DE102013213068A1

DE102013213068A1 - Vorrichtung zur Speicherung einer Harnstofflösung

Info

Publication number: DE102013213068A1
Application number: DE102013213068.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Corsten; Kerstin Molau
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-01-08
Also published as: CN204236232U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Speicherung einer Harnstofflösung (2) in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung (1) einen durch fluiddichte Außenwände gebildeten Tank (3) zur Aufnahme der Harnstofflösung (2), ein das Innere (8) des Tankes (3) mit einem Befüllkopf (9) verbindendes Befüllrohr (7) und eine das Innere (8) des Tankes (3) mit dem Befüllkopf (9) verbindende Entlüftungsleitung (10) umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Entlüftungsöffnung (11) in der Außenwand des Tankes (3) von einem gegenüber der Außenwand hervorstehenden Entlüftungsnippel (13) begrenzt ist und über ein im Inneren (8) des Tankes (3) angeordnetes Entlüftungsrohr (14) mit dem Inneren (8) des Tankes (3) strömungsoffen verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung einer wässrigen Harnstofflösung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Personenkraftwagen, wobei die Vorrichtung einen durch fluiddichte Außenwände gebildeten Tank zur Aufnahme der Harnstofflösung, ein das Innere des Tankes mit einem Befüllkopf verbindendes Befüllrohr und eine das Innere des Tankes mit dem Befüllkopf verbindende Entlüftungsleitung umfasst.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 059 578 B4 ist ein Tank für eine Harnstofflösung mit einer Schwallschutzvorrichtung für einen Lastkraftwagen bekannt. Der Tank hat mindestens eine in der Außenwand des Tankes angeordnete Belüftungsöffnung. Die Belüftungsöffnung verbindet das Innere des Tankes mit einem Vorraum, der zur Aufnahme des austretenden Schwalls vorgesehen ist. Der Vorraum ist durch eine teilweise von der Außenwand des Tankes beabstandete und mit dieser randseitig verbundene Wand abgegrenzt. Auch die Wand weist eine Belüftungsöffnung auf.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Stand der Technik weiterbildet und geeignet ist, in einem Personenkraftwagen verwendet zu werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung zur Speicherung einer Harnstofflösung vorgesehen, bei der eine Entlüftungsöffnung in der Außenwand des Tankes von einem gegenüber der Außenwand hervorstehenden Entlüftungsnippel begrenzt ist und welche über ein im Inneren des Tankes angeordnetes Entlüftungsrohr mit dem Inneren des Tankes strömungsoffen verbunden ist. Dadurch, dass das Entlüftungsrohr im Inneren des Tankes angeordnet ist, ist es möglich, die Bauhöhe des Tankes und somit das Speichervolumen bei unverändertem Einbaumaß zu vergrößern beziehungsweise das Einbaumaß zu verkleinern, ohne dass das Speichervolumen reduziert werden muss.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist es, dass das Entlüftungsrohr zwischen dem Entlüftungsnippel und einem dem Inneren des Tankes zugewandten Rohrende zumindest abschnittsweise horizontal und/oder parallel zu einer Außenwand des Tankes, insbesondere zu der oberen Außenwand des Tankes orientiert ist. Hierdurch werden gleich mehrere Anforderungen an die Verwendung der Vorrichtung, insbesondere in einem Personenkraftwagen, erfüllt. Die dem Inneren des Tankes zugewandte Öffnung, hier das Rohrende, kann durch die erfindungsgemäße Positionierung bezogen auf die horizontale Ebene in der Mitte des Tankes angeordnet werden. Dieser Bereich ist bei durch Querbeschleunigungen verursachten Schwallbewegungen am wenigsten betroffen, sodass ein Eindringen von Harnstofflösung in die Entlüftungseinrichtung nahezu ausgeschlossen ist. Zugleich wird aber auch ein geringes Packvolumen erreicht. In einem Kraftfahrzeug steht einem Tank für Harnstofflösung wenig Raum zur Verfügung. Als geeignet hat sich erwiesen, dass der Tank beispielsweise unter einer hinteren Sitzbank des Personenkraftwagens angeordnet ist. Für einen komfortablen Füllvorgang ist es erforderlich, eine Entlüftungseinrichtung vorzusehen, bei der das Innere des Tankes mit dem Befüllkopf verbunden ist.
