用于在车辆中传递流体的系统和方法与流程

本发明涉及一种用于在车辆中传递流体的系统和方法。本发明还涉及一种计算机程序和一种计算机程序制品。

背景技术：

空间通常在将储罐组装在车辆上期间成为问题。为了减少补充燃料的次数，期望能有尽可能大的储罐。这种期望在较大且更耗能的车辆(诸如卡车、公交车、建筑机械等)中尤为普遍。然而，大储罐可能难以置于车辆中，以及对于这个问题的一个解决方案是将储罐体积在多个储罐间分配。

还原剂在现代采用柴油驱动的车辆中被用于减少有害氮氧化物的排放，当安装用于还原剂的储罐时，还原剂在多种商用车辆中被存储在双储罐中。这些储罐中的一个是起效储罐，即所述起效储罐设置成将试剂提供到柴油发动机的排气系统。管线连接这两个连通的储罐，从而使得还原剂能够当起效储罐变空时被传递到起效储罐。

US 2012/027957A1公开了一种在车辆的排气系统中供给还原剂的系统。所述系统包括设置成与起效储罐连接的泵、储存储罐以及连接储罐的两条管线。泵在起效储罐中产生负压，于是还原剂通过抽吸作用被抽入到起效储罐中。

当流体在各储罐之间的传递完成时，流体可以残留在各储罐之间的管线中。残留流体可能最终结晶并且堵塞管线。管线的堵塞还可能通过残留流体在低温下冻结引起。管线以这种方式发生的堵塞通常通过优选地利用通电线圈协助保持管线温暖来避免。然而，这种解决方案存在多个缺点，诸如所述系统的技术复杂度增加以及增加能量消耗。

此外，通常而言，流体特别是以液相存在时具有腐蚀特性并且从而能够腐蚀所述流体在长期协议期间所定位的管线。还已知的是，电加热系统的部件(诸如通电线圈)通常经历通过具有腐蚀特性的流体(诸如还原剂)引起的短路。

US 2010/319326A1公开了一种用于将还原剂喷射到排气系统中的配给单元。所述装置包括泵和三个阀，用于利用来自储存储罐的还原剂填充起效储罐，以及通过将还原剂加压从各储罐之间的连接管线部分地排出。

然而，在US 2010/319326A1中被描述的装置通常无法成功地将还原剂从在连结/闭合阀与储存储罐之间延伸的管线排出。此外，所述装置是复杂的，因为使用多个阀。所述装置从而易于损坏，可能导致很长时间无法工作。此外，所述装置的控制是复杂的。因此，本发明的目的是提供一种技术简单的解决方案，所述解决方案具有尽可能少的部件并且具体以可靠的方式将还原剂从连接管线去除。

技术实现要素：

根据第一方面，在上文中被描述的目的通过根据权利要求1的用于在车辆中传递流体的方法至少部分地实现。

所述系统从而包括主储罐、副储罐、泵、第一阀装置、将加压空气源与阀装置连接的第一流体路径、连接阀装置和副储罐的第二流体路径、连接阀装置和主储罐的第三流体路径，由此泵设置成至少部分地处于第一流体路径和第三流体路径中，由此所述系统响应于控制信号设置成置于第一情况中或第二情况中，在所述第一情况中，第一阀装置处于第一状况中，其中加压空气从加压空气源通过第一流体路径流动到泵，由此泵将流体从副储罐通过阀装置并且通过第二流体路径和第三流体路径传递到主储罐，在所述第二情况中，第一阀装置处于第二状况中，其中加压空气通过第一流体路径和第二流体路径从加压空气源通过阀装置流动到副储罐，由此泵将空气流在第三流体路径中从阀装置传递到主储罐。

