DE102008041805A1

DE102008041805A1 - Tankanordnung

Info

Publication number: DE102008041805A1
Application number: DE102008041805A
Authority: DE
Inventors: Stefan Loesch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-11

Abstract

Es wird eine Tankanordnung 1, 30, 40 zur Bevorratung eines flüssigen Stoffs 50, insbesondere eines Hilfsmittels zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, vorgeschlagen, mit mindestens einem mit dem flüssigen Stoff 50 befüllbaren Behälter 3, 31, wobei der mindestens eine Behälter 3, 31 eine untere, als Tankboden 5 bezeichnete und eine obere, als Tankdecke 7, 21 bezeichnete Wand aufweist, wobei mindestens von der Tankdecke 7, 21 ausgehend mindestens eine Kammerwand 9, 23 in das Innere 4 des Behälters 3, 31 ragt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Tankanordnung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Eine Möglichkeit, Stickoxide aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors zu entfernen, ist der Einsatz des sogenannten „SCR”-Verfahrens, eines Verfahrens zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden. Hier wird beispielsweise Harnstoff in Form einer wässrigen Lösung in den Abgastrakt eingespritzt. Diese wässrige Harnstofflösung („AdBlue”) muss in einem Fahrzeug in ausreichender Menge mitgeführt werden.
Aus der EP 0928884 ist es bekannt, eine ausreichende Menge an AdBlue in zwei baulich voneinander getrennten Behältern im Fahrzeug mitzuführen. Die wässrige Harnstofflösung dehnt sich beim Gefrieren aus und kann dabei einzelne Bauteile einer Abgasnachbehandlungsanordnung beschädigen. Um die Dosierung von AdBlue in den Abgastrakt auch im Winter sicherzustellen, ist es aus der EP 0928884 weiterhin bekannt, mindestens einen der beiden Behälter, den sogenannten Reduktionsmittelverbrauchsbehälter beziehungsweise Aktivtank, zu beheizen. Aus diesem Tank wird das Medium ins Abgas dosiert. Um eine ausreichende Dosiermenge bei kalten Umgebungstemperaturen zur Verfügung zu stellen, soll der Aktivtank einen möglichst hohen Füllstand aufweisen. Ein weiterer Tank, der sogenannte Reduktionsmittelvorratsbehälter beziehungsweise Passivtank, steht zur zusätzlichen Bevorratung zur Verfügung.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Tankanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, durch eine geeignete konstruktive Gestaltung eine Gefrierfestigkeit beziehungsweise einen Überfüllschutz bei einem Flüssigkeitsbehälter der Anordnung zu gewährleisten. Lufteinschlüsse beim Befüllen des Tanks schützen diesen zum Einen vor Überfüllung und reduzieren zum Anderen in vorteilhafter Weise bei niedrigen Temperaturen einen entstehenden Eisdruck.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Tankanordnung möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, dass im Falle einer Aufteilung in einen Aktivtank und in einen Passivtank sich die Befüllung des Aktivtanks mit Flüssigkeit aus dem Passivtank vereinfacht, weil beispielsweise ein Leckstromsperrventil in einer Verbindungsleitung zwischen den beiden Tanks nicht mehr erforderlich ist. Bei Fahrtem auf abschüssigem Gelände ist es unbeachtlich, wenn Flüssigkeit in den zeitweise tiefergelegenen Tank gelangt; eine unter Gefriergesichtspunkten schädliche Überfüllung wird durch die spezielle Tankdeckenstruktur vermieden, darüber hinausgehende Mittel bzw. Maßnahmen zur Behinderung des Zuflusses aus dem zeitweise höher gelegenen Tank werden unnötig und können weggelassen werden.
Besonders vorteilhaft ist es des Weiteren, dass im Falle einer Aufteilung in einen Aktivtank und in einen Passivtank durch Höherlegung des Passivtanks auf eine Pumpe zwischen dem Aktivtank und dem Passivtank verzichtet werden kann, ohne dass zusätzliche beispielsweise druckluftgestützte Maßnahmen zum mengenmässig angepassten Transport des flüssigen Stoffs vom Passivtank zum Aktivtank erforderlich wären, da die Wandstruktur im Bereich der Tankdecke zumindest des Aktivtanks eine unter Gefriergesichtspunkten gefahrlose maximale Befüllung des Aktivtanks erlaubt. Des Weiteren kann das gesamte System, ohne dass eine Tankpumpe erforderlich wäre, an nur einer Stelle entleert und an nur einer Stelle komplett neu befüllt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich durch die weiteren in den weiteren abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung genannten Merkmale.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Behälter,
