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Die Erfindung betrifft einen SCR-Katalysatortank und ein Kraftfahrzeug mit einem SCR-Katalysatortank.
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Es sind bereits SCR-Katalysatortanks mit einem Vorratsbehälter für ein SCR-Mittel und einem in den Vorratsbehälter mündenden Einfüllstutzen, der einen Einfüllstutzenkopf aufweist, der eine Aufnahme für eine Zapfpistole oder für eine andere Einfüllvorrichtung für das SCR-Mittel ausbildet, und mit einem Entlüftungsventil bekannt, das für eine Entlüftung des Vorratsbehälters während eines Einfüllens des SCR-Mittels vorgesehen ist. Das Entlüftungsventil weist ein separates Gehäuse auf und ist über Leitungen mit dem Vorratsbehälter und dem Einfüllstutzen verbunden.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Raumersparnis und Materialersparnis für einen SCR-Katalysatortank zu erreichen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einem SCR-Katalysatortank mit einem Vorratsbehälter für ein SCR-Mittel und einem in den Vorratsbehälter mündenden Einfüllstutzen, der einen Einfüllstutzenkopf aufweist, der eine Aufnahme für eine Zapfpistole oder für eine andere Einfüllvorrichtung für das SCR-Mittel ausbildet, und mit einem Entlüftungsventil, das für eine Entlüftung des Vorratsbehälters während eines Einfüllens des SCR-Mittels vorgesehen ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Entlüftungsventil zumindest teilweise in den Einfüllstutzenkopf integriert ist. Dadurch kann eine Funktionsintegration mehrerer Bauteile in einem Bauteil erreicht werden. Ferner kann eine Raumersparnis und eine Materialersparnis für den SCR-Katalysatortank erreicht werden. Insbesondere kann weiterhin eine Entlüftung des SCR-Katalysatortanks vorteilhaft platziert werden, dass bei einem Tankvorgang eine aus dem SCR-Katalysatortank entweichende Luft, nicht in einen Bereich austritt in dem eine Person steht, die das SCR-Mittel befüllt, wodurch ein Komfort bei einem Tankvorgang erhöht werden kann. Unter einem „SCR-Katalysatortank” soll in diesem Zusammenhang ein Tank eines Kraftfahrzeugs verstanden werden, der ein SCR-Mittel für eine Durchführung einer selektiven katalytischen Reaktion zur Reduktion von Stickoxiden in einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs speichert. Unter einem „SCR-Mittel” soll in diesem Zusammenhang ein Mittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine chemische Verbindung zur Katalyse einer Reaktion von Stickoxiden zu elementarem Stickstoff und Wasser bereitzustellen. Bevorzugt ist das SCR-Mittel als Harnstofflösung ausgebildet. Unter einem „Einfüllstutzen” soll in diesem Zusammenhang eine Baueinheit des SCR-Katalysatortanks verstanden werden, die den Vorratsbehälter mit einer Einfüllöffnung verbindet und die einen Einfüllstutzenkopf und ein Rohrstück aufweist, das den Einfüllstutzenkopf mit dem Vorratsbehälter verbindet. Unter einem „Einfüllstutzenkopf” soll in diesem Zusammenhang ein Bauteil verstanden werden, das eine Aufnahme für eine Zapfpistole oder für eine andere Einfüllvorrichtung für das SCR-Mittel ausbildet. Insbesondere weist der Einfüllstutzenkopf ein Gehäuse zur Ausbildung der Aufnahme für die Zapfpistole oder für das andere Einfüllmittel auf. Das Rohrstück kann mit dem Einfüllstutzenkopf verbunden sein oder in dem Einfüllstutzenkopf geführt sein. Unter „zumindest teilweise integriert” soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass das Entlüftungsventil zumindest teilweise einstückig mit dem Einfüllstutzenkopf ausgebildet ist und insbesondere ein gemeinsames Gehäuse mit dem Einfüllstutzenkopf aufweist. Vorzugsweise ist das Entlüftungsventil vollkommen in den Einfüllstutzenkopf integriert.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Einfüllstutzenkopf ein Labyrinth zur Flüssigkeitsabscheidung aufweist, das dazu vorgesehen ist, ein Austreten von SCR-Mittel über das Entlüftungsventil zu verhindern. Dadurch kann ein Verlust von SCR-Mittel während des Befüllens des Vorratsbehälters mit SCR-Mittel verhindert werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Einfüllstutzenkopf eine Spitback-Klappe aufweist, die schräg zu einer mittleren Fließrichtung angeordnet ist. Dadurch kann eine Integration einer weiteren Funktion in den Einfüllstutzenkopf erreicht und eine weitere Raumersparnis und Materialersparnis für den SCR-Katalysatortank erreicht werden. Durch eine Schrägstellung kann zudem eine besonders leichte Öffnung der Spitback-Klappe erreicht werden. Unter einer „mittleren Fließrichtung” soll in diesem Zusammenhang eine mittlere Richtung verstanden werden, entlang der das SCR-Mittel bei dem Befüllen des Vorratsbehälters von dem Einfüllstutzen zu dem Vorratsbehälter fließt. Unter einer „Spitback-Klappe” soll in diesem Zusammenhang eine Klappe verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein Zurückschwappen von eingefüllter Flüssigkeit über den Einfüllstutzen zu verhindern. Unter einer Stellung „schräg zu der mittleren Fließrichtung” soll in diesem Zusammenhang eine Stellung der Spitback-Klappe im geschlossenen Zustand verstanden werden, bei der die Spitback-Klappe einen Winkel von zumindest 15°, vorteilhaft von zumindest 30° und von maximal 60°, vorteilhaft von maximal 45° zu der mittleren Fließrichtung aufweist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen SCR-Katalysatortank. Dadurch kann eine Funktionsintegration mehrerer Bauteile in einem Bauteil erreicht werden. Ferner kann eine Raumersparnis und eine Materialersparnis für den SCR-Katalysatortank erreicht werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem SCR-Katalysatortank,
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2 eine schematische Darstellung eines Detailausschnitts aus dem Kraftfahrzeug mit dem SCR-Katalysatortank mit einem Vorratsbehälter für ein SCR-Mittel und einem in den Vorratsbehälter mündenden Einfüllstutzen, der einen Einfüllstutzenkopf aufweist, und mit einem in den Einfüllstutzenkopf integrierten Entlüftungsventil, das für eine Entlüftung des Vorratsbehälters während eines Einfüllens des SCR-Mittels vorgesehen ist, und
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3 einen Schnitt durch den Einfüllstutzenkopf.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Brennkraftmaschine 33 zu einem Antrieb. Die Brennkraftmaschine 33 ist als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt und erzeugt in einem Betrieb Abgase, in denen Stickoxide enthalten sind. Grundsätzlich kann die Brennkraftmaschine 33 auch als eine andere Brennkraftmaschine 33 als eine Dieselbrennkraftmaschine, beispielsweise als eine Benzinbrennkraftmaschine oder als eine Gasbrennkraftmaschine, ausgeführt sein. Zur Reduzierung der Stickoxide wird in einem Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 ein SCR-Mittel in das Abgas eingespritzt. Mittels des SCR-Mittels wird eine selektive katalytische Reaktion erreicht, in der Stickoxide in den Abgasen zu elementarem Stickstoff und Wasser umgesetzt werden. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst einen SCR-Katalysatortank 11 für eine Bevorratung und Einfüllung des SCR-Mittels. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Abgasanlage 28 zur Führung der Abgase von der Brennkraftmaschine 33 mit einem Partikelfilter 29 zur Ausfilterung größerer Partikel und mit einem Auspuff 30 zur Abgabe der gefilterten und mit SCR-Mittel behandelten Abgase an eine Umwelt. Die Abgasanlage 28 umfasst einen Abgaskrümmer 34, der an der Brennkraftmaschine 33 angeordnet ist und die Abgase einleitet. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst zudem eine Frischluftansaugung 31 mit einem Verdichter 32 zur Ansaugung und Verdichtung von Umgebungsluft und Zuführung der angesaugten und verdichteten Umgebungsluft als Brennluft zu der Brennkraftmaschine 33.
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Die 2 und 3 zeigen einen Ausschnitt des Kraftfahrzeugs 10 mit einer Detaildarstellung des SCR-Katalysatortanks 11. Der SCR-Katalysatortank 11 umfasst einen Vorratsbehälter 12 für das SCR-Mittel und einen in den Vorratsbehälter 12 mündenden Einfüllstutzen 13. Über den Einfüllstutzen 13 wird bei einer Tanknachfüllung das SCR-Mittel in den Vorratsbehälter 12 eingeführt. Das SCR-Mittel ist bevorzugt von einer wässrigen Harnstofflösung gebildet, grundsätzlich können jedoch auch andere Mittel, die für eine Bereitstellung einer chemischen Verbindung für die selektive katalytische Reaktion als SCR-Mittel verwendet werden.
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Der Einfüllstutzen 13 weist einen Einfüllstutzenkopf 14 auf, der eine Aufnahme für eine Zapfpistole oder für eine andere Einfüllvorrichtung für das SCR-Mittel ausbildet. Der Einfüllstutzen 13 weist ein Rohrstück 15 auf, das mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden ist und das in den Einfüllstutzenkopf 14 eingreift. Das Rohrstück 15 ist an den Einfüllstutzenkopf 14 angebunden und verbindet den Einfüllstutzenkopf 14 mit dem Vorratsbehälter 12. Die Zapfpistole oder die andere Einfüllvorrichtung wird zum Befüllen des Vorratsbehälters 12 in den Einfüllstutzenkopf 14 eingeführt.
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Der SCR-Katalysatortank 11 weist ein Entlüftungsventil 16 auf, das für eine Entlüftung des Vorratsbehälters 12 während eines Einfüllens des SCR-Mittels vorgesehen ist. Bei dem Einfüllen des SCR-Mittels wird Luft aus dem Vorratsbehälter 12 verdrängt, die abgeführt werden muss. Das Entlüftungsventil 16 weist eine Austrittsöffnung 17, durch die die Luft austreten kann, und eine Membran 18 auf, die die Austrittsöffnung 17 abdeckt und ein Austreten von SCR-Betriebsmittel aus der Austrittsöffnung 17 sowie ein Eindringen von Verschmutzungen über die Austrittsöffnung 17 in den Vorratsbehälter 12 verhindert. Das Entlüftungsventil 16 ist strömungstechnisch mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Radkasten auf, in den hinein das Entlüftungsventil 16 entlüftet. Dadurch kann ein Komfort für eine Person die das SCR-Betriebsmittel einfüllt vorteilhaft erhöht werden, da Luft, die mit dämpfen des SCR-Betriebsmittels versetzt sein kann vorteilhaft in einen Bereich entlüftet werden, der nicht der befüllenden Person zugewandt ist.
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Der Einfüllstutzenkopf 14 weist eine äußere Wandung 25 auf. Die äußere Wandung 25 schließt den Einfüllstutzenkopf 14 im Wesentlichen nach außen ab. Der Einfüllstutzenkopf 14 weist eine innere Wandung 19 auf. Die innere Wandung 19 ist beabstandet radial innerhalb der äußeren Wandung 25 angeordnet. Die innere Wandung 19 ist Zylinderförmig ausgebildet und begrenzt einen Führungstrichter 35 außen. Zwischen der äußeren Wandung 25 und der inneren Wandung 19 bildet der Einfüllstutzenkopf 14 einen umlaufenden Lüftungskanal 36 aus. Der Lüftungskanal 36 erstreckt sich ringförmig um die innere Wandung 19. Das Entlüftungsventil 16 ist in den Einfüllstutzenkopf 14 integriert. Die Austrittsöffnung 17 ist als Öffnung in der äußeren Wandung 25 des Einfüllstutzenkopfs 14 ausgebildet. In der 2 ist dabei die Position der Austrittsöffnung 17, die durch die Schnittdarstellung nicht ersichtlich ist, durch den gestrichelten Kreis dargestellt. Das Entlüftungsventil 16 verbindet den Lüftungskanal 36 strömungstechnisch mit einer Umwelt. Über die Austrittsöffnung 17 in der äußeren Wandung 25 ist der Lüftungskanal 36 strömungstechnisch mit der Umwelt gekoppelt. Die Membran 18 ist an einer Außenseite der äußeren Wandung 25 angebunden und überdeckt dabei die Austrittsöffnung 17. Dabei ist die Membran 18 beispielsweise über eine Klebeverbindung auf die Außenseite der äußeren Wandung aufgebracht. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die Membran in der Austrittsöffnung 17 angeordnet ist. Das Entlüftungsventil 16 umfasst eine Abdeckung 26, die die Membran 18 überdeckt. Die Abdeckung 26 ist mit der äußeren Wandung 25 verbunden. In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Abdeckung 26 als Staubkappe ausgeführt sein. Das Entlüftungsventil 16 ist an einer Position des Einfüllstutzenkopfs 14 angeordnet, die oberhalb eines Flüssigkeitsspiegels bei einem Tankhöchststand gelegen ist. Der Einfüllstutzenkopf 14 weist einen Kanal 27 auf, der für den Luftaustausch des Entlüftungsventils 16 zu mit dem Führungstrichter 35 vorgesehen ist. Der Kanal 27 ist in die innere Wandung 19 eingebraucht. Der Kanal 27 ist dazu vorgesehen bei einem Befüllen des Vorratsbehälters 12 mittels eines Kanisters oder einer Flasche, die mit dem Einfüllstutzenkopf 14 verbunden ist, über das Entlüftungsventil 16 und den Lüftungskanal 36 Luft aus der Umwelt anzusaugen. Der Kanal 27 ist für einen Luftaustausch für eine Auffüllung des Vorratsbehälters 12 mittels eines Kanisters oder einer Flasche, wie beispielsweise einer von der Firma Kruse Automotive vertriebenen Flasche, vorgesehen.