根据本发明的系统包括在两个情况之间交替的阀装置，所述两个情况是在储罐之间传递流体以及将流体路径吹干净。已这种方式获得稳健且易于被控制的设计解决方案。此外，每个流体路径的范围以及阀的定位当处于吹干净情况下时形成第一与第二流体路径之间的连接，所述范围和定位导致加压空气在所述情况中通过第二流体路径流动并且使得所述第二流体路径排空流体。来自第二流体路径的残留流体因此最终进入副储罐。与此同时泵在第三流体路径中产生的负压导致来自第三流体路径和来自泵自身的残留流体最终进入主储罐。第二流体路径和第三流体路径因此均能够排空残留流体。

根据第二方面，在上文中被描述的目的通过用于在适用于车辆的系统中传递流体的方法至少部分地实现，由此所述系统包括主储罐、副储罐、泵、第一阀装置、将加压空气源与阀装置连接的第一流体路径、连接阀装置和副储罐的第二流体路径、连接阀装置和主储罐的第三流体路径，由此泵至少部分地设置在第一流体路径和第三流体路径中，由此所述方法包括接收控制信号，并且作为对于控制信号的响应，将所述系统置于第一情况中或第二情况中，在所述第一情况中，第一阀装置处于第一状况中，其中加压空气从加压空气源通过第一流体路径流动到泵，并且其中流体从副储罐通过阀装置并且通过第二流体路径和第三流体路径被传递到主储罐，在所述第二情况中，第一阀装置处于第二状况中，其中加压空气通过第一流体路径和第二流体路径从加压空气源通过阀装置流动到副储罐，并且其中空气流在第三流体路径中从阀装置被传递到主储罐。

根据第三方面，所述目的通过计算机程序P至少部分地实现，其中所述计算机P包括程序代码以使得计算机执行根据所述方法的步骤。

根据第四方面，所述目的至少部分地实现通过计算机程序制品，所述计算机程序制品包括被存储在非瞬态介质上的程序代码，所述程序代码能够通过计算机读取，以便当所述程序在计算机上运行时执行方法步骤。

各种优选实施方式在从属权利要求中和具体实施方式中被描述。

附图说明

本发明将会在下文中参照附图描述，其中：

图1是从具有根据本发明的一个实施方式的适用于还原剂的双储罐的车辆上方观察的示意图。

图2a示出代表用于在两个流体储罐之间传递流体的系统的框图，其中所述系统处于第一情况中。

图2b示出代表所述系统处于第二情况中的框图。

图3是包含根据本发明的一个实施方式的方法步骤的流程图。

具体实施方式

图1是从根据本发明的一个实施方式的具有适用于还原剂的双储罐4，5车辆1上方观察的示意图。

车辆1在此以具有底盘9和两对轮10A和10B的卡车或拖车的形式展示。具有还原剂的储罐4，5被安装在底盘9上。卡车在此仅作为示例展示，以及车辆1可以替代地是例如SUV、公交车、作业车辆等。驾驶室7被定位在卡车前方。燃式发动机41被定位在驾驶室7下方。在燃烧期间产生的排气被引导到排气系统42中。卡车和其他商用车辆通常具有气动制动系统，所述气动制动系统包括储罐14，所述储罐包含加压空气。如图1所示，通常空气储罐14也被安装在底盘9上。

用于还原剂的配给单元47通常设置在燃式发动机41下游的排气流中。更具体地，用于还原剂的配给单元47通常被定位在消声器43内部，所述消声器通常设置成与排气系统42连接。在本文中，当涉及还原剂时，制品名称通常在欧洲使用。还原剂在本文中仅用于给出示例的目的，以及储罐可以替代地包含其他相关流体，诸如柴油燃料。

为了尽可能高效地使用卡车中的空间，可以具有包括置于距彼此一段距离处的两个储罐的设计。主储罐或起效储罐4提供用于还原剂的配给单元47，其中还原剂通过管线51。用于还原剂的配给单元47喷射已被供给到排气流中的还原剂，以便以这种方式有助于降低有害氮氧化物的排放。副储罐或储存储罐5中的还原剂是预备品，所述预备品当主储罐几乎变空时通过至少一个管线8被传递到主储罐。传递通常通过在图1中示意性地示出的控制单元19被控制。主储罐和/或副储罐通常配备有至少一个传感器(图1中未示出)，所述至少一个传感器测量储罐中的流体量。传感器可以是例如液位传感器，即测量储罐中的流体的液位的装置，或确定流体的重量或体积的装置。每个储罐的容量是介于25至100升还原剂之间，优选地大致80升。为了将流体在储罐之间传递，所述系统100可以被用作现在将会参照图2a-2b和图3描述的系统。

