DE102012108273A1

DE102012108273A1 - Kunststofftank für eine Betriebsflüssigkeit

Info

Publication number: DE102012108273A1
Application number: DE102012108273.1A
Authority: DE
Inventors: Georges Maguin; Cheikh Diouf; Finn Frederiksen; Jan Hodgson; Sven Schepers
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH; Emitec Denmark AS; Emitec France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Emitec Denmark AS; ActBlue France SAS
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2014-03-06
Also published as: US20150210159A1; WO2014037210A1; EP2917524A1; CN105247182B; KR20150054872A; EP2917524B1; IN2015DN01860A; CN105247182A; JP2015536876A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kunststofftank (1) für eine Betriebsflüssigkeit, aufweisend eine Tankwand (2), wobei in die Tankwand (2) zumindest ein Kanal (3) integriert ist, welcher einen Teil einer Förderleitung (4) zur Förderung von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank (1) hinaus ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststofftank für eine Betriebsflüssigkeit, der insbesondere zur Speicherung und zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. Als Betriebsflüssigkeit wird in Kraftfahrzeugen insbesondere Kraftstoff zum Antrieb des Kraftfahrzeugs benötigt. Der hier beschriebene Kunststofftank ist grundsätzlich für Kraftstoffe geeignet. Der hier beschriebene Kunststofftank soll aber insbesondere für die Bereitstellung von zusätzlichen Betriebsflüssigkeiten dienen, wie flüssige Additive, welche dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zur Abgasreinigung zugeführt werden.
Bei Kraftfahrzeugen werden Abgasbehandlungsvorrichtungen eingesetzt, in die Reduktionsmittel zugeführt wird, mit dem in der Abgasbehandlungsvorrichtung das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion [SCR-Verfahren, SCR = Selective Catalytic Reduction] durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren werden Stickstoffoxidverbindungen im Abgas unter Zuhilfenahme eines Reduktionsmittels zu unschädlichen Substanzen wie H₂O, N₂ und CO₂ reduziert. Als Reduktionsmittel wird hierzu vielfach Ammoniak verwendet. Ammoniak wird in Kraftfahrzeugen oft nicht direkt bevorratet, sondern in Form einer Harnstoff-Wasser-Lösung (auch Vorläuferlösung genannt), welche als Betriebsflüssigkeit bzw. als flüssiges Additiv in dem hier beschriebenen Kunststofftank gespeichert und bereitgestellt werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Harnstoff-Wasser-Lösung mit einem Harnstoffgehalt von 32,5 % unter dem Handelsnamen AdBlue^® erhältlich.
Bei Kunststofftanks, die in Kraftfahrzeugen und insbesondere in Personenkraftfahrzeugen eingebaut werden sollen, ist problematisch, dass dort ein sehr begrenzter und häufig sehr unregelmäßig geformter Bauraum zur Verfügung steht. Insbesondere im Bereich der Personenkraftfahrzeuge steht normalerweise nur Platz im Motorraum oder im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeuges zur Verfügung, wo ein zusätzlicher Tank positioniert werden kann.
Außerdem sollten ein Kunststofftank sowie auch ein Gesamtsystem zur dosierten Bereitstellung von zusätzlicher Betriebsflüssigkeit für ein Kraftfahrzeug möglichst kostengünstig sowie einfach fertigbar sein.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere ein besonders vorteilhafter Kunststofftank für eine Betriebsflüssigkeit sowie eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit mit einem derartigen Kunststofftank vorgestellt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Kunststofftank gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen 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 und den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Die Erfindung betrifft einen Kunststofftank für eine Betriebsflüssigkeit, aufweisend eine Tankwand, wobei in und zumindest abschnittsweise entlang der Tankwand zumindest ein Kanal integriert ist, der einen Teil einer Förderleitung zur Förderung von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank hinaus bildet.
Der Kunststofftank hat vorzugsweise eine Form, die an einen zur Verfügung stehenden Bauraum in einem Kraftfahrzeug angepasst ist. Mit der Form ist hier insbesondere eine räumliche Gestaltung bzw. eine räumliche Anordnung des Tanks bzw. der Tankwand gemeint. Der Kunststofftank ist vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch und vorzugsweise ebenfalls nicht hinterschnittsfrei gestaltet, sondern weist eine komplexere Form auf. Insbesondere ist zumindest die Mehrzahl der Wände nicht eben und/oder zueinander senkrecht/parallel ausgerichtet. Ganz besonders bevorzugt sind alle (seitlichen) Wände des Kunststofftanks nicht eben sondern (lokal) mit mindestens einer Einbuchtung/Ausbuchtung ausgeführt.
Die Betriebsflüssigkeit ist vorzugsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung, die für das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion in einer Abgasbehandlungsvorrichtung eingesetzt wird. Die Betriebsflüssigkeit kann weiter eine Kühlflüssigkeit zur Kühlung zumindest einer Betriebskomponente eines Kraftfahrzeuges (beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine) und/oder eine Reinigungsflüssigkeit zur Reinigung zumindest einer Komponente eines Kraftfahrzeuges (beispielsweise einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges) sein. Auch ist möglich, dass die Betriebsflüssigkeit ein Kraftstoff zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug ist.
