DE102008005756A1

DE102008005756A1 - Vorratssystem mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank sowie Verfahren zur Ausstatung eines Kraftfahrzeugs mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank

Info

Publication number: DE102008005756A1
Application number: DE102008005756A
Authority: DE
Inventors: Ulf Preusse; Rolf Kucharek
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: DE102008005756B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorratssystem mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank (10) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in einem Bauraum eines Kraftfahrzeugs. Es wird vorgeschlagen, dass dem Vorratstank (10) ein Isoliermantel (11) zugeordnet ist, in dem der Vorratstank (10) halterbar oder gehaltert ist, wobei zumindest ein Teil der Mantelaußenflächen des Isoliermantels (11) zur vorzugsweise formschlüssigen Halterung des Isoliermantels (11) im Kraftfahrzeug der geometrischen Form des Bauraums angepasst sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ausstattung eines Kraftfahrzeugs mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorratssystem mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank sowie ein Verfahren zur Ausstattung eines Kraftfahrzeugs mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Aufgrund der Bemühungen, Schadstoffgrenzwerte für Brennkraftmaschinen zu reduzieren, sind verschiedene Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen der Brennkraftmaschinen entwickelt worden. Insbesondere wurden für Dieselmotoren Reduktionskatalysatoren entwickelt, um eine Verminderung von NOx-Bestandteilen in den Abgasen zu erzielen. Derartige Reduktionskatalysatoren werden in so genannte SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction) mit einem Harnstoffdosiersystem und in so genannte Speicherkatalysatoren unterteilt.
Die Speicherkatalysatoren werden durch zyklische Zufuhr und Verbrennung von Kohlenwasserstoffen regeneriert. Diese Kohlenwasserstoffe bestehen üblicherweise aus dem im Fahrzeug mitgeführten Brennstoff für die Brennkraftmaschine, das in so genannten Abgasfettphasen zur Regeneration des Speicherkatalysators zugeführt wird.
Bei SCR-Katalysatoren werden Stickoxide zusammen mit Ammoniak in einem selektiven Katalysator zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Das zur katalytischen Umsetzung der Stickoxide notwendige Reduktionsmittel wird anstelle des Ammoniaks in Form einer wässrigen Harnstofflösung in einem Vorratstank im Fahrzeug mitgeführt, aus der das Ammoniak durch Thermolyse und Hydrolyse der Harnstofflösung in der jeweils zur Umsetzung benötigten Menge freigesetzt werden kann.
Problematisch ist, dass für diesen Reduktionsmittel-Vorratstank nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht. Außerdem besteht üblicherweise ein hoher Aufwand für die Befestigung des Harnstoff-Dosiersystems. Da die beim Harnstoffdosiersystem üblicherweise verwendete Harnstoff-Wasser-Lösung bei Temperaturen unterhalb von ca. –11°C gefriert, ist bei einem Einsatz im Kraftfahrzeug zudem eine Isolierung bzw. eine Beheizung des Tanks notwendig, um bei tiefen Temperaturen eine zuverlässige Entnahme im flüssigen Zustand gewährleisten zu können. Kritisch ist außerdem eine Isolierung an den Befestigungsstellen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorratssystem mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank bereitzustellen, das nur einen geringen Bedarf an Bauraum aufweist und zudem eine günstige Isolierung bereitstellt. Ferner soll mit der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Ausstattung eines Kraftfahrzeugs mit einem Vorratssystem mit einem Reduktionsmittels-Vorratstank für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Vorratssystem mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in einem Bauraum eines Kraftfahrzeugs ist dem Vorratstank ein Isoliermantel zugeordnet, in dem der Vorratstank halterbar oder gehaltert ist, wobei zumindest ein Teil der Mantelaußenflächen des Isoliermantels zur vorzugsweise formschlüssigen Halterung des Isoliermantels im Kraftfahrzeug der geometrischen Form des Bauraums angepasst sind. Der Vorratstank kann vorzugsweise als Modul ausgebildet sein, das in einen vorgegebenen Bauraum des Kraftfahrzeugs eingebaut werden kann. Günstigerweise kann somit der Vorratstank in den Isoliermantel eingepackt werden und als Modulblock verbaut werden.