图3示出代表用于在两个流体储罐之间传递流体(诸如还原剂)的系统100的框图，其中所述系统处于第一情况中。所述系统包括主储罐4和副储罐5，以及泵6和第一阀装置11。呈管线形式的流体路径延伸，从而使得第一管线13的一段管道将加压空气源14与阀装置11连接，第二流体管线15连接阀装置11和副储罐5，以及第三管线的一段管道连接阀装置11和主储罐4。具体是管线，但也可以是所述系统的其他部件，可以由抵抗还原剂的腐蚀特性和/或内部涂覆适当的防腐蚀物质的材料制成。

第一阀装置11可以是五通阀，诸如图2a所示的5/2阀。阀装置可以以各种方式启动，诸如利用电磁阀和/或弹簧装置(附图中未示出)的协助。替代地，可以使用5/3阀。符号“5/2”表示阀具有五个端口(即阀壳体中的开口)以及两种情况。参照在图2a中示出的五通阀，其中三个端口：第一22，第二24和第三26，设置在阀的面向副储罐的那侧上。第四28和第五30端口设置在相反侧上。端口根据阀的情况用作用于空气和/或还原剂的入口或出口。

所述系统在一个实施方式中可以包括第二阀装置12，所述第二阀装置设置在第一管线13中，以便调节加压空气从加压空气源14到第一管线13、泵6和所述系统其余部分的供给。阀12在加压空气源的一侧上具有空气入口33并且在相反侧上具有空气出口35，第一管线13的一段在所述空气入口中结束。第二阀装置12可以是电磁阀启动的球阀，所述第二阀装置设置成在闭合情况与打开情况之间交替，在所述闭合情况中，加压空气不被允许在第一管线13中流动，在所述打开情况中，如图2a所示，加压空气通过第一管线13流动。当第二阀装置12处于其闭合情况中时，即当没有空气通过第一管线13流动时，所述系统是被动的，意味着没有流体在储罐4，5之间被传递。当所述系统是被动的时，还原剂能够被供给到用于还原剂的配给单元(图2a中未示出)，所述配给单元的位置和功能已结合图1被描述。如果第二阀装置12处于其打开情况中，则加压空气驱动泵6，以及所述系统处于第一情况中或第二情况中，所述第一情况结合图2a被描述，所述第二情况将会结合图2b被描述。换言之，第二阀装置12当所述系统既不处于第一情况中又不处于第二情况中时允许加压空气到第一管线13的供给。

继续参照图2a，所述系统被示出处于第一情况中，意味着第一阀装置11处于第一状况中，以及第二阀装置12处于其打开情况中。主储罐4通常在这种情况下几乎变空，以及还原剂将要从副储罐5被传递到所述主储罐。第一管线13的一段从第二阀装置12延伸到泵入口42，所述泵入口属于第一管线。第一管线13的第二段在属于第一管线的泵出口44与五通阀的第四端口28之间延伸。阀的第一端口22和第四端口28流体连通，从而使得在第一管线13中流动并且驱动空气泵6的加压空气能够通过第一端口22离开所述系统。第二端口24和第五端口30在这种情况下也流体连通。这意味着，还原剂从副储罐5被泵送，通过第二管线15流动并且通过阀上的第二端口24进入第一阀装置11。如此前提到的，第二端口24和第五端口30流体连通。第三管线17的一段从五通阀的第五端口30延伸到属于第三管线17的泵入口46。第三管线17的第二段在属于第三管线17的泵出口48与主储罐4之间延伸。第三阀端口26在这种情况下闭合。综上所述，泵6能够将还原剂从副储罐5通过第一阀装置11并且通过第二管线15和第三管线17传递到主储罐4。

如通过图2a明确表示的，泵6设置在第一管线13和第三管线17中。不同类型的泵可以是适当的，诸如空气泵或能够改变所述系统中的空气压力的另一类型的泵。所述空气泵6通常具有能够旋转的中心轴(附图中未示出)以及固定在所述中心轴的每个端部处的一对桨轮(附图中未示出)，上桨轮和下桨轮。如在上文中已提到的，泵6还包括属于第一管线13的入口42和出口44以及属于第三管线17的另外入口46和另外出口48。泵6在第一情况中包含一定量还原剂R并且在所述还原剂上方具有空气L。取决于泵6中的还原剂R的量，下桨轮可以与还原剂接触。相反的上桨轮设置成使得传入的加压空气能够使得所述上桨轮开始运动。由于桨轮与轴刚性地接合，因此轴和下桨轮由此也开始运动。这导致还原剂通过第三管线17朝向主储罐4被移置。

所述系统的加压空气可以从被安装在车辆上的空气储罐14被传送。在一个实施方式中，加压空气源是空气储罐，所述空气储罐是车辆的气动制动系统中的部件并且已结合图1被描述。由于解决方案的稳健设计，压力的大小不是特别重要，只要压力能够驱动泵。SUV和缺少空气储罐的其他车辆可以配备有提供加压空气的空气压缩器。替代地，加压空气可以由在车辆的排气系统中产生的排气组成或包括排气。

图2b中的系统100处于第二情况中，以及第一阀装置11也处于第二状况中。第二阀装置12仍然处于打开情况中。在这种情况下，副储罐5变空，以及主储罐4变满——还原剂已从副储罐5被传递到所述主储罐。管线13，15，17的范围与在图2a中示出的相比不变。第二端口24和第四端口28流体连通，从而使得驱动泵6的加压空气能够通过第一管线13和第二管线15从加压空气源14通过在上文中提到的阀端口流动并且将第二管线15吹干净，从而使得残留还原剂来到副储罐5中。第三端口26和第五端口30也流体连通，从而使得泵6形成的负压能够引起第三管线17中的空气流从第一阀装置11进入主储罐4，这使得泵6和第三管线17可以被吹干净，从而使得来自所述泵和第三管线的残留还原剂最终进入主储罐4中。第三管线17中的空气可以是通过五通阀的第三端口26进入所述系统的被过滤的环境空气。第一阀端口22在这种情况下闭合。

系统100响应于控制信号改变其情况。更具体地，电子控制单元19可以设置成产生将所述系统置于第一情况中的第一控制信号以及将所述系统置于第二情况中的第二控制信号。在一个实施方式中，储罐4，5中的至少一个中的流体量被测量，此后控制单元基于主储罐4和/或副储罐5中的流体量产生第一或第二控制信号。在另一紧密相关的实施方式中，已被测量的流体、还原剂或燃料的量与用于流体量的预定值比较，并且根据比较的结果产生第一或第二控制信号。例如，主储罐4中的流体量可以与用于主储罐4中的流体量的最低极限值比较并且在主储罐4中的流体量低于最低极限值的情况下产生第一控制信号。第一控制信号启动第一阀装置11，所述第一阀装置采用第一状况，此后如在上文中结合图2a被描述的，流体从副储罐5被传递到主储罐4。以类似的方式，副储罐5中的流体量可以与用于副储罐5中的流体量的最低极限值比较并且在副储罐5中的流体量低于最低极限值的情况下产生第二控制信号。第二控制信号启动第一阀装置11，所述第一阀装置采用其第二状况，此后如在上文中结合图2b被描述的，管线13，15，17被吹干净。

控制单元19可以是所述系统的集成部分。控制单元19还包括处理器单元29以及连接到处理器单元的存储器单元39。计算机程序P被存储在存储器单元39上，所述计算机程序能够使得控制单元19执行根据在本文中被描述的方法的步骤。根据一个实施方式，存储器单元39是处理器单元29的一部分。处理器单元29可以通过一个或多个CPU(中央处理单元)构成。存储器单元39可以包括非瞬态存储器，诸如闪存存储器或RAM(随机存取存储器)。存储器单元39包括使得处理器单元29执行在本文中被描述的方法步骤的指令。

