DE102017009325A1 - Heatable fluid container in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem heizbaren Behälter für ein Fluid in einem Kraftfahrzeug, wie er z. B. zur Bevorratung von Wasser zur Wassereinspritzung in den Verbrennungstrakt dient. Erfindungsgemäß weist der Behälter im Inneren mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei, zusätzliche beheizte Innenwände auf.The invention relates to a heatable container for a fluid in a motor vehicle, as z. B. for storing water for water injection into the combustion tract is used. According to the invention, the container has at least one, preferably at least two, additional heated inner walls in the interior.
Description
Die Erfindung geht aus von einem heizbaren Behälter für ein Fluid in einem Kraftfahrzeug, wie er aus der
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung deshalb darin, eine Heizeinrichtung zu schaffen, die auch ein Auftauen des Eises im Inneren von großen, voluminösen Tanks besser ermöglicht.Against this background, the object of the invention is therefore to provide a heating device that also better allows thawing of ice inside large, voluminous tanks.
Diese Aufgabe wird durch eine Heizeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a heating device with the features specified in
Beheizte Innenwände im Inneren des Behälters ermöglichen das Auftauen von Eis auch in Bereichen, die einige Entfernung zur Außenwand haben und daher von einer beheizten Außenwand nicht mehr erreicht werden. Auch eine zentrale Heizeinheit in Bodennähe eines Behälters anstelle einer beheizten Außenwand kann diese Bereiche nicht erreichen. Vorteilhaft ist jedoch zu den beheizten Innenwänden eine erste Heizung in Form einer beheizten Außenwand oder einer zentralen Heizeinheit vorhanden, die zumindest ein begrenztes Anfangsvolumen freischmilzt, damit schon zu Anfang ein Startvolumen im Bereich des Fördermodules zur Verfügung steht.Heated inner walls inside the container allow the thawing of ice even in areas that are some distance from the outer wall and therefore can not be reached by a heated outer wall. Even a central heating unit near the bottom of a container instead of a heated outer wall can not reach these areas. Advantageously, however, to the heated inner walls, a first heater in the form of a heated outer wall or a central heating unit is present, which free-melts at least a limited initial volume, so that already at the beginning of a starting volume in the region of the conveyor module is available.
Zur Beheizung der Innenwände ist bevorzugt mindestens ein Heizelement, bevorzugt ein PTC-Heizelement im Inneren der Innenwand angeordnet. Durch die Anordnung im Inneren ist das Heizelement vor aggressivem oder korrosivem Fluid wie demineralisiertem Wasser geschützt. In einer anderen Ausgestaltung ist das Heizelement, beispielsweise ein Stanzgitter, in die Innenwandwand eingespritzt und so ebenfalls vor dem Fluid geschützt.For heating the inner walls, at least one heating element, preferably a PTC heating element, is preferably arranged in the interior of the inner wall. Due to the arrangement inside, the heating element is protected against aggressive or corrosive fluid such as demineralized water. In another embodiment, the heating element, for example, a stamped grid, injected into the inner wall wall and so also protected from the fluid.
Die Innenwand kann integral mit der Außenwand, insbesondere einstückig mit der Behälterwand ausgeführt sein. Vorteilhaft sind dabei die Innenwände als Einstülpungen ausgeführt, die in den Innenraum des Behälters hineinragen. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die Heizelemente an der Behälteraußenseite im Bereich einer Einstülpung anzuordnen, da dadurch die elektrischen Anschlüsse der Heizelemente nicht durch die Behälterwand geführt werden müssen und trotzdem das Heizelement weitgehend im Inneren des Behälters angeordnet ist.The inner wall may be formed integrally with the outer wall, in particular in one piece with the container wall. Advantageously, the inner walls are designed as invaginations, which protrude into the interior of the container. In this case, it is advantageous to arrange the heating elements on the outside of the container in the region of an indentation, since thereby the electrical connections of the heating elements do not have to be guided through the container wall and nevertheless the heating element is largely arranged in the interior of the container.