Bevorzugt umfasst der Isoliermantel wenigstens einen Teilmantel für eine Oberschale des Vorratstanks und einen Teilmantel für eine Unterschale des Vorratstanks, wodurch die Umhüllung des Vorratstanks mit Isoliermaterial einfacher ist. Besonders bevorzugt ist der Isoliermantel aus einem Schaumpolystyrol, insbesondere aus Styropor (^® BASF), gebildet. Ist der Isoliermantel aus zwei Teilmäntel gebildet, kann der Vorratstank in Styropor-Formhälften eingepackt sein, was eine technisch sehr einfache, aber effiziente Lösung darstellt. Zweckmäßigweise ist die dadurch zur Verfügung gestellte Isolierung nicht nur aus thermischen, sondern auch aus akustischen Gründen vorteilhaft.
Nachdem unterhalb einer bestimmten Temperatur das Reduktionsmittel in dem Vorratstank dennoch einfrieren kann, kann eine Heizung zum Auftauen im Tank, vorzugsweise in der Pumpe, vorgesehen sein. In einer besonders bevorzugten Variante kann der Isoliermantel wenigstens eine definierte Schwachstelle aufweisen, beispielsweise in Form einer Ausstanzung, einer lochförmigen Ausnehmung oder eines Risses. Durch die gezielte Schwächung des Isoliermantels kann sich vorteilhafterweise gezielt Eis an der definierten Schwachstelle bilden. Ist sowohl die Außentemperatur als auch der Ort der Eisbildung bekannt, kann günstigerweise eine gezielte Heizstrategie und Heizungspositionierung entwickelt werden. Die definierte Schwachstelle kann je nach vorhandenem Bauraum sowohl in dem Teilmantel an der Ober- als auch an der Unterschale des Vorratstanks ausgebildet sein, oder an beiden Teilmänteln.
Das Modul kann in eine Reserveradwanne des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. In vielen Kraftfahrzeugen werden heutzutage anstelle von Reserverädern Pannensets verwendet, die zur kurzfristigen Wiederherstellung der Fahrtüchtigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem Raddefekt dienen. Zudem existiert die Möglichkeit, dass so genannte Universalräder außerhalb des Kraftfahrzeugs bereitgehalten und auf Anforderung im Falle einer Panne bereitgestellt werden. Die Reserveradwanne von Kraftfahrzeugen ist daher in vielen Fällen leer und kann als Bauraum für das Modul verwendet werden. Somit kann der ohnehin nur knapp zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden.
Wird das Modul in die Reserveradwanne eingesetzt oder eingelegt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Modul über bevorzugt in einem Randbereich angeordnete Niederhalteelemente zu fixieren. Ist bei dieser „internen Lösung" ein Freiraum zwischen einer Innenwand der Reserveradwanne und dem Vorratstank vorhanden, können Stützrippen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist dies eine einfache und kostengünstige Art der Fixierung. An den Befestigungsstellen entstehen günstigerweise keine Wärmebrücken, so dass eine integrierte thermische und auch akustische Entkopplung durch die Weichheit des Isoliermaterials erzielt werden kann.
Diese Vorteile lassen sich auch bei alternativen Montagevarianten erzielen, beispielsweise bei einer „externen Lösung", wobei das Modul in einen vorgegebenen Bauraum unterhalb der Reserveradwanne montiert sein kann, wobei günstigerweise eine an eine Außenkontur des Vorratstanks angepasste Halteschale oder ein solches Halteelement vorgesehen sein kann. Dabei kann das Modul bevorzugt mit seiner Oberseite auf einer Unterseite der Reserveradwanne montiert und über Befestigungselemente mit der Reserveradwanne verbunden, vorzugsweise verschraubt sein. Aufgrund der Halteschale ist der Vorratstank günstigerweise vor mechanischen Beanspruchen von außen, insbesondere beim Aufsitzen des Kraftfahrzeugs auf Hindernissen, geschützt. Die Befestigungselemente sind günstigerweise in einem oberen Randbereich des Moduls angeordnet.
