改变，其中所述改变根据测量点处的温度如何而不同。所述辐射还可以在测量点处以一与温度相关的角度被反射。根据测量点的温度，辐射可以然后在一不同的点重新入射至温度传感器，这样，温度传感器可以确定测量点的温度。
为了确保测量点和所述温度传感器之间的信息传送是可能的，所述辐射通道设置于测量点和温度传感器之间。
辐射通道不受附属装置限制。这特别是意味着在温度传感器和测量点之间没有提供任何防止传送有关测量点和温度传感器之间的温度(特别是辐射)的信息的材料。温度传感器和测量点之间的中间空间可以充满空气或某种其他气体。则所述空气或气体对于有关温度(或辐射)的信息是可透过的/可穿透的。
此外，所述空气或气体优选不执行任何(值得重视的，显著的)从测量点到温度传感器的热传导或对流意义上的、借此将有关测量点处的温度的信息传递到温度传感器的热传送功能。
辐射通道不受附属装置限制尤其指的是在测量点和温度传感器之间没有布置任何不可透过的附属装置。可透过的部件或可透过的附属装置可以布置在所述辐射通道中。当然，所述可透过部件或可透过附属装置不阻挡辐射通道。这样的部件可以是例如由特殊的过滤箔制成，并设置用于保护所述温度传感器。
辐射通道优选是直线/线性的。这特别意味着辐射通道没有弯折或曲线，而是从测量点到温度传感器形成不受附属装置限制的直线连接。
在输送单元的具体实施例中，辐射通道可以具有弯曲部。优选设置用于偏转有关的温度(或辐射)的信息的装置。例如，在辐射必须弯曲的区域中，可以布置有一种类型的反射镜，有关温度(或辐射)的信息借助于该反射镜偏转。
所描述的问题，诸如液体添加剂的冻结风险、温度对液体添加剂的粘度的影响、和/或气化液体添加剂所需的能量值的温度相关性可以借助于输送单元中的温度传感器而至少部分地解决。
借助于输送单元中的温度传感器，还可以提高输送单元的输送精度。输送单元的温度可能对由输送单元输送的液体添加剂的量和输送单元的输送速率具有交叉影响。例如，升高的温度可导致输送单元的功率损耗增加，其结果是输送速率降低。也可能是这样的情况：液体添加剂的粘度随温度升高而下降。这样，温度上升时，用于输送的能量消耗降低，输送单元的输送速率上升。温度可能对输送速率(特别是还对输送速率的精度)具有其它影响。
输送单元的温度可以借助于温度传感器来确定。通过对所述温度的了解，所描述的交叉影响可以至少部分地被考虑在内，输送精度可以得到提高。
借助于温度传感器，可以监控输送单元(或输送单元的其他某些部件，例如泵)的加热/发热，以便在适当时启动措施以降低部件的温度。例如，当一个部件的温度超过临界温度时，所述输送单元甚至可以停用，从而避免损坏部件。也可以仅减小输送单元的输送速率以降低输送单元或部件的温度。
通过所描述的非接触式温度传感器，监测输送单元的部件的温度可以通过特别简单和价廉的方式而实现。不需要在被监测的温度传感器和部件之间发生直接接触。由此特别可以免除通向被监测的部件上的温度传感器的电子线路。
输送单元特别有利的是，温度传感器是红外线传感器。
红外线传感器可以识别红外线辐射。作为温度传感器的红外线传感器优选地设计成用于从测量点接收红外线辐射。从测量点发射的红外线辐射包括有关红外点的温度的信息。由一个物体发射的红外线辐射的频率取决于测量点的温度。这样，可以基于红外线辐射获得有关测量点的温度的信息。所述类型的红外线传感器实现了具有非接触式温度传感器的所述输送单元的特别有利的实施例。
输送单元还有利的是，测量点和温度传感器布置成彼此之间具有至少2cm[厘米]的间距。该间距还优选是超过3cm，或特别优选甚至超过5cm。该间距优选不超过20cm。
这样，可以从所述输送单元的一个位置测量输送单元中的远距离位置(测量点)处的温度。温度因此可以例如分布在输送单元的其它电子器件的附近，而测量点位于输送单元的输送液体添加剂的部件上。因此测量点处的温度测量能够用于获得有关输送单元中的液体添加剂的温度信息。因此能免除温度传感器和其他电子器件之间的连接线路。用于组装输送单元的支出也相当大地减少。安装从输送单元的部件上的温度传感器到其它电子器件(例如控制单元)的连接线路通常是麻烦的，这能借助于具有非接触式温度传感器的所述输送单元避免。
