用于提供液体添加剂的装置和用于加热添加剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于向排气管路中提供液体添加剂的装置和一种用于加热该装 置中的添加剂的方法。本发明尤其用于设置有用于储存液体添加剂的罐的机动车中。
【背景技术】
[0002] 向排气添加液体添加剂的排气后处理方法的使用被认为是已知的。此类方法的目 标尤其针对以尽可能彻底和有效的方式转化排气中包含的污染物。
[0003] 例如，已知向排气供给氧化剂（例如燃料或烃）。所述添加剂可用来直接与排气中 的成分反应并因此使污染物转化。然而，所述氧化剂也可以用来将排气系统中的周围条件 变更为适合于污染物的转化的期望状态。燃料或烃例如可供给到氧化催化转化器，其中排 气系统中的排气的温度会由于氧化催化转化器中的放热反应而显著升高。这尤其用于柴油 颗粒过滤器的再生。
[0004] 此外，已知将还原剂供给到排气。即使固态或气态的还原剂基本上可以导入排气 系统中，但提供液体形式的还原剂的供给的输送系统和计量供给系统已被证实为特别合 适。例如，已知选择性催化剂还原（SCR)法。这里，排气中的氧化氮化合物借助于还原剂转 化。为此，尤其利用氨或形成氨的物质。已经广泛使用的用于此目的的还原剂为尿素-水 溶液。32. 5%尿素-水溶液以商品名AdBlue?:被得知。然后液体添加剂首先与排气混合 并随后被传导经过合适的催化转化器，（尤其是）在该催化转化器中随后发生期望的化学 转化。
[0005] 由于例如存在诸如尿素-水溶液的液体添加剂在-ire左右的温度下冻结的情 况，所以提出了用来实现罐和/或相连的输送管路中的液体添加剂的快速解冻的加热系 统。其意图是在机动车的发动机起动之后的短时间内实现期望的排气净化方法，和/或防 止损坏液体添加剂的储存、输送和/或计量所需的构件。
[0006] 在该技术领域中，作为加热装置，已提出了液体型加热器（例如与发动机冷却系 统配合的热交换器）、电加热器、辐射式加热器和这些加热器的组合。然而，还不可能的是： 令人满意地在容器中实现最大可能的快速加热，以及如果适合的话还实现最大可能的均匀 加热。具体地，所提出的用于加热容器的系统在技术上麻烦、昂贵和/或难以调节或控制。 在所述加热装置的情况下，存在添加剂被加热到临界温度之上的风险。例如，在AdBlue? 的情况下，其成分可在65°c之上结晶，这提高了非期望的沉积物和堵塞的风险。
[0007] 还得知该加热装置具有单个可电气地工作的加热元件。可电气地工作的加热元件 同样可在预定时间点启动和停闭。这种加热例如基于欧姆电阻加热来实现。一种尤其优选 使用的、已知的可电气地工作的加热元件为所谓的正温系数热敏电阻或PTC(正温度系数） 加热元件。正温系数热敏电阻或PTC加热元件包含电阻随着温度上升而增大的材料。
[0008] 在此类以正温系数热敏电阻作为加热元件的装置的情况下，在通过施加恒定电压 启动之后，由于初始低电阻而发生电流峰值。因此在启动时通过正温系数热敏电阻的电流 急剧增加。在进一步工作期间，正温系数热敏电阻由于欧姆热而发热，并且因此正温系数热 敏电阻的电阻也改变。在正温系数热敏电阻的电阻即使在温度小幅变化的情况下也剧烈波 动的温度范围内，通过正温系数热敏电阻的电流然后达到恒定水平。在一定量的时间之后， 当已达到特征温度时，因此存在几乎恒定的电流（在恒定电压的情况下）流经正温系数热 敏电阻的情况，其中特征温度值取决于正温系数热敏电阻的特性。所有导电元件以及尤其 导电元件的所有连接点必须设计用于电流峰值的最大电流强度。此外，电流峰值可引起会 影响机动车的电子设备的电气瞬时故障。因此希望保持电流峰值尽可能低。
【发明内容】
[0009] 因此，本发明的一个目的是至少部分地减轻关于现有技术所明确的问题。具体而 言，试图指定一种用于向排气管路中提供液体添加剂的装置，其中以廉价方式限制从由正 温系数热敏电阻形成的加热元件通过的启动电流。此外，试图指定一种用于加热该装置中 的添加剂的方法，在该方法中仅被限制了大小的启动电流流动。
