防止尿素溢出的尿素加注颈和尿素罐及尿素后处理系统

摘要

本申请涉及防止尿素溢出的尿素加注颈和尿素罐及尿素后处理系统。用于防止尿素溢出的尿素加注颈包括加注器壳体，所述加注器壳体形成尿素在其中流动到尿素罐中的尿素路径。注入枪引导件被设置在加注器壳体中。注入枪的一个端部被注入枪引导件固定以限制注入枪插入加注器壳体的入口中的插入位置。产生注入枪引导件淹没现象，其中从尿素罐回流的尿素上升以阻断在注入枪引导件中产生的加注器壳体中的空气流。产生加注器壳体压力增大现象，其中加注器壳体中的压力由于在注入枪引导件中产生的注入枪引导件淹没现象对该空气流的阻断而被增大。

说明书

对相关申请的交叉引用

这个申请要求2014年7月7日递交的韩国专利申请No. 10-2014-0084292的优先权的利益，该韩国专利申请通过引用的方式整体 结合于此。

技术领域

本披露内容涉及尿素罐，并且更特别地，涉及具有尿素加注颈的尿素 罐以及具有外部尿素加注颈的尿素后处理系统，甚至当膜片阀被应用于所 述尿素加注颈时所述尿素加注颈也能够防止在尿素罐中的压力增大期间 尿素的溢出。

背景技术

尿素后处理技术是一种使用2NO+2CO(orHC)->N₂+2CO的反应方 程式减小NOx的方法，通过该方法，尿素被转换成氨(NH₃)，然后氨通 过选择性的催化还原装置(SCR)催化剂而与NOx选择性地反应。尿素 后处理技术包括将氨存储为对人无害的尿素的尿素罐、SCR、以及用于将 尿素注入SCR中的注入器。

近年来，由于北美的废气排放标准(针对Bin5)限制了废气中NOx 的排放量并且特别地禁止车辆在尿素罐中的尿素耗尽期间被驱动，因此周 期性地补充尿素是必需的。

典型地，通过使用中继室(trunkroom)打开位于罐内部的尿素注入 口或者通过打开被与已定位的燃料注入口一起定位在外部的尿素注入口 执行尿素罐中尿素的补充。此外，使用尿素注入枪以高速将尿素注入尿素 罐中或者使用独立的尿素容器注入尿素。

但是，当具有小通风率(ventilationrate，通风率)的膜片阀被应用至 尿素罐时，膜片阀对于由尿素的注入导致的尿素罐中的压力增大的忍耐是 有限度的。膜片阀的结构性弱点导致溢出现象，在该溢出现象中，在注入 结束时往回流动的尿素经由矫平管(levelingpipe)从尿素注入口喷出，导 致使用者在尿素的注入或者补充上的不满意。

当尿素注入口特别地被设置在中继室中时，尿素通过尿素注入口的溢 出导致中继室的污染、金属腐蚀以及车辆内部的氨气味道。

此外，基于重量上的减小和布局上的改进，尿素罐具有25～30L至 15～20L的相对小的容量。但是，尿素罐的小容量又导致需要频繁地注入 尿素。因为这个原因，防止通过尿素注入口产生的尿素溢出是非常重要的。

为了防止尿素溢出，取代膜片阀，翻车安全阀(ROV)可以被应用到 燃料罐上。但是，ROV的应用导致在尿素暴露于大气中的期间尿素的腐 蚀和尿素的结晶化。因此，应用ROV是困难的。

发明内容

本发明构思的一个方面提供了用于防止尿素溢出的尿素加注颈和尿 素罐以及具有外部加注颈的尿素后处理系统，它们能够通过形成延长的尿 素注入路径(使得尿素往回流动的发生被延迟)以及形成往回流动的尿素 留在其中的缓冲空间，而缩短注入枪的关闭反应时间并防止尿素在尿素注 入结束时通过尿素加注颈的溢出，因此导致尿素罐中的压力增大。特别地， 本发明构思的一个方面提供了用于防止尿素溢出的尿素加注颈和尿素罐 以及具有外部加注颈的尿素后处理系统，能够通过被拉出车辆之外的外部 尿素加注颈的布设而在通过燃料注入口注入燃料时方便地注入尿素。