如此前已结合图1被提到的，每个储罐4，5具有至少一个传感器21，所述至少一个传感器测量储罐中的流体量。这些传感器21中的每一个还设置成产生指明流体量的传感器信号，由此控制单元19设置成接收传感器信号并且基于主储罐4和/或副储罐5中的流体量产生第一或第二控制信号。在主储罐4变空或主储罐4中的流体量低于最低极限值的情况下，传感器信号从与所述传感器信号相关的传感器21中产生，所述传感器信号引起在控制单元19中产生的第一控制信号。阀装置接下来采用第一状况，以及如在上文中结合图2a被描述的，流体从副储罐5被传递到主储罐4。

在副储罐5变空或副储罐5中的流体量低于用于副储罐中的流体量的最低极限值的情况下，传感器信号从与所述传感器信号相关的传感器21中产生，所述传感器信号引起在控制单元19中产生的第二控制信号。阀装置11接下来采用第二状况，以及如在上文中结合图2b被描述的，管线被吹干净。根据一个实施方式，控制单元19设置成将系统100置于第二情况持续预定时间段，诸如10，20，30或40秒。

传感器21，控制单元19以及启动第一阀装置11和第二阀装置12的一个或多个单元可以通过例如总线，诸如CAN总线(控制器区域网络)与彼此通信，所述总线使用基于消息的协议。能够使用的其他通信协议的示例是TTP(时间触发协议)、Flexray等。如在上文中被描述的信号和数据能够以这种方式在车辆1中的各个单元之间交换。信号和数据能够替代地以无线方式例如在各个单元之间被传递。

图3是包含根据本发明的方法步骤的流程图。流程图示出用于在此前已参照图2a和2b被描述的系统100中传递流体的方法。所述方法包括接收50控制信号并且响应于控制信号将所述系统置于60第一情况70中或第二情况80中。

在第一情况70中，第一阀装置11处于第一状况中，以及第二阀装置12处于其打开情况中。在所述情况70中，主储罐4通常变空，以及还原剂将要从副储罐5被传递到所述主储罐。加压空气接下来通过第一流体路径、即根据图2a通过多段管道构成的第一管线13流动。如已结合图2a被详细描述的，加压空气从加压空气源14流动到空气驱动的泵6。泵的动作使得流体可以从副储罐5通过第一阀装置11并且通过第二管线15和第三管线17被传递到主储罐4，所述第三管线根据图2a通过多段管道构成。加压空气通过第一阀装置离开所述系统并且被吹出到周围环境中。

在第二情况80中，第一阀装置11处于第二状况中，其中加压空气通过第一流体路径和第二流体路径从加压空气源14通过阀装置11流动到副储罐5，以及空气流在第三流体路径中从阀装置11被传递到主储罐4。如在上文中已提到的，流体路径呈管线13，15，17形式并且所述管线的范围相同，与情况无关。在这种情况下，副储罐5变空，以及主储罐4变满，因为还原剂已从副储罐5被传递到所述主储罐。来自加压空气源14的驱动泵6的加压空气能够通过第一13管线流动，以便将第二管线15通过阀装置11吹干净，从而使得仍然处于管线中的还原剂来到副储罐5中。通过空气驱动的泵在系统100中产生的负压可以引起第三管线17中的空气流。所述空气流从第一阀装置11流动到主储罐4，这使得泵6和第三管线17可以被吹干净，从而使得来自所述泵和第三管线的残留还原剂最终进入主储罐4。第三管线17中的空气在一个实施方式中是通过阀装置进入所述系统的环境空气。

本发明不限于在上文中被描述的实施方式。能够使用各种替代例，改型和等同方案。为此原因，在上文中被提到的实施方式不限制本发明的保护范围，所述保护范围通过所附权利要求限定。