EP3030764A1 - Verfahren zur herstellung eines fördermoduls zum einbau in einen tank - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines fördermoduls zum einbau in einen tank

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EP3030764A1
EP3030764A1 EP14741833.9A EP14741833A EP3030764A1 EP 3030764 A1 EP3030764 A1 EP 3030764A1 EP 14741833 A EP14741833 A EP 14741833A EP 3030764 A1 EP3030764 A1 EP 3030764A1
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EP
European Patent Office
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tank
ptc heater
temperature
delivery module
housing
Prior art date
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Pending
Application number
EP14741833.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wilfried Müller
Egbert ZIENICKE
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a conveyor module with an electric PTC heater, which can be installed in a tank.
  • the delivery module is particularly suitable for tanks in which a liquid additive (in particular urea-water solution) is stored.
  • Electric heaters have the advantage that they can provide a large amount of heating energy even very shortly after the start of operation of a motor vehicle.
  • heated coolant and exhaust heat are available only after a longer period of operation of an internal combustion engine.
  • electrical energy must be able to be supplied in sufficient quantity from an energy store (for example an accumulator or a capacitor).
  • an energy store for example an accumulator or a capacitor.
  • the possibility of providing electrical energy in a motor vehicle is limited on the one hand with regard to the total amount of energy available. For example, a total of only a certain amount of energy (for example, 1 or 2 megajoules) can be made available for heating.
  • the liquid additive can be chemically influenced by excessive heating.
  • the urea-water solution is chemically converted to ammonia or unwanted intermediates when a limit temperature is exceeded. This should not happen in the delivery module and tank because the ammonia could attack and damage components of the delivery unit.
  • Heaters that are automatically deactivated when a maximum temperature is exceeded are therefore particularly advantageous.
  • These are electrical heating elements which have a particular dependence of the electrical resistance on the temperature. In the case of various PTC heating elements, there is in each case a characteristic and / or material-specific switching temperature at which the electrical resistance increases abruptly.
  • a material that has the described PTC properties and make up most of the PTC heating elements is, for example, barium titanate (BaTiCte). It should be noted, however, that the available large number of different PTC materials that can be used here, are also different costs.
  • a method for producing a conveyor module with an electrical PCT heater and a correspondingly produced conveyor module are to be specified, which allow a particularly advantageous operation of the heating system with the lowest possible power loss and the most uniform possible heating power.
  • the invention relates to a method for producing a conveyor module with an electric PTC heater for installation in a tank for storing a liquid additive, comprising at least the following steps:
  • the delivery module preferably has a housing in which (active or controllable) components for conveying the liquid additive are located, and which can be inserted into an opening in the bottom of a tank.
  • the components for conveying the liquid additive comprise, in particular, a pump with which a delivery of the liquid additive and optionally also a metering of the liquid additive can take place.
  • a line for the liquid additive passes through the conveyor module. On / in this line, the pump is arranged.
  • the liquid additive is removed from the tank by the pump at a point of suction and provided at a supply port of the delivery module.
  • the structure of the conveyor module should not be specified here in all details, because the expert can make numerous adjustments here according to the structure of the tank and / or the delivery rates of the delivery module. Later, however, two special embodiments of a conveyor module will be presented by way of example, which can be produced by the described method.
  • the maximum electrical power (Wmax) which is determined in step a) can be defined, for example, by the cross-section of an electrical supply line via which the delivery module is supplied with electrical energy.
  • An available supply voltage in a motor vehicle is, for example, 12 V [volts], 24 V or even 48 V. Depending on the cross section of the electrical supply line, the available supply voltage results in a maximum electrical power which can be transmitted via the supply line. It is also possible that the maximum electric power is determined by a specification of the motor vehicle manufacturer. Also, the maximum electric power can be determined by a power supply in a motor vehicle (for example, an accumulator and / or an alternator of the Motor vehicle) only a limited electrical power can provide.
  • a motor vehicle regularly has, in addition to the delivery module for the liquid additive, further electrical consumers which optionally limit the available maximum electrical power for the heating at the time of commissioning of the delivery module or its heating.