可以通过下面的描述来理解本披露内容的其他目的和优点，并且所述 目的和优点通过参考本发明构思的实施例而变得明白。而且，对于本披露 内容所属领域中的技术人员而言显而易见的是，本披露内容的目的和优点 可以通过要求保护的装置以及其组合实现。

根据本发明构思的一个实施例，一种用于防止尿素溢出的尿素加注颈 包括加注器壳体，所述加注器壳体形成尿素在其中流动到尿素罐中的尿素 路径。注入枪引导件被设置在加注器壳体中，并且注入枪的一个端部由该 注入枪引导件固定以限制注入枪的插入位置。产生注入枪引导件淹没现 象，在该注入枪引导件淹没现象中，发生尿素从尿素罐往回流动，从而阻 断在注入枪引导件中产生的加注器壳体中的空气流。产生加注器壳体压力 增大现象，在该加注器壳体压力增大现象中，加注器壳体中的压力由于注 入枪引导件中产生的注入枪引导件淹没现象导致的空气流的阻断而被增 大。通过注入枪引导件中的加注器壳体压力增大现象通过检测到的压力而 关闭注入枪。通过回流缓冲现象而延迟往回流动的尿素的溢出，在所述回 流缓冲现象中，往回流动的尿素被存储在加注器壳体的内部空间中且存储 于注入枪引导件中。

注入枪引导件可包括尿素缓冲部分，该尿素缓冲部分与加注器壳体的 壳体本体的内周部分紧密接触并且该尿素缓冲部分形成有回流缓冲现象 的产生空间。尿素注入口与连接区段间隔开，在所述连接区段中，壳体本 体的直径减小至壳体延伸部分的直径，使得连接至壳体本体的壳体延伸部 分在截面上具有变化，并且因此在尿素注入口中形成了通过注入枪引导件 淹没现象导致的加注器壳体压力增大现象的产生空间，并且注入枪的端部 被尿素注入口捕获。壳体延伸部分可与连接至尿素罐的尿素注入管连接。

具有中空管的形状的侧通风管线可连接至形成在尿素注入口的外周 部分与壳体本体的内周部分之间的空间，并且侧通风管线可与连接至尿素 罐的矫平管连接。

壳体本体还可包括密封块，该密封块与壳体本体的内周部分紧密接触 以穿过注入枪，并且该密封块可设置在注入枪引导件上方以密封壳体本体 的入口。在注入枪的附近，密封块可包括磁环和所述磁环装配于其中的磁 体夹持器，并且磁体夹持器的外周部分可与壳体本体的内周部分紧密接 触。

壳体本体还可包括尿素注入口，注入枪在密封块上方穿过该尿素注入 口，并且该尿素注入口可以被装配和联接至壳体本体。尿素注入口可受到 来自于插入密封块的磁体夹持器中的磁环的磁力的吸引力。

壳体本体还可包括安装凸缘，尿素注入口被装配和联接至该安装凸 缘，并且该安装凸缘可以具有被钻出的安装孔。

尿素罐可包括用于调节通风率的膜片阀。矫平管以如下方式保持被注 入枪引导件淹没现象阻断的空气流，所述方式为，加注器壳体的内部空间 与尿素罐本体的内部空间连通。尿素注入管将从加注器壳体中排出的尿素 引导到尿素罐的内部空间中。止回阀被设置在尿素注入管的出口部分处。

根据本发明构思的另一个实施例，一种具有外部加注颈的尿素后处理 系统包括：尿素加注颈，所述尿素加注颈被联接至暴露于车辆外部的外部 注入口门。通过打开该外部注入口门而注入尿素。尿素罐包括尿素注入管， 该尿素注入管被连接至尿素加注颈的出口以将注入的尿素引导进用于存 储尿素的尿素罐本体中。矫平管将尿素加注颈连接到尿素罐本体以形成空 气流，尿素加注颈的内部空间通过所述空气流与大气连通。尿素注入器将 尿素注入排放管中，并且选择性催化还原去除废气中的NOx。

