DE102009047101A1

DE102009047101A1 - Modulare Tankeinheit

Info

Publication number: DE102009047101A1
Application number: DE102009047101A
Authority: DE
Inventors: Jochen Doehring; Juergen Hanneke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-05-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, insbesondere eines flüssigen Reduktionsmittels, mit dem Stickstoffoxide aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine zu Stickstoff und Wasser reduzierbar sind, wobei der Tank eine Tankhülle 1 und eine innerhalb der Tankhülle 1 angeordnete Tankblase 3 aufweist, deren Volumen derart veränderbar ist, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum, in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößerbar ist. Erfindungsgemäß wird ein Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels bereitgestellt, der gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere eine definierte Volumenzunahme ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Tankblase 3 einen starr ausgebildeten Blasenboden 4 aufweist, und wobei der Blasenboden 4 in Bezug zu einem Hüllenboden 6 verstellbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, insbesondere eines flüssigen Reduktionsmittels, mit dem Stickstoffoxide aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine zu Stickstoff und Wasser reduzierbar sind, wobei der Tank eine Tankhülle und eine innerhalb der Tankhülle angeordnete Tankblase aufweist, deren Volumen derart veränderbar ist, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum, in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößerbar ist.
Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei mit einem Dieselkraftstoff betriebenen selbstzündenden Brennkraftmaschinen, muss aufgrund der anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem der Anteil an Stickoxiden im Abgas reduziert werden. Zur Reduzierung des Stickoxid-Anteils im Abgas wird beispielsweise eine selektive katalytische Reduktion (SCR) durchgeführt, bei der die Stickoxide mit Hilfe von Reduktionsmitteln wie beispielsweise Ammoniak, zu Stickstoff und Wasser reduziert werden.
Das Reduktionsmittel wird üblicherweise in einem Tank gelagert und gesteuert über eine Leitung vom Tank zu einem Dosiermodul gefördert, mit dem das Reduktionsmittel in die Abgasleitung der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Die derzeit eingesetzten üblichen flüssigen Reduktionsmittel gefrieren je nach zugesetztem Antifrostmittel bei einer Temperatur im Bereich von –11°Celsius bis –40° Celsius. Durch den Phasenwechsel vom flüssigen Aggregatzustand in den festen Aggregatzustand erfährt das Reduktionsmittel eine Volumenausdehnung von ungefähr 7%. Um ein Bersten des Tanks durch ein Gefrieren des Reduktionsmittels zu vermeiden, ist bei einem derzeit verwendeten Tank zur Bevorratung des Reduktionsmittels eine elastische Vorrichtung vorgesehen, die die Volumenausdehnung ermöglicht.
Ein derartiger Tank ist aus der DE 10 2006 050 808 A1 bekannt. Dieser Tank enthält eine elastische Vorrichtung, die sich derart verformen lässt, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum, in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößert wird. Diese Vorrichtung enthält beispielsweise einen elastisch verformbaren Abschnitt der Tankhülle oder einen elastisch verformbaren Körper, der in dem Tank so angeordnet ist, dass er nicht an der Tankhülle anliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels bereitzustellen, der gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und insbesondere eine definierte Volumenzunahme ermöglicht ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Tankblase einen starr ausgebildeten Blasenboden aufweist, und dass der Blasenboden in Bezug zu einem Hüllenboden verstellbar ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine genau definierte Volumenänderung einstellbar ist. Zusätzlich ergibt sich der nachfolgend noch detailliert erläuterte Vorteil, dass die Lageänderung des Blasenbodens in Bezug zu dem Hüllenboden messbar ist und aus der Lageänderung Rückschlüsse auf den Aggregatzustand und/oder den Füllstand des Reduktionsmittels gezogen werden können. Die in der Tankhülle eingesetzte Tankblase hat unter anderem den Vorteil, dass das Reduktionsmittel von allen beweglichen Teilen des Tanks getrennt ist.
Vorteile der Erfindung
In Weiterbildung der Erfindung ist der Blasenboden geführt in der Tankhülle verstellbar. Grundsätzlich ist hierbei die Ausbildung des Blasenbodens in Bezug zu der Tankhülle unerheblich, wichtig ist nur, dass eine definierte Führung des Blasenbodens in der Tankhülle erfolgt.
Eine solche definierte Führung ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dann gegeben, wenn der Blasenboden zumindest dreiseitig geführt ist. Dabei ist der Blasenboden bevorzugt an senkrecht in der Tankhülle angeordneten Führungsschienen geführt. Grundsätzlich können die Führungsschienen aber auch unter einem Winkel zu der senkrechten Achse angeordnet sein, wobei dann allerdings darauf zu achten ist, dass die Führungsschienen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Führungsschienen sind bevorzugt eben beziehungsweise glattflächig ausgeführt, um ein ungehindertes Abgleiten des Blasenbodens beziehungsweise der Tankblase an den Führungsschienen zu gewährleisten. Zudem kann der Blasenboden mit den Führungsschienen zusammenwirkende Gleitflächen aufweisen, die eine exakte Führung ermöglichen. Diese Gleitflächen können durch eine entsprechende Ausgestaltung des jeweiligen Bereichs der Blasenhülle gebildet sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Blasenboden mittels Federn auf dem Hüllenboden abgestützt. Dabei ist das System, bestehend aus Tankblase und Blasenboden in Bezug zu der Tankhülle so ausgelegt, dass der Blasenboden bei leerem Tank in einer entfernten Position in Bezug zu dem Hüllenboden und bei vollem Tank in einer nahen Position in Bezug zu dem Hüllenboden angeordnet ist. Dabei ist die nahe Position aber so ausgelegt, dass noch ein zusätzlicher Freiraum zwischen dem Blasenboden und der Tankhülle verbleibt, wobei dieser Freiraum das Ausdehnungsvolumen definiert, dass der Volumenausdehnung des Reduktionsmittels beim Übergang von dessen flüssigen Aggregatzustand in den festen Aggregatzustand entspricht. Somit ist bei jeder möglichen Tankfüllung ein Ausdehnungsvolumen bereitgestellt, das die Volumenausdehnung des einfrierenden Reduktionsmittels auffängt.