Der Kunststofftank besteht vorzugsweise (überwiegend) aus dem Kunststoff POM [Polyoxymethlen]. Die Tankwand begrenzt und bildet den Kunststofftank und besteht dementsprechend bevorzugt aus dem genannten Kunststoff POM. Eine Tankwand kann eine seitliche oder umfängliche Seitenwand des Kunststofftanks bilden. Eine Tankwand kann einen (kompletten und/oder geschlossenen) Boden des Kunststofftanks bilden. Eine Tankwand begrenzt den Tankinnenraum zu einem wesentlichen Anteil, so dass hier insbesondere kleine Deckel, Hauben, etc. nicht gemeint sind.
Der in die Tankwand integrierte Kanal verläuft vorzugsweise durch die Tankwand hindurch, wobei die Kanalenden nicht geradlinig verbunden und deckungsgleich übereinander angeordnet sind. Der zumindest eine integrierte Kanal ist insbesondere keine (einfache) Bohrung bzw. eine (einfache) Öffnung, sondern der integrierte Kanal verläuft vorzugsweise abschnittsweise nicht senkrecht zur Tankwand. Gegebenenfalls kann der zumindest eine Kanal abschnittsweise in einem flachen Winkel zu einer Ebene der Tankwand oder sogar parallel zur der Tankwand im Inneren der Tankwand verlaufen. Der Kanal verläuft somit „entlang“ der Kanalwand selbst, so dass die Kanalenden insbesondere versetzt zueinander angeordnet sind. Bevorzugt ist, dass mehrere solcher (miteinander kommunizierender) Kanäle vorgesehen sind, so dass insbesondere ein Kanalsystem integriert ist. Der Kanal ist bevorzugt in dem Abschnitt, in dem er entlang der Tankwand verläuft, nicht geradlinig ausgeführt und/oder mit mindestens einem weiteren Kanal verbunden. Der Kanal kann z. B. nach Art eines Mäanders ausgeführt sein.
Der zumindest eine integrierte Kanal hat vorzugsweise eine Kanallänge, welche größer ist als ein Kanaldurchmesser des Kanals. Die Kanallänge des zumindest einen integrierten Kanals ist darüber hinaus bevorzugt größer als eine Wandstärke der Tankwand im Bereich des zumindest einen integrierten Kanals. Es existiert vorzugsweise zumindest ein Kanal mit einer Kanallänge von mehr als 20 mm [Millimeter], vorzugsweise sogar mit einer Kanallänge von mehr als 50 mm. Der Durchmesser des Kanals ist vorzugsweise kleiner als 10 mm und besonders bevorzugt sogar kleiner als 5 mm.
Der zumindest eine Kanal hat vorzugsweise zumindest ein Kanalende, welches an einer inneren Oberfläche oder an einer äußeren Oberfläche der Tankwand angeordnet ist. Eine Kanalwand bezeichnet eine innere Oberfläche des Kanals innerhalb der Tankwand. Diese Kanalwand ist vorzugsweise direkt aus dem Material der Tankwand gebildet, damit ist die Tankwand direkt mit der Betriebsflüssigkeit im Kanal in Kontakt. Das bedeutet z. B., dass der zumindest eine Kanal (wenigstes teilweise oder zumindest in einem zwischen den Kanalenden liegenden Bereich) nicht mit einer Einlage gebildet ist. Eine Einlage kann ein Röhrchen, ein Schlauch oder ein ähnliches Bauteil sein, welches (mit) in die Tankwand eingearbeitet ist. Dies schließt nicht aus, dass (im Bereich der Anschlüsse und/oder Verzweigungen) in die Tankwand ein separates Bauteil (beispielsweise eine Hülse oder dergleichen) integriert ist.
Mit einer Förderleitung ist insbesondere ein Strömungsweg gemeint, über welchen die Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank hinaus gefördert werden kann. Eine Förderleitung stellt vorzugsweise eine Leitung vom Innenraum des Kunststofftanks hin zu einem Verbraucher für die Betriebsflüssigkeit dar. Ein Verbraucher kann beispielsweise eine Zufuhrvorrichtung zur Zufuhr der Betriebsflüssigkeit zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung sein. Damit, dass der zumindest eine Kanal einen Teil einer Förderleitung ausbildet, ist gemeint, dass die Betriebsflüssigkeit bei der Entnahme bzw. der Förderung aus dem Kunststofftank den zumindest einen Kanal durchströmt.
Bei bekannten Kunststofftanks für solche Betriebsflüssigkeiten in Kraftfahrzeugen waren zur Entnahme jeweils bestimmte Leitungsbauteile notwendig, wodurch die Teilevielzahl und der Montageaufwand hoch waren. Zudem ergaben sich Dichtungsprobleme und Spannungsprobleme im Einfrierfall. Ebenso wurde für die Anschlüsse auch Bauraum benötigt. Ein Leitungsbauteil ist beispielsweise ein Entnahmerohr, welches durch eine Öffnung von oben in den Tank eingesetzt ist und sich von dort zum Boden des Tanks erstreckt. Durch den hier beschriebenen Kunststofftank wird es möglich, auf solche Leitungsbauteile zu verzichten und durch den zumindest einen in die Tankwand integrierten Kanal zu ersetzen. Dies ermöglicht einen einfacheren und kostengünstigeren Aufbau einer Vorrichtung zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug mit einem Tank, in dem als Tank der hier beschriebene Kunststofftank verwendet wird.
Der beschriebene Kunststofftank ist besonders vorteilhaft, wenn dieser mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens hergestellt ist.
