-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Reduktionsmittel, aufweisend einen Tank für das flüssige Reduktionsmittel sowie eine diesem Tank zugeordnete Fördereinheit zur Förderung des flüssigen Reduktionsmittels aus dem Tank zu einem Injektor zur Zufuhr des Reduktionsmittels in eine Abgasbehandlungsvorrichtung.
-
In letzter Zeit kommen zur Reinigung der Abgase von (mobilen) Verbrennungskraftmaschinen vermehrt Abgasbehandlungsvorrichtungen zum Einsatz, die das Abgas der Verbrennungskraftmaschine unter Zuhilfenahme eines dem Abgas zugeführten Reduktionsmittels reinigen. Mobile Verbrennungskraftmaschinen werden beispielsweise zum Antrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
-
Beispielsweise ist das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) bekannt, bei welchem die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine von Stickoxidverbindungen gereinigt werden, wobei dem Abgas ein die Stickoxidverbindungen reduzierendes Medium zugeführt wird. Ein derartiges Medium ist beispielsweise Ammoniak. Ammoniak wird in Kraftfahrzeugen normalerweise nicht direkt bevorratet sondern in Form eines Vorläufermediums, das auch Reduktionsmittelvorläufer genannt wird. Anschließend wird dieser Reduktionsmittelvorläufer in einem eigens dafür vorgesehenen Reaktor oder in einer Abgasbehandlungsvorrichtung zu Ammoniak, dem eigentlichen Reduktionsmittel, umgewandelt.
-
Ein solcher Reduktionsmittelvorläufer ist beispielsweise eine 32,5 Harnstoff-Wasser-Lösung, die unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich ist. Eine solche Reduktionsmittelvorläuferlösung ist gesundheitlich unbedenklich und damit unproblematisch zu bevorraten.
-
Der Reduktionsmittelvorläufer oder auch das Reduktionsmittel kann unterschiedliche Verunreinigungen enthalten. Diese Verunreinigungen sollen zum einen dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine nicht zugeführt werden, weil diese zu Rückständen im Abgassystem führen können. Andererseits sollen solche Verunreinigungen auch nicht in eine Vorrichtung zur Förderung des Reduktionsmittels gelangen, weil die Verunreinigungen in der Vorrichtung zu Verstopfungen von Kanälen und/oder Ventilen führen könnten.
-
Eine wichtige Anforderung an Vorrichtungen zur Bereitstellung von Reduktionsmittel ist auch, dass derartige Vorrichtungen möglichst kostengünstig sein sollen. Die Reinigung von Abgasen mit Hilfe eines zugeführten Reduktionsmittels stellt einen erheblichen zusätzlichen Kostenfaktor bei der Produktion und dem Betrieb eines Kraftfahrzeugs dar.
-
Bekannt ist bereits, das Reduktionsmittel zu filtern. Solche Filter sind jedoch vielfach sehr teuer und/oder nur begrenzt (platzsparend) einsetzbar. Außerdem besteht die Gefahr, dass sich solche Filter mit zunehmendem Betrieb zusetzen, weil sich die Partikel in dem Porensystem festsetzen und nicht mehr entfernt werden. Dies macht einen Austausch solcher Filtersysteme in regelmäßigen Intervallen notwendig, um den störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Dies ist mit beachtlichen Kosten verbunden, weil diese Filter oft schwer zugänglich sind und/oder hierfür der Tank geleert werden muss.
-
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen. Es soll insbesondere eine besonders kostengünstige, technisch einfache, platzsparende und/oder effektive Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Reduktionsmittel vorgestellt werden.
-
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Reduktionsmittel, aufweisend einen Tank mit einem Innenraum und einen zumindest teilweise im Innenraum des Tanks angeordneten Behälter. Der Behälter ist außen zumindest teilweise von einem durchströmbaren Partikelsieb umgeben. In dem Behälter befindet sich eine Fördereinheit, die dazu eingerichtet ist, Reduktionsmittel aus dem Tank durch das vom Reduktionsmittel durchströmbaren Partikelsieb hinaus hin zu einer Abnahmestelle für Reduktionsmittel zu fördern.
-
Insbesondere umschließt das Partikelsieb eine Umfangsfläche des Behälters zu einem überwiegenden Anteil oder sogar (im wesentlichen) vollständig.
-
Unter einem flüssigen Reduktionsmittel wird hier insbesondere ein flüssiger Reduktionsmittelvorläufer, wie beispielsweise eine 32,5% Harnstoff-Wasser-Lösung verstanden, der in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist.
-
Insbesondere ist der Tank für das Reduktionsmittel aus Kunststoff oder Metall gefertigt. Entsprechende Materialien können auch für den Behälter verwendet werden. Der Behälter kann lösbar oder auch stoffschlüssig mit dem Tank verbunden werden. Vorzugsweise ist der Behälter im Bodenbereich des Tanks angeordnet, insbesondere an der tiefsten Stelle des Tanks, soweit eine vorgesehen ist.
-
Die Fördereinheit umfasst zumindest eine der folgenden Komponenten: eine Pumpe, einen Druck-/Temperatur-/Leitfähigkeitssensor oder ähnliches, eine Förderleitung, eine Heizung, ein Expansionselement (gegen Eisdruck). Die Fördereinheit ist innerhalb des Behälters positioniert. Der Behälter ist gegenüber dem Tank flüssigkeitsdicht aufgebaut, so dass die Fördereinheit selbst nicht in dem Reduktionsmittelbad angeordnet ist sondern in einem Hohlraum des Behälters. Der Behälter weist eine Durchführung auf, durch die der Innenraum des Tanks über das Partikelsieb, bzw. ein Zwischenraum zwischen Partikelsieb und Behälter mit der Fördereinheit innerhalb des Behälters verbunden ist. Durch die Durchführung wird Reduktionsmittel aus dem Tank in die Fördereinheit überführt und von dort z. B. an einen Injektor weitergeleitet, der das Reduktionsmittel in eine Abgasleitung überführt.
-
Bevorzugt ist der Behälter in die Tankwand so eingesetzt, dass der Behälter eine Öffnung in der Tankwand verschließt und der Behälter sich in den Innenraum des Tanks hinein erstreckt.
-
Das Partikelsieb, welches den Behälter zumindest teilweise umgibt, umspannt vorzugsweise die Umfangsfläche des Behälters und ggf. auch die Behälteroberseite, bevorzugt vollständig. Das Partikelsieb ist insbesondere nur zwischen Tankwand und Behälter angeordnet, so dass der Behälter und das Partikelsieb zusammen platzsparend im Tank angeordnet werden können. Damit ist insbesondere gemeint, dass kein weiteres Bauteil zwischen Tankwand und dem Partikelsieb und/oder zwischen Partikelsieb und dem Behälter angeordnet ist.
-
Insbesondere ist das Partikelsieb von dem Behälter zumindest teilweise beabstandet angeordnet, so dass ein Zwischenraum zwischen dem Partikelsieb und dem Behälter gebildet ist, in dem gereinigtes Reduktionsmittel gesammelt wird. Aus diesem Zwischenraum wird das gereinigte Reduktionsmittel durch die Fördereinheit entnommen.
-
Das Partikelsieb weist eine Siebaußenfläche und eine Siebinnenfläche auf. Als Siebaußenfläche ist hier die vom Behälter abgewandte und zum Innenraum des Tanks hingewandte Seite des Partikelsiebs gemeint. Zum Behälter hin weist das Partikelsieb eine Siebinnenfläche auf. Siebaußenfläche und Siebinnenfläche sind voneinander durch die Tiefe beabstandet. Ein Partikelsieb unterscheidet sich von einem – insbesondere porösen – Filter (z. B. einem Schaum) dadurch, dass der Abscheidegrad durch eine Stufenfunktion beschreibbar ist. Das Sieb scheidet also im Gegensatz zu den (Tiefen-)Filtern Partikel ausgehend von Partikeln mit einem unendlich großen Durchmesser bis hin zu Partikeln mit einem hier (durch die Öffnungen genau) festgelegten größten Durchmesser zu nahezu 100% ab, wobei Partikel mit einem kleineren Durchmesser als dem hier bestimmten größten Durchmesser das Sieb praktisch ungehindert durchtreten können. Das Sieb wirkt insbesondere (nur) als Blockade und/oder hat selbst (praktisch) keine Aufnahmefähigkeit für Partikel (wie z. B. Poren). Die Vorteile eines Siebs sind dabei zum einen der einfache Aufbau und die hohe Eigensteifigkeit, so dass keine weiteren Stützstrukturen erforderlich sind. Zum anderen weist ein Sieb gegenüber den Filtern eine geringere Verstopfungsneigung auf, weil sich keine Partikel im Inneren des Siebs ansammeln können. Dadurch kann eine kostengünstige und dauerhaft betriebsbereite Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die mittels der Fördereinheit und weiterer zur Bereitstellung des Reduktionsmittels benötigter Komponenten ausreichend gereinigtes Reduktionsmittel für die Abgasanlage zur Verfügung stellt.
-
Insbesondere ist das hier eingesetzte Partikelsieb die einzige Vorrichtung zur Entfernung von Partikeln aus dem Reduktionsmittel zwischen Tank und Abgasleitung, die im Betrieb vorgesehen ist. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass ggf. (nur) noch ein sogenannter Montagefilter vorgesehen sein kann, der beim Zusammenbau der einzelnen Komponenten entstehende (sehr große) Späne oder andere Teile daran hindert, in die Fördereinheit und in die weiteren benötigten Komponenten einzudringen. Diese Montagefilter weisen regelmäßig einen um mindestens 50% größeren größten Durchmesser auf als das hier vorgesehene Partikelsieb. Damit erfüllt dieser Montagefilter keine nennenswerte Funktion im regulären Betrieb sondern nur einmalig zu Beginn des Einsatzes.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist das Partikelsieb überwiegend gleich dimensionierte Öffnungen zum Durchfluss von Reduktionsmittel auf. Insbesondere sind die Öffnungen auf der Siebaußenfläche mit gegenüberliegend angeordneten, insbesondere gleich dimensionierten, Öffnungen auf der Siebinnenfläche durch einen ansonsten geschlossen ausgeführten Kanal verbunden. Es sind also keine Poren oder andere Verästelungen in dem Partikelsieb zwischen Siebaußenfläche und Siebinnenfläche vorgesehen. Der Kanal verläuft bevorzugt (im Wesentlichen) geradlinig. Insbesondere sind die Öffnungen jeweils deckungsgleich, entsprechen also einander in der Form, der Größe und der Lage/Orientierung. Weiter ist auch bevorzugt, dass alle Öffnungen des Partikelsiebs gleich dimensionierte Öffnungen zum Durchfluss von Reduktionsmittel aufweisen.
-
Insbesondere weisen die Öffnungen jeweils einen größten Durchmesser von höchstens 50 μm auf, insbesondere von höchstens 30 μm.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Partikelsieb wenigstens ein Drahtgeflecht und/oder eine Folie. Bevorzugt ist dabei, dass die (metallische) Folie mit geätzten und/oder gestanzten Öffnungen gebildet ist. Bevorzugt ist hierbei die Ausgestaltung, in der das Partikelsieb zumindest teilweise oder vollständig durch eine (metallische) Folie gebildet ist. Die Ausgestaltung des Partikelsiebs als Folie ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch sehr gleichmäßige Öffnungen bereitgestellt werden können und die Folie eine ausreichende Eigensteifigkeit aufweist, so dass insbesondere keine Stützstrukturen erforderlich sind. Ein Drahtgeflecht zeichnet sich dadurch aus, dass die Öffnungen im Partikelsieb durch miteinander verflochtene Drähte gebildet werden. Dabei werden die Öffnungen in Richtung der Tiefe nur durch jeweils eine Lage des Drahtgeflechts gebildet.
-
Das Sieb kann mehrlagig aufgebaut sein. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass eine erste Lage des Siebs eine Sieblage mit einer Siebwirkung ist. Die Sieblage hat die für die Siebwirkung erforderlichen Öffnungen (mit einem Durchmesser von höchstes 50 μm, vorzugsweise höchstens 30 μm). Eine zweite Lage ist dann vorzugsweise eine Stützstruktur, die eine Stützwirkung hat. Die Stützstruktur hat vorzugsweise gegenüber der Sieblage erheblich größere Öffnungen, beispielsweise Öffnungen mit einem Durchmesser von mindestens 10 mm. Dafür hat die Stützstruktur gegenüber der Sieblage eine erheblich erhöhte mechanische Stabilität, die beispielsweise durch eine gegenüber der Sieblage große Tiefe (Materialstärke) der Stützstruktur erreicht werden kann.
-
Bevorzugt ist es, dass die Öffnungen ausgehend von der Siebaußenfläche hin zur Siebinnenfläche kleiner werden. Diese Eigenschaft der Öffnungen sollte insbesondere bei der Herstellung des Partikelsiebs beachtet werden. Gerade beim Ätzen oder auch beim Stanzen werden oftmals nicht vollständig zylindrische Öffnungen hergestellt, sondern es wird eine leichte Konizität erzeugt. Diese Konizität ist jedoch in diesem Zusammenhang gerade wünschenswert, weil so das Reduktionsmittel daran gehindert wird, durch das Partikelsieb wieder zurück in den Innenraum des Tanks zu strömen. Durch das Partikelsieb und die derart gestalteten Öffnungen wird also ein Rückhalteelement geschaffen, so dass z. B. bei Kurvenfahrten, anderen Beschleunigungen oder Neigungen des Tanks, ein ausreichender Füllstand im Behälter bzw. im Zwischenraum gewährleistet bleibt.
-
Bevorzugt weist das Partikelsieb eine Tiefe zwischen Siebaußenfläche und Siebinnenfläche von höchstens 0,5 mm auf. Das Partikelsieb ist insbesondere zumindest teilweise metallisch oder aus Kunststoff aufgebaut. Bevorzugt ist das Partikelsieb aus einem metallischen Material gefertigt, weil metallische Materialien eine besonders gute Wärmeleitung aufweisen. Darüber hinaus ist ein Partikelsieb aus Metall bei allen während des Betriebs auftretenden Temperaturen mechanisch sehr stabil und verändert insbesondere seine Siebwirkung (das heißt insbesondere die Größe der für die Siebwirkung maßgeblichen Öffnungen) bei Temperaturveränderungen nicht oder nur sehr wenig.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung reinigt sich das Partikelsieb im Betrieb selbst. Hierfür ist z. B. eine Positionierung des Partikelsiebs sinnvoll, die im Betrieb eine intensive Umspülung mit Reduktionsmittel erlaubt. Dies wird insbesondere auch dadurch erreicht, dass die Siebaußenfläche möglichst glatt ausgeführt ist, also eine möglichst geringe Rauheit mit einem Mittenrauwert Ra von höchstens 0,5 μm aufweist. Durch eine derart gestaltete Oberfläche des Partikelsiebs können ggf. anhaftende Partikel infolge der Überströmung mit Reduktionsmittel wieder abgelöst werden. Gleiches gilt entsprechend für die Ausgestaltung des Partikelsiebs als Drahtgeflecht. Eine Überströmung des Partikelsiebs im Betrieb tritt beispielsweise aufgrund von Schwappbewegungen im Tank auf. Die Tatsache, dass Partikel von einem Partikelsieb durch Überströmung wieder gelöst werden, unterscheidet ein Partikelsieb von einem Tiefenfilter. Bei einem Partikelsieb werden Partikel (außen) an einer Oberfläche abgelagert und können durch überströmendes Reduktionsmittel wieder gelöst werden. Bei einem Tiefenfilter hingegen werden Partikel primär innerhalb des Tiefenfilters (in Poren) abgelagert. Das Herauslösen der Partikel durch eine reine Überströmung des Tiefenfilters ist deshalb tatsächlich nicht möglich.
-
Bevorzugt ist, dass wenigstens die Siebaußenfläche (ggf. auch die Siebinnenfläche) zumindest teilweise eine hydrophobe oder eine hydrophile Eigenschaft aufweist, gegebenenfalls können auch beide Eigenschaften gemeinsam vorgesehen sein. Insbesondere ist eine entsprechende Beschichtung vorgesehen. Eine hydrophobe Ausgestaltung führt dazu, dass eine Anhaftung von Reduktionsmittel vermieden wird und dass Reduktionsmittel entsprechend auf der Oberfläche abperlt. Gleichermaßen kann jedoch auch eine hydrophile Ausgestaltung besonders vorteilhaft sein, so dass ein Flüssigkeitsfilm auf der Siebaußenfläche gebildet wird und entsprechend auch bei geringen Flüssigkeitsmengen ggf. anhaftende Partikel abgespült werden. In diesem Zusammenhang sind Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit, hier Reduktionsmittel, und Feststoff, hier Material des Partikelsiebs, zwischen 0 und 20° (hydrophil) bzw. von größer 90°, insbesondere größer 120° (hydrophob) bevorzugt. Als Kontaktwinkel wird der Winkel bezeichnet, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Feststoffs zu dieser Oberfläche bildet. Bei geringen Kontaktwinkeln (ca. (Y) wird die Oberfläche als hydrophil bezeichnet. Bei Winkeln um 90° gilt die Oberfläche als hydrophob oder bei noch größeren Winkeln als superhydrophob.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Partikelsieb eine Wellung auf. Durch die Wellung wird insbesondere die verfügbare Siebaußenfläche und Siebinnenfläche vergrößert, so dass selbst bei einem geringen größten Durchmesser der Öffnungen ein ausreichender Durchtritt von Reduktionsmittel in den Behälter hinein erreicht wird.
-
Das Partikelsieb kann (alternativ oder kumulativ) auch eine Profilierung und/oder Strukturierung aufweisen. Mit einer Profilierung werden z. B. musterähnliche Oberflächenerhebungen und Oberflächensenken beschrieben, wobei diese bevorzugt miteinander zusammenwirken bzw. aneinander angrenzen und/oder einander überlagern. Die Form (im Querschnitt betrachtet) weicht dabei insbesondere von einer Wellform ab und kann z. B. Stufen, Zacken, und dergleichen umfassen. Eine Strukturierung kann voneinander beabstandete Strukturen umfassen, die insbesondere nicht (direkt) aneinander angrenzen, wie z. B. Dellen, Furchen, und dergleichen.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Partikelsieb durch wenigstens eine der folgenden Befestigungsarten zumindest mit dem Behälter oder dem Tank verbunden:
- a) Verbindung durch wenigstens eine Methode aus Klemmen, Pressen und Verspannen;
- b) stoffschlüssige Verbindung, insbesondere infolge Kleben, Löten und/oder Schweißen;
- c) zumindest teilweise ummantelt, insbesondere durch Behälter;
- d) Verbindung durch Gewinde.
-
Eine Verbindung durch Klemmen, Fressen und/oder Verspannen kann z. B. dadurch realisiert werden, dass das Partikelsieb eine elastische Form und entsprechend z. B. einen geringeren Durchmesser als der Behälter hat. In diesem Fall muss das Partikelsieb zur Montage an dem Behälter aufgeweitet werden und es erfolgt entsprechend durch die Elastizität des Partikelsiebs eine Klemmung. Auch ist möglich, dass zwischen dem Behälter und dem Partikelsieb eine elastische Einlage vorgesehen ist, welche zwischen dem Behälter und dem Partikelsieb zusammengedrückt ist und so das Partikelsieb an dem Behälter verspannt ist. Das Partikelsieb kann nach Art einer verschließbaren Schelle ausgeführt sein, welche um den Behälter herum gelegt werden kann. Das Partikelsieb kann ein Klammerelement aufweisen, mit denen die Schelle geschlossen, unter Spannung gesetzt und umlaufend gegen den Behälter verspannt werden kann. Auch kann das Partikelsieb mit mindestens einem Gummiband an dem Behälter verspannt werden. Weiterhin können Rastelemente vorgesehen sein, die elastisch verformbar sind und auf die das Partikelsieb zur Anordnung auf dem Behälter aufgesteckt wird. Zudem können Klammerelemente vorgesehen sein, die das Partikelsieb an dem Behälter fixieren. Bevorzugt wird das Partikelsieb durch Schrauben und/oder Nieten an dem Behälter befestigt. Insbesondere weist das Partikelsieb abschnittsweise ein Gewinde auf, so dass durch eine Schraubbewegung des Partikelsiebs selbst eine Verbindung zwischen das Partikelsieb und Behälter bzw. das Partikelsieb und Tankboden erreicht werden kann.
-
Insbesondere ist das Partikelsieb eingebettet in den Behälter bzw. in das Behältermaterial. Dabei ist das Partikelsieb zumindest teilweise von dem Behälter und/oder Behältermaterial ummantelt. Dies kann durch Vergießen oder Umformen erreicht werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Partikelsieb eine Heizung auf. Insbesondere ist das Partikelsieb selbst als Heizung ausgeführt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Partikelsieb (zumindest teilweise) aus einem entsprechend elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, das als Widerstandsheizung genutzt wird. Bevorzugt sind entsprechende Heizstrukturen auf und/oder in dem Partikelsieb vorgesehen, so dass gefrorenes Reduktionsmittel an vorbestimmten Punkten gezielt aufgetaut werden kann.
-
Die Erfindung kann auch nach Art eines Moduls zum Bereitstellen und Fördern eines Reduktionsmittels ausgeführt sein, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, sowie einen Injektor, der in/an einer Abgasanlage anordenbar ist. Das Reduktionsmittel wird so von dem Tank über die Vorrichtung und den Injektor in die Abgasanlage gefördert, wobei das Partikelsieb die einzige Partikelabscheidevorrichtung zwischen Tank und Abgasanlage ist. Die obigen Ausführungen zu den so genannten Montagefiltern gelten hier entsprechend.
-
Weiterhin ist die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug gerichtet, zumindest aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasanlage zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasanlage einen Injektor zur Zufuhr eines Reduktionsmittels in die Abgasanlage aufweist und der Injektor an eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bereitstellung von flüssigem Reduktionsmittel angeschlossen ist.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante weist das Partikelsieb eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit auf, um die Wärme einer in dem Behälter angeordneten Heizung in das Reduktionsmittel in dem Tank einzuleiten. Eine solche ausreichende Wärmeleitfähigkeit kann beispielsweise durch ein metallisches Partikelsieb und/oder durch (metallische) Wärmeleitbrücken erreicht werden, die sich von dem Behälter durch das Partikelsieb hindurch erstrecken.
-
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in und/oder an dem Partikelsieb zumindest ein Füllstandsensor angeordnet bzw. integriert ist. Mit einem Füllstandsensor kann der Füllstand des Reduktionsmittels im Tank überwacht werden. Der Füllstandsensor kann ein kontinuierlicher Füllstandsensor sein, der in einem (vorgegebenen) Bereich zwischen einem minimalen messbaren Füllstand und einem maximalen messbaren Füllstand eine kontinuierliche, permanente Überwachung des Füllstandes ermöglicht. Ein solcher kontinuierlicher Füllstandsensor ist beispielsweise ein Ultraschallsensor.
-
Der Füllstandsensor kann auch diskret sein. Mit einem diskreten Füllstandsensor kann lediglich festgestellt werden, ob in einer bestimmten Höhe Reduktionsmittel im Tank vorliegt und der tatsächliche Füllstand im Tank somit oberhalb oder unterhalb der von dem Füllstandsensor überwachten Höhe liegt. Insbesondere bei diskreten Füllstandsensoren, bietet es sich an, wenn in und/oder an dem Partikelsieb mehrere Füllstandsensoren angeordnet sind. So kann eine genauere Information über den Füllstand im Tank gewonnen werden. Ein solcher diskreter Füllstandsensor kann als Schwimmer ausgebildet sein.
-
Der zumindest eine Füllstandsensor kann beispielsweise nach Art eines elektrischen Leiters und/oder nach Art eines elektrischen Kontaktes realisiert sein. Die Messung des Füllstandes kann bevorzugt über einen elektrischen Widerstand und/oder eine elektrische Kapazität bestimmt werden. Der elektrische Widerstand und/oder die elektrische Kapazität zwischen zwei elektrischen Kontakten und/oder zwei elektrischen Leitern ändert sich in Abhängigkeit davon, ob an/zwischen den Kontakten bzw. an/zwischen den Leitern Reduktionsmittel vorliegt oder nicht. Dies kann für die Füllstandbestimmung genutzt werden. Die elektrischen Kontakte und/oder die elektrischen Leiter können an dem Partikelsieb beispielsweise angeklebt, angeschweißt und/oder angelötet sein. Das Partikelsieb kann auch als Gewebe oder als Geflecht realisiert sein. Dann können die elektrischen Kontakte und/oder die elektrischen Leiter in das Partikelsieb auch eingewoben oder eingeflochten sein.
-
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Gleiche Gegenstände sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
-
1: ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung in einer Seitenansicht;
-
2: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung in einer Draufsicht;
-
3: ein Kraftfahrzeug mit einem Modul und einer Vorrichtung;
-
4: einen Ausschnitt eines Partikelsiebs;
-
5: eine Befestigung des Partikelsiebs an dem Behälter durch eine Klemmverbindung;
-
6: eine Befestigung des Partikelsiebs am Behälter durch ein Rastelement;
-
7: eine Befestigung des Partikelsiebs durch ein Klammerelement;
-
8: eine Befestigung des Partikelsiebs am Behälter durch staffschlüssige Verbindung;
-
9: eine Verbindung von Partikelsieb und Behälter durch weitere stoffschlüssige Verbindungen;
-
10: eine Verbindung von Partikelsieb und Behälter durch Schraub- bzw. Nietverbindungen;
-
11: eine Verbindung von Partikelsieb und Behälter durch ein Gewinde;
-
12: eine Befestigung des Partikelsiebs an einer Aussparung des Behälters durch eine Klemmverbindung; und
-
13: eine weitere Ansicht der Klemmverbindung aus 12.
-
1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Die Vorrichtung umfasst einen Tank 2 mit einem Innenraum 3, in dem ein Behälter 4 angeordnet ist. In dem Behälter 4 ist eine Fördereinheit 8 angeordnet zur Förderung von Reduktionsmittel 15 aus dem Tank 2 zu einem nicht dargestellten Injektor. Der Behälter 4 ist an seiner Umfangsfläche 26 umgeben von einem Partikelsieb 5.
-
Das Partikelsieb 5 erstreckt sich auch über die Behälteroberseite 31. Das Partikelsieb 5 weist eine Siebaußenfläche 6 und eine Siebinnenfläche 12 auf. Die Siebaußenfläche 6 und Siebinnenfläche 12 sind voneinander durch die Tiefe 7 beabstandet. Das Partikelsieb 5 weist Öffnungen 13 auf, durch die das Reduktionsmittel 15 vom Innenraum 3 des Tanks 2 über den hier dargestellten Zwischenraum 18 und eine Entnahmeöffnung bzw. Durchführung 19 zur Fördereinheit 8 innerhalb des Behälters 4 gelangt. Das Partikelsieb 5 weist zudem eine Beschichtung 14 auf, die hydrophile und/oder hydrophobe Eigenschaften aufweist, so dass auf der Siebaußenfläche 6 anhaftende Partikel von dem Reduktionsmittel 15 weggespült werden. Damit kann ein Selbstreinigungseffekt des Partikelsiebs 5 erzielt werden, so dass das Partikelsieb 5 dauerhaft einsetzbar ist.
-
Der Tank 2 weist eine Tankwand 29 und einen Sumpf 28 im Bereich des Tankbodens 33 auf. Der Behälter 4 ist im Bereich des Sumpfs 28 am Tankboden 33 befestigt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Tankboden 33 eine Tanköffnung 30 im Bereich des Sumpfs 28 auf. Der Behälter 4 erstreckt sich hier durch die Tanköffnung 30 in den Tank 2. Der Behälter weist einen Behälterboden 32 auf. Die Fördereinheit 8 umfasst hier eine Pumpe 24, einen Drucksensor 25 und eine Abnahmestelle 9, durch die das Reduktionsmittel 15 in eine nicht dargestellte Reduktionsmittelförderleitung und dann zu einem ebenfalls nicht dargestellten Injektor gefördert wird.
-
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 in einer Draufsicht. Das Reduktionsmittel 15 wird vom Innenraum 3 des Tanks 2 durch das Partikelsieb 5 in den Zwischenraum 18 und von dort über eine Entnahmeöffnung bzw. Durchführung 19 zur Fördereinheit 8 gefördert.
-
Dabei wird das Reduktionsmittel 15 durch die Pumpe 24 aus dem Zwischenraum 18 in die Fördereinheit 8 transportiert. Von der Pumpe 24 gelangt das Reduktionsmittel 15 über den Drucksensor 25 zu der Abnahmestelle 9. Das Reduktionsmittel 15 tritt durch Öffnungen 13 in einen Kanal 43 des Partikelsiebs 5 ein und strömt auf der Siebinnenfläche 12 aus dem Partikelsieb 5 aus. Das Partikelsieb 5 weist eine Wellung 17 auf. Weiterhin ist auf dem Partikelsieb 5 eine Heizung 27 angeordnet, so dass das Partikelsieb 5 zur Verflüssigung von gefrorenem Reduktionsmittel 15 entsprechend beheizt werden kann. An dem Partikelsieb 5 selbst sind hier Elemente 34 angeordnet, die sich ausgehend von der Siebaußenfläche in den Innenraum 3 erstrecken und die ein Auftauen von gefrorenem Reduktionsmittel 15 in dem Tankinnenraum 3 ermöglichen. Die Elemente 34 können zu diesem Zweck ebenfalls eine Heizung 27 aufweisen oder sind in wärmeleitender Verbindung zu der Heizung 27 des Partikelsiebs 5 angeordnet. Weiterhin dienen die Elemente 34 zur Beruhigung und zum Rückhalten von Reduktionsmittel 15. Dadurch kann im Fall von Beschleunigungen des Tanks 2 (z. B. durch Beschleunigen eines Kraftfahrzeuges), ein Schwappen des Reduktionsmittels 15 vermindert und zudem eine Mindestmenge an Reduktionsmittel 15 im Bereich des Partikelsiebs 5 zurückgehalten werden, so dass die Öffnungen 13 des Partikelsiebs 5 mit Reduktionsmittel 15 beaufschlagt bleiben.
-
3 zeigt ein Kraftfahrzeug 20 mit einer Verbrennungskraftmaschine 21 und einer Abgasanlage 22. In bzw. an der Abgasanlage 22 ist ein Injektor 23 angeordnet. Der Injektor 23 wird durch eine Vorrichtung 1 mit Reduktionsmittel 15 beschickt, so dass das Reduktionsmittel 15 über den Injektor 23 in die Abgasanlage 22 zur Abgasbehandlung überführt werden kann. Vorrichtung 1 und Injektor 23 bilden hier ein Modul 11.
-
4 zeigt einen Ausschnitt eines Partikelsiebs 5 mit einer Siebaußenfläche 6 und Öffnungen 13, durch die das Reduktionsmittel 15 vom Innenraum 3 des Tanks 2 in den Zwischenraum 18 eintritt. Die Öffnungen 13 weisen einen größten Durchmesser 10 auf. Durch die Ausführung als Partikelsieb werden Partikel mit einem Durchmesser größer als der größte Durchmesser 10 vom Durchtritt durch die Öffnung 13 zurückgehalten, Partikel mit einem kleinerem Durchmesser als dem größten Durchmesser 10 treten jedoch weitgehend ungehindert durch die Öffnung 13 hindurch. Damit ist im Unterschied zu Filtern (Porenfilter, Vlies, Gewebe, Gestrick, Schaum, o. ä.) ein scharfer Trenngrad verwirklicht. Ein kontinuierliches Zusetzen des Partikelsiebs 5 mit Partikel verschiedener Größen und damit eine zunehmende Verstopfung sind somit wirksam vermieden. Auf der Siebaußenfläche 6 ist hier eine Heizung 27 angeordnet. Diese kann auch auf der Siebinnenfläche 12 oder in dem Partikelsieb 5 angeordnet sein. Bei einer metallischen Ausführung des Partikelsiebs 5 kann auch das gesamte Partikelsieb 5 als Heizung 27 genutzt werden.
-
Die 5 bis 12 zeigen verschiedene Befestigungsarten des Partikelsiebs 5 am Behälter 4 und/oder am Tank 2. Die in den Figuren gezeigten Verbindungsarten stellen lediglich besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele dar, wobei der Fachmann hieraus weitere Verbindungsarten ableiten kann, die ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst sind. Die Erfindung ist also ausdrücklich nicht auf die in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
-
5 zeigt in einer Draufsicht den Behälter 4, auf den ein in gestrichelter Form dargestelltes kleines Partikelsieb 5 aufgebracht werden soll. Das Partikelsieb 5 weist einen kleineren Durchmesser bzw. eine kleiner dimensionierte Form auf, so dass er zur Montage auf den Behälter 4 aufgespreizt werden muss. Nach der Montage des Partikelsiebs 5 (äußere, durchgezogene Linie) am Behälter 4 ist dieser elastisch verformt und entsprechend vergrößert worden, so dass eine Verbindung 16 zwischen Behälter 4 und Partikelsieb 5 durch Klemmung erzeugt ist.
-
6 zeigt die Befestigung des Partikelsiebs 5 an dem Behälter 4 durch ein Rastelement 36. Das Partikelsieb 5 wird mit einer dafür vorgesehenen Ausnehmung 42 auf das Rastelement 36 aufgeschoben. Das Rastelement 36 weist einen flexibel verformbaren oberen Teil auf, der durch die kleinere Ausnehmung 42 während des Aufschiebens zusammengedrückt wird und nach dem Aufschieben in die ursprüngliche Form zurückfedert. Somit ist eine Verbindung 16 durch Verrasten der Bauteile hergestellt.
-
7 zeigt die Befestigung des Partikelsiebs 5 an dem Behälter 4 durch ein Klammerelement 37, das sich hier über der Behälteroberseite 31 erstreckt. Das Klammerelement 37 umfasst das Partikelsieb 5 an seiner Siebaußenfläche 6 und erzeugt so eine Verbindung 16 durch Klemmen. Hier ist weiterhin eine Dichtung 41 zwischen Partikelsieb 5 und Behälterboden 32 dargestellt. Diese Dichtung 41 verhindert das Eindringen von ungereinigtem Reduktionsmittel 15 in den Zwischenraum 18. Diese Dichtung 41 kann entsprechend in den weiteren hier dargestellten Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen.
-
8 zeigt die Befestigung des Partikelsiebs 5 an dem Behälter 4 über eine stoffschlüssige Verbindung 16. Hier ist das Partikelsieb 5 über ein Zwischenstück 35 und eine stoffschlüssige Verbindung 16 erzeugt, z. B. durch Schweißen, Löten oder Kleben, an dem Behälter 4, hier an der Behälteroberseite 31, befestigt. Das Partikelsieb 5 ist teilweise in dem Material des Zwischenstücks 35 eingebettet, bzw. von diesem ummantelt. Dazu kann das Zwischenstück 35 mit dem Partikelsieb 5 zusammen durch Vergießen hergestellt werden. Das Zwischenstück 35 kann auch nach Anordnen des Partikelsiebs 5 entsprechend umgeformt werden. Die Ausführungen zu dem Zwischenstück 35 gelten entsprechend für den Behälter 4, d. h. der Behälter 4 kann auch unmittelbar mit dem Partikelsieb 5 entsprechend verbunden sein.
-
9 zeigt die Verbindung 16 zwischen Partikelsieb 5 und Behälter 4 durch eine Rollnahtschweißung.
-
10 zeigt die Verbindung 16 zwischen Partikelsieb 5 und Behälter 4 durch eine Schraube 38 oder einen Niet 39, der hier an der Behälteroberseite 31 angeordnet ist.
-
11 zeigt die Verbindung 16 von Partikelsieb 5 und Behälter 4 über Gewinde 40, die hier im Bereich des Behälterbodens 32 angeordnet sind. Das Partikelsieb 5 und der Behälter 4 oder ein Teil des Behälterbodens 32 weisen jeweils ein Gewinde 40 auf, so dass das Partikelsieb 5 durch Drehen des Partikelsiebs 5 selbst in das am Behälter 4 oder, wie hier dargestellt, am Behälterboden 32 angeordnete Gewinde 40 eingeschraubt werden kann.
-
12 zeigt in einer Draufsicht den Behälter 4. Eine Verbindung 16 des Partikelsiebs 5 mit dem Behälter 4 ist wie bei der Ausführungsvariante gemäß 5 durch eine Klemmung erzeugt. Das Partikelsieb 5 ist gegen den Behälter verspannt, insbesondere an einer Aussparung 44 des Behälters 4 verklemmt.
-
In der Aussparung 44 ist ein Ultraschallsensor 45 angeordnet, mit dem ein Füllstand in einem Reduktionsmitteltank überwacht werden kann. Der Ultraschallsensor 45 wird durch den Behälter 4 von oben nicht verdeckt.
-
Der in 12 dargestellte Behälter 4 ist in 13 noch in einer weiteren Ansicht dargestellt. Zu erkennen ist hier die Aussparung 44, an welcher das Partikelsieb 5 geklemmt ist.
-
In der Aussparung 44 befindet sich der Ultraschallsensor 45. Gepunktet dargestellt sind die vom Ultraschallsensor 45 nach oben verlaufenden Ultraschallstrahlen zur Überwachung des Füllstandes. Der Ultraschall 45 ist so in der Aussparung 44 angeordnet, dass er nach oben frei ist und nicht von Bereichen des Behälters 4 verdeckt wird.
-
Durch die vorliegende Erfindung wird eine möglichst einfache und kostengünstige Ausführung eines Partikelsiebs vorgeschlagen. Ein Verstopfen des Partikelsiebs kann aber einen vergleichsweise langen Zeitraum vermieden werden. Weiterhin kann ein Selbstreinigungseffekt des Partikelsiebs ausgenutzt werden, so dass alte Komponenten zum Zurückhalten von Partikeln aus dem Reduktionsmittel hin zur Pumpe und/oder Dosiereinheit praktisch wartungsfrei sind. Durch die metallische Ausführung kann das Partikelsieb selbst auch als Heizung genutzt werden. Das Reduktionsmittel wird entsprechend ausgehend von dem Partikelsieb sukzessive aufgetaut.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Tank
- 3
- Innenraum
- 4
- Behälter
- 5
- Partikelsieb
- 6
- Siebaußenfläche
- 7
- Tiefe
- 8
- Fördereinheit
- 9
- Abnahmestelle
- 10
- Größter Durchmesser
- 11
- Modul
- 12
- Siebinnenfläche
- 13
- Öffnung
- 14
- Beschichtung
- 15
- Reduktionsmittel
- 16
- Verbindung
- 17
- Wellung
- 18
- Zwischenraum
- 19
- Entnahmeöffnung/Durchführung
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Verbrennungskraftmaschine
- 22
- Abgasanlage
- 23
- Injektor
- 24
- Pumpe
- 25
- Drucksensor
- 26
- Umfangsfläche
- 27
- Heizung
- 28
- Sumpf
- 29
- Tankwand
- 30
- Tanköffnung
- 31
- Behälteroberseite
- 32
- Behälterboden
- 33
- Tankboden
- 34
- Element
- 35
- Zwischenstück
- 36
- Rastelement
- 37
- Klammerelement
- 38
- Schraube
- 39
- Niet
- 40
- Gewinde
- 41
- Dichtung
- 42
- Ausnehmung
- 43
- Kanal
- 44
- Aussparung
- 45
- Ultraschallsensor