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Federwegbegrenzung vorgesehen. Diese Federwegbegrenzung ermöglicht bei allen möglichen Ausführungsformen des gesamten Tanks, insbesondere bei unterschiedlichen Abständen von dem Blasenboden in Bezug zu dem Hüllenboden eine genau definierte Verstellung des Blasenbodens in Bezug zu dem Hüllenboden. Diese Federwegbegrenzung ist als separater oder in eine Feder integrierter Anschlag ausgebildet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Hubmessvorrichtung für den Blasenboden in Bezug zu dem Hüllenboden für eine Füllstandsermittlung vorhanden. Diese Hubmessvorrichtung weist wiederum in weiterer Ausgestaltung Kontakte, beispielsweise Schleifkontakte, an zumindest einer Führung und/oder eine Messeinrichtung an zumindest einer Feder auf. Durch diese Ausgestaltung ist eine zusätzliche Füllstandsermittlungseinrichtung, die als zusätzliches Bauteil in den Tank eingesetzt werden muss und auf das jeweilige Tankvolumen geeicht werden muss, überflüssig. Zudem erfolgt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Füllstandsmessung vollkommen außerhalb des Innenraums der Tankblase. Weiterhin kann mit der Hubmessvorrichtung bei bekannter Temperatur der Grad des Einfrierens des Reduktionsmittels ermittelt werden. Diese Kenntnis kann beispielsweise für die Steuerung der nachfolgend erläuterten Heizeinrichtung verwendet werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist in den Blasenboden eine Heizeinrichtung integriert. Dabei erfolgt nur ein einseitiger Kontakt mit dem Reduktionsmittel, wodurch das Heizelement beispielsweise einfach mit einem Temperatursensorelement beispielsweise in Form eines PTC-Elementes kontaktierbar ist. Das Heizelement kann im Innenraum der Tankblase mit zusätzlichen wärmeleitenden Rippen oder Pins versehen sein. Die erforderlichen Stromversorgungsleitungen und Messleitungen werden außerhalb der Tankblase beispielsweise durch eine Öffnung in dem Hüllenboden nach außen geführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die einzige Figur zeigt einen modularen Tank insbesondere zu Bevorratung eines Reduktionsmittels. Der Tank weist eine Tankhülle 1 auf, die beispielsweise aus einem Kunststoffwerkstoff oder metallischem Werkstoff vorzugsweise aus zwei horizontal geteilten Elementen zusammengesetzt ist. Die Tankhülle 1 weist vorzugsweise mehrere äußere Befestigungseinrichtungen auf, mit denen die Tankhülle 1 in einem Fahrzeug oder einer Arbeitsmaschine befestigbar ist. Die Tankhülle 1 ist so ausgestaltet beziehungsweise geformt, dass in dem Fahrzeug beziehungsweise der Arbeitsmaschine vorhandene Freiräume optimal genutzt werden. Weiterhin weist die Tankhülle eine Einfüllöffnung 2 auf, durch die das Reduktionsmittel normalerweise über eine mit der Einfüllöffnung 2 verbundene Einfüllleitung einfüllbar ist.
In der Tankhülle 1 ist eine Tankblase 3 eingelassen, die beispielsweise aus einem Reduktionsmittel beständigen gummiartigen Werkstoff gefertigt ist und die nur im Bereich der Einfüllöffnung 2 ebenfalls eine Öffnung aufweist. Die Tankblase 3 weist einen Blasenboden 4 auf der starr ausgebildet ist. Dabei kann der Blasenboden 4 als zusätzliches Bauteil mit der Tankblase verbunden sein oder aber die Tankblase 3 kann im Bereich des Blasenbodens durch beispielsweise eine andere Zusammensetzung des entsprechenden Werkstoffs starr ausgebildet sein.
Der Blasenboden 4 ist in der Tankhülle 1 über zumindest drei Führungsschienen 5 (dargestellt sind nur zwei Führungsschienen 5) geführt. Dadurch ist der Blasenboden 4 genau in Bezug zu dem Hüllenboden 6 geführt. Dabei sind die Führungsschienen 5 senkrecht in der Tankhülle 1 angeordnet. Die Führungsschienen 5 sind bevorzugt eben beziehungsweise glattflächig ausgeführt, um ein ungehindertes Abgleiten des Blasenbodens 4 beziehungsweise der Tankblase 3 an den Führungsschienen 5 zu gewährleisten. Zusätzlich kann der Blasenboden 4 mit den Führungsschienen 5 zusammenwirkende Gleitflächen aufweisen, die eine exakte Führung ermöglichen.
Zwischen dem Hüllenboden 6 und dem Blasenboden 4 sind Federn 7 angeordnet, die eine definierte Lageänderung des Blasenbodens 4 gegenüber dem Hüllenboden 6 ermöglichen. Bei leerem Tank ist Blasenboden 4 entfernt von dem Hüllenboden 6 angeordnet und bei vollem Tank nahe zu dem Hüllenboden 6. Um eine definierte Lageänderung einzustellen sind Federwegbegrenzungen 8 vorgesehen, die in die Federn 7 integriert sind oder wie in der Figur dargestellt als separate Anschläge ausgebildet sind.
Zur Zustandsermittlung sind Kontakte 9 beispielsweise in Form eines Schleifkontakts vorgesehen, die in zumindest eine Führungsschiene 5 integriert sind. Alternativ ist in eine der Federn 7 entsprechende Messeinrichtung integriert.
Weiterhin ist in den Blasenboden 4 eine Heizeinrichtung 10 integriert. Die Heizeinrichtung 10 ist mit einem PTC-Element zur Temperaturmessung versehen und zusätzlich weist die Heizeinrichtung im Innenraum der Tankblase 3 Rippen 11 für eine verbesserte Wärmeabstrahlung in dem Reduktionsmittel auf. Sämtliche elektrischen Kontakte der Heizeinrichtung und ggf. des PTC-Elements sind außerhalb der Tankblase 3 angeordnet und in geeigneter Weise mit durch den Hüllenboden 6 durchgeführten Leitungen verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006050808 A1 [0005]