Bei einem Spritzgussverfahren wird ein Kunststoffmaterial in einen Hohlraum eines Werkzeugs eingespritzt und dieses verfestigt sich dann in diesem Hohlraum an den Oberflächen des Werkzeugs. Später wird das Werkzeug entfernt, so dass ein Rohbauteil verbleibt. Der Kunststofftank bzw. die fertig geformte Tankwand des Kunststofftanks ist im vorliegenden Fall das Rohbauteil. Gegebenenfalls kann das Rohbauteil anschließend noch mit einem Fertigungsverfahren (beispielsweise einem spanenden Fertigungsverfahren wie Bohren) weiter bearbeitet werden, um den fertigen Kunststofftank herzustellen. Mit dem Spritzgussverfahren ist es insbesondere möglich, komplexe Tankformen herzustellen. Dies ist mit dem für Tanks bislang bevorzugten Blasformverfahren nicht ohne weiteres möglich. Der zumindest eine Kanal kann bei Verwendung des Spritzgußverfahrens durch zumindest einen Werkzeug-Kern erzeugt werden, welcher in das Werkzeug eingelegt ist. Der Werkzeug-Kern kann auch in und/oder an das Werkzeug integriert sein. In den Bereich des Werkzeug-Kerns gelangt beim Einspritzen des Kunststoffmaterials kein Kunststoffmaterial, daher verbleibt dort ein Hohlraum in der Tankwand, der den zumindest einen Kanal formt. Das Spritzgußverfahren ermöglicht die besonders einfache und kostengünstige Herstellung des beschriebenen Kunststofftanks.
Auch vorteilhaft ist der Kunststofftank, wenn zumindest ein Anschlusselement zum Anschluss mindestens einer aktiven Komponente einer Fördereinheit zur Förderung der Betriebsflüssigkeit an den zumindest einen Kanal an der Tankwand ausgebildet ist.
Durch ein derartiges Anschlusselement ist es möglich, eine aktive Komponente einer Fördereinheit zur Förderung der Betriebsflüssigkeit unmittelbar an die Tankwand anzuschließen. Mit aktiven Komponenten sind insbesondere Komponenten der Fördereinheit gemeint, welche während der Förderung der Betriebsflüssigkeit aktiv eine (hinsichtlich der Art und/oder des Umfangs änderbare) Funktion ausüben. Dies sind insbesondere die Pumpe der Fördereinheit und/oder ein Ventil, welches die Förderung bzw. die Dosierung der Betriebsflüssigkeit steuert. Aktive Komponenten können weiterhin Sensoren sein, welche zur Überwachung und/oder zur Steuerung des Betriebs der Fördereinheit notwendig sind (z. B. Drucksensor und/oder Temperatursensor). Mit aktiven Komponenten sind insbesondere Eisdruckkompensationselemente gemeint, welche eine Volumenausdehnung der Betriebsflüssigkeit im Einfrierfall aufnehmen können, um eine Zerstörung des Kunststofftanks bzw. des zumindest einen Kanals in der Tankwand oder an die Tankwand angeschlossener Komponenten zu verhindern.
Durch solche Anschlusselemente unmittelbar an der Tankwand kann auf ein zusätzliches Trägerelement für aktive Komponenten zur Förderung der Betriebsflüssigkeit verzichtet werden. Beispielsweise ist kein Basisblock für die aktiven Komponenten mehr notwendig. Bevorzugt ist, wenn eine Fördereinheit zur Förderung der Betriebsflüssigkeit vollständig (und direkt) an mindestens ein solches Anschlusselement an der Tankwand montiert werden kann. Dies ermöglicht einen besonders kostengünstigen und einfachen Aufbau einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Betriebsflüssigkeit, umfassend einen Kunststofftank zur Speicherung der Betriebsflüssigkeit.
Weiterhin ist der Kunststofftank vorteilhaft, wenn ein Anschlusselement zumindest ein Konnektor ist, der zum Anschluss einer Fluidleitung zu einem Injektor eingerichtet ist.
Ein derartiger Konnektor kann beispielsweise als länglicher Fortsatz eines Kanals in der Tankwand an der Außenseite der Tankwand ausgestaltet sein. An diesem Fortsatz ist vorzugsweise ein Gewinde und/oder eine Nut vorgesehen, in welche ein Stecker der Fluidleitung zur Leitung der Betriebsflüssigkeit zu einer Zufuhrvorrichtung fluiddicht befestigt werden kann.
Weiterhin ist der Kunststofftank vorteilhaft, wenn das zumindest eine Anschlusselement einstückig mit der Tankwand ausgebildet ist.
Hiermit ist insbesondere gemeint, dass für das zumindest eine Anschlusselement kein zusätzliches Bauteil in die Tankwand integriert ist, sondern das Anschlusselement vollständig aus demselben Material ausgebildet ist wie die Tankwand. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Gestaltung des Anschlusselements.
In einer anderen Ausführungsvariante ist es allerdings auch möglich, dass beispielsweise eine Buchse oder eine Hülse im Bereich des Anschlusselements in die Tankwand integriert ist und das Anschlusselement zumindest teilweise ausbildet. Eine solche Hülse kann aus einem metallischen Material gefertigt sein, die insbesondere in die Tankwand eingegossen oder eingespritzt sein kann. Die Verwendung einer derartigen Hülse für das Anschlusselement kann beispielsweise vorteilhaft sein, weil so genauere Toleranzen eingehalten werden können. Dies kann einen Vorteil im Hinblick auf die fluiddichte Anbindung von aktiven Komponenten an das zumindest eine Anschlusselement sein.
Weiter ist der Kunststofftank vorteilhaft, wenn mindestens eine Heizung wenigstens teilweise in die Tankwand integriert ist.
Eine Heizung kann in die Tankwand beispielsweise eingegossen oder eingespritzt sein. Die Heizung kann während der Herstellung der Tankwand bereits in das Werkzeug zur Herstellung eingesetzt werden. Beim Spritzvorgang formt sich das Kunststoffmaterial dann um die Heizung herum und die Heizung wird integraler Bestandteil der Tankwand. Die Heizung kann beispielsweise aus elektrischen Widerstandselementen gebildet sein. Insbesondere können für die Heizung auch PTC-Elemente [PTC = positive temperature coefficient] eingesetzt werden. Es ist weiter möglich, dass die Heizung in Form von Flüssigkeitsleitungen ausgebildet ist, durch welche eine Heizflüssigkeit geführt werden kann. Als Heizflüssigkeit in diesem Zusammenhang kann beispielsweise Kühlflüssigkeit einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Durch die Integrierung einer (insbesondere aller) Heizung(en) in die Tankwand wird es ermöglicht, Betriebsflüssigkeit, welche sich innerhalb des Tanks oder innerhalb von Kanälen in der Tankwand befindet, besonders effektiv aufzuheizen. Es ist auch möglich, eingefrorene, erstarrte Betriebsflüssigkeit wieder aufzuschmelzen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Betriebsflüssigkeit Harnstoff-Wasser-Lösung ist.
Gemäß einer Weiterbildung des Kunststofftanks ist vorgesehen, dass mindestens eine Wärmeleitstruktur zumindest teilweise in die Tankwand integriert ist.
Die Wärmeleitstruktur kann im Wesentlichen wie eine Heizung in die Tankwand integriert werden. Die Wärmeleitstruktur dient zur effektiven Leitung von Wärme innerhalb des Kunststofftanks bzw. innerhalb der Tankwand. Durch die Wärmeleitstruktur kann gezielt Wärme in das Innere des Tanks und/oder in den Kanal in der Tankwand übertragen werden. Dies kann genutzt werden, um die Betriebsflüssigkeit in dem Kunststofftank gezielt aufzuwärmen. Alternativ kann durch die Wärmeleitstruktur Wärme gezielt aus dem Inneren des Tanks bzw. aus dem Kanal hinausgeführt werden. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um die Betriebsflüssigkeit in dem Tank an bestimmten Positionen (passiv aber) gezielt einzufrieren, sobald entsprechende Umgebungstemperaturen erreicht werden. Dies ermöglicht ein gerichtetes Einfrieren der Betriebsflüssigkeit, wodurch die beim Einfrieren auftretende Volumenausdehnung der Betriebsflüssigkeit in bestimmte Richtungen abgelenkt werden kann.
Die Wärmeleitstruktur kann vorzugsweise so angeordnet sein, dass eine Heizung an die Wärmeleitstruktur angekoppelt werden kann, um Wärme in die Wärmeleitstruktur einzuführen. Die Heizung ist vorzugsweise von einer Außenseite her an die Wärmeleitstruktur ankoppelbar. Die Wärmeleitstruktur steht dazu vorzugsweise aus der Tankwand heraus und weist vorzugsweise einen Heizungsanschluss auf, an welchen die Heizung angeschlossen werden kann.
Die Wärmeleitstruktur und/oder die Heizung können sich auch von einer Außenseite des Kunststofftanks durch die Tankwand hindurch erstrecken, um den Innenraum des Kunststofftanks aufzuheizen und gleichzeitig einen Anschluss der Heizung von einer Außenseite des Tanks aus zu ermöglichen.
Die Integrierung von Wärmeleitstrukturen und/oder Heizungen in die Tankwand ermöglicht eine besonders kostengünstige Montage von Wärmeleitstrukturen und/oder Heizungen an der Tankwand.
Weiterhin ist der Kunststofftank vorteilhaft, wenn mindestens ein Kanal in der Tankwand in einer Ansaugstelle zur Entnahme von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank mündet.
Die Ansaugstelle stellt vorzugsweise ein Ende eines Kanals in der Tankwand dar, welches an einem möglichst tiefen Punkt des Kunststofftanks auf der inneren Oberfläche der Tankwand angeordnet ist. Bevorzugt ist die Ansaugstelle im Bereich eines Sumpfs in dem Kunststofftank angeordnet. Ein Sumpf ist eine lokale Vertiefung im Boden des Kunststofftanks, in der sich Betriebsflüssigkeit beim Entleeren des Kunststofftanks sammelt. Ein Sumpf ist vorzugsweise durch die Form des Kunststofftanks bzw. durch die Geometrie der Tankwand gebildet.
Weiterhin vorteilhaft ist der Kunststofftank, wenn mindestens ein Kanal in der Tankwand eine Rücklaufleitung ausbildet, durch welche eine Kreisförderung von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank, durch eine Fördereinheit und zurück in den Kunststofftank möglich ist. Die Gestaltung einer Fördereinheit mit einer derartigen Rücklaufleitung ermöglicht es, Luftblasen besonders einfach aus dem Kanal bzw. aus einer Fördereinheit hinaus zurück in den Tank zu fördern. Eine derartige Fördereinheit kann mit dem beschriebenen Kunststofftank besonders kostengünstig bereitgestellt werden. Bevorzugt ist hierbei, dass dabei kein Abschnitt der Förderleitung an der Ansaugstelle bis hin zum Ende der Rücklaufleitung die Tankwand verlässt, also nur von dem mindestens einen integrierten Kanal und der mindestens einen aktiven Komponente gebildet ist.
Zudem wird eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest einen solchen Kunststofftank, in dem die Betriebsflüssigkeit gespeichert ist, und eine Fördereinheit zur Förderung der Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank, wobei die Fördereinheit mit zumindest einer aktiven Komponente ausgebildet ist, die an einen Kanal in der Tankwand des Kunststofftanks angeschlossen ist.
Die Vorrichtung zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit besteht insbesondere aus dem Kunststofftank, an welchen die für die Förderung der Betriebsflüssigkeit aus dem Tank notwendigen aktiven Komponenten angeschlossen sind. Eine derartige Vorrichtung besteht weiter aus der Fördereinheit, welche durch die an den Kunststofftank angeschlossenen aktiven Komponenten und durch die Kanäle in der Tankwand gebildet ist.
Durch die aktiven Komponenten und die Kanäle wird eine Förderleitung der Fördereinheit der Vorrichtung ausgebildet, über welche Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank entnommen werden kann. Die für die Förderung wichtigste aktive Komponente ist typischerweise eine Pumpe. Die Förderleitung startet vorzugsweise an einer Ansaugstelle innerhalb des Kunststofftanks und verläuft dann entlang eines Kanals in zumindest eine aktive Komponente hinein. Ausgehend von dieser zumindest einen aktiven Komponente verläuft die Förderleitung hin zu einem Auslassanschluss, an welchem die Betriebsflüssigkeit bereitgestellt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist die zumindest eine aktive Komponente innerhalb einer Einbuchtung an einer Außenseite des Kunststofftanks angeordnet. Die Einbuchtung erstreckt sich insbesondere (lokal) in den Innenraum des Kunststofftanks hinein. Die Einbuchtung ist vorzugsweise durch eine Abdeckung verschlossen. So können die aktiven Komponenten der Fördereinheit der Vorrichtung geschützt werden. Der Auslassanschluss ist so ausgeführt, dass dieser sich durch die Abdeckung hindurch erstreckt. Die Einbuchtung des Kunststofftanks, in welcher die aktiven Komponenten angeordnet sind, kann an einer Ecke des Kunststofftanks ausgebildet sein. Die Abdeckung muss dann keine ebene Platte sein, sondern die Abdeckung kann auch ein komplexer geformtes Element sein, welches die Form des Kunststofftanks im Bereich der Einbuchtung fortsetzt.
Die Vorrichtung kann auch eine Heizung aufweisen, die über einen Heizungsanschluss mit einer in den Kunststofftank integrierten Wärmeleitstruktur verbunden ist. Mit einer solchen Wärmeleitstruktur ist es möglich, Betriebsflüssigkeit in dem Kunststofftank aufzuwärmen. Außerdem kann auch eine Wärmeleitstruktur vorhanden sein, die unmittelbar an Kanäle in der Tankwand angrenzt. Auch eine solche Wärmeleitstruktur kann einen Heizungsanschluss aufweisen, an welchen eine Heizung angeschlossen werden kann. Eine solche Wärmeleitstruktur ermöglicht es, Betriebsflüssigkeit, welche sich in den Kanälen in der Tankwand befindet, effektiv aufzuheizen.
Darüber hinaus ist möglich, dass die Vorrichtung eine Rücklaufleitung aufweist, welche von einem Kanal gebildet ist, und durch welche eine Kreisförderung von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank durch die Fördereinheit zurück in den Kunststofftank möglich ist. Durch eine solche Kreisförderung können Luftblasen in der Fördereinheit besonders effektiv aus der Fördereinheit und insbesondere aus der Förderleitung bzw. dem Kanal und den aktiven Komponenten der Fördereinheit hinausgefördert werden.
Die Fördereinheit kann ein Rücklaufventil aufweisen, mit dem geregelt werden kann, ob Betriebsflüssigkeit entlang der Förderleitung bereitgestellt wird und/oder ob eine Kreisförderung von Betriebsflüssigkeit durch die Rücklaufleitung erfolgt. Das Rücklaufventil kann über ein Anschlusselement an den mindestens einen Kanal in der Tankwand angeschlossen sein.
Die Vorrichtung kann einen Konnektor aufweisen, welcher als integraler Bestandteil der Tankwand bzw. des Kunststofftanks ausgebildet ist. Der Konnektor kann an eine Fluidleitung angeschlossen werden, über welche das flüssige Additiv hin zu einem Injektor, beispielsweise an einer Abgasbehandlungsvorrichtung, gefördert werden kann.
Sämtliche für den Kunststofftank dargestellten Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf die beschriebene Vorrichtung anwendbar und übertragbar. Gleiches gilt für die Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale, die für die Vorrichtung beschrieben sind. Diese Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf den Kunststofftank übertragbar.
Anwendung findet die Erfindung bevorzugt bei einem Kraftfahrzeug, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine, wobei eine beschriebene Vorrichtung zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit für die Abgasbehandlungsvorrichtung vorgesehen ist.
Die Betriebsflüssigkeit, die von der Vorrichtung in dem Kraftfahrzeug bereitgestellt wird, ist insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung. In der Abgasbehandlungsvorrichtung des Kraftfahrzeuges ist vorzugsweise ein SCR-Katalysator zur Durchführung des Verfahrens der selektiven katalytischen Reduktion angeordnet. Das SCR-Verfahren wird mit der Betriebsflüssigkeit durchgeführt. An der Abgasbehandlungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Zufuhrvorrichtung (umfassend einen Injektor) vorgesehen, mit welchem die von der Vorrichtung bereitgestellte Betriebsflüssigkeit der Abgasbehandlungsvorrichtung zugeführt wird.
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. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
1: eine erste Ausführungsvariante eines beschriebenen Kunststofftanks,
2: eine zweite Ausführungsvariante eines beschriebenen Kunststofftanks,
3: eine dritte Ausführungsführungsvariante eines beschriebenen Kunststofftanks,
4: eine vierte Ausführungsvariante eines beschriebenen Kunststofftanks,
5: eine erste Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Betriebsflüssigkeit mit einem Kunststofftank,
6: eine zweite Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Bereitstellung für eine Betriebsflüssigkeit mit einem Kunststofftank,
7: eine dritte Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Betriebsflüssigkeit mit einem Kunststofftank,
8: eine vierte Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Betriebsflüssigkeit mit einem Kunststofftank, und
9: ein Kraftfahrzeug mit einer beschriebenen Vorrichtung.
Im Folgenden werden anhand der verschiedenen in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsvarianten des Kunststofftanks 1 und anhand der in den 5 bis 8 beschriebenen Ausführungsvarianten einer Vorrichtung 15 jeweils relevante Merkmale der hier vorliegenden Erfindung dargestellt. Die einzelnen anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele dargestellten Merkmale sind für den Fachmann in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils einen Kunststofftank 1 aufweisend eine Tankwand 2. Der grundsätzliche Aufbau des Kunststofftanks 1 ist in der 1 erläutert. Der Kunststofftank 1 weist einen Innenraum 29 auf. Die Tankwand 2 ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. In der Tankwand ist zumindest ein Kanal 3 vorgesehen. Hier dargestellt ist ein Kanal 3, welcher an einem Kanalende 23 in einer inneren Oberfläche 21 der Tankwand 2 in die Tankwand 2 eintritt und an einem weiteren Kanalende 23 an einer äußeren Oberfläche 22 der Tankwand 2 die Tankwand 2 verlässt. Auch dargestellt ist ein Kanal 3, welcher an einer äußeren Oberfläche 22 der Tankwand 2 sowohl in die Tankwand 2 eintritt als auch aus der Tankwand 2 austritt. Es sind sehr verschiedene Gestaltungsweisen des Kanals 3 möglich. Die Kanäle haben jeweils eine Kanalwand 26, welche eine Oberfläche des Kanals 3 in der Tankwand 2 bildet. Diese Kanalwand 26 ist vorzugsweise aus demselben Material wie die Tankwand 2. Das bedeutet, dass rund um die Kanäle 3 vorzugsweise keine Einlage existiert, sondern sich das Material der Tankwand 2 bis an die Kanäle 3 fortsetzt.
Der Kanal 3 hat zwischen seinen Kanalenden 23 eine Kanallänge 24. Der Kanal 3 hat außerdem einen Kanaldurchmesser 25. Der Kanaldurchmesser 25 ist vorzugsweise kleiner als die Kanallänge 24. An dem Kanal 3 ist an den Kanalenden 23 zumindest an manchen Kanalenden 23 ein Anschlusselement 5 ausgebildet, an welchem eine aktive Komponente 6 an den Kanal 3 und/oder an die Kanäle 3 angeschlossen werden kann.
Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsvariante des Kunststofftanks 1 ist ebenfalls eine aktive Komponente 6 dargestellt, welche über Anschlusselemente 5 an Kanäle 3 in der Tankwand 2 angeschlossen ist. Auch dargestellt ist eine Ansaugstelle 12, welche das Ende eines Kanals 3 innerhalb des Kunststofftanks 1 bildet. Die Ansaugstelle 12 ist hier insbesondere im Bereich eines Sumpfs 28 des Kunststofftanks 1 ausgebildet. Dieser Sumpf 28 bildet eine besonders tiefe Stelle innerhalb des Kunststofftanks 1, an welcher während der Entleerung des Kunststofftanks 1 besonders lange Betriebsflüssigkeit vorliegt.
3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des Kunststofftanks 1, bei welcher Kanäle 3 in die Tankwand 2 integriert sind. Bei der Ausgestaltung gemäß 3 ist eine aktive Komponente 6 in einem Innenraum 29 des Kunststofftanks 1 angeordnet und an Anschlusselemente 5 der Kanäle 3 angeschlossen.
Gemäß 4 ist eine Ausführungsvariante des Kunststofftanks 1 gezeigt, bei welcher Heizungen 10 in die Tankwand 2 des Kunststofftanks 1 zumindest teilweise integriert sind. Wie hier dargestellt, sind die Heizungen 10 von dem Kunststoffmaterial der Tankwand 2 teilweise überspritzt, so dass die Heizungen 10 einerseits mit Betriebsflüssigkeit in dem Kunststofftank 1 in Kontakt sind und andererseits stoffschlüssig und dauerhaft mit der Tankwand 2 verbunden sind. Hier auch dargestellt sind die Kanäle 3 in der Tankwand 2. Ein Kanal 3 endet in einer Ansaugstelle 12 zur Entnahme von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank 1. Außerdem weißen die Kanäle 3 Anschlusselemente 5 auf, an die eine aktive Komponente 6 angeschlossen werden können.
Die 5 bis 8 zeigen jeweils Vorrichtungen 15 zur Bereitstellung von Betriebsflüssigkeit, welche jeweils einen Kunststofftank 1 mit einer Tankwand 2 aus Kunststoff aufweisen. Die Vorrichtungen 15 sind im Wesentlichen dadurch gebildet, dass aktive Komponenten 6 einer Fördereinheit 14 an Anschlusselemente 5 an Kanälen 3 in der Tankwand 2 angeschlossen sind. Durch die aktiven Komponenten 6 und die Kanäle 3 wird eine Förderleitung 4 ausgebildet, über welche Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank 1 entnommen werden kann. Die aktive Komponente 6 ist vorliegend eine Pumpe 19. Die Förderleitung startet vorzugsweise an einer Ansaugstelle 12 innerhalb des Kunststofftanks 1 und verläuft dann entlang eines Kanals 3 in zumindest eine aktive Komponente 6 hinein. Ausgehend von dieser zumindest einen aktiven Komponente 6 verläuft die Förderleitung hin zu einem Auslassanschluss 31, an welchem die Betriebsflüssigkeit bereitgestellt wird. Bei der in 5 dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung 15 ist die zumindest eine aktive Komponente 6 innerhalb einer Einbuchtung 32 an einer Außenseite des Kunststofftanks 1 angeordnet. Die Einbuchtung 32 ist im Wesentlichen nach Art einer Einstülpung ausgebildet, welche sich in den Innenraum des Kunststofftanks 1 hinein erstreckt. Die Einbuchtung 32 ist durch eine Abdeckung 30 verschlossen. Der Auslassanschluss ist so ausgeführt, dass dieser sich durch die Abdeckung 30 hindurch erstreckt. Als Fördereinheit 14 der Vorrichtung 15 kann der mit einer gestrichelten Linie markierte Bereich der Vorrichtung 15 angesehen werden, in welchem sich der Verlauf der Förderleitung 4 und die aktiven Komponenten 6 der Fördereinheit 14 befinden.
Die in 6 dargestellte Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der in 5 dargestellten Ausführungsvariante. Gemäß 6 ist die Einbuchtung 32 des Kunststofftanks 1 jedoch an einer Ecke des Kunststofftanks 1 ausgebildet und die Abdeckung 30 ist keine ebene Platte sondern ein komplexer geformtes Element, welches die Ecke des Kunststofftanks 1 mit der Einbuchtung 32 abdeckt.
Gemäß 7 sind spezielle Merkmale der Vorrichtung 15 dargestellt, welche jeweils in die Ausführungsvarianten der Vorrichtung 15 gemäß den 5 und 6 übertragen werden können. Zum einen ist eine Wärmeleitstruktur 11 dargestellt, welche sich durch die Tankwand 2 hindurch erstreckt. Mit einer auf der Außenseite des Kunststofftanks 1 angeordneten Heizung 10, die über einen Heizungsanschluss 27 mit der Wärmeleitstruktur 11 verbunden ist, ist es möglich, über die Wärmeleitstruktur 11 Betriebsflüssigkeit in dem Kunststofftank 1 aufzuwärmen. Weiterhin ist in der 7 eine Wärmeleitstruktur 11 dargestellt, welche um die Kanäle 3 in der Tankwand 2 herum angeordnet ist. Auch diese Wärmeleitstruktur 11 weist einen Heizungsanschluss 27 auf, an welchem eine Heizung 10 angeschlossen werden kann. Diese Wärmeleitstruktur 11 ermöglicht es, Betriebsflüssigkeit, welche sich in den Kanälen 3 in der Tankwand 2 befindet, effektiv aufzuheizen. Die beiden verschiedenen in der 7 dargestellten Wärmeleitstrukturen 11 können auch jeweils einzeln in einen Kunststofftank integriert werden. Es müssen nicht beide in der 7 dargestellten Wärmeleitstrukturen 11 an dem Kunststofftank 1 vorhanden sein.
Die 8 zeigt eine Ausführungsvariante der Vorrichtung 15, bei der die Fördereinheit 14 eine Rücklaufleitung 13 aufweist, welche von einem Kanal 3 gebildet ist und durch welche eine Kreisförderung von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank 1 durch die Fördereinheit 14 zurück in den Kunststofftank 1 möglich ist. Durch eine solche Kreisförderung können Luftblasen in der Fördereinheit 14 besonders effektiv aus der Fördereinheit 14 und insbesondere aus der Förderleitung 4 bzw. dem Kanal 3 und den aktiven Komponenten 6 der Fördereinheit 14 hinausgefördert werden. Die gemäß 8 dargestellte Fördereinheit 14 weist ein Rücklaufventil 20 auf, mit welchem geregelt werden kann, ob Betriebsflüssigkeit entlang der Förderleitung 4 für eine hier nicht dargestellte Zufuhrvorrichtung bereit gestellt wird, oder ob eine Kreisförderung von Betriebsflüssigkeit durch die Rücklaufleitung 13 erfolgt. Das Rücklaufventil 20 ist über Anschlusselemente 5 an Kanäle 3 in der Tankwand 2 angeschlossen.
In der 8 ist als weiteres Merkmal ein Konnektor 7 dargestellt, welcher als integraler Bestandteil der Tankwand 2 bzw. des Kunststofftanks 1 ausgebildet ist und an welchen eine Fluidleitung 8 angeschlossen werden kann, über welche das flüssige Additiv hin zu einem Injektor beispielsweise an einer Abgasbehandlungsvorrichtung gefördert werden kann.
Die in 8 dargestellte Ausführungsvariante mit einer Rücklaufleitung 13 und das in 8 dargestellte als Konnektor 7 ausgeführte Anschlusselement 5 sind auch getrennt voneinander auf andere Ausführungsvarianten der hier beschriebenen Vorrichtung 15 zur Bereitstellung von Betriebsflüssigkeit übertragbar. Es ist nicht notwendig, dass an einem Kunststofftank 1 bzw. an einer Vorrichtung 15 sowohl eine Rücklaufleitung 13 mit Rücklaufventil 20 als auch ein als Konnektor 7 ausgeführtes Anschlusselement 5 vorhanden sind.
9 zeigt ein Kraftfahrzeug 16, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 17 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 18 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 17. In der Abgasbehandlungsvorrichtung 18 ist vorzugsweise ein SCR-Katalysator 33 zur Durchführung des Verfahrens der selektiven katalytischen Reduktion vorgesehen. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 18 wird von einem Injektor 9 mit Betriebsflüssigkeit zur Durchführung des Verfahrens der selektiven katalytischen Reduktion versorgt. Dem Injektor 9 wird Betriebsflüssigkeit von einer Vorrichtung 15 über eine Fluidleitung 8 bereitgestellt.
Der hier beschriebene Kunststofftank ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Betriebsflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug, welche insbesondere zur Bereitstellung von Harnstoff-Wasser-Lösung geeignet ist.
Bezugszeichenliste

1: Kunststofftank
2: Tankwand
3: Kanal
4: Förderleitung
5: Anschlusselement
6: aktive Komponente
7: Konnektor
8: Fluidleitung
9: Injektor
10: Heizung
11: Wärmeleitstruktur
12: Ansaugstelle
13: Rücklaufleitung
14: Fördereinheit
15: Vorrichtung
16: Kraftfahrzeug
17: Verbrennungskraftmaschine
18: Abgasbehandlungsvorrichtung
19: Pumpe
20: Rücklaufventil
21: innere Oberfläche
22: äußere Oberfläche
23: Kanalende
24: Kanallänge
25: Kanaldurchmesser
26: Kanalwand
27: Heizungsanschluss
28: Sumpf
29: Innenraum
30: Abdeckung
31: Auslassanschluss
32: Einbuchtung
33: SCR-Katalysator

Claims

Kunststofftank (1) für eine Betriebsflüssigkeit, aufweisend eine Tankwand (2), wobei in und zumindest abschnittsweise entlang der Tankwand (2) zumindest ein Kanal (3) integriert ist, der einen Teil einer Förderleitung (4) zur Förderung von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank (1) hinaus bildet.
Kunststofftank (1) nach Patentanspruch 1, wobei dieser mit einem Spritzgußverfahren hergestellt ist.
Kunststofftank (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest ein Anschlusselement (5) zum Anschluss mindestens einer aktiven Komponente (6) einer Fördereinheit (14) zur Förderung der Betriebsflüssigkeit an den zumindest einen Kanal (3) an der Tankwand (2) ausgebildet ist.
Kunststofftank (1) nach Patentanspruch 3, wobei ein Anschlusselement (5) zumindest ein Konnektor (7) ist, der zum Anschluss einer Fluidleitung (8) zu einem Injektor (9) eingerichtet ist.
Kunststofftank (1) nach einem der Patentansprüche 3 oder 4, wobei das zumindest eine Anschlusselement (5) einstückig mit der Tankwand (2) ausgebildet ist.
Kunststofftank (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mindestens eine Heizung (10) wenigstens teilweise in die Tankwand (2) integriert ist.
Kunststofftank (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mindestens eine Wärmeleitstruktur (11) zumindest teilweise in die Tankwand (2) integriert ist.
Kunststofftank (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest ein Kanal (3) in der Tankwand (2) in einer Ansaugstelle (12) zur Entnahme von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank (1) mündet.
Kunststofftank (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mindestens ein Kanal (3) in der Tankwand (2) eine Rücklaufleitung (13) ausbildet, durch welche eine Kreisförderung von Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank (1) durch eine Fördereinheit (14) und zurück in den Kunststofftank (1) möglich ist.
Vorrichtung (15) zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug (16), aufweisend zumindest einen Kunststofftank (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem die Betriebsflüssigkeit gespeichert ist, und eine Fördereinheit (14) zur Förderung der Betriebsflüssigkeit aus dem Kunststofftank (1), wobei die Fördereinheit (14) mit zumindest einer aktiven Komponente (6) ausgebildet ist, die an einen Kanal (3) in der Tankwand (2) des Kunststofftanks (1) angeschlossen ist.
Kraftfahrzeug (16), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (17) und eine Abgasbehandlungsvorrichtung (18) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine (17) und eine Vorrichtung (15) nach Patentanspruch 10 zur Bereitstellung einer Betriebsflüssigkeit für die Abgasbehandlungsvorrichtung (18).