DE102012020039A1 - Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs zur katalytischen Abgasentstickung an einem Kfz - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs zur katalytischen Abgasentstickung an einem Kfz. Die Einrichtung umfasst einen Vorratsbehälter (1) aus thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens einer Komponente ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine Förderpumpe (7), eine Heizeinrichtung, ein Filterelement, einen Qualitätssensor und einen Füllstandsgeber, wobei die Komponente innerhalb des Vorratsbehälter (1) über einer Öffnung (9) und/oder einer äußeren Vertiefung in einem Behälterboden (3) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs zur katalytischen Abgasentstickung an einem Kfz. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der
EP 1 767 417 bekannt. Diese Druckschrift betrifft ein Tanksystem zur Aufnahme einer Harnstofflösung für einen SCR-Katalysator. Das Tanksystem umfasst einen Haupttank mit einer Befüllöffnung, durch die der Tankinnenraum des Haupttanks mit Harnstofflösung betankbar ist. Um sicherzustellen, dass der Betrieb des Flüssigkeitsverbrauchers auch bei Umgebungstemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts der Harnstofflösung kurz nach dem Start des Kfz gewährleistet ist, ist bei dem Tanksystem nachEP 1 767 417 eine Abschmelzvorrichtung mit einem Schmelztank vorgesehen, der einen Schmelzeraum umschließt und eine Einlassöffnung, durch die der Schmelzeraum aus dem Tankinnenraum mit Betriebsflüssigkeit befüllbar ist, sowie eine Entnahmeöffnung, welche mit der Umgebung des Tanksystems in Verbindung steht. - Das System umfasst weiterhin eine Kaltstartheizung zur Abschmelzung von in dem Schmelzeraum gefrorener Betriebsflüssigkeit. Der Schmelzetank ist am Boden des Haupttanks unmittelbar unterhalb des Haupttanks angeordnet. Durch die Anordnung des Schmelzetanks am Tankmantel des Haupttanks soll eine Zugänglichkeit des montierten Tanksystems gewährleistet sein. Das System ist im Wesentlichen als baukastenartiges Tanksystem aus separaten Modulen zusammengesetzt, was hinsichtlich Wartung und Variabilität gewisse Vorzüge mit sich bringen soll.
- Insbesondere die Anordnung eines Abschmelztanks und ggf. einer Heizeinrichtung und einer Förderpumpe am Tankmantel des Haupttanks außerhalb des Haupttanks ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass das Abschmelzvolumen, die Pumpe und eine Heizeinrichtung in Richtung der Bodenfreiheitslinie des Systems vorstehen, was mit einer unzureichenden Auftauleistung einhergeht und hinsichtlich der Bauraumnutzung im Kfz nicht optimal ist.
- Unter einer Bodenfreiheitslinie wird im Allgemeinen eine konstruktiv vorgegebene Begrenzungslinie des Bauraums in einem Kfz verstanden, die den Bauraum für Komponenten mit Ausnahme der Räder in Richtung Fahrbahn begrenzt.
- Ein Additivbevorratungssystem der zuvor erwähnten Art, bei welchem Teile der zur Additivförderung benötigten Komponenten innerhalb des Vorratsvolumens angeordnet sind, ist beispielsweise aus der
WO 2007/14312 A1 - Aus der
WO 2012/085053 A1 - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs zur katalytischen Abgasentstickung an einem Kfz bereitzustellen, die einerseits eine kompakte Bauweise aufweist und eine gute Raumausnutzung in der Einbaulage gewährleistet und die andererseits den Wartungsanforderungen an die Komponenten entspricht, die insbesondere die Austauschbarkeit der Komponenten im Wartungsfall ermöglicht.
- Unter einer guten Raumausnutzung in der Einbausituation im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist insbesondere zu verstehen, dass das Volumen des Vorratsbehälters möglichst nahe an der Bodenfreiheitslinie des Kfz angeordnet werden kann und dass der dafür zur Verfügung stehende Bauraum im Kfz möglichst weitestgehend für das Volumen des Vorratsbehälters ausnutzbar ist.
- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Nach der Erfindung ist insbesondere eine Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs zur katalytischen Abgasentstickung an einem Kfz mit einem Vorratsbehälter aus thermoplastischem Kunststoff vorgesehen, mit wenigstens einer Komponente ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine Förderpumpe, eine Heizeinrichtung, ein Filterelement, einen Qualitätssensor und einen Füllstandsgeber, wobei die Komponente innerhalb des Vorratsbehälters über einer Öffnung in einem Behälterboden angeordnet ist.
- Eine solche Anordnung hat den Vorzug, dass eine einfache Befestigung der zuvor erwähnten Komponenten im Inneren des Vorratsbehälters beispielsweise durch Verschweißen, Verschrauben oder mittels Bajonettverschlusses möglich ist, gleichwohl aber eine spätere Zugänglichkeit der Komponenten gewährleistet ist. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die Öffnung des Behälterbodens speziell für die Aufnahme der Komponenten auszubilden, d. h. mit einem Befestigungsflansch oder anderen Befestigungsmitteln auszustatten.
- Eine bevorzugte Variante der Einrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Komponente in einem Modulgehäuse angeordnet ist, über das die Komponente von außen durch die Öffnung im Behälterboden austauschbar eingesetzt ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn als Komponente eine Förderpumpe und/oder eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, die ggf. zu Wartungszwecken oder Reparaturzwecken ausgetauscht werden müssen.
- Die Befestigung innerhalb des Vorratsbehälters ist dabei zweckmäßigerweise so über einer Öffnung im Behälterboden vorgesehen, dass die Öffnung randseitig über das Modulgehäuse abgedichtet ist, sodass die Komponente von außen durch die Öffnung des Behälterbodens installiert und auch deinstalliert werden kann.
- Da das Modulgehäuse nur an einem Behälterboden befestigt ist und eine Abstützung gegen einen Oberboden des Vorratsbehälters nicht erforderlich und nicht vorgesehen ist, kann dieses verhältnismäßig kompakt ausgebildet sein, sodass das Modulgehäuse selbst wenig Vorratsvolumen beansprucht. Insbesondere durch die im Behälterboden von außen versenkte Anordnung der Förderpumpe und der Heizeinrichtung kann der Vorratsbehälter verhältnismäßig nah an der Bodenfreiheitslinie im Kfz montiert werden.
- Bei einer besonders zweckmäßigen und vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung ist das Modulgehäuse mit dem Behälterboden auf der Innenseite des Behälters verschweißt, vorzugsweise so, dass der Behälterboden am Umfang der Öffnung gegen das Modulgehäuse abgedichtet ist, sodass zusätzliche Dichtmittel zur Abdichtung des Modulgehäuses gegen den Behälterboden entbehrlich sind.
- Alternativ kann das Modulgehäuse mit der Innenseite des Behälters verklebt oder unter Zwischenlage eines Dichtmittels verschraubt oder verrastet sein.
- Bei einer Variante der Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens die Dosierleitung durch die Öffnung im Boden des Vorratsbehälters herausgeführt ist.
- Die Dosierleitung selbst ist zweckmäßigerweise ebenfalls beheizbar.
- Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Dosierleitung durch eine weitere Öffnung oder Durchführung einer Behälterwand aus dem Vorratsbehälter herausgeführt ist.
- Zweckmäßigerweise umfasst das Modulgehäuse eine Kavität, die über der Öffnung des Behälterbodens angeordnet ist und die zu dem Vorratsbehälter abgedichtet ist, wobei die Förderpumpe über wenigstens eine abgedichtete Durchführung in der Kavität mit dem Vorratsbehälter kommuniziert. Das Modulgehäuse kann ein Sammelvolumen umfassen. Das Sammelvolumen des Modulgehäuses kann als Abschmelzvolumen dienen, sodass kurz nach dem Start des Kfz eine Versorgung des Verbrauchers mit Additiv gewährleistet ist.
- Bei einer besonders vorteilhaften und zweckmäßigen Ausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Behälterboden wenigstens ein Nutkanal vorgesehen ist, der sich von der Öffnung des Behälterbodens zu einer Seitenwand erstreckt, welcher wenigstens die Dosierleitung aufnimmt. Die Dosierleitung kann beispielsweise von außen in dem Nutkanal verlegt sein, sodass die Dosierleitung und ggf. die elektrischen Anschlüsse sowie Heizdrähte nicht durch eine separate Öffnung in der Behälterwand verlegt werden müssen. Vorzugsweise wird der Nutkanal durch wenigstens eine Rippe des Behälterbodens gebildet, die zu Lasten des Vorratsvolumens geht. Eine solche Eindrückung oder Profilierung des Behälterbodens geht einher mit einer minimalen Volumenreduzierung zu Lasten des Vorratsvolumens und ermöglicht es dennoch, das Vorratsvolumen so nah wie möglich an der Bodenfreiheitslinie des Kfz zu montieren.
- Zweckmäßigerweise ist das Modulgehäuse auf einem durch den Behälterboden gebildeten Sockel angeordnet, in dem beispielsweise die Öffnung des Behälterbodens angeordnet ist.
- In dem Behälterboden können mehrere Rippen bildende Nutkanäle vorgesehen sein, von welchen wenigstens einer zur Führung der Dosierleitung dient bzw. genutzt wird. Die übrigen Rippen können in vorteilhafter Weise zur mechanischen Verstärkung des Behälterbodens gegen etwa anstehenden Eisdruck bei gefrorener Flüssigkeit dienen.
- Der Vorratsbehälter gemäß der Erfindung kann beispielsweise aus spritzgegossenen oder tiefgezogenen Halbschalen zusammengesetzt sein. Alternativ kann der Vorratsbehälter durch Extrusionsblasformen von bahnförmigen Vorformlingen erhalten worden sein, wobei in diesem Falle die Komponente während des Herstellungsverfahrens in den Vorratsbehälter eingebracht worden sein kann. Eine solche Konfiguration ermöglicht es, verhältnismäßig einfach, das Modulgehäuse auf dem Behälterboden zu befestigen.
- Eine Verlegung der Dosierleitung vollständig außerhalb des Vorratsbehälters besitzt den Vorzug, dass die Anzahl der erforderlichen Heizkreise auf eine Minimum beschränkt sein kann, sodass verhältnismäßig schnell eine Kaltstartfähigkeit des Systems gewährleistet ist.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine sehr prinzipielle Schnittdarstellung durch eine Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs nach einer ersten Variante der Erfindung, wobei aus Vereinfachungsgründen nur ein Teil des Vorratsbehälters dargestellt ist, -
2 eine der1 entsprechende Schnittdarstellung einer zweiten Variante der Einrichtung gemäß der Erfindung, -
3 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer dritten Variante der Erfindung, -
4 eine Detailansicht entlang des Pfeils IV in3 und -
5 eine Innenansicht in den geöffneten Vorratsbehälter von oben nach der Variante in3 . - Es wird zunächst Bezug genommen auf
1 . Die dort in Teilen dargestellte Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs zur katalytischen Abgasentstickung umfasst einen Vorratsbehälter1 aus thermoplastischem Kunststoff zur Aufnahme einer Harnstofflösung oder eines anderen Additivs. Der Vorratsbehälter1 ist aus zwei Halbschalen zusammengesetzt, die beispielsweise durch Spritzgießen von thermoplastischem Kunststoff erhalten wurden, und von welchen in den Figuren nur die untere Halbschale2 dargestellt ist. Diese bildet einen Behälterboden3 , der in Einbaulage die Unterseite des Vorratsbehälters1 bildet, und, wie dies andeutungsweise in den Figuren dargestellt ist, in etwa auf Höhe der Bodenfreiheitslinie4 des Kfz angeordnet ist. - Innerhalb des Vorratsbehälters
1 ist auf dem Behälterboden3 von innen ein Fördermodul5 montiert, welches ein Modulgehäuse6 und eine Förderpumpe7 als Unterbaugruppe umfasst. Das Modulgehäuse6 , welches ebenfalls vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff besteht, ist von innen mit dem Behälterboden3 der unteren Halbschale2 des Vorratsbehälters1 umlaufend verschweißt. Die Schweißnaht8 ist andeutungsweise in den Figuren dargestellt. - Der Vorratsbehälter
1 hat bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen einen etwa kreisrunden Querschnitt. Die Erfindung ist jedoch so zu verstehen, dass der Querschnitt des Vorratsbehälters1 für die Erfindung nicht kritisch ist und beliebig sein kann. - Das Fördermodul
5 ist innerhalb des Vorratsbehälters1 oberhalb einer Öffnung9 im Behälterboden3 angeordnet. Das Modulgehäuse6 ist auf der dem Behälterboden3 zugekehrten Seite um die Öffnung9 umlaufend verschweißt, sodass die Öffnung9 mit dem Modulgehäuse6 gegen das Volumen des Vorratsbehälters1 abgedichtet ist. - Innerhalb des Modulgehäuses
6 ist die Förderpumpe7 als Unterbaugruppe so eingesetzt, dass diese durch die Öffnung9 des Behälterbodens3 auswechselbar in das Fördermodul5 einsetzbar ist. - Hierzu ist in dem Modulgehäuse
6 eine Pumpenkavität vorgesehen, die in Richtung auf die Öffnung9 offen ist und zu dem von dem Modulgehäuse6 definierten Sammelvolumen10 abgedichtet ist. Von der Förderpumpe7 sind eine elektrische Leitung11 sowie eine Dosierleitung12 durch die Öffnung9 aus dem Vorratsbehälter1 herausgeführt. -
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der in1 dargestellten Einrichtung, wobei dort gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. - Die Anordnung in
2 unterscheidet sich von derjenigen in1 dadurch, dass die Dosierleitung12 und die elektrische Leitung11 durch eine Umfassungswand13 des Vorratsbehälters1 nach außen geführt sind. Hierzu sind in der Umfassungswand13 abgedichtete Durchführungen14 vorgesehen. - Die Dosierleitung
12 ist darüber hinaus von einem Widerstandsheizelement15 umschlossen. - Als Widerstandsheizelement
15 kann beispielsweise eine Drahtwendel in einem Kunststoffmantel vorgesehen sein, welcher die Dosierleitung12 umschließt. - Eine weitere Variante der Einrichtung zur Bevorratung eines Additivs gemäß der Erfindung ist beispielsweise in
3 dargestellt. Dort sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. - Diese Variante der Einrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet sich insbesondere von den vorhergehenden Varianten dadurch, dass der Behälterboden
3 des Vorratsbehälters1 eine Topographie aufweist, derart, dass eine Schweißbefestigungsebene16 zwischen dem Fördermodul5 und dem Behälterboden3 innerhalb des Vorratsbehälters1 höher angeordnet ist als eine unterste Absaugebene17 . Hierzu ist das Fördermodul5 auf einem die Schweißbefestigungsebene bildenden Sockel im Behälterboden3 verschweißt, wobei das Fördermodul5 durchaus unterseitig der Topographie des Behälterbodens3 angepasst sein kann, wie dies in3 dargestellt ist. - Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Förderpumpe
7 als durch die Öffnung9 auswechselbare Unterbaugruppe ausgebildet. - Ein hierfür vorgesehenes Förderpumpenmodul kann beispielsweise mit entsprechenden Steckanschlüssen durch abgedichtete Durchführungen in einer Pumpenkavität des Modulgehäuses
6 mit dem Sammelvolumen10 kommunizieren. - In das Modulgehäuse
6 können ein oder mehrere Filtereinheiten integriert sein, die einen gefilterten Zustrom des Additivs von dem Volumen des Vorratsbehälters1 in das Sammelvolumen10 gewährleisten. - Bei dem in
3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Dosierleitung12 mit einem Widerstandsheizelement15 sowie eine elektrische Leitung11 außerhalb des Vorratsbehälters1 an die Förderpumpe7 angeschlossen und unterhalb des Behälterbodens3 in einem Nutkanal18 des Behälterbodens3 verlegt. - Der Nutkanal
18 ist, wie dies4 zu entnehmen ist, die einen Querschnitt durch den Nutkanal18 zeigt, im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet und im Volumen des Vorratsbehälters1 als sich radial erstreckende Rippe ausgeprägt. - In den Nutkanal
18 sind die Dosierleitung12 und die elektrische Leitung11 von außen eingelegt bzw. eingeklipst. - Wie dies der
5 zu entnehmen ist, sind ausgehend von der sockelförmigen Schweißbefestigungsebene16 insgesamt drei Nutkanäle18 in dem Behälterboden3 vorgesehen, die sich etwa sternförmig von der Mitte nach außen erstrecken. (In3 verläuft der Längsschnitt durch den Vorratsbehälter1 genau durch einen Nutkanal18 ). - Die Nutkanäle
18 können jeweils Leitungen aufnehmen, wenngleich idealerweise nur ein einziger Nutkanal18 zur Aufnahme von Leitungen dient, wohingegen die übrigen Nutkanäle gleichzeitig den Behälterboden3 stabilisierende Rippen bilden. Dies dient dazu, den Behälterboden insbesondere gegen etwaigen Gefrierdruck aufgrund der sich ausdehnenden Flüssigkeit im Vorratsbehälter1 zu stabilisieren. - Bei allen vorbeschriebenen Varianten umfasst das Fördermodul
5 eine Heizeinrichtung zur Abschmelzung von Additiv und/oder zur Beheizung von Additiv innerhalb des Sammelvolumens10 . Diese Heizeinrichtung ist nicht dargestellt. Das Fördermodul5 kann darüber hinaus wenigstens einen Dichtesensor/Qualitätssensor für das Additiv sowie wenigstens einen Füllstandsgeber umfassen. Unter einem solchen Qualitätssensor ist im Allgemeinen ein Sensor zu verstehen, der eine Erkennung einer Fehlbefüllung des Vorratsbehälters1 ermöglicht, beispielsweise über die Detektion der Dichte des eingefüllten Fluids. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorratsbehälter
- 2
- untere Halbschale
- 3
- Behälterboden
- 4
- Bodenfreiheitslinie
- 5
- Fördermodul
- 6
- Modulgehäuse
- 7
- Förderpumpe
- 8
- Schweißnaht
- 9
- Öffnung
- 10
- Sammelvolumen
- 11
- elektrische Leitung
- 12
- Dosierleitung
- 13
- Umfassungswand
- 14
- Durchführung
- 15
- Widerstandsheizelement
- 16
- Schweißbefestigungsebene
- 17
- unterste Absaugebene
- 18
- Nutkanal
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1767417 [0001, 0001]
- WO 2007/14312 A1 [0005]
- WO 2012/085053 A1 [0006]
Claims (10)
- Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines Additivs zur katalytischen Abgasentstickung an einem Kfz mit einem Vorratsbehälter (
1 ) aus thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens einer Komponente ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine Förderpumpe (7 ), eine Heizeinrichtung, ein Filterelement, einen Qualitätssensor und einen Füllstandsgeber, wobei die Komponente innerhalb des Vorratsbehälters (1 ) über einer Öffnung (9 ) und/oder über einer äußeren Vertiefung in einem Behälterboden (3 ) angeordnet ist. - Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente in einem Modulgehäuse (
6 ) angeordnet ist, über das die Komponente von außen durch die Öffnung (9 ) im Behälterboden (3 ) austauschbar eingesetzt ist. - Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (
6 ) mit dem Behälterboden (3 ) auf der Innenseite des Vorratsbehälters (1 ) flüssigkeitsdicht verbunden ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Dosierleitung (
12 ) durch die Öffnung (9 ) im Behälterboden (3 ) herausgeführt ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Dosierleitung (
12 ) durch eine weitere Öffnung oder Durchführung (14 ) einer Behälterwand aus dem Vorratsbehälter (1 ) herausgeführt ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (
6 ) eine Kavität umfasst, die über der Öffnung (9 ) des Behälterbodens (3 ) angeordnet ist und die zu dem Vorratsbehälter (1 ) abgedichtet ist, wobei die Förderpumpe (7 ) über abgedichtete Durchführungen in der Kavität mit dem Vorratsbehälter (1 ) kommuniziert. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälterboden (
3 ) wenigstens ein Nutkanal (18 ) vorgesehen ist, der sich von der Öffnung (9 ) des Behälterbodens (3 ) zu einer Umfassungswand (13 ) erstreckt und der wenigstens die Dosierleitung (12 ) aufnimmt. - Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutkanal (
18 ) durch wenigstens eine Rippe des Behälterbodens (3 ) gebildet wird, die zu Lasten des Vorratsvolumens geht. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (
6 ) auf einem durch den Behälterboden (3 ) gebildeten Sockel angeordnet ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälterboden (
3 ) mehrere Rippen bildende Nutkanäle (18 ) vorgesehen sind, von welchen wenigstens eine zur Führung und/oder Aufnahme der Dosierleitung (12 ) von außen dient.
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