尿素加注颈可包括加注器壳体，该加注器壳体具有入口和出口，尿素 注入枪被插入所述入口中，从尿素注入枪中排出的尿素通过所述出口排出 到尿素注入管中。尿素注入口被联接到加注器壳体的入口。注入枪被插入 到尿素注入口中，并且密封块被设置在尿素注入口的下方以便密封加注器 壳体的入口。注入枪穿过密封块，并且注入枪引导件被设置在加注器壳体 中。由于在尿素的注入期间往回流动的尿素导致的加注器壳体中的压力增 大而使得注入枪关闭。通过将往回流动的尿素存储在加注器壳体的 中而延迟排出到加注器壳体的入口的往回流动的尿素的溢出。侧通风管线 从注入枪引导件中拉出，注入枪的一个端部通过所述注入枪引导件固定。 由加注器壳体形成内部空间并且所述内部空间与矫平管连接。

尿素罐可包括：设置在尿素注入管的出口部分处的止回阀、用于调节 尿素罐本体处的通风率的膜片阀、检测所存储的尿素的量的尿素检测传感 器、和用于将所存储的尿素泵送和供给到尿素注入器的尿素泵。

附图说明

图1示出了根据本发明构思的实施例的具有用于防止尿素溢出的尿素 加注颈的尿素罐的视图。

图2示出了根据本发明构思的实施例的用于防止尿素溢出的尿素加注 颈的详细视图。

图3示出了根据本发明构思的实施例的一种状态的视图，在所述状态 中，使用尿素加注颈将尿素注入到尿素罐中。

图4示出了根据本发明构思的实施例的一种状态的视图，在所述状态 中，尿素加注颈应对尿素注入结束时由在尿素罐中的压力的增大而导致的 尿素的回流。

图5是示出了根据本发明构思的一个实施例的视图，示出了尿素后处 理系统的一个实例，其中用于防止尿素溢出的尿素加注颈被配置为外部类 型的加注颈。

具体实施方式

在下文中将参考附图更详细地描述本发明构思的示例性实施例。但 是，本发明构思可以被以不同的形式具体化并且不应该被解释为限制于这 里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得这个披露内容将是详 尽的和完整的，并且将本披露内容的范围完全地传达给本领域技术人员。 在本披露内容中，遍及本发明构思的各个图和实施例，相同的标号用于指 相同的部件。

图1示出了根据本发明构思的一个实施例的尿素罐。

如图1所示，尿素罐30包括膜片阀35，所述膜片阀被设置在尿素罐 本体上以用于调节通风率。矫平管20注入尿素，使得尿素罐本体中的压 力与大气连通。尿素注入管10将从外部注入的尿素引导到尿素罐本体中。 尿素加注颈1连接至矫平管20和尿素注入管10，以释放尿素罐本体中的 压力增大以及当尿素被注入尿素罐本体中时在尿素罐本体中形成大气压 力。

尿素罐本体决定了尿素罐30的尿素注入能力。尿素罐本体还包括用 于连接尿素注入管10的注入连接器31-1。通风连接器31-2连接至矫平管 20。止回阀33封闭注入连接器31-1的出口，使得尿素罐本体中的尿素不 会通过注入连接器31-1喷出。尿素罐本体还可包括用于残留的尿素的尿 素检测传感器(没有被显示出)。

尿素注入管10中具有中空的形状，所述尿素注入管将注入连接器31-1 连接至尿素加注颈1。尿素注入管10具有直区段，该直区段在一定程度上 由尿素加注颈1的连接部分形成，使得通过尿素加注颈1注入的尿素的流 动经受重力作用。

矫平管20中具有中空的形状，所述矫平管将通风连接器31-2连接至 尿素加注颈1。

尿素加注颈1在直区段的端部处连接至尿素注入管10，尿素注入枪 (见图3中的“100-1”)以直线的方式插入所述端部。尿素加注颈1在该 直区段的侧部处连接至矫平管20。因此，尿素注入管10的入口与矫平管 20的入口形成直角。

