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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Reduktionsmittelbehälter
für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, einen Befüllungsstutzen für einen
Reduktionsmittelbehälter, ein Kraftfahrzeug mit einem Reduktionsmittelbehälter
und ein Verfahren zum Befüllen eines Reduktionsmittelbehälters.
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In
Kraftfahrzeugen ist bei der Abgasnachbehandlung zur Reduzierung
von Stickoxiden im Abgasstrang eine als SCR-Technologie (SCR: selective catalytic
reduction) bezeichnete Technologie bekannt. Die SCR-Technologie
nutzt Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel,
das an Bord des Kraftfahrzeuges durch Umwandlung von Harnstoff gewonnen wird,
zur Reduktion der Stickoxide in Stickstoff und Wasserstoff in einem
NOx-Katalysator. Der Harnstoff kann hierbei in fester Form, beispielsweise
als Granulat oder Pellets oder in flüssiger Form als wässrige Harnstofflösung
vorliegen. Bekannt ist eine hochreine, wasserklare, synthetisch
hergestellte 32,5% Harnstofflösung, die unter dem Markennamen
AdBlue (DIN 70070/AUS32) vermarktet und verwendet wird.
Harnstoff ist geruchsfrei, ungiftig und biologisch unbedenklich.
Harnstoff ist kostengünstig herstellbar und wird beispielsweise
als Düngemittel in der Landwirtschaft oder als Feuchtigkeitsbinder
in der Kosmetikindustrie eingesetzt.
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Der
Harnstoff wird vorzugsweise in einem Harnstoffbehälter
in dem Kraftfahrzeug mitgeführt und in der Regel mittels
einer Dosiervorrichtung unter Bildung eines Harnstoff-Aerosols in
einen Trägergasstrom eingeleitet und auf diese Weise vor
dem NOx-Katalysator in den Abgasstrang eingebracht. Der Harnstoffvorrat
in dem Harnstoffbehälter wird dann in bestimmten Abständen
durch eine Befüllungsöffnung nachgefüllt.
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Aus
der
DE 10 2005
025 724 A1 ist ein Harnstoffversorgungssystem mit einem
Harnstofftank für eine flüssige Harnstofflösung
bekannt.
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Die
DE 10 2004 005 819
A1 offenbart einen Flüssigkeitsbehälter
für eine wässrige Harnstofflösung, die
im Zusammenhang mit einem Katalysatorsystem einer Brennkraftmaschine,
insbesondere Dieselmotor, zum Einsatz kommt. Ein Behälterinnenraum
weist, ausgehend von einer Bodenwand, ein nach oben zur Deckelwand
hin sich erweiterndes Füllvolumen für die Harnstofflösung
auf. Der Behälterinnenraum wird durch zwei Seitenwände,
eine Deckenwand, eine Bodenwand und zwei stirnseitige Endwände
umschlossen. An den beiden Stirnwänden sind Endkappen befestigt,
die Aufnahmeeinrichtungen für Versorgungsanschlüsse
und Messanschlüsse, beispielsweise eine Befülleinrichtung
und einen Füllstandssensor der Entnahmeeinrichtung, beinhalten.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Reduktionsmittelbehälter,
insbesondere Harnstoffbehälter, für ein Kraftfahrzeug
bereitzustellen, der ein einfaches und sicheres Nachfüllen
von Reduktionsmittel, insbesondere Harnstoff, in diesen erlaubt.
Hierbei soll das Einbauvolumen des Behälters möglichst
klein sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
der unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
erfindungsgemäßer Reduktionsmittelbehälter
für ein Kraftfahrzeug weist eine Behälterwand zur
Begrenzung des Volumens eines Behälterinnenraums, der der
Aufnahme des Reduktionsmittels dient, und eine Behälteröffnung
zum Befüllen des Behälters mit dem Reduktionsmittel
auf. Hierbei ist in der Behälteröffnung ein Befüllungsstutzen
angeordnet mittels dem das Reduktionsmittel in das Behälterinnere
einfüllbar ist, wobei der Befüllungsstutzen in der
Behälteröffnung in den Behälterinnenraum
(12) versenkbar und ausschiebbar angeordnet ist. Durch die
Verwendung eines Befüllungsstutzens kann die Befüllung
des Reduktionsmittelbehälters einfach und sicher erfolgen,
ohne dass das Reduktionsmittel neben die Öffnung gelangt.
