DE102009029313A1 - Storage tank for receiving operating or auxiliary substance, particularly freezable reducing agent for internal combustion engine, is heated by circulating medium generated from internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

The storage tank (10) has a bottom surface (14) and an outer surface (34), and is heated by a circulating medium generated from an internal combustion engine. The generated medium is an exhaust gas, where the circulating medium is engine oil or fuel. The generated or circulating medium flows in a line (32), which proceeds in the form of a meander (36) inside the storage tank.

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 10 2006 027 487 A1 betrifft einen Fahrzeugtank für ein flüssiges Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstofflösung. Der Fahrzeugtank zur Aufnahme einer wässrigen Harnstofflösung zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen wird aus Kunststoff gefertigt. Der Fahrzeugtank weist in vorteilhafter Weise eine Funktionseinheit auf, die mindestens eine Pumpe, mindestens ein Druckregelventil, mindestens einen Innenbehälter mit integrierter elektrischer Heizung sowie mindestens eine Saugleitung umfasst. Die Funktionseinheit ist in vorteilhafter Weise in einer Öffnung im Tank eingesetzt und dichtet diesen deckelartig ab. DE 10 2006 027 487 A1 relates to a vehicle tank for a liquid reducing agent, in particular a urea solution. The vehicle tank for receiving an aqueous urea solution for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines is made of plastic. The vehicle tank advantageously has a functional unit which comprises at least one pump, at least one pressure regulating valve, at least one inner container with integrated electrical heating and at least one suction line. The functional unit is advantageously used in an opening in the tank and seals it like a lid.

Das Reduktionsmittel, das im Wege des SCR-Verfahrens eingesetzt wird (SCR = selective catalytic reduction), gefriert je nach zugesetztem Antifrostmittel zwischen –11°C und –40°C. Da auch bei tiefen Temperaturen die Schadstoffe der Verbrennungskraftmaschine zu reduzieren sind, ist das Reduktionsmittel gegebenenfalls aufzutauen. Dazu befindet sich innerhalb des Reduktionsmitteltanks eine Heizung, die in der Regel elektrisch betrieben wird. Bei Personenkraftwagen hat sich im Gegensatz zu Nutzfahrzeuganwendungen eine elektrische Heizung durchgesetzt, während bei Nutzfahrzeuganwendungen die Heizung des Tanks über das Kühlwasser erfolgt.The reducing agent used in the SCR process (SCR = Selective Catalytic Reduction) freezes between -11 ° C and -40 ° C, depending on the antifreeze added. Since the pollutants of the internal combustion engine are to be reduced even at low temperatures, the reducing agent may need to be thawed. For this purpose, within the reducing agent tank is a heater, which is usually operated electrically. In passenger cars, in contrast to commercial vehicle applications, an electric heater has prevailed, while in commercial vehicle applications, the heating of the tank via the cooling water takes place.

Die elektrische Beheizung des Tanks einer Abgasnachbehandlungsanlage unter Verwendung von wässriger Harnstofflösung als Reduktionsmittel, erfordert ein effizientes Heiz- bzw. Auftaukonzept. Dies ist umso wichtiger, da von der Bordelektrik nur eine begrenzte elektrische Leistung zur Verfügung gestellt werden kann. Die gesetzlichen Bestimmungen erfordern ein rasches Auftauen einer begrenzten Reduktionsmittelmenge. Eine elektrische Heizung wird innerhalb des Tanks in ein Teilbehälter positioniert und ist in der Regel von einem Schwapp- oder Schwalltopf umgeben. Die Wände dieses Teilbehälters, der in der Regel aus Kunststoff gefertigt ist, stellen eine thermische Isolierung des Volumens, welches im Teilbehälter bevorratet ist, zur außen gegebenenfalls gefrorenen Flüssigkeit des Vorratstanks dar. Da diese Lösung überdies die Konvektion des über die Heizung aufgetauten Reduktionsmittels auf den Inhalt des Teilbehälters beschränkt, wird dieser weit vor dem Inhalt des Vorratstanks auftauen. Beim Gefrieren dehnt sich das Reduktionsmittel um ca. 10 Vol.-% aus. Diese Volumenausdehnung darf das Tanksystem nicht schädigen, d. h. das System ist so zu konfigurieren, dass es dem sich aufbauenden Eisdruck widersteht. Hinsichtlich des Tanks ist dieser so zu dimensionieren, dass ein Ausdehnungsvolumen von bis zu 3 l aufgenommen werden kann. Nicht alle in Personenkraftwagen eingesetzten Tanks haben eine ideale Einbausituation hinsichtlich der für die Eisdruckfähigkeit optimierten Form des Vorratstanks, manche Einbausituationen im Fahrzeug führen zu sehr ungünstigen Tankgeometrien. Unter ungünstiger Tankgeometrie ist im vorliegenden Zusammenhang eine Geometrie zu verstehen, bei der die im Tank bevorratete Flüssigkeit der kalten Umgebung eine sehr große Angriffsfläche bietet, wobei ein isolierender Luftraum relativ klein dimensioniert ist. Hinsichtlich der Anforderungen an die Eisdruckfähigkeit eines solchen Tanks ist der isolierende Luftraum zu kleinflächig. Der Vorratstank wird zunächst an der Außenwand gefrieren und es wird somit in der Mitte des Tanks eine flüssige Blase verbleiben, die beim Durchfrieren schließlich aufgrund ihrer Expansion zu einer Zerstörung des Tanksystems führen kann.The electrical heating of the tank of an exhaust aftertreatment system using aqueous urea solution as a reducing agent, requires an efficient heating or thawing concept. This is all the more important because of the on-board electrical system only a limited electrical power can be provided. The legal provisions require a rapid thawing of a limited amount of reducing agent. An electric heater is positioned within the tank in a sub-tank and is usually surrounded by a slosh or swirl pot. The walls of this sub-container, which is usually made of plastic, provide a thermal insulation of the volume, which is stored in the sub-container, to the outside optionally frozen liquid of the storage tank. Since this solution, moreover, the convection of thawed over the heating reducing agent on the Limited content of the sub-container, this will thaw far before the contents of the storage tank. Upon freezing, the reducing agent expands by about 10% by volume. This volume expansion must not damage the tank system, i. H. The system should be configured to withstand the build-up of ice pressure. With regard to the tank, this should be dimensioned so that an expansion volume of up to 3 l can be accommodated. Not all tanks used in passenger cars have an ideal installation situation with regard to the form of the storage tank, which is optimized for ice compressibility, and some installation situations in the vehicle lead to very unfavorable tank geometries. Unfavorable tank geometry in the present context is to be understood as meaning a geometry in which the liquid stored in the tank offers a very large attack surface to the cold environment, an insulating air space being dimensioned relatively small. With regard to the requirements of the Eisdruckfähigkeit such a tank, the insulating air space is too small. The storage tank will first freeze on the outer wall and it will thus remain in the middle of the tank, a liquid bubble, which can eventually lead to destruction of the tank system during freezing due to their expansion.