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Der Einfüllstutzenkopf 14 weist zudem ein Labyrinth 20 zur Flüssigkeitsabscheidung auf, das dazu vorgesehen ist, ein Austreten von SCR-Mittel über das Entlüftungsventil 16 zu verhindern (vgl. 3). Das Labyrinth 20 ist in dem Lüftungskanal 36 angeordnet. Das Labyrinth 20 ist als Anordnung mehrerer Rippen 37, 38 ausgeführt, an denen sich Flüssigkeit des SCR-Mittels, die bei einem Einfüllen des SCR-Mittels in aus dem Vorratsbehälter 12 verdrängter Luft mitgeführt wird, abscheiden kann. Das Labyrinth 20 ist durch von der inneren Wandung 19 radial nach außen stehenden Rippen 38 und von der äußeren Wandung 25 nach innen stehenden Rippen 37 gebildet. Dabei sind die in 3 dargestellten Rippen 37, 38 lediglich exemplarisch dargestellt und können auch in einem anderen Abstand und/oder Winkel zueinander angeordnet sein. Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, dass das Labyrinth 20 von einer anderen Anzahl an Rippen 37, 38 ausgebildet ist.
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Der SCR-Katalysatortank 11 weist eine Betankungsentlüftungsleitung 21 auf, die mit dem Vorratsbehälter 12 und dem Einfüllstutzenkopf 14 verbunden ist. Die Betankungsentlüftungsleitung 21 ist dazu vorgesehen, beim Einfüllen des SCR-Mittels verdrängte Luft zu dem Einfüllstutzenkopf 14 zur Entlüftung über das Entlüftungsventil 16 zu führen. Zur Anbindung der Betankungsentlüftungsleitung 21 weist der Einfüllstutzenkopf 14 einen Anbindungsstutzen 39 auf. Der Anbindungsstutzen 39 ist von der äußeren Wandung 25 des Einfüllstutzenkopfs 14 gebildet. Der Anbindungsstutzen 39 ist dabei um 90 Grad zu dem Entlüftungsventil 16 versetzt. Der Anbindungsstutzen 39 ist strömungstechnisch mit dem Lüftungskanal 36 verbunden. Über den Anbindungsstutzen 39 strömt bei einem Tankvorgang eine aus dem Vorratsbehälter 12 verdrängte Luft über die Betankungsentlüftungsleitung 21 in den Lüftungskanal 36. Das Labyrinth 20 ist strömungstechnisch zwischen dem Anbindungsstutzen 39 und dem Entlüftungsventil 39 angeordnet. Die Betankungsentlüftungsleitung 21 führt einen Luftstrom in das Labyrinth 20 zur Flüssigkeitsabscheidung.
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Der Einfüllstutzenkopf 14 weist Spitback-Klappe 22 auf, die schräg zu einer mittleren Fließrichtung 24 angeordnet ist. Die Spitback-Klappe 22 ist dabei unterhalb des Entlüftungsventils 16 angeordnet. Die Spitback-Klappe 22 ist in den Einfüllstutzenkopf 14 integriert und um einen Drehpunkt 23 zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position schwenkbar. Eine geöffnete Position der Spitback-Klappe 22 ist gestrichelt in 2 eingezeichnet. Die Spitback-Klappe 22 ist mit einem Winkel von etwa 30° zu der mittleren Fließrichtung 24 des SCR-Mittels bei einer Einfüllung angeordnet. Bei einer Einfüllung des SCR-Mittels wird die Spitback-Klappe 22 durch einlaufendes SCR-Mittel gegen eine Federkraft einer nicht näher dargestellten Feder ausgelenkt und um den Drehpunkt 23 in die geöffnete Position geschwenkt. Die Federkraft ist so eingestellt, dass die Spitback-Klappe 22 leicht geöffnet werden kann. Endet die Befüllung des Vorratsbehälters 12, so wird die Spitback-Klappe 22 durch die Federkraft in die geschlossene Position geschwenkt, wodurch ein Zurückschwappen des SCR-Mittels durch den Einfüllstutzen 13 verhindert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- SCR-Katalysatortank
- 12
- Vorratsbehälter
- 13
- Einfüllstutzen
- 14
- Einfüllstutzenkopf
- 15
- Rohrstück
- 16
- Entlüftungsventil
- 17
- Austrittsöffnung
- 18
- Membran
- 19
- Trennwand
- 20
- Labyrinth
- 21
- Betankungsentlüftungsleitung
- 22
- Spitback-Klappe
- 23
- Drehpunkt
- 24
- Fließrichtung
- 25
- Wandung
- 26
- Abdeckung
- 27
- Kanal
- 28
- Abgasanlage
- 29
- Partikelfilter
- 30
- Auspuff
- 31
- Frischluftansaugung
- 32
- Verdichter
- 33
- Brennkraftmaschine
- 34
- Abgaskrümmer
- 35
- Führungstrichter
- 36
- Lüftungskanal
- 37
- Rippen
- 38
- Rippen
- 39
- Anbindungsstutzen
