用于加热包含至少一个功能构件的壳体的方法与流程

1.本专利申请涉及一种用于加热包含至少一个功能构件的壳体的方法，此方法特别应用于汽车设备领域。


背景技术：

2.现有技术公开了一种用于加热包含至少一个功能构件的壳体的方法，所述壳体包括：
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与旨在接收液体的储器共用的至少一个壁，以及
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至少一个壁，其设置有孔口，该孔口通向外部并由水蒸气能渗透的膜封闭。
3.这种方法特别用于汽车设备领域，例如以加热旨在减少柴油发动机废气中的nox排放的尿素储器，以便在车外温度下降到液体的冰点（具体地，在尿素溶液的浓度为32.5%的情况下为-11.5
°
c）以下时防止此尿素冻结：包含至少一个功能构件的壳体具有与旨在接收尿素的储器共用的壁，并且功能构件可包括压力传感器、温度传感器、液位传感器、泵、电控阀等，所有这些部件都使得可能测量储器内部的情况并且取决于从车辆的电子控制器接收到的命令来朝向使用点从储器提取尿素。
4.这种方法还可以用于加热用于冷却汽油发动机的水储器，以便节省燃料或满足要求燃料不得用于冷却发动机的简单目的的标准。
5.待解决的技术问题关于具有与旨在接收液体的储器共用的壁的这种壳体，所发现的一个持续问题是在此壁突然被冷却的某些情况下在此壁上形成冷凝水。
6.这些特定情况特别地包括用相对冷的液体（诸如，尿素或水）填充储器、或者甚至在车辆处于运动中时的突然冷却，从而导致壳体与可以例如来自涉水的外部水突然接触（这种特定情况经常用英文术语“fording”来描述）。
7.在壳体的壁上形成冷凝水是有害的，因为在积聚之后，它会导致腐蚀现象以及对位于此壳体内部的功能构件的过早损坏，如多因构成这些构件的金属元件的可能腐蚀（如由于电路和部件的绝缘电阻劣化）造成。