Die Beeinflussung des Einfrierverhaltens des im Vorratstank bevorrateten Reduktionsmittels über eine zusätzliche Isolierung auf der Außenseite des Tanks stellt zwar eine wirksame Maßnahme dar, ist jedoch häufig aus Bauraumgründen nicht möglich.Although influencing the freezing behavior of the reducing agent stored in the storage tank via additional insulation on the outside of the tank is an effective measure, it is often not possible for space reasons.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Vorratstank zur Aufnahme eines Betriebs-/Hilfsstoffes, insbesondere eines gefrierfähigen Reduktionsmittels wie Harnstoff oder eine Harnstoff-Wasser-Lösung an seiner Mantelfläche und/oder im Bodenbereich zu beheizen, wobei als Heizmedium eine bereits an der Verbrennungskraftmaschine im Fahrzeug vorgesehene Wärmequelle herangezogen wird. Bei dieser im Fahrzeug bereits vorgesehenen Wärmequelle handelt es sich insbesondere um die Verbrennungskraftmaschine selbst, so zum Beispiel um den von dieser erzeugten Abgasstrom, der ein erhöhtes Temperaturniveau aufweist bzw. das innerhalb der Verbrennungskraftmaschine zirkulierende Kühlmedium.According to the invention it is proposed to heat a storage tank for receiving an operating / auxiliary substance, in particular a freezable reducing agent such as urea or a urea-water solution on its lateral surface and / or in the bottom region, wherein as a heating medium already provided on the internal combustion engine in the vehicle heat source is used. This heat source, which is already provided in the vehicle, is, in particular, the internal combustion engine itself, for example the exhaust gas flow generated by it, which has an elevated temperature level or the cooling medium circulating within the internal combustion engine.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, ist eine Zuleitung, in welcher entweder ein Abgasstrom oder besser gesagt ein Teil des Kühlwassers zirkuliert, in Mäanderform innerhalb des Vorratstanks angeordnet oder in die Mantelfläche des Vorratstanks integriert. Da der Vorratstank im Allgemeinen als Kunststoffspritzgussbauteil gefertigt ist, können die das Heizmedium führenden Kanäle bereits bei der Herstellung des Vorratstanks bzw. von Tankwänden bzw. Tankboden in diesen integriert werden. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die das Heizmedium führende Leitung in Mäanderform im Inneren des Vorratstanks zu befestigen. Zulauf und Rücklauf der das Heizmedium führenden Leitung können an einer Bypass-Leitung angeschlossen werden, mit der ein z. B. Teilabgasstrom aus dem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine hinter dem Endschalldämpfer entnommen und vor dem Endschalldämpfer wieder zugeführt wird. Wird die das Heizmedium führende Leitung an der Bodenfläche bzw. der Mantelfläche des Vorratstanks oder in dessen Innenraum in Mäanderform verlegt, so ergibt sich eine hohe vom Heizmedium bestrichene Fläche, so dass gefrorenes Reduktionsmittel, welches im Inneren des Vorratstanks bevorratet wird, gegebenenfalls schnell von innen aufgetaut werden kann. Neben einer Bedeckung der Mantelfläche bzw. einer Integration der Heizelemente in die Mantelfläche oder in die Bodenfläche, besteht auch die Möglichkeit, in Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung in Mäanderform vorgesehene Heizleitungen deckelseitig am Vorratstank aufzubringen oder in die Deckelgeometrie des Vorratstanks zu integrieren.In an advantageous embodiment variant of the solution proposed according to the invention, a supply line in which either an exhaust gas stream or rather a part of the cooling water circulates is arranged in meandering form within the storage tank or integrated into the jacket surface of the storage tank. Since the storage tank is generally made as a plastic injection molded component, the channels carrying the heating medium can already be integrated in the production of the storage tank or tank walls or tank bottom. Alternatively, it is possible to attach the heating medium leading line in meandering form inside the storage tank. Inlet and return of the heating medium leading line can be connected to a bypass line, with a z. B. Partial exhaust stream taken from the exhaust tract of the internal combustion engine behind the muffler and before the muffler is fed again. If the line leading to the heating medium is laid on the bottom surface or the lateral surface of the storage tank or in its interior in meandering form, then a high area of the heating medium results, so that frozen reducing agent, which is stored in the interior of the storage tank, if necessary quickly from the inside can be thawed. In addition to covering the lateral surface or an integration of the heating elements in the lateral surface or in the bottom surface, it is also possible, in further development of the proposed solution according to the invention provided in meandering form heating pipes cover side on the storage tank or to integrate into the lid geometry of the storage tank.

Die Nutzung einer bereits im Fahrzeug vorhandenen Wärmequelle erlaubt eine Systemvereinfachung, da auf die elektrische Heizung verzichtet werden kann, die zudem eine relativ hohe elektrische Verlustleistung erzeugt, die über die Motorleistung zu kompensieren ist. Des Weiteren ist bei einer elektrischen Heizung deren Heizwirkung auf das Innere des Schwapptopfes begrenzt, ferner stellt eine elektrische Heizung eine Restriktion hinsichtlich des Tankdesigns dar.The use of an already existing in the vehicle heat source allows a simpler system, since it can be dispensed with the electric heater, which also generates a relatively high electrical power loss, which is to be compensated by the engine power. Furthermore, in the case of an electric heater, its heating effect is limited to the interior of the sloshpot, furthermore an electric heater represents a restriction with regard to the tank design.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können potentielle Systemausfälle durch Ausfall des elektrischen Heizers komplett eliminiert werden. Des Weiteren trägt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zur CO2-Reduzierung bei und begünstigt ein schnelles Auftauen, was gesetzlich vorgeschrieben ist. Des Weiteren wird in Bezug auf die Fahrzeugelektrik die Pin-Belegung an einem EDC-Steuergerät reduziert sowie die Endstufenzahl der DCU reduziert. Die Heizfläche, auf die das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Heizmedium oder das in dieser zirkulierende Heizmedium wirkt, ist erheblich größer, verglichen mit der Fläche, die über eine elektrisch betriebene Beheizung erwärmt werden kann.In the proposed solution according to the invention potential system failures can be completely eliminated by failure of the electric heater. Furthermore, the proposed solution according to the invention contributes to CO 2 reduction and promotes rapid thawing, which is required by law. Furthermore, with regard to the vehicle electrics, the pin allocation to an EDC control unit is reduced and the final stage number of the DCU is reduced. The heating surface on which acts of the combustion medium produced by the internal combustion engine or the circulating in this heating medium, is considerably larger compared with the area which can be heated by an electrically operated heating.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 einen Vorratstank zur Aufnahme eines gefrierfähigen Reduktionsmittels mit einer elektrisch betriebenen Heizung, 1 a storage tank for receiving a freezable reducing agent with an electrically operated heating,

2 die Darstellung des Verlaufes der das Heizmedium führenden Leitung an der Mantelfläche des Vorratstanks und 2 the representation of the course of the heating medium leading line on the lateral surface of the storage tank and

3 die Einbindung der das Heizmedium führenden Leitung zum Beispiel in den Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine mit Bypass-Leitung samt Rückschlagventil und Bypass-Ventil. 3 the integration of the heating medium leading line, for example, in the exhaust system of an internal combustion engine with bypass line including check valve and bypass valve.

1 zeigt eine Ausführungsvariante eines ein gefrierfähiges Reduktionsmittel bevorratenden Vorratstanks gemäß des Standes der Technik. 1 shows an embodiment of a freezable reducing agent stockpiling storage tank according to the prior art.

Ein Vorratstank 10 zur Aufnahme eines gefrierfähigen Reduktionsmittels, angedeutet durch Bezugszeichen 19, umfasst einen topfförmigen Einsatz 12. Der Vorratstank 10 ist einerseits durch eine Bodenfläche 14, und andererseits durch eine Mantelfläche 34 begrenzt. Im Inneren des topfförmigen Einsatzes 12 verläuft eine Sauglanze 16, die gegebenenfalls auch beheizt ausgebildet ist. An der Saugöffnung der Sauglanze 16 ist ein elektrisch betriebenes Heizelement 18 vorgesehen. Unterhalb des topfförmigen Einsatzes 12 befindet sich ein Untertopf 20 der über eine Befüllöffnung 22, die sich in radiale Richtung durch die Wand des Untertopfes 20 erstreckt, mit Reduktionsmittel beaufschlagt ist. Der Vorratstank 10 ist durch einen Tankdeckel 26 verschlossen, auf dessen Oberseite sich ein Fördermodul 24 befindet. Dem Fördermodul 24 ist ein Rücklauf 28 zugeordnet, über welchen überschüssiges Reduktionsmittel 19 dem Inneren des Vorratstanks 10, insbesondere dem topfförmigen Einsatz 12 zuströmt. Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass das elektrisch betriebene Heizelement 18 sich im Wesentlichen im Untertopf 20 befindet und die erwärmbare Fläche, die durch das elektrisch betriebene Heizelement beaufschlagt werden kann, aufgrund der Einbaugeometrie begrenzt ist.A storage tank 10 for receiving a freezable reducing agent, indicated by reference numerals 19 , includes a cup-shaped insert 12 , The storage tank 10 is on the one hand by a floor area 14 , and on the other hand by a lateral surface 34 limited. Inside the pot-shaped insert 12 runs a suction lance 16 , which is optionally formed heated. At the suction opening of the suction lance 16 is an electrically operated heating element 18 intended. Below the cup-shaped insert 12 there is a saucer 20 the over a filling opening 22 extending in radial direction through the wall of the saucer 20 extends, is acted upon by reducing agent. The storage tank 10 is through a gas cap 26 closed, on the top of a conveyor module 24 located. The conveyor module 24 is a return 28 assigned over which excess reducing agent 19 the interior of the storage tank 10 , in particular the cup-shaped insert 12 flows in. From the illustration according to 1 shows that the electrically operated heating element 18 essentially in the lower pot 20 is located and the heatable surface, which can be acted upon by the electrically operated heating element, is limited due to the installation geometry.

Ausführungsvariantenvariants

Der Darstellung gemäß 2 ist eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zu entnehmen.The representation according to 2 a first embodiment of the solution proposed by the invention can be seen.

2 zeigt, dass der Vorratstank 10 ebenfalls den topfförmigen Einsatz 12 umfasst und durch die Bodenfläche 14 begrenzt ist. Innerhalb des topfförmigen Einsatzes 12 befindet sich die Sauglanze 16, der jedoch im Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß 1 kein elektrisches Heizelement zugeordnet ist. Der Vorratstank 10 ist mit Reduktionsmittel 19 befüllt. Analog zur Darstellung gemäß 1 befindet sich unterhalb des topfförmigen Einsatzes 12, der in der Regel aus Kunststoffmaterial gefertigt wird, der Untertopf 20, der die Befüllöffnung 22 umfasst. Das Reduktionsmittel 19 wird aus dem Vorratstank 10 über das Fördermodul 24 gefördert, welches auf der Oberseite des Tankdeckels 26 angeordnet ist. Stromab des Fördermoduls 24 befindet sich der Rücklauf 28, über den überschüssiges Reduktionsmittel 19 in den Vorratstank 10 zurückströmt, insbesondere in den darin aufgenommenen topfförmigen Einsatz 12. 2 shows that the storage tank 10 also the pot-shaped use 12 includes and through the floor area 14 is limited. Inside the cup-shaped insert 12 is the suction lance 16 , however, in contrast to the embodiment according to 1 no electrical heating element is assigned. The storage tank 10 is with reducing agent 19 filled. Analogous to the representation according to 1 is located below the cup-shaped insert 12 which is usually made of plastic material, the saucer 20 , the filling opening 22 includes. The reducing agent 19 gets out of the storage tank 10 via the conveyor module 24 conveyed, which is on the top of the tank cap 26 is arranged. Downstream of the conveyor module 24 is the return 28 , about the excess reducing agent 19 in the storage tank 10 flows back, especially in the recorded therein cup-shaped insert 12 ,

Bezugszeichen 30 bezeichnet die äußere Umfangsfläche des Tanks, dargestellt durch dessen Mantelfläche 34. Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass im Inneren des Vorratstanks 10, d. h. insbesondere innerhalb des Reduktionsmittels 19 eine Leitung 32 in Mäanderform 36 verläuft. Diese Leitung, in der ein Heizmedium geführt ist, erstreckt sich sowohl durch die Partien des Vorratstanks 10, welche den topfförmigen Einsatz 12 umgibt, als auch durch den topfförmigen Einsatz 12 selbst. Aufgrund des Umstandes, dass die das Heizmedium führende Leitung 32 in einen Mäander-Verlauf 36 aufweist, ist eine relativ hohe Heizfläche gegeben. Alternativ zur in 2 dargestellten Ausführungsmöglichkeit, kann die Leitung 32 für das Heizmedium, so zum Beispiel einen Abgasteilstrom oder Kühlwasser der Verbrennungskraftmaschine auch an der Innenseite der Mantelfläche 34 verlaufen oder auch bereits bei der Herstellung des Vorratstanks 10 in die Mantelfläche 34 integriert sein. In vorteilhafter Weise sind ein Zulauf 38 sowie ein Rücklauf 40 der das Heizmedium führenden Leitung 32 analog zum Rücklauf 28 durch den Tankdeckel 26 geführt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann im Unterschied zur Lösung gemäß 1 erreicht werden, dass sowohl der Inhalt des Vorratstanks 10 als auch der Inhalt des topfförmigen Einsatzes 12 mit ein und demselben Heizelement, in diesem Falle der Heizleitung 32 über eine bereits am Fahrzeug befindliche Wärmequelle aufgetaut werden kann. Die elektrische Heizung mit ihrer relativ geringen kleinen erwärmbaren Fläche kann entfallen. Vorraussetzung zum Auftauen des Inhalts des Vorratstanks 10 bzw. des topfförmigen Einsatzes 12 ist, dass das Heizmedium bereits eine ausreichende Temperatur aufweist, um Wärme an den gegebenenfalls gefrorenen Inhalt von Reduktionsmittel 19 im Inneren des Vorratstanks 10 bzw. im Inneren des topfförmigen Einsatzes 12 abzugeben. Dies ist in der Regel bei Abgas von Verbrennungskraftmaschinen unmittelbar nach deren Start der Fall. reference numeral 30 denotes the outer peripheral surface of the tank, represented by its lateral surface 34 , From the illustration according to 2 it turns out that inside the storage tank 10 , ie in particular within the reducing agent 19 a line 32 in meandering form 36 runs. This line, in which a heating medium is guided, extends through both the parts of the storage tank 10 , which the cup-shaped use 12 surrounds, as well as by the cup-shaped use 12 itself. Due to the fact that the heating medium leading line 32 into a meander course 36 has a relatively high heating surface is given. Alternatively to in 2 illustrated embodiment possibility, the line 32 for the heating medium, such as an exhaust partial flow or cooling water of the internal combustion engine also on the inside of the lateral surface 34 run or even already in the production of the storage tank 10 in the lateral surface 34 be integrated. Advantageously, an inlet 38 as well as a return 40 the heating medium leading line 32 analogous to the return 28 through the tank lid 26 guided. By the solution proposed by the invention, in contrast to the solution according to 1 be achieved that both the contents of the storage tank 10 as well as the content of the cup-shaped insert 12 with one and the same heating element, in this case the heating cable 32 can be thawed over a heat source already on the vehicle. The electric heater with its relatively small small heatable surface can be omitted. Prerequisite for thawing the contents of the storage tank 10 or the cup-shaped insert 12 is that the heating medium already has a sufficient temperature to heat to the optionally frozen content of reducing agent 19 inside the storage tank 10 or inside the pot-shaped insert 12 leave. This is usually the case with exhaust gas from internal combustion engines immediately after their start.

In besonders platzsparender Bauweise kann die Leitung 32 zur Führung des Heizmediums, sei es ein Teilabgasstrom, sei es in der Verbrennungskraftmaschine zirkulierendes Kühlwasser durch den Tankdeckel 26 in das Innere des Vorratstanks 10 sowie durch das Fördermodul 24 geleitet werden. Damit ist neben der Beheizung des Inhaltes des Volumens des topfförmigen Einsatzes 12, des Inneren des Vorratstanks 10 auch die Beheizung des Fördermoduls 24 möglich. Bei geschicktem Verlegen der Leitung 32 kann über diese auch die Sauglanze 16 bzw. deren oberhalb der Bodenfläche befindliche Ansaugöffnung vor Zufrieren geschützt werden.In particularly space-saving design, the line 32 for guiding the heating medium, be it a partial exhaust stream, be it in the internal combustion engine circulating cooling water through the tank lid 26 into the interior of the storage tank 10 as well as through the conveyor module 24 be directed. This is in addition to the heating of the contents of the volume of the cup-shaped insert 12 , the interior of the storage tank 10 also the heating of the conveyor module 24 possible. With clever laying of the line 32 can also use this the suction lance 16 or whose above the bottom surface located suction are protected from freezing.

3 zeigt die Einbindung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung in das Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine. 3 shows the integration of the inventively proposed solution in the exhaust system of an internal combustion engine.

In der Darstellung gemäß 3 befindet sich in einem Abgasstrang 42 der Vorratstank 10, der in der Darstellung gemäß 2 in größerem Maßstab dargestellt ist. Der Vorratstank gemäß 2 ist in der Ausführungsvariante 3 in einen Abgasstrang 42 einer Verbrennungskraftmaschine eingebunden. Durch den Abgasstrang 42 strömt gereinigtes Abgas 44 der Verbrennungskraftmaschine in Richtung eines Endschaltdämpfers 56. Sowohl der Zulauf 38 der Leitung 32 für das Heizmedium als auch deren Rücklauf 40 sind an einer Bypass-Leitung 50 angeschlossen. Die Bypass-Leitung 50 wird von einem Teilabgasstrom in Strömungsrichtung 52 durchströmt. Der Teilstrom vom Abgas 44 wird an einer Abzweigstelle 58 entnommen, sobald ein in der Bypass-Leitung 50 integriertes Bypass-Ventil 46 über ein Motorsteuergerät 48 oder ein SCR-Steuergerät angesteuert wird.In the illustration according to 3 is located in an exhaust system 42 the storage tank 10 , which in the representation according to 2 is shown on a larger scale. The storage tank according to 2 is in the embodiment 3 in an exhaust system 42 integrated in an internal combustion engine. Through the exhaust system 42 flows purified exhaust gas 44 the internal combustion engine in the direction of a Endschaltdämpfers 56 , Both the inlet 38 the line 32 for the heating medium as well as their return 40 are on a bypass line 50 connected. The bypass line 50 is from a partial exhaust stream in the flow direction 52 flows through. The partial flow of the exhaust gas 44 is at a branch point 58 taken as soon as one in the bypass line 50 integrated bypass valve 46 via an engine control unit 48 or an SCR control unit is controlled.

Bei Betätigung des Bypass-Ventiles 46 in der Abgasleitung 50 strömt ein Teilabgasstrom in Strömungsrichtung 52 in die Bypass-Leitung 50 ein. In der Bypass-Leitung 50 ist darüber hinaus ausgangsseitig ein Rückschlagventil 54 angeordnet. Der Teilabgasstrom wird an der Abzweigstelle 58 stromab des Endschalldämpfers 56 entnommen und an einer Einleitungsstelle 60 vor dem Endschalldämpfer 56 wieder in den Abgasstrom eingeleitet.Upon actuation of the bypass valve 46 in the exhaust pipe 50 a partial exhaust stream flows in the flow direction 52 in the bypass line 50 one. In the bypass line 50 In addition, the output side is a check valve 54 arranged. The partial exhaust stream is at the branch point 58 downstream of the rear silencer 56 taken and at a discharge point 60 in front of the rear silencer 56 again introduced into the exhaust stream.

Über die Bypass-Leitung 50 tritt das Heizmedium – in der Ausführungsvariante gemäß 3 der Teilabgasstrom – am Zulauf 38 in die Leitung 32 ein und durchströmt diese in Strömungsrichtung. Je nach Anzahl der Windungen innerhalb des Mäanderverlaufes 36 der Leitung 32 innerhalb des Vorratstanks 10 bzw. innerhalb des Schwapptopfes des topfförmigen Einsatzes 12 kann entsprechend Wärme an das gefrorene Reduktionsmittel 19 im Inneren des Vorratstanks 10 bzw. im Inneren des topfförmigen Einsatzes 12 abgegeben werden. Über den Rücklauf 340 strömt der entsprechend abgekühlte Teilabgasstrom wieder in die Bypass-Leitung 50 in Strömungsrichtung 52 der Einspeisungsstelle 16 vor dem Endschalldämpfer 56 zu und wird dort wieder in den Abgasstrang 42 der in 3 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine eingeleitet. Im Gegensatz zu der im Zusammenhang mit 1 dargestellten elektrisch betriebenen Heizung 18 kann eine wesentlich gleichmäßigere und großflächigere Erwärmung des gefrorenen Reduktionsmittels 19 im Inneren des Vorratstanks 10 bzw. im Inneren des topfförmigen Einsatzes 12 erreicht werden. In besonders vorteilhafter Weise können zur Erhöhung der wärmeabgebenden Fläche der Leitung 32 in der Wandfläche des topfförmigen Einsatzes 12 Durchbrüche 64 vorgesehen werden, durch welche die Leitung 32 radial durch den topfförmigen Einsatz 12 verläuft und Wärme an das im topfförmigen Einsatz 12 befindliche Volumen von Reduktionsmittel 19 abgibt.About the bypass line 50 enters the heating medium - in the embodiment according to 3 the partial exhaust gas flow - at the inlet 38 into the pipe 32 and flows through them in the flow direction. Depending on the number of turns within the meander course 36 the line 32 inside the storage tank 10 or within the slosh pot of the cup-shaped insert 12 can heat the frozen reducing agent accordingly 19 inside the storage tank 10 or inside the pot-shaped insert 12 be delivered. About the return 340 the correspondingly cooled partial exhaust gas stream flows back into the bypass line 50 in the flow direction 52 the feed-in point 16 in front of the rear silencer 56 to and is there again in the exhaust system 42 the in 3 introduced internal combustion engine, not shown. Unlike the related 1 illustrated electrically operated heater 18 can a much more uniform and larger-scale heating of the frozen reducing agent 19 inside the storage tank 10 or inside the pot-shaped insert 12 be achieved. In a particularly advantageous manner, to increase the heat-emitting surface of the line 32 in the wall surface of the cup-shaped insert 12 breakthroughs 64 be provided, through which the line 32 radially through the cup-shaped insert 12 runs and heat to the cup-shaped use 12 located volumes of reducing agent 19 emits.

Mittels eines Rückschlagventils 54, welches in der Darstellung gemäß 3 stromab eines Rücklaufes 40 der Leitung 32 dargestellt ist und in die Leitung integriert ist, wird die Strömungsrichtung in der Leitung 32 bestimmt. Das Rückschlagventil ist federbeaufschlagt ausgebildet und verhindert ein Einströmen von Abgas aus dem Endschalldämpfer 56 entgegen der Strömungsrichtung 52 wie in 3 dargestellt. Des Weiteren schützt das Rückschlagventil 54 vor Überhitzung innerhalb des Vorratstanks 10, wenn das Bypassventil 46 geschlossen ist. Wenngleich in der Darstellung gemäß 3 außerhalb des Leitungsstranges der Leitung 32 angeordnet, ist das Rückschlagventil 54, einen kugelförmigen Schließkörper, der mittels einer Feder beaufschlag ist, umfassend in die Leitung 32 integriert, was z. B. kurz vor der Einbindungsstelle der Leitung 32 in den Endschalldämpfer 56 erfolgt sein kann. By means of a check valve 54 , which in the illustration according to 3 downstream of a return 40 the line 32 is shown and integrated into the line, the flow direction is in the line 32 certainly. The check valve is spring-loaded and prevents ingress of exhaust gas from the muffler 56 against the flow direction 52 as in 3 shown. Furthermore, the check valve protects 54 from overheating inside the storage tank 10 when the bypass valve 46 closed is. Although in the illustration according to 3 outside the wiring harness of the line 32 arranged, is the check valve 54 a ball-shaped closing body, which is acted upon by a spring, comprising in the conduit 32 integrated, what z. B. just before the integration point of the line 32 in the rear silencer 56 can be done.

Der Entfall des elektrisch betriebenen Heizelementes 18 gemäß der Lösung des Standes der Technik in 1 erlaubt ebenfalls die Freilegung eines Anschlusses an der ECU 48, da die Steuerung des elektrisch betriebenen Heizelementes nun entfällt und die Erwärmung des gefrorenen Reduktionsmittels ausschließlich über das Heizmedium, sei es ein Teilabgasstrom wie in 3 dargestellt, sei es ein Teilstrom von Kühlflüssigkeit der Verbrennungskraftmaschine. In der Schnittdarstellung gemäß 2 lässt sich der Mäanderverlauf 36 der das Heizmedium führenden Leitung 32 erkennen. Senkrecht zur Zeichenebene kann die das Heizmedium führende Leitung 32 auch spiralförmig oder in konzentrischen Kreisen unterschiedlichen Radien durch das Innere des Vorratstanks 10 geführt sein. In besonders vorteilhafter Weise ist bei allen möglichen Ausführungsvarianten die Möglichkeit eröffnet, Zulauf 38 und Rücklauf 40 der das Heizmedium führenden Leitung 32 durch den Tankdeckel 26 zu leiten und mit dem Heizmedium auch das an der Oberseite des Tankdeckels 26 befindliche Fördermodul 24 zu beheizen und gegebenenfalls aufzutauen.The elimination of the electrically operated heating element 18 in accordance with the solution of the prior art in 1 also allows the exposure of a connection to the ECU 48 , Since the control of the electrically operated heating element is now eliminated and the heating of the frozen reducing agent exclusively on the heating medium, be it a partial exhaust gas flow as in 3 shown, it is a partial flow of coolant of the internal combustion engine. In the sectional view according to 2 can the meander course 36 the heating medium leading line 32 detect. The line leading to the heating medium can be perpendicular to the plane of the drawing 32 also spirally or in concentric circles different radii through the interior of the storage tank 10 be guided. In a particularly advantageous manner, the possibility opens in all possible variants, inflow 38 and return 40 the heating medium leading line 32 through the tank lid 26 to conduct and with the heating medium also at the top of the tank lid 26 located conveyor module 24 to heat and thaw if necessary.

Als weiteres Medium anstelle von von der Verbrennungskraftmaschine erzeugtem Abgas kann eine Beheizung des Vorratstanks 10 durch Motoröl oder auch durch Kraftstoff erfolgen. Wird Kraftstoff zur Temperierung des im Vorratstank 10 aufgenommenen Betriebs-/Hilfsstoffes eingesetzt, so kann durch eine entsprechende Ansteuerung von Regelelementen die Temperatur des Kraftstoffs auf die Wunschtemperatur eingeregelt werden. Je nach Außentemperatur kann der Kraftstoff für ein optimales Auftauen der im Vorratstank 10 bevorrateten Menge des Betriebs-/Hilfsstoffes, insbesondere dem Auftauen des gefrierfähigen Reduktionsmittels eingesetzt werden. Ähnlich wie beim Einsatz von Kraftstoff kann das innerhalb der Verbrennungskraftmaschine im Rahmen des Schmierkreislaufs zirkulierende Motoröl zur Temperierung des im Vorratstank 10 bevorrateten Betriebs-/Hilfsstoffes eingesetzt werden. In der Regel kann sowohl als Heizmedium eingesetztes Motoröl wie auch als Heizmedium eingesetzter Kraftstoff seine Heiztemperatur kurz nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine erreicht haben, so dass eine wirksame Temperierung des im Vorratstank 10 bevorrateten Betriebs-/Hilfsstoffes erreicht werden kann, so dass auch bei niedrigen Außentemperaturen stets ein ausreichendes in flüssiger Phase befindliches Volumen insbesondere eines gefrierfähigen Reduktionsmittels im Vorratstank 10 bevorratet ist.As a further medium instead of exhaust gas generated by the internal combustion engine, a heating of the storage tank 10 done by engine oil or by fuel. Will fuel to temper the in the storage tank 10 used operating / auxiliary substance used, then the temperature of the fuel can be adjusted to the desired temperature by a corresponding control of control elements. Depending on the outside temperature of the fuel for optimal thawing of the storage tank 10 stockpiled amount of the operating / auxiliary material, in particular the thawing of the freezable reducing agent can be used. Similar to the use of fuel, the circulating within the internal combustion engine as part of the lubrication circuit engine oil for temperature control of the storage tank 10 stocked operating / auxiliary material are used. In general, both used as a heating medium motor oil and used as a heating medium fuel have reached its heating temperature shortly after the start of the internal combustion engine, so that an effective temperature of the storage tank in the 10 stockpiled operating / auxiliary material can be achieved, so that even at low outdoor temperatures always a sufficient liquid phase located in particular volume of a freezing reductant in the storage tank 10 is stored.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Vorratstank (10) zur Aufnahme eines Betriebs-/Hilfsstoffes für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines gefrierfähigen Reduktionsmittels, mit einer Bodenfläche (14) und einer Mantelfläche (34), dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (10) durch ein von der Verbrennungskraftmaschine erzeugtes oder durch diese zirkulierendes Medium beheizt ist.Storage tank ( 10 ) for receiving an operating / auxiliary substance for an internal combustion engine, in particular a freezable reducing agent, with a bottom surface ( 14 ) and a lateral surface ( 34 ), characterized in that the storage container ( 10 ) is heated by a generated by the internal combustion engine or circulating through this medium. Vorratstank (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Medium Abgas (44) ist.Storage tank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the generated medium exhaust ( 44 ). Vorratstank (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zirkulierende Medium Motoröl oder Kraftstoff ist.Storage tank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the circulating medium is engine oil or fuel. Vorratstank (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte oder zirkulierende Medium in einer Leitung (32) strömt, die in Mäanderform (36) innerhalb des Vorratstanks (10) verläuft.Storage tank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the generated or circulating medium in a conduit ( 32 ) flowing in meandering form ( 36 ) within the storage tank ( 10 ) runs. Vorratstank (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas (44) an einer Abzweigstelle (48) im Abgasstrang (42), insbesondere hinter einem Endschalldämpfer (56) entnommen wird.Storage tank ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the exhaust gas ( 44 ) at a branch point ( 48 ) in the exhaust line ( 42 ), in particular behind a rear silencer ( 56 ) is taken. Vorratstank (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die das Heizmedium führende Leitung (32) an einer Bypass-Leitung (50) angeschlossen ist.Storage tank ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the heating medium leading line ( 32 ) on a bypass line ( 50 ) connected. Vorratstank (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das Heizmedium führende Leitung (32) und/oder die Bypass-Leitung (50) ein Rückschlagventil (54) und/oder ein Bypass-Ventil (46) umfasst.Storage tank ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the heating medium leading line ( 32 ) and / or the bypass line ( 50 ) a check valve ( 54 ) and / or a bypass valve ( 46 ). Vorratstank (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Heizmedium führende Leitung (32) in konzentrischen Kreisen oder in Spiralform im Inneren des Vorratstanks (10) verläuft.Storage tank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the heating medium leading line ( 32 ) in concentric circles or in a spiral shape inside the storage tank ( 10 ) runs. Vorratstank (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine topfförmigen Einsatz (12) umfasst, der eine Sauglanze (16) umgibt.Storage tank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that this is a cup-shaped insert ( 12 ) comprising a suction lance ( 16 ) surrounds. Vorratstank (10) gemäß einem oder mehrere der vorhergehenden Ansprüche, dass sich die das Heizmedium führende Leitung (16) in radialer Richtung durch Durchbrüche in der Wand des topfförmigen Einsatzes (12) erstreckt und das im topfförmigen Einsatz (12) bevorratete Volumen von Reduktionsmittel beheizt.Storage tank ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, that the heating medium leading line ( 16 ) in the radial direction through openings in the wall of the cup-shaped insert ( 12 ) and in cup-shaped use ( 12 ) stored volume of reducing agent heated.
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