2 eine Tankdecke eines Behälters,
3 eine Tankanordnung mit zwei Behältern und zwischengeschalteter Pumpe und
4 eine weitere Tankanordnung mit zwei Behältern.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Tankanordnung 1 mit einem Behälter 3 abgebildet, in dessen Innerem 4 eine Flüssigkeit, beispielsweise ein Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus Abgasen einer Brennkraftmaschine, aufbewahrt werden kann. Der Behälter 3 weist einen Tankboden 5 und eine Tankdecke 7 auf, wobei im Tankboden 5 eine verschließbare Entleeröffnung 13 und in der Tankdecke eine mit einem Tankdeckel verschließbare Befüll-/Belüftungsöffnung 15 angeordnet sind. Tankboden und Tankdecke bilden den unteren beziehungsweise den oberen Abschluß des Behälters 3 und stehen über vier Seitenwände 11 miteinander in Verbindung. In das Innere des Tanks ragt von oben eine Leitung 17, die oberhalb des Tankbodens endet. Über eine oberhalb der Tankdecke mündende Öffnung 19 der Leitung 17 kann beispielsweise über eine nicht näher dargestellte Dosierpumpe dosiert Reduktionsmittel zur Einspritzung in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine abgesaugt werden. Der Behälter 1 weist zwei Kammerwände 9 auf, die fluiddicht an der Tankdecke 7 befestigt sind und in das Innere 4 des Behälters 3 ragen, ohne den Tankboden zu berühren. Die Kammerwände erstrecken sich von einer Seitenwand zu einer gegenüberliegenden Seitenwand und sind auch mit den Seitenwänden fluiddicht verbunden, so dass ein gestrichtelt dargestelltes Teilvolumen 20 in Form eines Quaders entsteht, das nur über die von der Tankdecke abgewandte Seite mit dem übrigen Flüssigkeitsvolumen des Behälters 3 kommunizieren kann.
Durch Anbringung einer geeigneten Struktur mindestens an der oberen Tankninnenseite, wie hier in Form von zwei Kammerwänden 9, ist sichergestellt, dass sich auch bei maximaler Befüllung des Tanks immer ein genügend großes Luftpolster im Tank befindet, um zu verhindern, dass beim Gefrieren der Behälter beschädigt wird. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass ein Überwachen der maximalen Füllhöhe mittels eines Füllstandssensors nicht mehr erforderlich ist, weil nur so viel in den Tank reingeht, wie es entstehende Luftpolster zwischen der Tankdecke und den Kammerwänden beziehungsweise den Seitenwänden erlauben.
Zusätzlich oder alternativ zur beschriebenen Ausgestaltung der Kammerwände können diese auch so angeordnet beziehungsweise in ihrer Längserstreckung parallel zur Tankdecke geformt sein, dass sie über Eck mit zwei Seitenwänden fluiddicht verbunden sind oder dass eine Kammerwand auf einer bestimmten Seitenwand beginnt und nach einer bogenförmigen Erstreckung parallel und in fluiddichter Verbindung zur Tankdecke auf derselben Seitenwand endet.
2 zeigt eine Tankdecke 21 als Detail einer alternativen Behälterausführung, auf deren zum Behälterinnern 4 zugewandten Seite eine in sich geschlossene Kammerwand 23, beispielsweise in Kreisform, entlang der gestrichelt dargestellten Befestigungslinie 25 angeordnet und fluiddicht mit der Tankdecke verbunden ist. Auch hier kann sich, in einem kreisscheibenförmigem Teilvolumen des Tanks, bei Befüllen des Tanks ein Luftpolster ausbilden.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist die Ausgestaltung der Innenseite der Tankdecke in Form einer Wabenstruktur, also mit Wänden, die beispielsweise honigwabenförmig von der Tankinnenseite der Tankdecke in das Innere des Tanks ragen und so eine Vielzahl flächig verteilter Teilvolumina bilden, in denen bei Befüllung des Tanks sich voneinander unabhängige Luftpolster ausbilden können.