Es ist jedoch auch jeder andere Bauraum für das Einsetzen des Moduls denkbar.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausstattung eines Kraftfahrzeugs mit einem Vorratssystem mit einem Reduktionsmittels-Vorratstank für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs ist dem Vorratstank ein Isoliermantel zugeordnet, wobei der Vorratstank im Isoliermantel gehaltert wird und anschließend ein Einbau in einen Bauraum des Kraftfahrzeugs erfolgt, und wobei die Mantelaußenflächen des Isoliermantels zur vorzugsweise formschlüssigen Halterung des Isoliermantels der geometrischen Form des Bauraums angepasst sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben, aus denen sich auch unabhängig von der Zusammenfassung in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
1 eine Anordnung eines Reduktionsmittel-Vorratstanks in einer Reserveradwanne eines Kraftfahrzeugs; und
2 eine alternative Anordnung eines Reduktionsmittel-Vorratstanks unterhalb einer Reserveradwanne eines Kraftfahrzeugs.
Gleiche Elemente werden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Reduktionsmittel-Vorratstank 10 eines Vorratssystems 1 in einer Reserveradwanne 14 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, wobei der Vorratstank 10 Bestandteil eines Reduktionsmittel-Systems zum Einbringen des Reduktionsmittels in einen nicht gezeigten Reduktionskatalysator ist. Der Reduktionskatalysator dient dabei zur Reduktion von NOx-Bestandteilen des Abgases der Brennkraftmaschine. Anschlüsse für eine Vor- und Rücklaufleitung sowie weitere zum einwandfreien Funktionieren des Reduktionsmittel-Systems erforderliche Bauelemente sind nicht dargestellt. Das Vorratssystem 1 umfasst neben dem Vorratstank 10 einen dem Vorratstank 10 zugeordneten Isoliermantel 11 aus einem relativ weichen Material, wie beispielsweise Styropor.
Der Vorratstank 10 ist im Isoliermantel 11 halterbar oder gehaltert untergebracht, wobei zumindest ein Teil der Mantelaußenflächen des Isoliermantels 11 zur Halterung des Isoliermantels 11 im Bauraum des Kraftfahrzeug der geometrischen Form des Bauraums angepasst sind.
Vorzugsweise erfolgt die Halterung des Isoliermantels 11 im Bauraum formschlüssig mit der geometrischen Form des Bauraums. Ferner kann auch die Halterung des Vorratstanks 10 im Isoliermantel 11 formschlüssig erfolgen.
Das Vorratsystem 1 ist vorzugsweise als Modul 20 ausgebildet. In der Ausführungsform der 1 kann dieses Modul als Paket in den als Reserveradwanne 14 ausgebildeten, vorgegebenen Bauraum des Kraftfahrzeugs eingebaut worden.
Der Isoliermantel 11 umfasst wenigstens einen als Oberschale 12 ausgebildeten Teilmantel 11a und einen vorzugsweise als Unterschalte 13 ausgebildeten Teilmantel 11b. Vorzugsweise weist der Isoliermantel 11 eine definierte Isolations-Schwachstelle 23 auf, beispielsweise in Form einer Lochung, wodurch ein bevorzugter Ort der Eisbildung im Reduktionsmittels definiert werden kann.
Der Vorratstank 10 ist über Niederhaltelemente 15 in der Reserveradwanne 14 fixiert, wobei die Niederhalteelemente 15 günstigerweise als Federelemente ausgebildet sind und in Richtung zur Schwerkraft wirken. Somit wird günstigerweise eine einfache und kostengünstige Montage in der Reserveradwanne 14 erzielt. Das Modul 20 liegt dabei auf dem Boden der Reserveradwanne 14 auf. In einem Freiraum zwischen einer Innenwand 17 der Reserveradwanne 14 und dem Vorratstank 10 sind zur Stabilisierung Stützrippen 16 vorgesehen.