Die Innenwände können jedoch auch lediglich an einer Behälterwand befestigt sein. Die Kontaktierung der Heizelemente kann dann beispielsweise einzeln durch abgedichtete Durchführungen in der Behälterwand erfolgen oder innerhalb des Behälters, oder auch mit dem Anschluss einer ersten Heizung, zusammengeführt werden und dann zentral durch die Behälterwand geführt werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung können die Innenwände an einer weiteren, insbesondere benachbart zur Behälterwand angeordneten Wand angeordnet sein, in oder an der dann auch die Leitungsführung erfolgt.However, the inner walls can also be attached only to a container wall. The contacting of the heating elements can then take place, for example, individually by sealed feedthroughs in the container wall or be combined within the container, or with the connection of a first heater, and then guided centrally through the container wall. In an advantageous development, the inner walls can be arranged on a further, in particular adjacent to the container wall arranged wall, in or on which then the wiring is carried out.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Innenwände als sogenannte Schwappwände ausgeführt. Äußerst bevorzugt sind die Schwappwände dabei am Behälterboden angeordnet und ragen senkrecht nach oben. Dadurch behindern sie nicht zu sehr den Erfassungskegel von Sensoren. Schwappwände in einem Behälter sollen zu hohe Schwappbewegungen im Fahrbetrieb auffangen oder im teilweise gefrorenen Zustand des Fluids verhindern, dass Eisstücke Beschädigungen verursachen. Sind die Schwappwände erfindungsgemäß darüber hinaus noch beheizt, so haben eine Doppelfunktion, wobei der Vorteil der Doppelfunktion über die beiden Einzelfunktionen hinausgeht, also ein zusätzlicher Synergieeffekt vorhanden ist, da das Schwappen von Flüssigkeit oder auch Eis gegen die Schwappwände den Wärmeaustausch mit dem Heizelement noch verbessert.In a preferred embodiment, the inner walls are designed as so-called slosh walls. Most preferably, the slosh walls are arranged on the container bottom and project vertically upwards. As a result, they do not interfere too much with the detection cone of sensors. Schwappwände in a container to catch too high sloshing movements while driving or in the partially frozen state of the fluid to prevent ice pieces cause damage. If the sloshing walls according to the invention also heated in addition, so have a dual function, the advantage of the dual function beyond the two individual functions, ie an additional synergy effect is present, since the sloshing of liquid or ice against the slosh walls still improves the heat exchange with the heating element ,
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Höhe der Schwappwände größer als ihre Breite. Äußerst vorteilhaft erstrecken sich die Schwappwände sogar bis zum maximalen Fluidspiegel. Dabei kann das Heizelement selbst auch eine geringere Breite oder Höhe haben und der restliche Bereich der Schwappwand nur durch Wärmeleitung beheizt werden.In an advantageous development, the height of the slosh walls is greater than their width. Extremely advantageous, the slosh walls extend even up to the maximum fluid level. In this case, the heating element itself can also have a smaller width or height and the remaining area of the sloshed wall can only be heated by heat conduction.
In ihrer Form sind die Schwappwände nicht begrenzt und können an die Behälterform angepasst werden. Um mit einer einzigen Schwappwand einen größeren Bereich beheizen zu können, ist die Schwappwand allerdings bevorzugt verzweigt ausgeführt.In their shape, the slosh walls are not limited and can be adapted to the container shape. However, in order to heat a larger area with a single sloshing wall, the slosh wall is preferably branched.
Für Behälter, die eine größere Höhe als Breite haben, können die Innenwände als Trennwände im Bereich der Seitenwände angebracht sein. Die Trennwände sind in diesem Fall bevorzugt so ausgestaltet, dass sie alleine oder in Kombination mit der Seitenwand ein Teilvolumen für das Fluid abgrenzen. Taut dann die Oberseite der Trennwand ein Teil des Eises im Teilvolumen auf, so wird das Fluid zunächst im Teilvolumen gesammelt und fließt nicht gleich ab. Somit wird ein Luftspalt zwischen Eis und Trennwand verhindert und weiteres Eis kann aufgetaut werden.For containers having a greater height than width, the inner walls may be mounted as partitions in the region of the side walls. The partitions in this case are preferably designed so that they delimit a partial volume for the fluid alone or in combination with the side wall. If the top of the dividing wall thaws up a part of the ice in the partial volume, the fluid is first collected in the partial volume and does not flow off immediately. Thus, an air gap between the ice and the partition wall is prevented and further ice can be thawed.
Um das aufgetaute Fluid dann nutzen zu können, ist im unteren Bereich, bevorzugt an der tiefsten Stelle des Teilvolumens, eine Öffnung vorhanden, über die das Teilvolumen entleert werden kann. Dazu schmilzt sich die Öffnung nach einer gewissen Zeit selbst frei, oder die Öffnung wird gesteuert freigegeben, beispielsweise durch ein Ventil. Denkbar wär z.B. auch ein gezieltes Freischmelzen durch ein weiteres Heizelement wie einen Heizdraht. In order to be able to then use the thawed fluid, an opening is provided in the lower region, preferably at the lowest point of the partial volume, via which the partial volume can be emptied. For this purpose, the opening melts itself freely after a certain time, or the opening is released controlled, for example by a valve. Conceivable, for example, would be a targeted free melting by another heating element such as a heating wire.
Bei sehr hohen Behältern ist es vorteilhaft, wenn mehrere Teilvolumen in Schwerkraftrichtung übereinander angeordnet sind. Dadurch entleert sich das obere Teilvolumen zunächst in das darunterliegende Teilvolumen und kann so zusätzlich Fluid zum Auffüllen eines Luftspaltes bereitstellen. Vorteilhaft kann auch das freigeschmolzene Fluid entlang der Trennwandunterseite das darunterliegende Teilvolumen auffüllen. Zur Optimierung der Auftauleistung kann sowohl die Beheizung der Trennwand als auch das Freigeben der Öffnung innerhalb eines Teilvolumens, bevorzugt aber in Bezug auf mehrere Teilvolumen zeitlich versetzt erfolgen.For very tall containers, it is advantageous if a plurality of sub-volumes are arranged one above the other in the direction of gravity. As a result, the upper part volume first empties into the subvolume underneath and can thus additionally provide fluid for filling an air gap. Advantageously, the free-melted fluid along the partition underside also fill the sub-volume lying below. In order to optimize the thawing performance, both the heating of the dividing wall and the opening of the opening within a partial volume, but preferably with respect to a plurality of partial volumes, can take place offset in time.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann zumindest ein Teilvolumen, äußerst bevorzugt das oberste Teilvolumen, durch zusätzliches, von oben eingebrachtes Fluid, z.B. in Form von aus dem Anfangsvolumen rückgeführtes Fluid, aufgefüllt werden.In a particularly advantageous embodiment, at least one partial volume, most preferably the uppermost partial volume, may be supplemented by additional fluid introduced from above, e.g. in the form of recycled from the initial volume fluid to be filled.
Weitere Einzelheiten und Vorteile werden an Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.Further details and advantages will be explained with reference to embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, wherein the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description and / or shown alone in the figures not only in the respective specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention. Identical and corresponding components are provided with matching reference numerals.
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten Behälters mit Schwappwänden -
2 einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Behälter mit durch Innenwände abgeteilte Teilvolumen
-
1 a perspective view of a schematically illustrated container with slosh walls -
2 a section through a schematically illustrated container with divided by inner walls subvolume
In
In einer erfindungsgemäßen Ausführung erstrecken sich die Schwappwände zumindest bereichsweise bis zur halben maximalen Behälterhöhe, bevorzugt bis zum maximalen Flüssigkeitsspiegel.In one embodiment of the invention, the slosh walls extend at least partially up to half the maximum container height, preferably up to the maximum liquid level.
In
Nach Aktivierung von Heizelementen in einem zugefrorenen Behälter entstehen durch abfließendes Fluid im Allgemeinen immer rasch Luftspalte zwischen den Heizelementen und dem Eis, was die weitere Wärmeübertragung auf das Eis erheblich erschwert. Nach Aktivierung der Heizelemente
An der tiefsten Stelle des abgetrennten Teilvolumens
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP3211191A1 (en) | 2016-02-23 | 2017-08-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Heatable container for a fluid |
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