加热用于机动车内水成操作液体的存储容器的系统以及加热存储容器的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种使用从内燃机传递至传热介质的废热来加热用于机动车内水成操作液体的存储容器(1)的系统，机动车具有借助液体传热介质冷却的内燃机。系统包括设置在存储容器(1)中或上且可借助内燃机的冷却回路(3)中的传热介质加热的第一换热器(9)，其中第一换热器(9)是包括传热介质供给部(11)和传热介质返回部(12)的存储容器加热回路(10)的一部分，存储容器加热回路(10)与具有用于加热机动车乘客舱(8)的第二换热器(7)的第二加热回路(7b)液压并联。存储容器加热回路(10)包括具有可控容积流量的阀，并且还包括用于测量存储容器加热回路(10)中的传热介质的容积流量的器件和用于根据多个温度传感器(T1‑T5)的一个或多个温度信号控制阀(13)的器件。本发明专利技术还涉及一种使用该系统来加热存储容器(1)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用从内燃机传递至传热介质的废热来加热用于机动车内水成操作液体的存储容器的系统，所述机动车具有借助液体传热介质冷却的内燃机。
技术介绍
例如，根据DE102009009538已知这类系统。DE102009009538A1描述了一种用于控制内燃机的排出系统的液体添加剂的温度的系统，其特征在于用于添加剂和制冷系统的制冷回路之间进行换热的器件，其中系统包括中间回路，以用于与引擎/冷却回路的传热介质进行间接换热。因而，系统可以以冷却模式或加热模式操作。特别地，其中中间回路是引擎的冷却回路的一部分的实施例被认为优点在于不仅加热添加剂，而且还加热引擎冷却液，并且该实施例被认为在冷启动时能更快速地加热引擎。然而，这些优点仅通过与空调系统的冷却回路(A/C回路)互连才可实现。这种互连相对较复杂。原则上，可以提供用于添加剂容器的解冻加热系统，该解冻加热系统基于引擎冷却水并且直接利用来自内燃机或引擎的废热来进行解冻，但是这些系统的缺点在于：特别是在机动车的冷启动阶段中从引擎冷却回路抽取热量，并且该热量不可用于操作机动车和/或操作驾驶舱加热系统。出于该原因，已经建立了操作液体容器中的电解冻加热系统，电解冻加热系统的优点在于：当在低于凝固点的温度冷启动机动车时可以立即使用水成相的尿素溶液。然而，根据环境温度，可能存在如下情况，即其中电解冻加热系统不能够解冻存储容器内的所有液体，其结果是在从存储容器中移除液体之后在冰中会迅速出现空穴，因而最终不再确保从解冻加热系统至液体的传热。在一些情况下，这种系统不能在特别低的温度时基于不变的成分提供液体添加剂。为了确保此，将需要具有相当大的熔化能力。在任何时候，在电操作的解冻加热系统的情况下，约100瓦的电功率不足以获得所需的持续能力。
技术实现思路
因而，本专利技术所基于的目的在于提供一种基于引擎热量来加热存储容器的系统，借助该系统可以特别地确保加热存储容器不会折损引擎操作温度，并且尤其不会折损乘客舱的舒适度。而且，本专利技术所基于的目的还在于提供一种加热用于机动车内水成操作液体的存储容器的相对简单系统。本专利技术所基于的目的还在于提供一种用于操作这类系统的对应加热策略。该目的通过权利要求1和11的特征而得以实现。根据各从属权利要求，本专利技术的有利实施例将变得显而易见。本专利技术的一个方面涉及一种使用从内燃机传递至液体传热介质的废热来加热用于机动车(所述机动车具有借助液体传热介质冷却的内燃机)内水成操作液体的存储容器的系统，所述系统包括第一换热器，所述第一换热器设置在存储容器之内或之上并且可以借助于内燃机的冷却回路中的传热介质而被加热，其中第一换热器是存储容器加热回路的一部分，存储容器加热回路包括传热介质供给部和传热介质返回部，其中存储容器加热回路与用于加热机动车的乘客舱的第二换热器液压地并联连接或液压地串联连接，存储容器加热回路包括可控容积流量的阀，并且还包括用于测量或计算存储容器加热回路内的传热介质的容积流量的器件以及根据来自多个温度传感器的多个温度信号而控制阀的器件，所述多个温度传感器选自包括如下的组：-存储容器加热回路的传热介质供给部中的温度传感器，-存储容器加热回路的传热介质返回部中的温度传感器，-存储容器中的温度传感器，-内燃机的冷却回路中的温度传感器，-乘客舱中的温度传感器，以及-第二加热回路中的温度传感器。