Die Achse des Rohrendes ist vorzugsweise lotrecht zum Schwerpunkt des Tankes orientiert. Diese Ausgestaltung dient dazu, eine schnelle und präzise Abschaltung eines Betankungsvorganges zu erreichen. Sobald der freie Flüssigkeitsspiegel der Harnstofflösung das Rohrende erreicht hat, kann die beim Betankungsvorgang verdrängte Luft nicht mehr über das Entlüftungsrohr entweichen. Dies wird von der Betankungseinrichtung registriert und der Betankungsvorgang beendet. Eine alternative, Ausführungsform ist durch eine parallel zur Achse des Entlüftungsrohres und/oder zur Achse des Entlüftungsnippels und/oder zur Achse der Entlüftungsöffnung orientierte Achse des Rohrendes gekennzeichnet. Eine besondere Ausgestaltung ist ein Rohrende, welches schräg, insbesondere in einem Winkel von 45 Grad, zu seiner Achse ausgebildet ist. Hierbei ist, ähnlich dem Anschliff einer Kanüle, die von dem Rohrende aufgespannte Ebene nicht orthogonal zu der Achse des Rohrendes.
Als erfolgversprechend erwiesen hat es sich, dass das Entlüftungsrohr zwischen dem Entlüftungsnippel und dem Rohrende eine lichte Querschnittsfläche aufweist, die größer ist als die Querschnittsfläche am Rohrende und/oder die Querschnittsfläche des Entlüftungsnippels und/oder die Querschnittsfläche der Entlüftungsöffnung. Dieser Bereich eines erweiterten Querschnittes ist ein Ausgleichsvolumen in dem Entlüftungsrohr, welches unter anderem als zusätzlicher Luftspeicher bei einer Übertankung oder bei einer durch Erstarrung ausgedehnten Harnstofflösung dient.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist es, dass der Entlüftungsnippel parallel oder in einem Winkel kleiner 70 Grad geneigt zur Horizontalen ausgerichtet ist. Dies dient auch der Vermeidung der Bildung eines Siphons.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Entlüftungsnippel an einer seitlichen Außenwand des Tankes, insbesondere zwischen der oberen Außenwand des Tankes und einer maximalen Füllhöhe des Tankes angeordnet. Hierdurch kann die obere Außenwand frei von Ein- oder Aufbauten bleiben und die zur Verfügung stehende Bauhöhe ausgenutzt werden.
Für eine einfache und in großen Stückzahlen kostengünstige Fertigung hat es sich als dienlich erwiesen, dass der Entlüftungsnippel und das Entlüftungsrohr einteilig ausgeführt sind. Weiterhin ist es dienlich, dass der Entlüftungsnippel und/oder das Entlüftungsrohr gemeinsam mit dem Tank, insbesondere mit wenigstens einer der Außenwände urformend hergestellt ist.
Eine konkrete Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen, urformend hergestellten Tankes ist es, dass der Tank aus zumindest zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen Teilschalen gebildet ist, wobei zwei benachbarte Teilschalen jeweils einen Teilabschnitt des Entlüftungsnippels und/oder des Entlüftungsrohres umfassen.
Bei einer speziellen Ausführungsform des Tankes ist vorgesehen, dass das Entlüftungsrohr durch eine Außenwand und eine zumindest abschnittsweise zur Außenwand einen Abstand aufweisende und im Inneren des Tankes angeordnete Innenwand begrenzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Entlüftungsrohr zwar im Inneren des Tankes angeordnet, jedoch so nah wie möglich an der Außenwand positioniert. Hierdurch ist ein besonders großes Speichervolumen bei unveränderter Bauhöhe des Tankes möglich. Beispielsweise kann die Innenwand eine in das Innere des Tankes hineinragende Auswölbung aufweisen, welche das Entlüftungsrohr begrenzt. Dabei liegen an die Auswölbung angrenzende, randseitige Abschnitte der Innenwand an der Außenwand an.