Ein Reduktionsmittelnachfüllbehälter, beispielsweise
eine Harnstoffflasche, kann einfach mit dem Behälterinnenraum
verbunden werden, wobei die Harnstoffflasche an dem Befüllungsstutzen
befestigt wird. Dadurch, dass der Befüllungsstutzen in
den Behälterinnenraum versenkbar und aus diesem ausziehbar
ist, ist der Befüllungsstutzen vorzugsweise relativ zu
der in der Behälterwand angeordneten Behälteröffnung
verlagerbar. Auf diese Art und Weise kann der Befüllungsstutzen
relativ zu der Behälterwand in mindestens zwei Positionen
angeordnet sein: eine zum Befüllen des Reduktionsmittelbehälters,
in der der Befüllungsstutzen außerhalb der Behälterwand
angeordnet ist, und eine in befülltem Zustand des Behälters,
in der der Befüllungsstutzen im Wesentlichen innerhalb
der Behälterwand angeordnet ist. In dem befüllten
Zustand kann der Reduktionsmittelbehälter verschlossen
werden, beispielsweise mittels einer Verschlusskappe. Dadurch, dass
der Befüllungsstutzen in den Reduktionsmittelbehälter
versenkbar und aus dem versenkten Zustand aus dem Behälter
ausschiebbar ist, nimmt der Reduktionsmittelbehälter mit
Befüllungsstutzen genauso viel Einbauraum ein, wie ein
Reduktionsmittelbehälter ohne Befüllungsstutzen.
Der Vorteil hierbei ist ferner, dass ein Befüllungsstutzen
nahezu beliebiger Länge eingesetzt werden kann, ohne dass
ein großes Einbauvolumen für den Reduktionsmittelbehälter
bereitgehalten werden muss. Die Länge des Befüllungsstutzen
ist hierbei im Wesentlichen durch die Größe des
Behälterinnenraums begrenzt.
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Als
Reduktionsmittel wird bevorzugt Harnstoff eingesetzt. Harnstoff
kann in flüssiger Form, vorzugsweise als 32,5% Harnstofflösung,
in den Harnstoffbehälter gefüllt werden. Der Harnstoff
kann aber auch im festen Aggregatzustand, als so genannte Pellets
oder in Form von Granulat in den Harnstoffbehälter gefüllt
werden und dann mittels einer Flüssigkeit aufgelöst
werden, bevor dieser dann, vorzugsweise als Aerosol, dem Abgasstrang
zugeführt wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälters
weist der Befüllungsstutzen einen an seinem dem Behälterinnenraum
zugewandten Ende einen vorzugsweise als Kragen ausgebildeten Absatz
auf. Der Kragen bildet hierbei einen von einer Stutzenwand des Befüllungsstutzen
im Wesentlichen senkrecht nach außen ragenden Überstand.
Bevorzugt wird ein radial nach außen stehender Überstand
gebildet. Der Kragen kann hierbei einen durchgehend, geschlossenen
Kragen bilden oder Kragenabschnitte bilden. Der Kragen dient hierbei
im ausgezogenen Zustand als Anschlag für den Befüllungsstutzen
bezogen auf die Behälterwand, sodass der Befüllungsstutzen
nicht aus der Behälteröffnung ausgeschoben werden
kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälters
ist der Befüllungsstutzen als ein im Wesentlichen zylindrisches
Rohr ausgebildet. Das im wesentlichen zylindrische Rohr erlaubt
es, dass der Befüllungsstutzen in der Befüllungsöffnung
gedreht werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälters
ist der Befüllungsstutzen in seinem ausgezogenen Zustand
in seiner Befüllungsposition fixierbar. Dadurch ist der
Befüllungsstutzen beim Befüllungsvorgang an der
Behälterwand in seiner Position festgestellt und kann sich während
des Befüllungsvorgangs nicht mehr bewegen, beispielsweise
wieder in das Behälterinnere reinrutschen. Dies ist vorteilhaft,
da der Befüllungsstutzen nicht durch Festhalten, also manuell,
am Reinrutschen in den Behälter gehindert werden muss.