借助于存储容器回路的传热介质供给部中的温度传感器和存储容器回路的传热介质返回部中的温度传感器，相对易于针对所需的加热功率而构建受控系统，其中功率的控制可以借助于存储容器加热回路中的传热介质的容积流量的开环/闭环控制而实现。加热功率控制可以使用下列方程作为基础而得以实现，例如：BIST＝质量流量×比热容×温差使用等式：密度＝质量/体积，获得下列关系式：BIST＝常数×容积流量×温差。在这种情况下，常数是密度和比热容的乘积，而密度和比热容均是所使用的冷却液体的材料常数。为了控制功率，可以测量存储容器回路中的传热介质的容积流量以及通过输送泵的特性图(characteristicmap)而间接确定或计算的容积流量。这可以如下进行，例如，经由引擎电子器件的界面而输出内燃机的速度。根据内燃机的速度确定输送泵的速度。通过输送泵的速度，可以根据输送泵的预定泵特性而获取泵压力。利用阀的传递函数，考虑到传热介质的与温度相关的粘性以及传热介质的容积流量的压力损失系数，则可以确定传热介质的容积流量。为此目的，可以使用如下所示的方程，而为简便起见，使用或多或少与温度相关的材料值作为起点(例如，水)：说明：n＝引擎速度i＝引擎/泵传输比m＝泵速度＝n×if(m)＝Δp(m)＝泵特性Vx＝加热回路10中的容积流量ζ0＝加热回路10中的压力损失系数的总和＝ζ1+ζ2ζ1＝阀13的压力损失系数＝阀位置f(s)的传递函数ζ2＝装置(换热器、管道等)的压力损失系数＝f(T)ρ＝传热介质的密度A＝流动横截面方程1根据此得出以下方程：方程2采用连续方程，使用下式：方程3如果A、ρ、ζ组合为C，则方程3可以简化为如下：方程4利用阀的输送泵5的相应的与温度相关的传递函数ζ1和ζ2，并且考虑到加热回路7b和加热回路10之间的分压器电路，可以凭经验确定C和Δp，并且据此，可以计算和控制Vx，并且因而还最终计算和控制当前加热功率。存储容器加热回路优选与用于加热乘客舱的第二加热回路液压地并联连接。这样，第一换热器的加热功率可以相对于第二换热器的加热功率进行调节，从而帮助或折损乘客舱的舒适度。根据本专利技术，液体传热介质应当认为指的是例如用于内燃机的可商购获得的液体冷却剂，其例如可以是水/乙二醇混合物。冷却回路的传热介质优选可以直接流动通过第一换热器，但是作为替代，存储容器加热回路还可以设计作为包含其自身传热介质的封闭中间回路。如果用于加热乘客舱的加热回路还设计作为封闭中间回路，则这是尤为有利和适宜的。在此描述的系统内的内燃机优选是柴油引擎，而水成操作液体优选设置为用于选择性地催化排放气体还原的水成尿素溶液。这类机动车包括催化转化器以及用于将水成尿素溶液(AdBlue)注入到机动车的位于催化转化器前方的排放部分中的系统。在根据本专利技术的系统的优选变化方案中，提供了电加热功率控制器，所述电加热功率控制器致动阀以进行控制。例如，电加热功率控制器可以设计为微控制器或微处理器。在电加热功率控制器中，系统的加热策略可以以数据处理程序的形式存储。根据本专利技术的系统的优选替代变化方案的特征在于控制阀的机械控制单元。这种机械控制单元的优点在于其可以以相对简单且成本低的方式实施。例如，机械控制单元可以包括响应于温度的至少一个致动部件。作为尤为优选的选择，提供了蜡马达作为响应于温度的致动部件。根据本专利技术的蜡马达应当认为指的是通过蜡的相变而将热能转换成机械能的致动器。通过使用在熔融时密度发生相对较大改变(通常体积改变5％至20％)的蜡，在该情况下出现的体积改变功可以作用在活塞机构或类似的致动部件上。作为使用一个或多个蜡马达的替代方案，例如还可以提供双金属元件作为响应于温度的致动部件。由于所使用的不同金属的热膨胀系数不同，双金属元件发生形状改变。同样地，这种形状改变可以用于实施机械致动部件。