含有防護(hù)涂層的加熱器組件及其應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文公開的主題涉及到電氣元件，如用于高溫和高腐蝕性環(huán)境的，含有防護(hù)涂層 的加熱器組件和傳感器，包括選擇性催化還原系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格，新技術(shù)正被許可應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)。例如，在汽車行業(yè)中， 選擇性催化還原（SCR)系統(tǒng)和廢氣再循環(huán)（EGR)系統(tǒng)已被開發(fā)，以限制氮氧化物（NOx)和 顆粒物的排放。
[0003] 例如，SCR系統(tǒng)通常通過將精確計(jì)量體積的還原劑，如尿素溶液，注入發(fā)動(dòng)機(jī)下游 的熱廢氣中來進(jìn)行操作，其中尿素溶液分解成氨并在催化劑轉(zhuǎn)化器的存在下，與廢氣反應(yīng) 以將NOx轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂退?。尿素溶液可以包含被稱為車用尿素液的含32. 5 %尿素的脫鹽 水。這種尿素溶液通常會(huì)在大約-11°C結(jié)冰，因此需要對(duì)流體的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并通過設(shè)置 在含有尿素溶液的箱中的各種電氣元件來控制。然而，尿素溶液對(duì)傳統(tǒng)的電氣元件是具有 腐蝕性的，如傳感器，包括熱敏電阻器以及加熱組件。
[0004] EGR系統(tǒng)可以將至少一部分廢氣循環(huán)返回到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中。當(dāng)EGR系統(tǒng)降低 某些特定污染物的排放，包括NOx時(shí)，由于廢氣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)部件長(zhǎng)時(shí)間地暴露 在這些高濃度的氣體中。這導(dǎo)致EGR系統(tǒng)內(nèi)的酸度升高，包含硝酸和硫酸。高溫和強(qiáng)腐蝕 環(huán)境會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件和傳感器的功能產(chǎn)生負(fù)面影響，包括熱敏電阻器，加熱器，電線框架， 以及被布置在EGR系統(tǒng)的各種其它系統(tǒng)部件。
[0005] 因此，仍然有改進(jìn)用于高溫和高腐蝕性環(huán)境的含有防護(hù)涂層和密封體的電氣元件 的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝嗽试S使用在高溫、高腐蝕性環(huán)境中的含有防護(hù)涂層的加熱器組件和 其他電氣元件。還提供了施加防護(hù)涂層的方法。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一個(gè)加熱器組件并且包含加熱元件，可以被操作地連接 到該加熱元件的至少一個(gè)引線，以及封裝加熱元件至少一部分的防護(hù)涂層。該涂覆可采用 各種技術(shù)，如通過將該加熱器組件或其部分浸入冷卻的聚合物中，然后取回該傳感器組件。 該加熱器組件可以應(yīng)用在各種領(lǐng)域，如SCR系統(tǒng)。優(yōu)選地，防護(hù)涂層能保護(hù)該加熱器組件或 元件，而避免導(dǎo)電。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，防護(hù)涂層可以是無炭黑的含氟彈性體聚合物。
[0008] 在另一實(shí)施例中，提供了一種選擇性催化還原系統(tǒng)，以及包括含有至少一個(gè)氣缸 的發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)可以配置為發(fā)出氮氧化物廢氣流。此外，該系統(tǒng)可以包括流體連接到排 氣流的配料箱，并被配置為含有用于還原廢氣流中氮氧化物的還原劑流體，以及設(shè)置在該 配料箱內(nèi)的元件。防護(hù)涂層，如無炭黑含氟彈性體聚合物，可以封裝該元件的至少一部分。 而元件的配置可以不同，該元件可以是，例如，配置為提高該計(jì)量箱中還原劑流體溫度的加 熱元件或一個(gè)傳感器組件，如具有由此延伸的含有第一和第二導(dǎo)電引線的熱敏電阻。
[0009] 本申請(qǐng)還提供了用于涂覆加熱器組件的方法，并且在一個(gè)實(shí)施例中，該方法可包 括在有機(jī)溶劑中懸浮含氟彈性體聚合物，調(diào)節(jié)有機(jī)載體溶劑的粘度，將懸浮含氟彈性體聚 合物冷卻至環(huán)境溫度以下的溫度，將加熱器組件浸入該含氟彈性體聚合物，將該加熱器組 件從該含氟彈性體聚合物中取出，允許至少一些有機(jī)載體溶劑的揮發(fā)，從而制備含氟彈性 體聚合物的共形層，并固化該共形層來制備被涂覆的加熱器組件。
【附圖說明】
[0010] 通過附圖和下述詳細(xì)描述的結(jié)合，這些和其他特征將更容易理解，其中：
[0011] 圖1是一個(gè)實(shí)施例中具有防護(hù)涂層的加熱器組件的側(cè)視圖；
[0012] 圖2是一個(gè)實(shí)施例中涂覆加熱器組件方法的流程圖；
[0013] 圖3是一個(gè)實(shí)施例中使用被涂覆元件的SCR系統(tǒng)的示意圖；以及
[0014] 圖4是一個(gè)實(shí)施例中含有防護(hù)涂層的傳感器組件的示意圖。
[0015] 需要指出的是，附圖不一定是按比例繪制的。附圖僅僅意在描述本文所公開的主 題的典型部分，因此不應(yīng)視為限制本公開的范圍。附圖中，相同的編號(hào)代表附圖之間相同的 元件。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)描述某些示范性實(shí)施例以對(duì)結(jié)構(gòu)原理、性能、制造以及設(shè)備的使用、系統(tǒng)和本文 所公開的方法提供全面理解。
[0017] 電氣元件，如傳感器，加熱器，引線框架，以及其他各種元件，通常設(shè)置在要求保護(hù) 的直接環(huán)境的惡劣環(huán)境中。例如，汽車減排系統(tǒng)的加熱器組件和其他元件，如選擇性催化還 原（SCR)系統(tǒng)和排氣再循環(huán)（EGR)系統(tǒng)，都暴露在高溫或腐蝕性的環(huán)境中。因此電氣元件 的加熱器組件以及其它電氣元件均提供有防護(hù)涂層，其可在高溫和/或高腐蝕性環(huán)境中提 供保護(hù)。圖1展示了加熱器組件100的一個(gè)實(shí)施例，其通常包括一個(gè)用于調(diào)節(jié)的加熱元件 102，例如，提高和/或降低，周圍流體的溫度。例如，如下文將要描述的，加熱器組件可以被 配置成加熱SCR系統(tǒng)中的尿素溶液。加熱器組件100可以包括至少一個(gè)引線104,其可操作 地連接到具有電連接器112的加熱元件102,以為加熱元件102提供電流。圖1展示了連接 到第一和第二連接器的第一和第二引線。該加熱器組件100-般還包括穩(wěn)定部件114,其被 配置為在所需的位置安裝加熱器組件100,例如在箱體中。此外，加熱器組件100包括一個(gè) 保護(hù)層106,其可以封裝加熱器組件100的至少一部分，包括所有或加熱元件102的至少一 部分。在一些實(shí)施例中，加熱器組件100包括聚合物外殼層（未示出），其設(shè)置于該加熱元 件102的至少一部分并在防護(hù)涂層的底部或頂部。
[0018] 加熱元件102可有多種配置并被配置為可調(diào)節(jié)周邊地區(qū)的溫度，即該加熱元件 102被配置為可以提高或降低箱體中液體的溫度。例如，如圖3所示，該加熱元件可以包括 一個(gè)散熱器，其被配置為通過電阻的焦耳加熱產(chǎn)生熱量。該散熱片可被配置為散發(fā)熱量。 該加熱元件102可由任何已知的加熱元件材料。例如，加熱元件102可由一個(gè)或更多的金 屬，如錯(cuò)，鎳，絡(luò)，鎳，鈦，銅鎳合金，二娃化鉬，或任何其他已知的合金。此外，加熱元件可由 任何已知的聚合物，如導(dǎo)電聚合物，和/或陶瓷如正溫度系數(shù)陶瓷。更特別的是，加熱元件 102可由本領(lǐng)域已知的任何加熱元件材料構(gòu)成。例如鋁，鎳，鉻，鎳，鈦，銅鎳合金，二硅化鉬， 或任何其他已知的合金。此外，該加熱元件可由任何已知的聚合物構(gòu)成，如導(dǎo)電聚合物，和 /或陶瓷，如正溫度系數(shù)陶瓷。更特別的是，該加熱元件102可由擠壓型鋁散熱片形成。
[0019] 如前文所述，加熱器組件100可以包括至少一個(gè)引線104。在一些實(shí)施例中，該加 熱器組件100可以包括任何數(shù)量的引線，如1，2,3,4,或5個(gè)引線。更特別地，加熱器組件 100可以包括兩個(gè)引線104。至少一個(gè)引線104可以包括近端108和遠(yuǎn)端110。在一個(gè)實(shí)施 例中，至少一個(gè)引線104的近端108可以被電耦合或可操作地耦合到控制單元（未示出）， 其被配置為可以產(chǎn)生電流。該遠(yuǎn)端110可以可操作地耦合到加熱元件102,從而將加熱元件 與控制單元電連通（未示出）。例如，控制單元可以包括熱敏電阻，其可操作地耦合到該加 熱器組件，以便當(dāng)熱敏電阻感應(yīng)的溫度低于或高于某一預(yù)定溫度（比如尿素溶液的冰點(diǎn)， 例如，-11°C)，加熱器組件100因此被激活和/或停用。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè) 引線104可以配置為給加熱元件102傳送導(dǎo)熱流體。
[0020] 所述至少一個(gè)引線104可由任何已知的引線材料構(gòu)成，并且可以是擠壓的或編織 的線，絲帶，管，和/或任何其他已知的引線形式。例如，該引線可由金屬構(gòu)成，如鋁，銅，鉛， 鋅，銅，鋼，或任何其他已知的合金，聚合物，和/或陶瓷。
[0021] 如前文所述，加熱器組件100可選擇地包括聚合物外殼層（未示出）。聚合物外 殼層可以被配置來密封該加熱元件102的至少一部分，連接器112,穩(wěn)定部件114,和/或至 少一個(gè)引線104。在一些實(shí)施例中，該聚合物外殼層形成于該加熱元件102的表面的至少 一部分并且與其直接接觸。在其它實(shí)施例中，該聚合物外殼層可以設(shè)置在防護(hù)涂層的頂部。 聚合物外殼層可由任何已知的外殼材料構(gòu)成，如聚合物和陶瓷，包括酚醛樹脂，尼龍（如尼 龍66)，環(huán)氧樹脂，硅，聚酰亞胺，聚氯乙烯，聚乙烯（如高