Außerdem kann der Befüllungsstutzen sich nicht
mehr während des Befüllungsvorgangs in der Behälteröffnung
drehen. Die Befüllung kann somit einfach und sicher durchgeführt
werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälters
ist der Befüllungsstutzen mittels Verdrehung nach rechts
fixierbar. Die Drehung im Uhrzeigersinn ist eine Standardbewegung, die
einfach mit einer Hand durchführbar ist. Der Befüllungsstutzen
weist hierbei bevorzugt Mittel auf, die bei der Drehung nach rechts
an der Behälterwand einrasten können und auf diese
Weise den Befüllungsstutzen fixieren.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälters
weist der Befüllungsstutzen an seinem oberen, dem Behälterwandabschnitt
abgewandten Ende eine von der Stutzenwand des Befüllungsstutzen
nach innen ragende Einrichtung zum Verbinden des Behälterinnenraums mit
einem Nachfüllvorrat auf. Diese nach innen ragende Einrichtung
kann ein Gewinde oder eine zu einem Bajonettverschluss gehörige
Einrichtung sein. Hierdurch kann der Befüllungsstutzen
mit einer Reduktionsmittelnachfülleinrichtung, beispielsweise einer
Harnstoffflasche, sicher verbunden werden. Dieser nach innen ragende
Einrichtung kann beispielsweise in Form eines Bajonettverschlusses
ausgebildet sein.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälters
ist der Befüllungsstutzen ein erster Befüllungsstutzen
und es ist ferner ein zweiter Befüllungsstutzen zur Verlängerung
des ersten Befüllungsstutzens vorgesehen, der relativ zu
dem ersten Befüllungsstutzen verlagerbar ist, wobei der
Durchmesser des ersten Befüllungsstutzen größer
ist als der Durchmesser des zweiten Befüllungsstutzen. Beispielsweise
können zwei ineinander einschiebbare Rohre vorgesehen sein.
Dadurch ist eine Verlängerung des Befüllungsstutzens
realisierbar, ohne dass ein zusätzlicher Platzbedarf vorgesehen
werden muss. Die ineinander geschobenen Rohre können im
befüllten Zustand des Reduktionsmittelbehälters
in das Behälterinnere versenkt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälter
sind zur Verlängerung weitere relativ zu dem ersten und
zweiten Befüllungsstutzen verlagerbare Befüllungsstutzen
vorgesehen. Diese sind bevorzugt so dimensioniert, dass diese ineinander schiebbar
sind und als Ganzes in das Behälterinnere versenkbar sind.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des Reduktionsmittelbehälters
sind die Befüllungsstutzen relativ zu einander und zu der
Behälterwand fixierbar, vorzugsweise durch Verdrehen. Hierbei
sind beispielsweise Einrasteinrichtungen vorgesehen.
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Die
Aufgabe wird ferner mit einem erfindungsgemäßen
Befüllungsstutzen für einen Reduktionsmittelbehälter
gelöst, der eine Stutzenwand und einen an einem Ende der
Stutzenwand angeordneten, vorzugsweise als Kragen ausgebildeten
Absatz aufweist, wobei der Befüllungsstutzen in einer Behälteröffnung
des Reduktionsmittelbehälters angeordnet werden kann. Der
Befüllungsstutzen ist hierbei relativ zu einem Behälterwandabschnitt
des Reduktionsmittelbehälters verschiebbar angeordnet,
sodass der Befüllungsstutzen in das Behälterinnere
des Reduktionsmittelbehälters versenkbar und aus diesem ausziehbar
ist. Hierdurch ist eine Platzeinsparung im Vergleich zu einem festen
Einfüllstutzen realisiert. Im Vergleich zu Reduktionsmittelbehältern
ohne Befüllungsstutzen ist bei gleichem Platzbedarf ein sicheres
Einfüllen des Harnstoffes gewährleistet. Ferner kann
die Länge eines kurzen Befüllungsstutzen vergrößert
werden.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das
eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Katalysator zur Reduktion
von Stickoxiden, vorzugsweise einem SCR-Katalysator, aufweist, wobei
ein erfindungsgemäßer Reduktionsmittelbehälter in
dem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Hierdurch muss durch die Verwendung
eines in den Reduktionsmittelbehälter versenkbaren Befüllungsstutzen
wenig Platz im Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Die Länge
des Befüllungsstutzen kann dem Einbauort des Reduktionsmittelbehälters
in dem Kraftfahrzeug angepasst werden und trotzdem ein einfaches
Befüllen des Reduktionsmittelbehälters ermöglicht
sein.
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Die
Ausgabe wird ferner mittels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Einfüllen eines Reduktionsmittels, beispielsweise
Harnstoff, in einen Reduktionsmittelbehälter mit einem
Behälterinnenraum gelöst, der in ein Kraftfahrzeug
eingebaut ist. Das Verfahren weist hierbei die Schritte auf:
- – Öffnen der Behälteröffnung
des Reduktionsmittelbehälters, falls diese, beispielsweise
mittels eines Verschlussdeckels, verschlossen ist,
- – Ausschieben eines Befüllungsstutzens aus
dem Behälterinnenraum;
- – Fixieren des Befüllungsstutzens, bevorzugt durch
Verdrehen nach rechts,
- – Verbinden eines Nachfüllvorrats des Reduktionsmittels,
beispielsweise einer Harnstoffflasche, mit dem Behälterinnenraum
(12),
- – Nachfüllen des Reduktionsmittels in den
Reduktionsmittelbehälter,
- – Lösen der Verbindung zwischen dem Nachfüllvorrat
und dem Befüllungsstutzen,
- – Lösen der Fixierung des Befüllungsstutzens
von dem Behälterwandabschnitt,
- – Versenken des Befüllungsstutzens in den
Behälterinnenraum,
- – Verschließen des Reduktionsmittelbehälters, falls
ein Verschluss, beispielsweise ein Verschlussdeckel, vorgesehen
ist.