[0010] 所述目的借助于根据独立权利要求的特征的装置和方法来实现。该装置和方法的 有利实施例在从属权利要求中指出。将在说明书中更详细地描述这些实施例。
[0011] 所述目的具体借助于一种用于向排气管路中提供液体添加剂的装置来实现，该装 置包括罐、输送管路、用于加热罐中的和/或输送管路中的添加剂的由正温系数热敏电阻 形成的加热元件、以及用于计量供给液体添加剂的计量供给装置，该计量供给装置具有线 圈并具有可移动构件，其中可移动构件可借助于线圈移动，并且线圈可借助于第一开关元 件与加热元件串联电连接。
[0012] 液体添加剂尤其是还原剂，优选尿素-水溶液。
[0013] 该罐尤其是用于储存还原剂、尤其是尿素-水溶液的罐。然而，所述罐也可用于氧 化剂和其它液体添加剂。该罐可由塑料形成。在任何情况下，该罐应该是耐用的并且设计 用于持久地储存液体添加剂。添加剂储存在罐中并经由输送管路输送到排气管路。
[0014] 该加热元件尤其是形成在罐中和/或罐上。替换地或附加地，该加热元件形成在 输送管路中和/或输送管路上。如果添加剂已由于低温而凝固或由于低温而接近凝固，则 可借助于加热元件来升高罐和/或输送管路中的添加剂的温度，以使得所述添加剂变成液 态或保持液态。
[0015] 正温系数热敏电阻一一也称为PTC(正温度系数）元件一一是电阻随着温度上升 而增大的电阻。正温系数热敏电阻因此具有正温度系数。当施加恒定电压时，正温系数热 敏电阻关于设定点温度以自行调节的方式工作。作为正温系数热敏电阻，例如使用陶瓷材 料如钛酸钡陶瓷和/或经掺杂的聚合物。
[0016] 加热元件优选设计成使得，当施加12V、24V或48V的恒定电压时，产生恒定电流， 加热元件利用该电流调节到至少10°c、优选至少50°C的温度。
[0017] 措辞"用于计量供给液体添加剂的计量供给装置"应该理解为涵盖输送添加剂的 装置一一例如泵一一以及可限制输送管路中的添加剂的流量的装置一一例如阀一一的所 有元件。计量供给装置包括线圈或感应元件，该线圈或感应元件由于其中产生的电流流动 和由此产生的磁场而在可移动构件上施加电磁力。可移动构件尤其是由于由线圈产生的电 磁力而被设定运动的磁性元件。在泵的情况下，可移动构件例如可为使隔膜移动的杆。在 阀的情况下，可移动构件优选为阀针自身。
[0018] 本发明现在提出，尤其在加热元件的启动过程中，线圈借助于第一开关元件与加 热元件串联电连接。作为开关元件，尤其可使用所有已知的开关元件，例如晶体管，优选 MOSFET (MOS场效应晶体管）。在加热元件启动过程中，电流因此既流经线圈，又流经加热元 件。由于线圈的感应作用，电流峰值的电流强度在启动过程中大幅降低。因此电流流经的 装置的所有其它构件一一尤其电触点和/或线路一一也可以设计用于较低的电流强度。此 外，其它电子构件的电气瞬时故障减少。
[0019] 作为用于过滤高频或用于限制快速电流波动的感应构件的线圈已经是已知的，但 所述构件迄今为止都被用作无源构件。一般而言，作为阻抗的线圈一般作为单独的构件设 置在电路中。本发明第一次教导使用有源线圈来限制用于提供液体添加剂的装置中的加热 元件的启动电流。
[0020] 根据该装置的一个有利的细化方案，所述装置包括控制装置，该控制装置具有与 线圈和加热元件串联电连接的第一开关元件，并且具有与第一开关元件和线圈并联连接并 与加热元件串联连接的第二开关元件。该控制装置优选与计量供给装置在空间上分开地形 成。
[0021] 借助于第二开关元件，因此可绕开第一开关元件和线圈，使得加热元件可独立于 第一开关元件的开关位置工作。这在加热元件已达到其工作温度并且加热元件要连续工作 时尤为方便。这种情况下，因此线圈和计量供给装置独立于加热元件工作。
[0022] 尤其在第二开关元件同时关闭的情况下，线圈可经由第三开关元件通电。因此，在 加热元件的启动过程之后，线圈和计量供给装置可由于第三开关元件断开和闭合而独立于 加热元件工作。
[0023] 根据本发明的又一方面，提出了一种用于加热根据