输送单元还有利的是，可以在输送单元的不同的测量点测量温度的多个温度传感器布置于共同/共用的传感器支承部上。
温度传感器优选地布置在共用的结构上。该结构例如可以用于多个待安装在共用的(印刷)电路板上的温度传感器。那么所述温度传感器的每一个都设计成在相关联的测量点测量温度。从每个单独的温度传感器到每个单独的测量点优选分别存在一个不受附属装置限制的辐射通道，经由所述通道可以测量该测量点的温度。单独的测量点优选地彼此间隔开，使得辐射通道可以从传感器支承部开始在不同方向上延伸。
这种布置使得温度传感器可以布置成彼此非常接近，使得来自所述温度传感器的信息可以非常容易地被其它电子器件处理以便在输送单元的非常不同的位置简单地同步监测温度。
输送单元还有利的是，不同的测量点处的温度可以通过一个温度传感器来监测。
优选的是，不同的测量点优选地彼此间隔开，以及在(单个)温度传感器与不同的测量点之间分别存在一个不受附属装置限制的辐射通道。温度传感器优选地设计成使其可以在不同的测量点之间进行切换，以使其接收有关在不同时间来自不同的测量点的温度(或特别是辐射)的信息。例如，温度传感器可具有分别仅打开通向一个特定测量点的一个辐射通道的盖，该盖例如可以被移动或变形以便分别覆盖通向一部分设有的测量点的一部分存在的辐射通道，以及打开通向特定测量点的特定辐射通道。也可以使用交替地指向不同测量点并且因此交替地确定在各个所述测量点处存在的温度的可移动的温度传感器。
这样，能够仅使用一个温度传感器来监测输送单元中的不同测量点处的温度。
输送单元还有利的是，输送装置具有至少一个加热设备，用于加热存在于所述输送单元中的添加剂。
加热设备可以是例如管线，用于加热输送单元的液体从中流过。液体可以是例如内燃机的冷却剂。该加热设备也可以是具有例如PTC加热元件的电加热设备。
输送单元特别有利的是具有加热设备，因为，特别是在输送单元具有加热设备的情况下，有必要监测所述输送单元的温度以便监测加热设备的运行结果。
输送单元还有利的是，该输送单元具有用于输送添加剂的泵，并且在该泵的外表面上布置有至少一个测量点。
泵可以是例如具有旋转驱动器或线性驱动器的电驱动的泵。在泵具有线性驱动器的情况下，电驱动器通常直接作用于泵的活塞，该活塞执行输送运动，使得所述泵输送液体添加剂。在泵具有旋转驱动器的情况下，通常设置有机械传动元件例如连杆，其将所述泵驱动器的旋转运动转换成泵活塞或泵膜的线性运动。泵活塞或泵膜然后进行导致输送添加剂的输送运动。
泵通常具有功率损耗。实际上，不是所有的分配用于驱动所述泵的电能也以液体添加剂的压力增加和体积输送的形式(以输送速率的形式)被吸收和/或传递至液体添加剂。未传递的能量构成功率损耗，并且通常会导致泵的发热。这样，泵的温度的显著上升可以在该泵具有线性驱动器的情况下特别出现。当测量点布置在泵的外表面上时，这样的温度上升可以借助于输送单元的温度传感器以非接触的方式监测。这样，可以避免不期望的温度上升或温度上升造成对泵的损坏，因为可以及时执行用于降低泵的温度的适当对策。这样的对策可包括例如泵的局部关断、泵的输送速率减小或甚至泵的完全关断。
在具有线性驱动器的泵中，功率损耗特别高。另一方面，具有线性驱动器的泵特别便宜，因此经常在用于液体添加剂的输送单元中使用。因此，在具有带有线性驱动器的泵的输送单元的情况下，这里所描述的用于具有温度传感器来监测泵的温度的输送单元的特别价廉的方案特别有利。
输送单元的另一部件——其温度可通过非接触式温度传感器来进行监测——可以是例如用于液体添加剂的输送管道的一部分。那么测量点可布置在形成输送管道的管线的外表面上。那么温度传感器还可以特别用于测量所述输送管道的一部分中的液体添加剂的温度。如果在该部分中形成输送管道的管线是具有高导热性的薄壁设计，并且液体添加剂的温度通过薄壁管线迅速传递到外侧(或者测量点)，这将特别好地实现功能。