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Der
Reduktionsmittelbehälter, beispielsweise Harnstoffbehälters
nimmt vorteilhafterweise im normalen eingebauten Zustand lediglich
den Platz des Behältervolumens in dem Kraftfahrzeug ein.
Nur beim Vorgang des Befüllens wird der Befüllungsstutzen
aus dem Behälterinnenraum des Harnstoffbehälters
ausgeschoben und mit dem Nachfüllvorrat verbunden. Vorzugsweise
erfolgt die Verbindung mittels einer Einrichtung, vorzugsweise eines
Gewindes, die am oberen Ende des Befüllungsstutzens angeordnet ist.
Ist die Einrichtung ein Gewinde, kann ein Gewinde des Nachfüllvorratbehälters
einfach auf das Gewinde des Befüllungsstutzens aufgeschraubt
werden. Es ist aber auch möglich den Nachfüllvorratbehälter
einfach auf den Befüllungsstutzen zu stecken. Es kann ferner
vorgesehen sein, den Nachfüllvorrat und den Befüllungsstutzen
mittels einer Leitung zu verbinden, wobei dann die Leitung mit der
Einrichtung zum Verbinden des Nachfüllvorrats verbunden wird.
Nach dem Befüllen wird der Befüllungsstutzen wieder
versenkt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher
beschrieben, aus der sich auch unabhängig von der Zusammenfassung
in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten
und Vorteile der Erfindung ergeben.
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Die
einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung in Schnittdarstellung
einen Reduktionsmittelbehälter gemäß der
Erfindung mit einem relativ zur Behälterwand verschiebbaren
Befüllungsstutzen. Der Reduktionsmittelbehälter
ist in dem dargestellten Beispiel ein Reduktionsmittelbehälter
für Harnstoff, also ein Harnstoffbehälter.
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Der
Harnsstoffbehälter 10 weist eine einen Behälterinnenraum 12 begrenzende
Behälterwand 14 sowie eine Behälteröffnung 16 auf,
die auch als Befüllungsöffnung 16 bezeichnet
wird. In der Behälteröffnung 16 ist ein
Befüllungsstutzen 18 angeordnet. Der Teil der
Behälterwand 14, in dem die Befüllungsöffnung 16 angeordnet
ist, wird als Behälterwandabschnitt 20 bezeichnet.
Der Befüllungsstutzen 18 ist in der Behälteröffnung 16 verlagerbar
angeordnet. Die Verlagerung ist in der Regel eine im Wesentlichen
senkrecht zum Behälterwandabschnitt 20 verlaufende
lineare Bewegung des Befüllungsstutzens 18. Durch
die lineare Bewegung ist der Befüllungsstutzen in dem Behälterinnenraum
versenkbar, beziehungsweise aus diesem ausziehbar.
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Der
Befüllungsstutzen 18 kann somit zwei Endpositionen
relativ zum Behälterwandabschnitt 20 einnehmen.
Eine allgemein mit der Bezugsziffer 22 bezeichnete Befüllungsposition 22 und
eine mit der Bezugsziffer 24 bezeichnete, versenkte Position 24. In
der Befüllungsposition 22 kann der Befüllungsstutzen 18 mittels
durch den Pfeil 26 bezeichnetes Verdrehen, vorzugsweise
nach rechts im Uhrzeigersinnente an dem Behälterwandabschnitt 20 fixiert werden.
Hierzu können nicht dargestellte Rasteinrichtungen an dem
Behälterwandabschnitt 20 vorgesehen sein.
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Der
Befüllungsstutzen 18 weist eine Stutzenwand 28 auf
und ist bevorzugt als ein zylindrisches Rohr ausgebildet, sodass
die Verdrehung in der Behälteröffnung 16 einfach
durchführbar ist. Es ist aber auch denkbar ein mehreckiges
Rohr zu verwenden, was in einer mehreckigen Behälteröffnung 16 und/oder
einer Behälteröffnung 16, die einen entsprechenden
großen Durchmesser aufweist, drehbar ist.