技术实现要素：

8.本发明的目的特别地是克服这些缺点。
9.此目的以及还有在阅读以下描述时将变得显而易见的其他目的通过一种用于加热包含至少一个功能构件的壳体的方法来实现，所述壳体包括：
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与旨在接收液体的储器共用的至少一个壁，以及
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至少一个壁，其设置有孔口，该孔口通向外部并由水蒸气能渗透而液态水不能渗透的压力平衡膜封闭，此方法值得注意之处在于，所述壳体的内部体积在以下情况中的至少一种情况下被加热：
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当所述储器经受除可能引起所述液体冻结的下降之外的温度下降时，
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每次启动配备有此壳体的车辆时，
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当在所述壳体的由所述膜封闭的内部体积中检测到能够产生冷凝物的热条件时。
10.根据根据本发明的方法的单独地或组合地考虑的其他可选特征：
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当所述储器填充有所述液体时，或在已检测到此填充之后，所述壳体的内部体积被加热：例如用冷尿素填充储器冷却了为壳体和储器所共有的壁，因此在壳体的内部上、因此在壳体内部的共用壁的表面上引起冷凝；此填充可以例如用存在于壳体中的液位或温度探头容易地检测到；
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当所述储器和所述壳体在涉水期间至少部分地被浸没时，所述壳体的内部体积被加热：这种涉水可以具有突然冷却壳体和储器而因此引起冷凝的效果；此突然冷却可以例如用存在于壳体中的温度探头检测到；
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所述壳体的内部体积借助于固定到所述共用壁并被提供来确保所述液体熔化（防冻）的元件来加热：因此使用已经存在的用于其他功能的加热元件，由此避免必须添加特定的加热元件；
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所述壳体的内部体积借助于来自配备有所述储器的车辆发动机的热流来加热：此替代性加热手段还使得可能使用预先存在的热源，且因此不需要安装特定的加热元件；
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所述壳体的内部体积的加热是基于由传感器供应的信息触发的，该传感器选自包括以下各者的组：用于感测压力的传感器、用于感测温度的传感器、用于感测所述储器内部的液位的传感器、用于感测所述储器的填充孔口的开度的开度传感器：这些传感器已经存在于车辆的系统中，以便能够供应关于填充储器的液体的信息；因此，使用预先存在的传感器，使得没必要安装特定的传感器来实施根据本发明的方法；
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所述壳体的内部体积被加热至少30秒且至多2小时，并且以便将其绝对温度从10k提高到100k，且优选地从20k提高到80k：壳体内部的空气的60k的温升使得可能去除20%的水蒸气，并且80k的温升使得可能去除30%的水蒸气；
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此方法适用于与用于减少柴油发动机中的nox排放的尿素储器成一体的壳体：此方法特别适合于此应用，从而使得可能减少由柴油发动机的废气产生的污染；
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此方法适用于与用于通过注水来冷却汽油发动机的水储器成一体的壳体：这种水储器使得可能对于新一代汽油发动机而言符合要求使用水并禁止故意使燃料蒸发以冷却发动机的新标准；
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此方法适用于与用于供应燃料电池驱动的发动机的制氢装置的燃料储器成一体的壳体；这种装置被称为“发生器”或“重整器”。
11.本发明还涉及一种用于控制所述壳体的内部体积的加热的装置，该装置被编程为实施根据以上文本的加热方法：此控制装置可包括机动车辆的电子控制器，该电子控制器被编程为以便基于由位于壳体内部的各种传感器转发的信息来激活加热元件。
附图说明
12.本发明的其他特征和优点将在参考附图阅读以下描述时变得显而易见，其中：[图1]：示出了应用根据本发明的方法的液体储器及其相关联的壳体的示意性剖
面；[图2]：示出了当储器填充有引起冷凝水形成在壳体壁的内侧上的液体时的图1中的z区的详细视图；[图3]：示出了一旦布置在壳体壁的内侧上的加热元件被激活的图1中的z区的详细视图。
[0013]
为了更清楚起见，贯穿附图，相同或相似的元件由相同或相似的附图标记表示。
具体实施方式
[0014]
现在参考图1，其中示出了设置有塞子3的储器1，该储器能够包含液体5（诸如，尿素水溶液）。
[0015]
提供了与储器1的内部体积部分重叠的壳体7，使得此壳体和此储器具有共用的壁9。
[0016]
储器1和壳体7两者都可例如由高密度聚乙烯（hdpe）形成。
[0017]
壳体7包含未示出的各种构件，诸如用于感测液体5的液位和温度的传感器、用于感测储器1内部的压力的传感器、泵、电控阀等。
[0018]
液压连接器11使得可能沿使用点的方向泵送位于储器1内部的液体5。
[0019]
尿素水溶液5适合于减少柴油发动机废气中的nox排放：在现有技术中称为src工艺：selective catalyst reduction，选择性催化还原。
[0020]
当然，本发明不限于此类型的应用，并且如果液体5是水，则可以使用本发明的方法以便冷却汽油发动机而符合新的抗污染标准，根据这些抗污染标准，不再准许仅出于冷却发动机的目的或者在此液体是用于氢电池驱动的发动机的水和酒精（例如，乙醇）的混合物的情况下通过注入过量燃料来冷却汽油发动机。
[0021]
如本身已知的，在其下部分中（也就是说，当储器1和壳体7构成的组件在车辆上处于使用中时，在其旨在朝向底部定位的部分中），壳体7具有外壁，该外壁的孔口设置有透气膜13。
[0022]
如本身已知的，这种膜13使得水蒸气可能循环进出壳体7，但防止液态水通过。此膜使壳体壁的任一侧上的气体总压力和分压力相等。
[0023]
现在将更特别地参考图2。
[0024]
如在此图中可以看出，壳体7在其壁9的内侧上具有加热元件15，这些加热元件可例如通过自调节加热陶瓷形成，常常在文献中表示为“ptc元件”。
[0025]
图2示出了当储器1填充有液体5时的储器1和壳体7。
[0026]
在此填充操作期间，液体5突然冷却壁9，由此具有突然冷却存在于壳体7内部的潮湿空气的效果，因此降低了饱和蒸气压力，引起多余水蒸气的冷凝以及在壁9的内面上出现呈冷凝物形式的水分。
[0027]
此冷凝水对位于壳体7内部的所有构件都是有害的，从而冒在这些构件中引起腐蚀现象的风险。
[0028]
为了避免此缺点，根据本发明的方法在于激活加热元件15，使得它们发出热量（由箭头20符号化），从而增加饱和蒸气压力并使出现在壁9内侧上的水滴17蒸发。
[0029]
因此，壳体7内部的水蒸气的分压力以及还有此壳体内部的空气的总压力增加，使
得空气穿过膜13从壳体7离开，如由箭头21所指示。
[0030]
因此，有可能快速减少壳体7内部的冷凝现象，且因此保护位于此壳体内部的构件免于腐蚀或电绝缘故障的现象。
[0031]
在实践中，有可能验证将加热元件15激活几分钟足以显著降低壳体7内部的湿度。
[0032]
还有可能设想周期性地激活加热元件15，以便使已经干燥的环境中的残余冷凝物蒸发并因此进一步降低湿度。
[0033]
更具体地，60k的温升使得可能通常将20%的水蒸气体积通过透气壁13排放到外部，并且80k的温升使得可能通常排放30%的此水蒸气体积。
[0034]
将注意，加热元件15已经存在于壳体7内部，也就是说，它们在任何情况下都用于固化产品5的防冻（熔化）功能。
[0035]
因此，本发明绝不需要在壳体7内部安装新的加热元件，而是在于在它们先前已知的操作环境的外部激活这些元件。
[0036]
因此，本发明可以在没有新设备的情况下实施，且因此在没有相当大的附加成本的情况下在现有车辆上实施。
[0037]
在以上文本中，本发明已在如下的情况下进行了图示，即，在这种情况下，壳体7的壁9的快速冷却是由储器1填充有液体5引起的。
[0038]
然而，将注意，根据本发明的方法可以在其他类型的环境中实施，例如当壳体7在车辆涉水期间突然被冷却时，这种冷却于是由车辆所通过的水体引起：这是因为，储器1及其相关联的壳体7经常安装在车辆的底板中，也就是说，在涉水期间暴露的区中。
[0039]
当然，本发明在以上文本中通过示例的方式进行了描述。应理解，本领域技术人员能够产生本发明的不同变体实施例，而由此不脱离本发明的范围。