In 2 ist eine alternative Anordnung des Moduls 20 außerhalb der Reserveradwanne 14 gezeigt, wobei das Modul 20 mit seiner Oberseite 18 auf einer Unterseite 19 der Reserveradwanne 14 montiert ist. Die Unterseite 19 ist dabei bei fahrendem Fahrzeug dem Boden zugewandt. Das Modul 20 ist von einem zweiteilig ausgebildeten Isoliermantel 11 umgeben. Zum Schutz des Moduls 20 gegen mechanische Einflüsse von außen ist eine Halteschale 22 vorgesehen, in der zumindest eine untere Hälfte des Moduls 20 eingesetzt ist. Die Halteschale 22 korrespondiert in der Form mit einer Außenkontur des Moduls. Das Modul 20 ist über Befestigungselemente 21 mit der Unterseite 19 der Reserveradwanne verbunden, insbesondere verschraubt. Die Befestigungselemente 21 sind insbesondere in einem Randbereich der Reserveradwanne 21 angeordnet.

1: Vorratssystem
10: Vorratstank
11: Isoliermantel
11a: Teilmantel
11b: Teilmantel
12: Oberschale
13: Unterschale
14: Reserveradwanne
15: Niederhaltelement
16: Stützrippen
17: Innenwand
18: Oberseite von 20
19: Unterseite von 14
20: Modul
21: Befestigungselement
22: Halteschale
23: Schwachstelle

Claims

Vorratssystem mit einem Reduktionsmittel-Vorratstank (10) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors in einem Bauraum eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorratstank (10) ein Isoliermantel (11) zugeordnet ist, in dem der Vorratstank (10) halterbar oder gehaltert ist, wobei zumindest ein Teil der Mantelaußenflächen des Isoliermantels (11) zur vorzugsweise formschlüssigen Halterung des Isoliermantels (11) im Kraftfahrzeug der geometrischen Form des Bauraums angepasst sind.
Vorratssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratstank (10) als Modul (20) ausgebildet ist, das in einen vorgegebenen Bauraum des Kraftfahrzeugs einbaubar ist.
Vorratssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isoliermantel (11) wenigstens eine definierte Schwachstelle (23) aufweist.
Vorratssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isoliermantel (11) wenigstens einen Teilmantel (11a) für eine Oberschale (12) des Vorratstanks (10) und einen Teilmantel (11b) für eine Unterschale (13) des Vorratstanks (10) umfasst.
Vorratssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (20) in eine Reserveradwanne (14) des Kraftfahrzeugs einsetzbar ist.
Vorratssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (20) über Niederhaltelemente (15) in der Reserveradwanne (14) fixiert ist.
Vorratssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Freiraum zwischen einer Innenwand (17) der Reserveradwanne (14) und dem Vorratstank (10) Stützrippen (16) vorgesehen sind.
Vorratssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (20) außerhalb der Reserveradwanne (14) montiert ist, wobei das Modul (20) mit seiner Oberseite (18) auf einer Unterseite (19) der Reserveradwanne (14) montiert ist.
Vorratssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteschale (22) vorgesehen ist, in welche das Modul (20) zumindest bereichsweise eingesetzt ist.
Vorratssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (20) über Befestigungselemente (21) an der Halteschale (22) mit der Reserveradwanne (14) verbunden ist.
Verfahren zur Ausstattung eines Kraftfahrzeugs mit einem Vorratssystem mit einem Reduktionsmittels-Vorratstank (10) für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorratstank (10) ein Isoliermantel (11) zugeordnet wird, dass der Vorratstank (10) im Isoliermantel (11) gehaltert wird und anschließend ein Einbau in einen Bauraum des Kraftfahrzeugs erfolgt, wobei die Mantelaußenflächen des Isoliermantels (11) zur vorzugsweise formschlüssigen Halterung des Isoliermantels (11) der geometrischen Form des Bauraums angepasst sind.