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Ferner
weist der Befüllungsstutzen 16 an seinem dem Behälterinnenraum 12 zugewandeten Ende 30 einen
vorzugsweise als Kragen ausgebildeten Absatz 32 auf. Der
Absatz 32 ist im Wesentlichen senkrecht zur Stutzenwand 28 angeordnet
und ragt bevorzugt radial nach außen von der Stutzenwand 28.
Der Absatz oder Kragen 32 dient in der Befüllungsposition 22 als
Anschlag des Befüllungsstutzen 18 an der dem Behälterinnenraum 12 zugewandeten Seite
des Behälterwandabschnitts 20, also der Innenseite
des Behälterwandabschnitts 20. Dadurch ist verhindert,
dass der Befüllungsstutzen 18, beispielsweise
versehentlich, aus dem Harnstoffbehälter 10 ausgeschoben
wird. Der Befüllungsstutzen 18 weist ferner bevorzugt
eine in der Figur nicht dargestellte Einrichtung auf, die verhindert,
dass der Befüllungsstutzen 18 in die Behälteröffnung 16 reinrutscht.
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An
seinem dem Behälterwandabschnitt 20 abgewandeten
Ende 34, das auch als oberes Ende 34 bezeichnet
wird, weist der Befüllungsstutzen 18 einen von
der Stutzenwand 28 in das Innere 36 des Befüllungsstutzens 18 ragende
Einrichtung 38 auf. Die Einrichtung 38 kann ein
Gewinde oder eine zu einem Bajonettverschluss gehörige
Einrichtung zum Verbinden, beispielsweise Festschrauben, eines nicht
dargestellten Vorratsbehälters, beispielsweise einer Harnstoffflasche,
mit dem Befüllungsstutzen sein. Aus der Harnstoffflasche
kann, wenn diese mit dem Befüllungsstutzen 18 verbunden
ist, der Harnstoff in den Behälterinnenraum 12 des
Harnstoffbehälters 10 gelangen. Der Harnstoff
kann hierbei in flüssiger Form vorliegen oder als Feststoff,
beispielsweise als Pellet oder Granulat.
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Das
Befüllen des Behälterinnenraums 12 des
Harnstoffbehälters 10, der in einem Kraftfahrzeug
eingebaut ist, erfolgt mit den folgenden Schritten:
- – Öffnen der Behälteröffnung 16 des
Harnstoffbehälters 10, falls dieser mittels eines
Verschlusses, beispielsweise eines Verschlussdeckels verschlossen
ist,
- – Ausschieben des Befüllungsstutzens 18 aus dem
Behälterinnenraum 12;
- – Fixieren des Befüllungsstutzens 18,
bevorzugt durch Verdrehen nach rechts,
- – Verbinden eines Nachfüllvorrats des Harnstoffs, beispielsweise
einer Harnstoffflasche, mit dem Behälterinnenraum 12,
- – Nachfüllen des Reduktionsmittels in den
Reduktionsmittelbehälter 10,
- – Lösen der Verbindung zwischen dem Nachfüllvorrat
und dem Befüllungsstutzen 18,
- – Lösen der Fixierung des Befüllungsstutzens 18 von
dem Behälterwandabschnitt 20,
- – Versenken des Befüllungsstutzens 18 in
den Behälterinnenraum 12,
- – Verschließen des Reduktionsmittelbehälters 10, falls
ein Verschluss, beispielsweise ein Verschlussdeckel, vorgesehen
ist.
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- 10
- Reduktionsmittelbehälter,
beispielsweise Harnstoffbehälter
- 12
- Behälterinnenraum
- 14
- Behälterwand
- 16
- Behälteröffnung
- 18
- Befüllungsstutzen
- 20
- Behälterwandabschnitt
- 22
- Befüllungsposition
- 24
- versenkte
Position
- 26
- Pfeil,
der die Drehrichtung des Befüllungsstutzen zur Fixierung
angibt
- 28
- Stutzenwand
- 30
- unteres
Ende des Befüllungsstutzens 18
- 32
- als
Kragen ausgebildeter Absatz
- 34
- oberes
Ende des Befüllungsstutzens 18
- 36
- Inneres
des Befüllungsstutzens 18
- 38
- Einrichtung
am oberen Ende 34 des Befüllungsstutzens 18 zum
Verbinden eines Nachfüllvorrats mit dem Befüllungsstutzen 18
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005025724
A1 [0004]
- - DE 102004005819 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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