其温度可通过非接触式温度传感器来进行监测的其它部件是例如阀、电子器件和/或输送单元的壳体。那么测量点优选地分别布置于相应部件的表面上。
用于监测壳体温度的非接触式温度传感器特别有利的是，所述输送单元布置于用于液体添加剂的储箱中。然后，可以利用壳体的温度来确定储箱中的液体添加剂的温度。为此，特别有利的是，壳体是在测量点的区域中具有特别高的热传导性的薄的设计，从而使液体添加剂的温度特别有效地转移到测量点。
输送单元还有利的是，输送装置具有用于固定电子器件的面板，其中，所述温度传感器被固定到面板上。该面板可以是例如电子印刷线路板，除了温度传感器以外，还有其它电子器件例如控制单元的处理器和/或控制单元的存储芯片布置其上。在输送单元的组装过程中，具有电子器件和温度传感器的面板可以作为一个部件安装在输送单元的壳体中。那么不再需要为了测量输送单元中的温度而特别施用一个温度传感器。如果合适的话，对于所述的辐射通道而言唯一必要的是在从面板或从布置在面板上的传感器到所需的测量点的辐射通道不受附属装置限制。这借助于在输送单元的设计过程中实施一次性设计措施来实现，并且在输送单元的组装过程中不需要特殊组装步骤。这允许特别简单和低成本地组装输送单元。
本发明的上下文中还描述了一种用于检查用于输送液体添加剂的输送单元的工作状态的方法，其中，可以在输送单元中的至少一个测量点处进行非接触式温度测量，并且输送单元的输送管道中的添加剂的温度可以从在测量点测得的温度进行推断。
该方法特别适用于通过所述输送单元执行。非接触式温度测量优选地借助于合适的温度传感器通过不受附属装置限制的辐射通道发生。输送单元的所述其它特征可以转移到该方法中。所述方法使得能够使用特别简单和价廉的温度传感器确定输送单元中的液体添加剂的温度。优选地借助于在电子器件内或输送单元的控制单元的电子器件内计算来实现由在测量点测得的温度确定液体添加剂的温度。
所述方法的优点和具体实施例特征可以转移到输送单元。
还描述了机动车，其具有内燃机、用于净化内燃机的废气的废气处理装置、和用于将液体添加剂输送至废气处理装置内的输送单元。该机动车优选具有储箱，液体添加剂储存在该储箱中并且输送单元可以从该储箱抽取液体添加剂。还优选地设置了供给装置，通过输送单元输送的液体添加剂通过该供给装置被供给到废气处理装置中。该添加剂优选是还原剂，借助于该还原剂能够在废气处理装置中实施SCR处理/工艺。储箱、输送单元和供给装置优选地经由用于液体添加剂的管线彼此连接。
机动车的输送单元优选还适于执行所述方法。
附图说明
本发明和技术领域将在下面基于附图更详细的说明。附图示出特别优选的实施例，而本发明并不限于这些实施例。尤其是，应注意的是，附图和特别是所示出的部分仅仅是示意性的。在附图中：
图1示出了输送单元的第一设计变型，
图2示出了输送单元的第二设计变型，和
图3示出了具有所述输送单元的机动车。
具体实施方式
图1和2示出了输送单元1的两种不同的设计变型。在每一种情况下，输送单元1具有壳体18，用于输送液体添加剂的输送管道19设置成穿过所述壳体。输送管道19优选分别设置成从用于将液体添加剂提取或抽取到储箱外的抽取点(未示出)延伸到提供液体添加剂的排放点。液体添加剂优选是还原剂或尿素水溶液。图1和图2中示出的输送管道19可以通过管线部分从附图中的图示出发，分别延伸到抽取点以及延伸到排放点。所述管线部分不需要是输送单元1的组成部分，但可以例如由软管形成。优选在输送管道19中设置有泵10，液体添加剂可以借助于该泵被泵送穿过输送管道19。输送单元1还优选具有加热设备9。输送单元1优选还具有例如是面板12的构成部分的传感器支承部8，输送单元1的其它电子器件13也安装在所述面板上。如图1所示，温度传感器3布置在传感器支承部8上。辐射通道6从温度传感器3通到输送单元的部件20上的测量点4。辐射可以通过辐射通道6从测量点4通向温度传感器3。温度传感器3可以借助于所述辐射确定测量点4的温度。辐射通道6不受附属装置/配件7影响，使得辐射从测量点4到温度传感器3的路径是自由(free，不受限制/干扰)的。
在图1中，泵10被示出为部件20，并且测量点4位于泵10的外表面11上。
图2示出了一个设计变型，其中两个温度传感器3布置在传感器支承部8上，所述温度传感器分别具有单独的辐射通道6，辐射可以通过该辐射通道分别从相应的测量点4通向各温度传感器3。这里，辐射通道6也不受附属装置7限制。这里，测量点4也位于输送装置1的部件20上。通过示例的方式，图2的情况也是如此，输送单元的泵10被示为一个部件20，其中，所述测量点4布置在泵10的外表面11上。另外的部件20可以是例如阀。
图3示出了具有内燃机14并且具有用于净化内燃机14的废气的废气处理装置15的机动车2。在废气处理装置15上布置有供给装置17，该供给装置从输送单元1接收液体添加剂，该输送单元1布置在用于液体添加剂的储箱16上。
附图标记列表
1 输送单元
2 机动车
3 温度传感器
4 测量点
5 间距
6 辐射通道
7 附属装置
8 传感器支承部
9 加热设备
10 泵
11 外表面
12 面板
13 电子器件
14 内燃机
15 废气处理装置
16 储箱
17 供给装置
18 壳体
19 输送管道
20 部件

Claims (9)

1.一种用于在机动车(2)中输送液体添加剂的输送单元(1)，该输送单元具有外部的壳体(18)和至少一个温度传感器(3)，通过所述温度传感器能够在输送单元中的至少一个测量点(4)以非接触方式测量温度，其中，所述温度传感器(3)和测量点(4)彼此之间具有间距(5)，并且在温度传感器(3)与测量点(4)之间存在不受附属装置(7)限制的辐射通道(6)，其中，所述辐射通道(6)位于输送单元的壳体(18)内部，所述输送单元(1)具有用于输送所述添加剂的泵(10)，并且至少一个测量点(4)布置在泵(10)的外表面(11)上。
2.根据权利要求1所述的输送单元(1)，其中，所述温度传感器(3)是红外线传感器。
3.根据权利要求1或2所述的输送单元(1)，其中，所述测量点(4)和所述温度传感器(3)以彼此之间至少2厘米的间距(5)布置。
4.根据权利要求1或2所述的输送单元(1)，其中，在共用的传感器支承部(8)上布置有多个温度传感器(3)，借助于所述多个温度传感器能够在输送单元(1)中的不同的测量点(4)测量温度。
5.根据权利要求1或2所述的输送单元(1)，其中，能借助于一个温度传感器(3)监测不同的测量点(4)处的温度，所述不同的测量点(4)彼此间隔开，并且在温度传感器(3)与所述不同的测量点(4)之间分别存在一个不受附属装置(7)限制的辐射通道(6)。
6.根据权利要求1或2所述的输送单元(1)，其中，所述输送单元(1)具有用于加热存在于所述输送单元(1)中的添加剂的至少一个加热设备(9)。
7.根据权利要求1或2所述的输送单元(1)，其中，所述输送单元(1)具有用于固定电子器件(13)的面板(12)，其中，所述温度传感器(3)被固定在所述面板(12)上。
8.一种用于检查根据权利要求1至7中任一项所述的输送单元(1)的工作状态的方法，借助于所述输送单元(1)能够输送液体添加剂，其中，在输送单元(1)中的至少一个测量点(4)处执行非接触式温度测量，并且能够从在测量点(4)测得的温度推断输送单元(1)的输送管道(19)中的添加剂的温度。
9.一种机动车(2)，所述机动车(2)具有内燃机(14)，具有用于净化内燃机(14)的废气的废气处理装置(15)，并且具有根据权利要求1至7中任一项所述的输送单元(1)以将液体添加剂输送至废气处理装置(15)中。
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