  • the method is particularly advantageous when the maximum electrical power for step a) is set to a value between 100 watts and 200 watts, in particular to a value between 110 watts and 130 watts, and very particularly preferably to (about) 120 watts ,
  • a maximum electrical power is to be considered, which is permanently provided to the conveyor unit and retrieved by the conveyor unit during operation of the conveyor unit, ie at least for a predetermined time interval of, for example, at least 5 minutes or even at least 10 minutes.
  • electrical services that the delivery unit retrieves for very short time intervals immediately after the electrical PTC heater has been switched on.
  • Switching on the electric PTC heater may result in short term inrush currents (peak currents) that may cause the conveyor unit to exceed 250 watts, in particular, for very short time intervals of, for example, less than 2 minutes, or even less than 1 minute even gets more than 350 watts.
  • peak currents short term inrush currents
  • This electrical power can usually be made available in a motor vehicle for a delivery module for liquid additive, without any impairment of the operation of the other components of the motor vehicle occurs.
  • a thermal conductivity of the delivery module from a location of the electric PTC heater is detected in the tank.
  • the (specified) location ultimately also indicates the (actual or later) position within the conveyor module on which the electric PTC heater is mounted.
  • the thermal conductivity is Usually defined as the quotient of the power and the temperature (W / Kelvin).
  • the thermal conductivity indicates how much heat energy is transferred from the place of heating into the tank when there is a temperature difference of 1 K between the place of heating and the tank. As the temperature differential between the location of the heater and the tank increases, the amount of heat transferred increases proportionally.
  • the thermal conductivity depends on the construction (material, arrangement, etc.) of the conveyor module.
  • the thermal conductivity in particular the distance from the location to the interior of the tank and the materials used between the location and the interior of the tank (in particular the material of the housing of the conveyor module) are relevant. It is generally unproblematic for the person skilled in the art (possibly using conventional calculation aids), starting from a concrete construction of the delivery module and the desired location of installation for the heater, to determine the amount of the corresponding thermal conductivity towards the interior of the tank.
  • the method is particularly advantageous when the thermal conductivity is determined in step b) with a finite element simulation of the conveyor module.
  • a finite element simulation FEM simulation
  • the thermal behavior of the materials of the conveyor module and in particular the material of the housing of the conveyor module and all components and components within the housing of the conveyor module, which between the location of the heater and the tank or the interior of the tank are simulated.
  • a model of the conveyor module is used, with the heat conductivities of the housing and the components and components mentioned (individually) being deposited.
  • the finite element simulation can be performed with a simplified two-dimensional model of the structure of the conveyor module.
  • a two-dimensional model for example, from a cross section through the conveyor module consist.
  • a two-dimensional model makes sense if the delivery module is at least approximately symmetrical, because only then can the values for the thermal conductivity determined on a two-dimensional model make a realistic assessment of the actual thermal conductivity in the third dimension possible. It is therefore particularly preferred that a three-dimensional finite element simulation is carried out, in which the model used for the finite element simulation corresponds to the actual structure of the conveyor module and also takes into account three-dimensional peculiarities which are distinguished by a (possibly symmetrical) The basic form of the conveyor module deviate.
  • the method is advantageous if the thermal conductivity (CC module ) in
  • Step b) is determined with an experiment in which a first temperature at the PTC heater and a second temperature in the tank are set in the tank and an amount of heat flowing from the PTC heater into the tank is determined Thermal conductivity is calculated from the difference of the first temperature and the second temperature and the amount of heat.
  • the fixing of the first temperature and the second temperature can be effected, for example, by arranging in each case a heat exchanger which adjusts a specific temperature and this temperature on a surface of the conveyor module which is in communication with the tank and at the location of the PTC heater regardless of the amount of heat that is supplied or removed via the respective heat exchanger in order to maintain the temperature.
  • a heat exchanger may for example be a liquid heat exchanger through which a large amount of liquid flows, which has exactly the first temperature and the second temperature.
  • the amount of heat flowing between the location of the PTC heater and the tank due to the difference between the first temperature and the second temperature may be determined by sensors on the delivery module.
  • the amount of heat is determined by an energy balance at the respective heat exchangers.
  • this only applies if no power loss occurs.
  • power losses may be taken into account, if appropriate, by a comparison of the amount of heat supplied or removed at the first heat exchanger and the amount of heat removed or supplied at the second heat exchanger.
  • thermal conductivity is advantageous because no expensive FEM model needs to be created to calculate the thermal conductivity.
  • FEM model needs to be created to calculate the thermal conductivity.
  • this approach even with particularly complex designs of a delivery module, it is possible to determine the actual thermal conductivity relatively accurately.
  • a switching temperature (Tschalt) of the PTC heater is calculated from the maximum electrical power and the thermal conductivity. This calculation can be done, for example, with a mathematical formula that represents the relationship between the switching temperature, the electrical power and the thermal conductivity.
  • the method is particularly advantageous if, in step c), a maximum temperature (Tmax, HWL) is taken into account which may occur in the tank without the liquid additive changing chemically. This maximum temperature is preferably between 50 ° C and 90 ° C [degrees Celsius], preferably between 70 ° C and 80 ° C. By taking this maximum temperature into consideration in step c), the liquid additive in the tank can be prevented from being chemically converted by the use of the PTC heater.
  • a minimum temperature (T min, HWL) is assumed that can occur in the tank, the minimum temperature being less than or equal to -11 ° C. From the minimum temperature usually depends on the maximum possible temperature difference between the location of the PTC heater or the PTC heater and the tank.
  • the minimum temperature may for example be determined by the lowest temperature that may occur in the environment of a motor vehicle and / or to which the liquid additive in the tank may theoretically be subcooled when frozen. This minimum temperature may vary by region, for example significantly lower in northern countries such as Sweden or Norway than in southern countries such as Spain or Italy.
  • the minimum temperature is for example between -20 ° C and -50 ° C.
  • the minimum temperature can be used as the lower limit temperature of a working range of the PTC element.
  • At least one PTC material based on barium titanate is mounted in step d).
  • Barium titanate (BaTiCte) is a mixed oxide of barium and titanium. At about 120 ° C, a phase change of the barium titanate takes place, which leads to a sudden increase in the electrical resistance. This effect can be used as switching temperature. By different material additives, the desired switching temperature of the PTC material to the calculated in step c) switching temperature may still be adjusted exactly.
  • Barium titanate-based PTC material can be provided as a mixture of barium carbonate and titanium oxide. Usually, a powdery mixture of Barium carbonate and titanium oxide sintered at high temperatures. This produces the barium titanate. Material additives can be added to the powdery mixture. Due to the ratio of barium carbonate and titanium oxide in the powdery mixture and the additional material additives, the electrical properties and in particular the switching temperature of the PTC material can be adjusted.
  • a PTC material is mounted which has a substantially constant electrical resistance in the region between the switching temperature and a lower limit temperature.
  • the electrical resistance of the PTC material varies within a working temperature range between the lower limit temperature and the switching temperature by less than 30 percent, preferably even less than 20 percent, and more preferably less than 10 percent. This makes it possible for the heating power absorbed by the PTC element to be substantially constant over the entire operating temperature range, without the need for additional measures for influencing the heating power. For example, an additional control resistor for controlling the PTC heating can be omitted.
  • a plurality of PTC heaters is mounted at a plurality of (predetermined) locations, with PTC heaters being suitably provided in accordance with their switching temperature. Accordingly, the plurality of PTC heaters may have the same and / or different switching temperatures, in particular with the aim of the fastest possible heating of the in-tank (frozen) additive.
  • a conveyor module for installation in a tank which was prepared according to a described method, wherein the conveyor module has a housing which can be inserted into the bottom of the tank, and wherein the housing has a first interior of the conveyor module from a second interior of the Tanks disconnects and the electric PTC heater in the first Interior of the conveyor module is arranged and the switching temperature of the electrical PTC heater between 80 ° C and 150 ° C.
  • the delivery module if it has a heat dissipation structure, which is arranged in the first interior of the housing and is adapted to transfer heat from the PTC heater to the housing.
  • the housing of such a conveyor module is preferably formed (predominantly) with plastic.
  • the heat distribution structure can be made of aluminum, for example.
  • the thermal conductivity of the PTC heater in the tank then depends largely on the housing and in particular on the shape of the housing, the (wall) thickness of the housing and the material of the housing. In particular, a uniform and / or targeted distribution of the heat within the first interior of the housing is achieved by the heat distribution structure.
  • a housing which can be inserted into the bottom of a tank, wherein the electric PTC heater is arranged in a hood, which housing surrounds, and the switching temperature of the PTC heater between 50 ° C and 90 ° C, preferably between 70 ° C and 80 ° C, is located.
  • the switching temperature is selected so that the outside of the hood a predetermined maximum temperature between 50 ° C and 90 ° C, in particular between 70 ° C and 80 ° C is applied.
  • a hood is in particular bell-shaped.
  • the hood surrounds the housing only in the areas in which the housing is in contact with a second interior of the tank.
  • the hood is preferably (predominantly) made of a plastic material.
  • the location of the PTC heater is in / on the hood.
  • the at least one PTC heating element may be cast into the hood and / or injected. It is also possible that heat distribution structures are provided in the hood, which have a very good thermal conductivity and with In contact with the location of the PTC heater to distribute the heat of the PTC heater in the bell.
  • a motor vehicle comprising a combustion engine and an exhaust gas treatment device for cleaning the exhaust gases of the internal combustion engine, a tank for storing a liquid additive and a described delivery module, which is adapted to supply the exhaust gas treatment device, the liquid additive from the tank.
  • an SCR catalyst is arranged, are converted / reduced at the nitrogen oxide compounds in the exhaust gases of the internal combustion engine.
  • 3 shows a first embodiment of a described conveyor module in a tank
  • 4 shows a second variant of a described conveyor module in a tank
  • Fig. 5 a motor vehicle, comprising a described conveyor module.
  • FIG. 2 shows a PTC curve 18 plotted in a diagram on a resistance axis 16 over the temperature axis 17. It can be seen from the PTC curve 18 that at low temperatures the electrical resistance applied to the resistance axis 16 is relatively low. At a switching temperature 4, the electrical resistance according to the PTC curve 18 abruptly increases to a high value. Therefore, from reaching the switching temperature 4, the electric current flowing through a PTC heater abruptly decreases. It can also be seen a lower limit temperature 22 for the operation of a conveyor module. Between the lower limit temperature 22 and the switching temperature 4 is a working temperature range 23.
  • FIGS. 3 and 4 each show a tank 3 in which a delivery module 2 is inserted.
  • the delivery module 2 comprises in each case a housing 5, in which components for conveying the liquid additive are arranged, in particular a pump 19.
  • the pump 19 removes liquid additive from the tank 3 via the line 14 at a suction point 25 and provides the liquid additive over the Line 14 again (with an increased pressure) at a supply port 26 ready.
  • FIG. 1 In the embodiment according to FIG.
  • the PTC heater 1 is arranged at a location 21 in a first interior 7 of the housing 5.
  • the PTC heater 1 is here combined with a heat distribution structure 20.
  • the heat distribution structure 20 distributes the heat generated by the PTC heater 1 in the housing 5 and in particular on the wall of the housing 5. The heat can pass from the first interior 7 of the housing 5 through the housing 5 into the second interior 8 of the tank 3 ,
  • a hood 9, which partially surrounds the housing 5, is arranged on the conveyor module 2.
  • the interior 8 of the tank 3 facing side of the housing 5 is surrounded by the hood 9, or covered.
  • At least one PTC heater 1 is integrated into the hood 9 at least at one location 21. The heat produced by the PTC heater 1 only has to be transported through the material of the hood 9 in order to reach the second interior 8 of the tank.
  • Fig. 5 shows a motor vehicle 10, comprising an internal combustion engine 11 and an exhaust treatment device 12 for cleaning the exhaust gases of the combustion engine 11 in the exhaust gas treatment device 12, an SCR catalyst 13 is arranged, which is supplied by an adding device 15 with liquid additive for exhaust gas purification.
  • the adding device 15 receives the liquid additive (urea-water solution) by means of the delivery module 2 from a tank 3, wherein the liquid additive is conveyed out of the tank 3 and provided via a line 14 to the adding device 15.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fördermoduls (2) mit einer elektrischen PTC-Heizung (1) zum Einbau in einen Tank (3) zur Speicherung eines flüssigen Additivs. In einem Verfahrensschritt a) wird eine maximale elektrische Leistung festgelegt, die dem Fördermodul (2) zur Verfügung gestellt wird. In einem Verfahrensschritt b) wird eine Wärmeleitfähigkeit des Fördermoduls (2) von einem Ort (21) der elektrischen PTC-Heizung (1) in den Tank (3) festgestellt. In Schritt c) wird eine Schalttemperatur (4) der PTC-Heizung (1) aus der maximalen elektrischen Leistung und der Wärmeleitfähigkeit berechnet. In Schritt d) wird ein PTC-Material mit einer entsprechenden Schalttemperatur (4) für die PTC-Heizung (1) an dem Ort (21) montiert.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Fördermoduls zum Einbau in einen Tank
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fördermoduls mit einer elektrischen PTC-Heizung, welches in einen Tank eingebaut werden kann. Das Fördermodul ist insbesondere für Tanks geeignet, in denen ein flüssiges Additiv (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung) gespeichert wird.
Es sind Abgasbehandlungsvorrichtungen bekannt, in die zur Abgasreinigung ein flüssiges Additiv zugeführt wird. In solchen Abgasbehandlungsvorrichtung wird z. B. das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR- Verfahren, SCR = Selective Catalytic Reduction) durchgeführt. Bei diesem Verfahren werden Stickstoffoxidverbindungen im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine unter Zuhilfenahme eines Reduktionsmittels entfernt. Als Reduktionsmittel wird insbesondere Ammoniak verwendet. Ammoniak wird in Kraftfahrzeugen normalerwei- se nicht direkt bevorratet, sondern in Form eines flüssigen Additivs, welches abgasintern (in der Abgasbehandlungsvorrichtung) und/oder abgasextern (in einem eigens dafür vorgesehenen Reaktor) zu Ammoniak umgesetzt werden kann. Ein besonders häufig für die Abgasreinigung verwendetes flüssiges Additiv ist Harnstoff-Wasser-Lösung. Eine Harnstoff-Wasser-Lösung mit einem Harnstoffgehalt von 32,5 % ist unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich.
Bei der Auslegung von Fördermodulen und Tanks zur Bereitstellung von insbesondere wässrigen Additiven ist zu berücksichtigen, dass diese bei niedrigen Temperaturen einfrieren können. Eine Harnstoff-Wasser-Lösung friert beispiels- weise bei ca. -11°C ein. Im Kraftfahrzeugbereich können derart niedrige Temperaturen insbesondere während langer Stillstandphasen des Kraftfahrzeugs im Winter auftreten. Dies ist insbesondere bei einer Wiederinbetriebnahme des Fördermoduls problematisch. Regelmäßig besteht die Anforderung, dass beim Start des Kraftfahrzeuges unverzüglich flüssiges Additiv bereitstehen soll. Aus diesem Grunde ist bekannt, an/in einem Tank zur Speicherung des flüssigen Additivs oder an/in dem Fördermodul ein (aktives) Heizsystem vorzusehen. Vorgeschlagen wurden hierzu elektrische Heizungen, Heizungen, die mit erwärmter Kühlflüssig- keit einer Verbrennungskraftmaschine betrieben werden und/oder Heizungen, die die Wärme der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine (Abgaswärme) nutzen.
Elektrische Heizungen haben den Vorteil, dass diese auch sehr kurz nach dem Betriebsstart eines Kraftfahrzeuges bereits eine große Menge an Heizenergie bereitstellen können. Demgegenüber stehen erwärmte Kühlflüssigkeit und Abgaswärme erst nach einer längeren Betriebsphase einer Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung. Elektrische Energie muss allerdings in ausreichender Menge von einem Energiespeicher (beispielsweise einem Akkumulator oder einem Konden- sator) bereitgestellt werden können. Die Möglichkeit, in einem Kraftfahrzeug elektrische Energie bereit zu stellen, ist einerseits hinsichtlich der insgesamt zur Verfügung stehenden Menge an Energie begrenzt. Beispielsweise kann insgesamt nur eine bestimmte Energiemenge (beispielsweise 1 oder 2 Megajoule) zum Heizen zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus existiert typischerweise eine Limitierung hinsichtlich der elektrischen Leistung, die abgerufen werden kann. Diese Limitierung ergibt sich aus den Fähigkeiten des Energiespeichers und/oder der elektrischen Verbindungsleitungen von dem Energiespeicher zu der Heizung.