3 zeigt eine weitere Tankanordnung 30, die neben dem Behälter 3 einen weiteren Behälter 31 aufweist. Der Behälter 31 ist mit dem Behälter 3 über eine Befüllleitung 37 verbunden, in der eine Tankpumpe 39 angeordnet ist und über die aus einem Bodenbereich des Behälters 31 Adblue abgesaugt und dem Behälter 3 über eine in einem oberen Bereich des Tanks 3 angeordnete Öffnung der Befüllleitung 37 zugeführt werden kann. Beide Behälter 3, 31 weisen Kammerwände 9 mit entsprechend zugeordneten Kammern 41 auf. Der links dargestellte Behälter 3 weist ein Entnahmemittel in Form einer Leitung 17 auf, wie bereits oben beschrieben. Im Bereich des Entnahmemittels ist eine beispielsweise elektrisch betreibbare Tankheizung 51 angeordnet, um eventuell eingefrorenes AdBlue genau dort zuerst aufzutauen, wo es zur Dosierung in den Abgastrakt entnommen werden soll. Die Tankdecken 7 der beiden Behälter sind durch Leitungen 45 und 47 durchbrochen, die zur Be- bzw. Entlüftung dienen. Sie sind fluiddicht mit der Tankdecke verbunden, so dass das Adblue 50 in ihnen bis zu einem obersten Flüssigkeitspegel 43 aufsteigen kann. Die beiden Leitungen 45 und 47 vereinigen sich in einer gemeinsamen Öffnung 49, die eine Verbindung zur Umgebungsluft herstellt. Dargestellt ist eine Position der an sich auf gleicher Höhe angeordneten Behälter 3, 31 auf einer schiefen Ebene 35, wenn also ein die Tankanordnung 30 enthaltendes Fahrzeug auf einem Hang positioniert ist beziehungsweise eine Steigung erklimmt oder einen Hang hinabfährt.
Da die beiden Behälter sich relativ zu einer horizontalen Ebene des Fahrzeugs auf gleicher Höhe befinden, muss Adblue mithilfe der Pumpe 39 vom als Reduktionsmittelvorratsbehälter beziehungsweise Passivtank dienenden Behälter 31 zum als Reduktionsmittelverbrauchsbehälter beziehungsweise Aktivtank dienenden Behälter 3 transportiert werden. Ein unkontrolliertes Überlaufen in den jeweils bei einer Berg- bzw. Talfahrt tiefergelegenen Tank durch die nicht dichte Pumpe 39 ist aufgrund der speziellen Struktur der Tankdecke unproblematisch, da diese Struktur den tiefergelegenen Tank nur bis zu einem unter dem Gesichtspunkt einer Gefahr des Eingefrierens ungefährlichen maximalen Füllhöhe auffüllen lässt. Da die in den Kammern eingeschlossene Luft nicht entweichen kann, ist ein Überfüllen nicht möglich, so dass sichergestellt ist, dass der zeitweise tiefergelegene Tank, im Beispiel gemäß 3 der Tank 3, beim Einfrieren des AdBlue nicht durch die Ausdehnung des sich bildenden Eises beschädigt wird, weil das Luftpolster im Vergleich zur Flüssigkeit und im Vergleich zu den Behälterwänden eine hohe Kompressibilität aufweist.
4 zeigt eine weitere Tankanordnung 40, bei der die beiden Behälter 3, 31 relativ zu einer horizontalen Ebene des Fahrzeugs auf einer unterschiedlichen Höhe angeordnet sind. Der Passivtank 31 befindet sich auf einer Höhe h relativ zum Aktivtank 3, so dass der Aktivtank 3 über die Leitung 37 mit Flüssigkeit aus dem Passivtank 31 befüllt wird, ohne dass eine Tankpumpe in der Leitung 37 erforderlich ist. Somit ist der Aktivtank immer bestmöglich gefüllt. Um das Tanksystem zu entleeren und neu zu befüllen, reicht eine Entleerungsöffnung 13 im tiefergelegenen Tank, und es reicht eine Befülleinrichtung, die sich über dem maximalen Füllstand im höhergelegenen Tank befindet. Werden zusätzliche Einrichtungen wie Filter oder Siebe am nicht näher dargestellten Befüllanschluss verwendet, so sind auch diese nur einmal notwendig.
Die Leitung 37 kann in einer Abwandlung der Anordnung nach 4 mit einer elektrischen Heizung versehen sein, um ein vorzeitiges Einfrieren des Systems an dieser für die Befüllung des Aktivtanks neuralgischen Stelle zu verhindern. Die Be- und Entlüftungsleitungen 45 beziehungsweise 47 können, wie in 3 dargestellt, in einer gemeinsamen Öffnung 49 zur Umgebung münden oder separat eine Belüftung des jeweils zugeordneten Tanks mit der Umgebungsluft sicherstellen. Auch die Anordnung nach 3 kann in einer Abwandlung jeweils separat mit der Umgebungluft in Verbindung stehende Be- und Entlüftungsleitungen 45 beziehungsweise 47 aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0928884 [0003, 0003]