Claims

Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, insbesondere eines flüssigen Reduktionsmittels, mit dem Stickstoffoxide aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine zu Stickstoff und Wasser reduzierbar sind, wobei der Tank eine Tankhülle (1) und eine innerhalb der Tankhülle (1) angeordnete Tankblase (3) aufweist, deren Volumen derart veränderbar ist, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum, in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankblase (3) einen starr ausgebildeten Blasenboden (4) aufweist, und dass der Blasenboden (4) in Bezug zu einem Hüllenboden (6) verstellbar ist.
Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasenboden (4) geführt in der Tankhülle (1) verstellbar ist.
Tank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasenboden (4) zumindest dreiseitig geführt ist.
Tank nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasenboden (4) an senkrecht in der Tankhülle (1) angeordneten Führungsschienen (5) geführt ist.
Tank nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasenboden (4) mittels Federn (7) auf dem Hüllenboden (6) abgestützt ist.
Tank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federwegbegrenzung (8) vorgesehen ist.
Tank nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubmessvorrichtung (12) für den Blasenboden (4) vorhanden ist.
Tank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubmessvorrichtung (12) Kontakte (9) an zumindest einer Führungsschiene (5) aufweist.
Tank nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubmessvorrichtung (12) eine Messeinrichtung an zumindest einer Feder (7) aufweist.
Tank nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Blasenboden (4) eine Heizeinrichtung (10) integriert ist.