Weiterhin ist es günstig, dass das Entlüftungsrohr einen abgewinkelten Abschnitt aufweist, wobei der vertikale Abstand des Rohrendes von der oberen Außenwand des Tankes größer ist als der größte Abstand der Innenwand von der oberen Außenwand des Tankes. Vorzugsweise ist das Rohrende in der Ebene der maximalen Füllhöhe angeordnet. So verbleibt bei einem maximal gefüllten Tank zwischen dem Rohrende und der oberen Außenwand ein Freiraum, welcher als Eisvorhalt vorgesehen ist und der bei einem temperaturbedingten Erstarren der Harnstofflösung die Volumenzunahme der Harnstofflösung aufnehmen kann.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung ist es, dass die Entlüftungsleitung zwischen dem Inneren des Tankes, insbesondere dem Rohrende, und dem Befüllkopf keine Senke beziehungsweise keinen Siphon aufweist. Dies wird realisiert, indem bei zwei benachbarten Abschnitten der Entlüftungsleitung der dem Befüllkopf zugewandte Abschnitt denselben oder einen größeren vertikalen Abstand zu dem Rohrende aufweist als der dem Rohrende zugewandte Abschnitt. Hierdurch wird ein Verschluss oder eine Beschädigung der Entlüftungsleitung bei niedrigen Temperaturen vermieden. Da sich bei dieser Ausführungsform in der Entlüftungsleitung keine Harnstofflösung sammeln kann, sind ein Erstarren der Harnstofflösung und ein Zufrieren der Entlüftungsleitung ausgeschlossen. Harnstofflösung, die in die Entlüftungsleitung gelangt ist, fließt bei dieser Ausführungsform stets in den Tank zurück.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Speicherung einer Harnstofflösung;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Speicherung einer Harnstofflösung;
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Speicherung einer Harnstofflösung;
4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Speicherung einer Harnstofflösung;
5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Vorrichtung zur Speicherung einer Harnstofflösung.
Die 1 bis 5 zeigen eine Vorrichtung 1 zur Speicherung einer wässrigen Harnstofflösung 2, wobei die Vorrichtung 1 einen Tank 3 umfasst. Der Tank 3 ist durch die ihn begrenzenden fluiddichten Außenwände 4, 5, 6 gebildet. Dabei hat der Tank 3 zumindest eine obere Außenwand 4, eine seitliche Außenwand 5 und eine untere Außenwand 6. Der Tank 3 ist zur Aufnahme der Harnstofflösung 2 vorgesehen. Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin ein in 4 gezeigtes Befüllrohr 7. Das Befüllrohr 7 verbindet das Innere 8 des Tankes 3 mit einem Befüllkopf 9. Der Befüllkopf 9 und das Befüllrohr 7 dienen dem Auffüllen des Tankes 3 mit der Harnstofflösung 2. Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Entlüftungsleitung 10. Die Entlüftungsleitung 10 ist strömungsoffen einerseits mit dem Befüllkopf 9 und andererseits, zumindest mittelbar, mit dem Inneren 8 des Tankes 3 verbunden. Der Tank 3 hat in einer der seitlichen Außenwände 5 eine Entlüftungsöffnung 11. Die Entlüftungsöffnung 11 ist radial zu ihrer Achse 12 von einem gegenüber der Außenwand 5 hervorstehenden Entlüftungsnippel 13 begrenzt. Die Entlüftungsöffnung 11 ist über ein im Inneren 8 des Tankes 3 angeordnetes Entlüftungsrohr 14 mit dem Inneren 8 des Tankes 3 strömungsoffen verbunden. In den Figuren ist die maximale Füllhöhe 15 der Harnstofflösung 2 angedeutet. Das Entlüftungsrohr 14 ist zwischen dem Entlüftungsnippel 13 und einem dem Inneren 8 des Tankes 3 zugewandten Rohrende 16 zumindest abschnittsweise horizontal orientiert und/oder parallel zu der oberen Außenwand 5 des Tankes 3 orientiert. Der Entlüftungsnippel 13 ist an einer seitlichen Außenwand 5 angeordnet, wobei die Achse 12 des Entlüftungsnippels 13 horizontal ausgerichtet ist. Vertikal ist der Entlüftungsnippel 13 zwischen der oberen Außenwand 4 des Tankes 3 und der maximalen Füllhöhe 15 des Tankes 3 angeordnet.
1 zeigt eine erste Ausführungsform dieser Vorrichtung 1. Bei dieser Ausführungsform weist das Entlüftungsrohr 14 einen dem Rohrende 16 zugewandten Abschnitt auf, der gegenüber einem der Entlüftungsöffnung 11 zugewandten Abschnitt rechtwinklig orientiert ist. Dabei ist die Achse 12 des Rohrendes 16 lotrecht zum Schwerpunkt 17 des Tankes 3 orientiert. Das Rohrende 16 ist in der Ebene der maximalen Füllhöhe 15 angeordnet. Da das Rohrende 16 zu der oberen Außenwand 4 einen Abstand aufweist, verbleibt bei einem gefüllten Tank 3 zwischen der maximalen Füllhöhe 15 und der oberen Außenwand 4 ein Freiraum 18. Dieser Freiraum 18 dient unter anderem als Eisvorhalt. Auch das Entlüftungsrohr 14 hat einen Abstand zu der oberen Außenwand 4 und ist mit dem Entlüftungsnippel 13 einteilig ausgeführt.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 1. Bei dieser Ausführungsform weist das Entlüftungsrohr 14 zwischen dem Entlüftungsnippel 13 und dem Rohrende 16 eine lichte Querschnittsfläche auf, die größer ist als die Querschnittsflächen am Rohrende 16 des Entlüftungsnippels 13 und der Entlüftungsöffnung 11, sodass das Entlüftungsrohr 14 ein Ausgleichsvolumen 19 aufweist. Das Entlüftungsrohr 14 ist durch die obere Außenwand 4 und eine im Inneren 8 des Tankes 3 angeordnete Innenwand 20 begrenzt. Die Innenwand 20 weist, wie 5 zeigt, zumindest abschnittsweise zur Außenwand 4 einen Abstand auf. Der Entlüftungsnippel 13 und das Entlüftungsrohr 14 sind mit dem Tank 3 urformend hergestellt. Der abgewinkelte Abschnitt des Entlüftungsrohres 14 ist derart ausgestaltet, dass der Abstand des Rohrendes 16 von der oberen Außenwand 4 des Tankes 3 größer ist als der größte Abstand der Innenwand 20 von der oberen Außenwand 4.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung 1. Bei dieser Ausführungsform ist das Entlüftungsrohr 14 ähnlich dem in 1 gezeigten Entlüftungsrohr 14 gestaltet. Jedoch hat das Entlüftungsrohr 14 dieser Ausführungsform ein Rohrende 16, welches ähnlich dem Anschliff einer Kanüle schräg zu seiner Achse 12 ausgebildet ist. Dabei ist der zurückspringende Teil des Rohrendes 16 zur Harnstofflösung 2 hin orientiert. Hierbei ist die von dem Rohrende 16 aufgespannte Ebene nicht orthogonal zu der Achse 12 des Rohrendes 16.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung 1. Bei dieser Ausführungsform sind das Befüllrohr 7 und die Entlüftungsleitung 10 vollständig dargestellt. Das Entlüftungsrohr 14 ist ähnlich dem in 2 gezeigten Entlüftungsrohr 14 gestaltet. Die Entlüftungsleitung 10 ist an den Karosserieteilen des Kraftfahrzeuges, beispielsweise einem Längsträger 21 vorbeigeführt. Dabei ist die Entlüftungsleitung 10 so positioniert, dass bei zwei benachbarten Abschnitten der Entlüftungsleitung 10 der dem Befüllkopf 9 zugewandte Abschnitt denselben oder einen größeren vertikalen Abstand zu dem Rohrende 16 aufweist als der dem Rohrende 16 zugewandte Abschnitt. Die Entlüftungsleitung 10 weist also zwischen dem Inneren 8 des Tankes 3 und dem Befüllkopf 9 keine Senke beziehungsweise keinen Siphon auf.
5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung 1. Hierbei weist die Innenwand 20 eine in das Innere 8 des Tankes 3 hineinragende Auswölbung 22 auf, welche das Entlüftungsrohr 14 begrenzt. Dabei liegen die an die Auswölbung 22 angrenzenden, randseitigen Abschnitte der Innenwand 20 an der Außenwand 4 an beziehungsweise sind stoffschlüssig mit dieser verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Harnstofflösung
3: Tank
4: Obere Außenwand
5: Seitliche Außenwand
6: Untere Außenwand
7: Befüllrohr
8: Inneres (des Tankes)
9: Befüllkopf
10: Entlüftungsleitung
11: Entlüftungsöffnung
12: Achse
13: Entlüftungsnippel
14: Entlüftungsrohr
15: Maximale Füllhöhe
16: Rohrende
17: Schwerpunkt
18: Freiraum
19: Ausgleichsvolumen
20: Innenwand
21: Längsträger
22: Auswölbung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005059578 B4 [0002]

Claims

Vorrichtung (1) zur Speicherung einer Harnstofflösung (2) in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung (1) einen durch fluiddichte Außenwände (4, 5, 6) gebildeten Tank (3) zur Aufnahme der Harnstofflösung (2), ein das Innere (8) des Tankes (3) mit einem Befüllkopf (9) verbindendes Befüllrohr (7) und eine das Innere (8) des Tankes (3) mit dem Befüllkopf (9) verbindende Entlüftungsleitung (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlüftungsöffnung (11) in der Außenwand (4, 5, 6) des Tankes (3) von einem gegenüber der Außenwand (4, 5, 6) hervorstehenden Entlüftungsnippel (13) begrenzt ist und über ein im Inneren (8) des Tankes (3) angeordnetes Entlüftungsrohr (14) mit dem Inneren (8) des Tankes (3) strömungsoffen verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsrohr (14) zwischen dem Entlüftungsnippel (13) und einem dem Inneren (8) des Tankes (3) zugewandten Rohrende (16) des Entlüftungsrohres (14) zumindest abschnittsweise horizontal orientiert ist und/oder parallel zu einer Außenwand (4, 5, 6) des Tankes (3), insbesondere zu der oberen Außenwand (4) des Tankes (3) orientiert ist.
Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsrohr (14) zwischen dem Entlüftungsnippel (13) und dem Rohrende (16) eine lichte Querschnittsfläche aufweist, die größer ist als die Querschnittsfläche am Rohrende (16) und/oder die Querschnittsfläche des Entlüftungsnippels (13) und/oder die Querschnittsfläche der Entlüftungsöffnung (11).
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsnippel (13) parallel oder in einem Winkel kleiner 70 Grad geneigt zur Horizontalen ausgerichtet ist und/oder an einer seitlichen Außenwand (5) des Tankes (3), insbesondere zwischen der oberen Außenwand (4) des Tankes (3) und einer maximalen Füllhöhe (15) des Tankes (3) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsnippel (13) und das Entlüftungsrohr (14) einteilig ausgeführt sind.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsnippel (13) und/oder das Entlüftungsrohr (14) mit dem Tank (3), insbesondere mit wenigstens einer der Außenwände (4, 5, 6) urgeformt sind.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsrohr (14) durch eine Außenwand (4, 5, 6) und eine zumindest abschnittsweise zur Außenwand (4, 5, 6) einen Abstand aufweisende und im Inneren (8) des Tankes (3) angeordnete Innenwand (20) begrenzt ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsrohr (14) einen abgewinkelten Abschnitt aufweist, wobei der Abstand des Rohrendes (16) von der oberen Außenwand (4) des Tankes (3) größer ist als der größte Abstand der Innenwand (20) von der oberen Außenwand (4) des Tankes (3).
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrende (16) in der Ebene der maximalen Füllhöhe (15) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei benachbarten Abschnitten der Entlüftungsleitung (10) der dem Befüllkopf (9) zugewandte Abschnitt denselben oder einen größeren vertikalen Abstand zu dem Rohrende (16) aufweist als der dem Rohrende (16) zugewandte Abschnitt.