Claims

Tankanordnung (1, 30, 40) zur Bevorratung eines flüssigen Stoffs (50), insbesondere eines Hilfsmittels zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit dem flüssigen Stoff (50) befüllbaren Behälter (3, 31), wobei der mindestens eine Behälter (3, 31) eine untere, als Tankboden (5) bezeichnete und eine obere, als Tankdecke (7, 21) bezeichnete Wand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens von der Tankdecke (7, 21) ausgehend mindestens eine Kammerwand (9, 23) in das Innere (4) des Behälters (3, 31) ragt.
Tankanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerwand (9, 23) derart zwischen Seitenwänden (11) des Behälters (3, 31) angeordnet ist, dass mindestens ein als Kammer (41) bezeichnetes Teilvolumen des Behälters (3, 31) nahe der Tankdecke (7, 21) seitlich vollständig von der mindestens einen Kammerwand (23, 9) oder von der mindestens einen Kammerwand (9, 23) und mindestens einer Seitenwand (11) umgeben ist, so dass sich bei maximaler Befüllung des Behälters (3, 31) ein Luftpolster in der Kammer (41) bilden kann.
Tankanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammerwand (9, 23) sich von einer Seitenwand bis zu einer gegenüberliegenden Seitenwand erstreckt.
Tankanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammerwand (23, 9) in sich geschlossen ist.
Tankanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer mit dem flüssigen Stoff (50) befüllbaren Behälter (31, 3) vorgesehen ist.
Tankanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Tankdecke (7, 21) des weiteren Behälters (31, 3) ausgehend mindestens eine weitere Kammerwand (9, 23) in das Innere (4) des weiteren Behälters (31, 3) ragt.
Tankanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3, 31) über den weiteren Behälter (31, 3) mit dem flüssigen Stoff (50) befüllt werden kann.
Tankanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Behälter (31, 3) mit dem Behälter (3, 31) über eine Befüllleitung (37) fluidisch in Verbindung steht.
Tankanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Befüllleitung (37) eine Pumpe (39) angeordnet ist.
Tankanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Behälter (31, 3) höher (h) als der Behälter (3, 31) gelegen ist.
Tankanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dass der Behälter (3, 31) eingerichtet ist zur Verwendung als Verbrauchsbehälter und dass der weitere Behälter (31, 3) eingerichtet ist zur Verwendung als Vorratsbehälter zur Speisung des Verbrauchsbehälters.
Tankanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3, 31) eine in das Innere (4) des Behälters ragende Leitung (17) zur dosierten Entnahme des flüssigen Stoffs (50) aufweist.
Tankanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3, 31) eine verschließbare Entleeröffnung (13) im Tankboden aufweist.
Tankanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3, 31) eine verschließbare Befüllöffnung (15) aufweist.