为此，尿素加注颈1包括中空柱形加注器壳体3，该加注器壳体具有 在截面上被减小的尿素排出口。中空的尿素注入口5以直线的方式引导所 插入的尿素注入枪。中空的密封块7密封加注器壳体3与尿素注入口5之 间的连接部分。注入枪引导件8引导插入到加注器壳体3中的尿素注入枪 的端部。侧通风管线9设置在加注器壳体3的一侧处，以垂直于加注器壳 体3的尿素排出口。

图2示出了加注器壳体3、尿素注入口5、密封块7、注入枪引导件8 和侧通风管线9的详细视图。

如图2中示出的，加注器壳体3包括：中空柱形壳体本体3-1；中空 柱形壳体延伸部分3-2，其从壳体本体3-1延伸，与壳体本体3-1的横截面 积相比具有减小的横截面积；和菱形(diamond-shaped，钻石形)安装凸 缘3-3，所述菱形安装凸缘具有在其相对侧(oppositesides，相对两侧)上 钻出的螺栓孔，并且所述菱形安装凸缘与壳体延伸部分3-2相对地形成在 壳体本体3-1上。特别地，倾斜的横截面区域Dd形成在某一区段处，在 该区段处具有本体横截面积D的壳体本体3-1平缓地连接至具有减小的横 截面积d的壳体延伸部分3-2。因此，安装凸缘3-3形成加注器壳体3的 入口，尿素注入枪被插入所述入口中，而壳体延伸部分322形成加注器壳 体3的出口，由尿素注入枪注入的尿素通过所述出口排出。尿素罐30的 尿素注入管10被连接至壳体延伸部分3-2。

尿素注入口5具有中空带螺纹本体5-1和固定凸缘5-2，所述中空带 螺纹本体的外周表面上形成有螺纹，所述固定凸缘与所述带螺纹本体5-1 形成同心圆以便被联接至加注器壳体3的安装凸缘3-3。特别地，固定凸 缘5-2使用形成在加注器壳体3的安装凸缘3-3处的凹槽紧密地装配至安 装凸缘3-3，从而形成固定力。但是，如果必要，固定凸缘5-2可通过螺 钉或者螺栓连接至安装凸缘3-3。因此，尿素注入口5在加注器壳体的入 口部分处组装到加注器壳体3以与加注器壳体3形成整体。

密封块7包括作为永磁体的环状磁环7-1和中空柱形磁体夹持器7-2。 磁环7-1被装配于磁体夹持器7-2中并且与磁体夹持器形成整体。磁体夹 持器7-2具有圆形凹槽，磁环7-1被插入和装配于该圆形凹槽中。磁体夹 持器7-2的外周部分紧密地装配至加注器壳体3的壳体本体3-1的内周部 分，并且因此，伴随着固定力的形成，加注器壳体3的入口部分被密封。 但是，如果必要，磁体夹持器7-2可以用螺钉连接至壳体本体3-1。特别 地，磁环7-1通过磁力牵拉尿素注入口5，并且因此，可进一步地增强尿 素注入口5的固定力。这里，尿素注入口5由金属材料制成以便被磁力牵 拉。因此，密封块7被组装在联接至加注器壳体3的入口部分的尿素注入 口5的下方以便集成在加注器壳体3的内部空间中。

注入枪引导件8包括中空尿素注入口8A和连接至尿素注入口8A的 中空尿素缓冲部分8B。

注入枪引导件8在尿素注入口8A与尿素缓冲部分8B之间具有横截 面差异。因为这个原因，尿素缓冲部分8B具有比尿素注入口8A的直径 更大的直径。例如，尿素缓冲部分8B具有的外直径的尺寸被设定为使得 尿素缓冲部分8B的外周部分紧密地装配至加注器壳体3的壳体本体3-1 的内周部分，并且因此产生固定力。尿素注入口8A具有比壳体延伸部分 3-2的内直径更大的直径，以便不能被插入到加注器壳体3的壳体延伸部 分3-2的内周部分中。此外，注入枪引导件8具有的长度被形成为不会与 充当用于尿素罐30中的压力的增大的通道的侧通风管线9干涉并且使得 从侧通风管线9排出的压力可朝向加注器壳体3的壳体延伸部分3-2作用。 为此，尿素缓冲部分8B具有的长度被形成为在组装到加注器壳体3的壳 体本体3-1上的状态中不会覆盖侧通风管线9，并且尿素注入口8A具有 的长度被形成为在壳体本体3-1与壳体延伸部分3-2之间的连接区段处与 壳体延伸部分3-2间隔开。

因此，注入枪引导件8被组装在密封块7的下方以集成在加注器壳体 3的内部空间中。

侧通风管线9从由加注器壳体3的壳体本体3-1与注入枪引导件8的 尿素注入口8A所形成的空间被拉到壳体本体3-1的一侧，并且该侧通风 管线具有中空管道的形状。因此，侧通风管线9具有出口，尿素罐30中 的增大压力通过该出口被排出到加注器壳体3的壳体本体3-1中。尿素罐 30的矫平管20连接至侧通风管线9。

图3示出了其中使用尿素加注颈1将尿素注入到尿素罐30中的状态。

如图3所示，尿素加注颈1能够使用尿素自动注入器100或者尿素容 器200使尿素被注入。例如，使用尿素自动注入器100的尿素的注入可通 过以下简单操作实现：将尿素自动注入器100的注入枪100-1插入到尿素 注入口5中、将所述注入枪推动到注入枪引导件8的尿素注入口8A中、 然后操作所述注入枪。可替换地，使用尿素容器200的尿素的注入可以通 过以下简单操作实现：将尿素容器200的容器注入口200-1定位在尿素注 入口5处并且稍稍提升所述尿素容器200。

为了描述的方便，将在下文中描述使用尿素自动注入器100注入尿素。

通过注入枪100-1的操作从尿素自动注入器100排出的尿素通过注入 枪引导件8的与注入枪引导件8的一个端部接触的尿素注入口8A引入到 加注器壳体3的壳体延伸部分3-2中。在这个情况下，注入枪引导件8的 外圆周与注入枪引导件8的尿素注入口8A形成固定状态。因此，所注入 的尿素通过重力排出到经由壳体延伸部分3-2与加注器壳体3连接的尿素 注入管10中。通过由于尿素压力而打开止回阀33，排出到尿素注入管10 中的尿素被引入进尿素罐30中。结果，实现了使用尿素加注颈1注入尿 素。在这个情况下，侧通风管线9在加注器壳体3内形成空气流，从而使 用注入枪100-1平稳地排出尿素。

图4显示了当在使用注入枪引导件8的尿素注入结束时由于尿素罐30 中的压力增加而导致尿素回流时尿素加注颈1的工作状态。

如图4中示出的，尿素罐30中的尿素的增加量增加了尿素注入结束 时尿素罐30中的压力，并且尿素罐30中的压力增加导致被注入的尿素往 回流到加注器壳体3的壳体延伸部分3-2中。在尿素注入期间产生的尿素 的回流典型地表现为溢出，即，尿素排出到外部，但是尿素加注颈1防止 了由于尿素的回流而产生的溢出。

具体地，当往回流动的尿素U上升到加注器壳体3的壳体延伸部分 3-2并且发生尿素的回流时，产生了注入枪引导件淹没现象A，在该注入 枪引导件淹没现象中注入枪引导件8的尿素注入口8A的一个端部被往回 流动的尿素阻塞。由侧通风管线9和注入枪100-1形成的空气流被注入枪 引导件淹没现象A阻塞。

通过注入枪引导件淹没现象A导致的空气流的阻断引起加注器壳体 压力增大现象B，在该加注器壳体压力增大现象中加注器壳体3中的压力 被增大。压力增大现象B表现为通过注入枪100-1的传感器(由于是典型 的结构而被省略)的压力检测，并且根据通过被检测的压力而得到的在压 力上的变化继续进行注入枪100-1的关闭。因此，尿素加注颈1将尿素的 回流改变为注入枪100-1的关闭，从而防止尿素通过注入枪100-1的连续 注入(其导致尿素溢出)。

而且，当在注入枪100-1的移除之后暂时地发生尿素的回流并且因此 回流的尿素U进一步上升到加注器壳体3的壳体延伸部分3-2时，产生回 流缓冲现象C，在该回流缓冲现象中注入枪引导件8的缓冲空间部分8B 被回流的尿素U填充。通过回流缓冲现象C，延迟了回流的尿素U填充 加注器壳体3的内部的时间，使得在通过关闭而去除注入枪100-1之后不 会立即产生回流的尿素U通过尿素加注颈1的溢出。

图5显示了尿素后处理系统的一个实例，其中根据本披露内容的用于 防止尿素溢出的尿素加注颈是外部尿素加注颈。

如图5中示出的，尿素后处理系统包括：存储尿素的尿素罐30；将尿 素注入排放管60中的尿素注入器40；去除废气中的NOx的选择性催化还 原装置(SCR)50；和被联接在外部注入口门70内部以将尿素注入尿素 罐30中的尿素加注颈1。

尿素加注颈1包括：加注器壳体3，与连接到尿素罐30的尿素注入管 10连接；尿素注入口5，用于注入尿素的注入枪被插入所述尿素注入口中； 密封块7；注入枪引导件8；以及侧通风管线9，与连接至尿素罐30的矫 平管20连接。这些元件具有与图1至4中描述的尿素加注颈1的元件相 同的结构和操作。

尿素罐30包括用于调节通风率的膜片阀35。尿素注入管10连接至尿 素加注颈1的加注器壳体3，并且矫平管20连接至尿素加注颈1的侧通风 管线9。尿素检测传感器37检测尿素罐30的尿素，并且尿素泵(没有被 显示出)将存储的尿素泵送和供给到尿素注入器40。

尿素注入器40在SCR50的前部位置处将由尿素泵泵送的尿素注入到 排放管60中。SCR50被安装至排放管60并且使用被注入到排放管60中 的尿素通过2NO+2CO(orHC)->N₂+2CO(反应方程式)去除废气中的 NOx。

因此，在尿素后处理系统中，可通过简单且方便的操作注入尿素，在 该操作中，当尿素被注入进尿素罐30中时，设置在车辆外部的外部注入 口门70被打开，以使得尿素自动注入器100的注入枪100-1插入到位于 注入口门70内的尿素注入口5中，或者使得尿素容器200的容器注入口 200-1被定位在位于注入口门70内的尿素注入口5处。

如上文中描述的，根据本披露内容的具有外部加注颈的尿素后处理系 统包括设置在加注器壳体3中的尿素加注颈1，尿素通过该尿素加注颈1 排出到形成尿素的存储空间的尿素罐本体中。注入枪100-1被插入加注器 壳体的入口中，并且所述注入枪在尿素的注入期间由于回流的尿素U导致 的加注器壳体中的压力增大而被关闭。通过将回流的尿素U存储在加注器 壳体3的内部空间中而延迟了回流的尿素U的溢出被排出到加注器壳体3 的入口。尿素罐30被通过注入管10和矫平管20连接到尿素加注颈1。因 此，可缩短注入枪的关闭反应时间并且防止在尿素注入结束时尿素的溢 出、以及特别地可通过拉出车辆之外的外部类型的尿素加注颈的布设而在 经由燃料注入口注入燃料之时方便地注入尿素。

根据本发明构思的示例性实施例，通过形成缓冲空间(回流到尿素加 注颈的内部空间中的尿素被收集于所述缓冲空间中)，即使在尿素注入结 束时由于尿素罐中的压力增大而导致尿素回流，也能防止尿素通过尿素加 注颈的溢出。

此外，通过形成尿素注入路径以使得回流到尿素加注颈的尿素的上升 被延迟，可缩短尿素注入结束时的注入枪的关闭反应时间，尿素注入结束 会导致尿素罐中的压力增大。

而且，通过被拉到车辆外部的外部尿素加注颈，可在经由燃料注入口 注入燃料时方便地注入尿素。

虽然已相对于具体的实施例描述了本发明构思，但是对于本领域技术 人员而言将是显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的 精神和范围的前提下可做出各种变化和修改。