使用蜡马达的优点在于：它们可以以尤为简单的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用从内燃机传递至传热介质的废热来加热用于机动车内水成操作液体的存储容器(1)的系统，所述机动车具有借助液体传热介质冷却的内燃机，所述系统包括第一换热器(9)，第一换热器设置在存储容器之内或之上并且能够借助于内燃机的冷却回路(3)中的传热介质而加热，其中，第一换热器(9)是存储容器加热回路(10)的一部分，存储容器加热回路包括传热介质供给部(11)和传热介质返回部(12)，其中，存储容器加热回路(10)与用于加热机动车的乘客舱(8)的第二加热回路(7b)液压地并联连接或液压地串联连接，存储容器加热回路(10)包括可控容积流量的阀(13)，并且存储容器加热回路还包括用于测量或计算存储容器加热回路(10)中的传热介质的容积流量的器件以及根据来自多个温度传感器(T1‑T5)的多个温度信号而控制阀(13)的器件，所述多个温度传感器选自包括如下的组：‑存储容器加热回路(10)的传热介质供给部(11)中的温度传感器T4，‑存储容器加热回路(10)的传热介质返回部(12)中的温度传感器T5，‑存储容器(1)中的温度传感器T2，‑内燃机的冷却回路(3)中的温度传感器T1，‑乘客舱中的温度传感器T3，以及‑第二加热回路7b中的温度传感器T3。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.28 DE 102014007707.11.一种使用从内燃机传递至传热介质的废热来加热用于机动车内水成操作液体的存储容器(1)的系统，所述机动车具有借助液体传热介质冷却的内燃机，所述系统包括第一换热器(9)，第一换热器设置在存储容器之内或之上并且能够借助于内燃机的冷却回路(3)中的传热介质而加热，其中，第一换热器(9)是存储容器加热回路(10)的一部分，存储容器加热回路包括传热介质供给部(11)和传热介质返回部(12)，其中，存储容器加热回路(10)与用于加热机动车的乘客舱(8)的第二加热回路(7b)液压地并联连接或液压地串联连接，存储容器加热回路(10)包括可控容积流量的阀(13)，并且存储容器加热回路还包括用于测量或计算存储容器加热回路(10)中的传热介质的容积流量的器件以及根据来自多个温度传感器(T1-T5)的多个温度信号而控制阀(13)的器件，所述多个温度传感器选自包括如下的组：-存储容器加热回路(10)的传热介质供给部(11)中的温度传感器T4，-存储容器加热回路(10)的传热介质返回部(12)中的温度传感器T5，-存储容器(1)中的温度传感器T2，-内燃机的冷却回路(3)中的温度传感器T1，-乘客舱中的温度传感器T3，以及-第二加热回路7b中的温度传感器T3。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，提供了致动阀(13)以执行控制的电加热功率控制器(15)。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，电加热功率控制器被设计为微控制器(15)或微处理器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，提供了包括阀的机械控制单元。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，机械控制单元(16)包括响应于温度的至少一个致动部件。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，提供了蜡马达作为响应于温度的致动部件，所述蜡马达热连接至温度传感器T1-T5中之一或者所述蜡马达形成温度传感器。7.根据权利要求6所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·特罗伊特，T·奥瑟格，
申请(专利权)人：考特克斯·特克斯罗恩有限公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE