DE102009041719A1

DE102009041719A1 - Behälteranordnung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102009041719A1
Application number: DE102009041719A
Authority: DE
Inventors: Marc Dipl.-Ing. Schreiber; Hermann Dipl.-Ing. Horrer; Aurel Dipl.-Ing. Hagen
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Behälteranordnung (1) für ein Fahrzeug, mit einem SCR-Tank (2) zum Speichern eines Hilfsmittels, welches in einen Abgastrakt des Fahrzeugs einbringbar ist. Zum Beheizen des Hilfsmittels ist wenigstens eine Heizeinrichtung vorgesehen, welche wenigstens eine Heizfolie (4) umfasst. Die Heizfolie (4) ist zumindest an einer Unterseite des SCR-Tanks (2) auf einer Außenseite (5) des SCR-Tanks (2) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Behälteranordnung für ein Fahrzeug, mit einem Behälter zum Speichern eines Hilfsmittels, welches in einen Abgastrakt des Fahrzeugs einbringbar ist. Die Behälteranordnung umfasst wenigstens eine Heizeinrichtung zum Beheizen des Hilfsmittels.
Die WO 2005/054638 A1 beschreibt einen Behälter für ein flüssiges Reduktionsmittel, welches zum Verringern der Konzentration an im Abgas enthaltenen Stickoxiden in den Abgastrakt eingespritzt wird. Um sicherzustellen, dass gegebenenfalls gefroren in dem Behälter vorhandenes Reduktionsmittel verflüssigt und somit gepumpt werden kann, ist in dem Behälter eine Heizeinrichtung angeordnet.
Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik, beispielsweise der JP 2000 027627 A , bekannt, auch die von dem Behälter zu dem Abgastrakt führende Leitung zu beheizen. Zu diesem Zweck schlägt die JP 2000 027627 A vor, einen elektrischen Heizdraht um die zu dem Abgastrakt führende Leitung zu wickeln. Die mit dem Heizdraht umwickelte Leitung ist zusätzlich noch mit einem wärmeisolierenden Material umgeben.
Die WO 03/093080 A1 beschreibt einen Behälter mit einer wandintegrierten Heizeinrichtung. Hierbei ist in die Wandung des Behälters ein mäandrierend verlegter Heizdraht eingebracht.
Als nachteilig bei derartigen aus dem Stand der Technik bekannten Behälteranordnungen ist der Umstand anzusehen, dass die Heizeinrichtungen vergleichsweise aufwändig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Behälteranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine besonders einfache Heizeinrichtung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Behälteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Behälteranordnung für ein Fahrzeug umfasst einen Behälter zum Speichern eines Hilfsmittels, welches in einen Abgastrakt des Fahrzeugs einbringbar ist. Zum Beheizen des Hilfsmittels ist wenigstens eine Heizeinrichtung vorgesehen, welche wenigstens ein Heizelement umfasst, welches zumindest an einer Unterseite des Behälters auf einer Außenwand des Behälters angeordnet ist. Ein derartiges Heizelement kann insbesondere eine leicht und wenig aufwändig nachrüstbare Zusatzheizung der Behälteranordnung darstellen, welche über eine im Inneren des Behälters angeordnete Heizeinrichtung hinaus vorgesehen ist. Der Einsatz dieser Zusatzheizung kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn eine Nutzung des Fahrzeugs in einer besonders kalten Region vorgesehen ist. Durch das wenigstens eine Heizelement kann dann besonders leicht eine ausreichend große Menge an flüssigem Hilfsmittel bereitgestellt werden, selbst wenn extrem tiefe Außentemperaturen vorliegen. Dadurch ist die Behälteranordnung insbesondere bei niedrigen Temperaturen sehr robust. Die Heizeinrichtung der Behälteranordnung ist dennoch technisch besonders einfach ausgebildet und das Heizelement ist besonders gut zugänglich.
Das Beheizen der Unterseite des Behälters sorgt für einen besonders effizienten Einsatz der über das Heizelement in das Hilfsmittel eingebrachten Heizenergie, da das Hilfsmittel selbst bei besonders niedrigem Füllstand am Boden des Behälters vorliegt, und zwar gegebenenfalls in gefrorenem Zustand.
Bei dem Hilfsmittel kann es sich insbesondere um eine Reduktionsmittellösung handeln, durch welche Ammoniak bereitstellbar ist. Insbesondere kann als Reduktionsmittellösung eine wässrige Harnstofflösung vorgesehen sein, welche zum Verringern der Konzentration an Stickoxiden in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs eingesetzt wird. Hierbei wird aus dem Harnstoff Ammoniak freigesetzt, welcher in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion (SCR = Selective Catalytic Reduction, selektive katalytische Reduktion) in einem SCR-Katalysator mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden unter Bildung von Stickstoff und Wasserdampf reagiert. Eine gängige wässrige Harnstofflösung welche unter dem Markennamen AdBlue^® erhältlich ist, gefriert bei einer Temperatur von weniger als –11,5°C. Durch die Heizeinrichtung kann sichergestellt werden, dass auch bei einer sehr niedrigen Außentemperatur die Reduktionsmittellösung in den Abgastrakt eingebracht werden und somit die katalytische Reduktion der Stickoxide stattfinden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das wenigstens eine Heizelement als Heizfolie ausgebildet. Eine solche Heizfolie ist besonders einfach auf die Unterseite des Behälters aufzubringen, beispielsweise durch Aufkleben. Darüber hinaus nimmt eine solche Heizfolie außerordentlich wenig Bauraum in Anspruch. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Heizfolie einen Kunststoff mit wenigstens einem auf diesem Kunststoff aufgebrachten elektrischen Leiter umfasst.
Eine solche Heizfolie kann in einer PETP-Dünnschichttechnik ausgeführt sein. Der wenigstens eine elektrische Leiter kann in Form von einer oder mehreren Leiterbahnen, etwa durch Aufdrucken, auf den Kunststoff aufgebracht sein. Zum elektrischen Isolieren des elektrischen Leiters kann die Leiterbahn von einer weiteren elektrisch isolierenden Schicht überdeckt sein.
Besonders wenig aufwändig ist es, das wenigstens eine Heizelement ausschließlich an der Unterseite des Behälters anzuordnen.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Behälteranordnung eine das wenigstens eine Heizelement zumindest bereichsweise unterlagernde thermische Isolierungseinrichtung umfasst. Zum Anordnen des Heizelements an der Unterseite des Behälters kann insbesondere das wenigstens eine Heizelement, etwa die Heizfolie, auf die thermische Isolierungseinrichtung aufgebracht, insbesondere aufgeklebt, sein.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Behälteranordnung für eine wässrige Harnstofflösung, bei welchem zwischen einen Boden eines SCR-Tanks und einer diesen unterlagernden thermischen Isolierungseinrichtung eine Heizfolie eingebracht ist; und
2 die Heizfolie in einer Draufsicht.
Eine in 1 perspektivisch gezeigte Behälteranordnung 1 umfasst einen SCR-Tank 2, welcher dem Bevorraten und Bereitstellen einer wässrigen Harnstofflösung dient. Im Inneren des SCR-Tanks 2 ist eine (nicht gezeigte) Heizeinrichtung angeordnet, mittels welcher gefroren vorliegende wässrige Harnstofflösung, beispielsweise das unter dem Markennamen AdBlue^® verfügbare Reduktionsmittel, aufgetaut werden kann. Ein solches Reduktionsmittel dient dem Reduzieren von Stickoxiden, welche in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines die Behälteranordnung 1 aufweisenden Fahrzeugs enthalten sind.
Zum Fördern der aufgetauten wässrigen Harnstofflösung aus dem SCR-Tank 2 in einen Abgastrakt des Fahrzeugs weist die Behälteranordnung 1 eine Fördereinrichtung 3 auf. In den Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine wird die flüssige Harnstofflösung dann so eingebracht, dass aus dem Harnstoff freigesetzter Ammoniak die in dem Abgas enthaltenen Stickoxide in einem SCR-Katalysator (SCR = Selective Catalytic Reduction, selektive katalytische Reduktion) in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion zu Stickstoff und Wasser umsetzen kann.
Um auch bei einer sehr kalten Außentemperatur dafür zu sorgen, dass flüssige Harnstofflösung stets in ausreichender Menge zur Verfügung steht, weist die Behälteranordnung 1 vorliegend als leicht nachrüstbare Zusatzheizung eine Heizfolie 4 auf, welche im Bereich des Bodens des SCR-Tanks 2 auf eine Außenwand 5 des SCR-Tanks 2 aufgebracht ist.
Die Heizfolie 4 umfasst auf einen Kunststoff 6 aufgebrachte und durch Abdecken mit einer weiteren Kunststoffschicht elektrisch isolierte Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material (vgl. 2).
Um den Wärmestrom der Heizfolie 4 besonders gut gerichtet in den SCR-Tank 2 zu leiten, ist die Heizfolie 4 und somit auch der SCR-Tank 2 von einer trogförmigen thermischen Isolierungseinrichtung 7 unterlagert, welche einen unteren Teil des SCR-Tanks 2 bereichsweise umgibt.
An dem SCR-Tank 2 sind Befestigungslaschen 8 angeformt, über welche der SCR-Tank 2 an seinem Einbauort im Fahrzeug fixierbar ist.
Vorteilhaft ist die Heizfolie 4 als Kaltleiter ausgebildet, da so eine Überhitzung des in dem SCR-Tank 2 gespeicherten Mediums auch ohne aufwändige Regelungstechnik sichergestellt werden kann. Ein solcher Kaltleiter weist nämlich einen positiven Temperaturkoeffizienten auf (PTC = Positive Temperature Coefficient), so dass sein Durchflusswiderstand mit zunehmender Temperatur ansteigt.
Die Heizfolie 4 kann einen Anschluss zum Anschließen einer externen elektrischen Energiequelle aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann ein Anschluss zum Anschließen der Heizfolie 4 an ein Bordnetz des Fahrzeugs vorgesehen sein.
Aus der in 2 gezeigten Draufsicht auf eine hinsichtlich ihrer Formgebung beispielhafte Heizfolie 4 geht hervor, dass diese eine Aussparung 9 aufweisen kann, deren Abmessungen dem eines Sumpfbereichs am Boden des SCR-Tanks 2 entsprechen. Somit sind die an den Sumpfbereich des SCR-Tanks 2 angrenzenden Bodenbereiche des SCR-Tanks 2 mittels der Heizfolie 4 sehr effizient beheizbar. Zudem sorgt bei dieser Formgebung der Heizfolie 4 der Sumpfbereich des SCR-Tanks 2 für ein lagegesichertes Festlegen der Heizfolie 4 an dem SCR-Tank 2.
Bezugszeichenliste

1: Behälteranordnung
2: SCR-Tank
3: Fördereinrichtung
4: Heizfolie
5: Außenwand
6: Kunststoff
7: Isolierungseinrichtung
8: Befestigungslasche
9: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/054638 A1 [0002]
JP 2000027627 A [0003, 0003]
WO 03/093080 A1 [0004]

Claims

Behälteranordnung für ein Fahrzeug, mit einem Behälter (2) zum Speichern eines Hilfsmittels, welches in einen Abgastrakt des Fahrzeugs einbringbar ist, und mit wenigstens einer Heizeinrichtung zum Beheizen des Hilfsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung wenigstens ein Heizelement (4) umfasst, welches zumindest an einer Unterseite des Behälters (2) auf einer Außenwand (5) des Behälters (2) angeordnet ist.
Behälteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Heizelement als, insbesondere einen Kunststoff (6) mit wenigstens einem auf diesen aufgebrachten elektrischen Leiter umfassende, Heizfolie (4) ausgebildet ist.
Behälteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Heizelement (4) ausschließlich an der Unterseite des Behälters (2) angeordnet ist.
Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälteranordnung (1) eine das wenigstens eine Heizelement (4) zumindest bereichsweise unterlagernde thermische Isolierungseinrichtung (7) umfasst.
Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Heizelement (4) wenigstens einen Anschluss zum Anschließen einer externen elektrischen Energiequelle und/oder eines Bordnetzes aufweist.