Bei der Auslegung solcher Heizsysteme für Tanks und/oder Fördermodule zur Bereitstellung von flüssigen Additiven ist außerdem zu berücksichtigen, dass das flüssige Additiv durch übermäßiges Erhitzen chemisch beeinflusst werden kann. Die Harnstoff-Wasser-Lösung wird beispielsweise chemisch zu Ammoniak oder unerwünschten Zwischenprodukten umgesetzt, wenn eine Grenztemperatur überschritten wird. Diese sollte im Fördermodul und Tank nicht passieren, weil der Ammoniak Komponenten der Fördereinheit angreifen und beschädigen könnte. Besonders vorteilhaft sind daher Heizungen, die automatisch deaktiviert werden, wenn eine Maximaltemperatur überschritten wird. Bekannt sind beispielsweise elektrische PTC-Heizelemente (PTC = positive temperature coefficient). Dies sind elektrische Heizelemente, die eine besondere Abhängigkeit des elektrischen Wi- derstandes von der Temperatur haben. Bei verschiedenen PTC-Heizelementen existiert jeweils eine charakteristische und/oder materialspezifische Schalttemperatur, bei der der elektrische Widerstand sich schlagartig erhöht. Daher reduziert sich der Heizstrom durch ein PTC-Heizelement, wenn die Schalttemperatur erreicht wird, und es ist wird verhindert, dass die Temperatur signifikant über die Schalttemperatur ansteigt. Ein Material, das die beschriebenen PTC- Eigenschaften aufweist und aus dem die meisten PTC-Heizelemente bestehen, ist beispielsweise Bariumtitanat (BaTiCte). Anzumerken ist jedoch, dass die verfügbar große Anzahl unterschiedlicher PTC-Materialien, die hier zum Einsatz kommen können, auch unterschiedlich teuer sind.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die geschil- derten technischen Probleme zu lösen oder zumindest zu lindern. Es sollen insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Fördermoduls mit einer elektrischen PCT-Heizung und ein entsprechend hergestelltes Fördermodul angegeben werden, die einen besonders vorteilhaften Betrieb des Heizsystems mit möglichst geringer Verlustleistung und möglichst gleichmäßiger Heizleistung ermöglichen.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombi- nierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung, insbesondere auch aus der Beschreibung der Figuren, näher ergänzt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fördermoduls mit einer elektrischen PTC-Heizung zum Einbau in einen Tank zur Speicherung eines flüs- sigen Additivs, aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
a) Festlegen einer maximalen elektrischen Leistung, die dem Fördermodul zur Verfügung gestellt wird,
b) Feststellen einer Wärmeleitfähigkeit des Fördermoduls von einem Ort der elektrischen PTC-Heizung in den Tank,
c) Berechnen einer Schalttemperatur der PTC-Heizung aus der maximalen elektrischen Leistung und der Wärmeleitfähigkeit, und d) Montage eines PTC-Materials mit einer entsprechenden Schalttemperatur für die PTC-Heizung an dem Ort.
Das Fördermodul hat vorzugsweise ein Gehäuse, in dem sich (aktive bzw. regel- bare) Komponenten zur Förderung des flüssigen Additivs befinden, und welches in eine Öffnung im Boden eines Tanks eingesetzt werden kann. Die Komponenten zur Förderung des flüssigen Additivs umfassen insbesondere eine Pumpe, mit der eine Förderung des flüssigen Additivs und gegebenenfalls auch eine Dosierung des flüssigen Additivs erfolgen kann. Vorzugsweise verläuft durch das Fördermo- dul eine Leitung für das flüssige Additiv. An/in dieser Leitung ist die Pumpe angeordnet. Das flüssige Additiv wird von der Pumpe an einer Ansaugstelle aus dem Tank entnommen und an einem Bereitstellungsanschluss des Fördermoduls bereitgestellt. Der Aufbau des Fördermoduls soll hier nicht in allen Einzelheiten vorgegeben sein, weil der Fachmann entsprechend dem Aufbau des Tanks und/oder den Förderleistungen des Fördermoduls hier zahlreiche Anpassungen vornehmen kann. Später werden gleichwohl beispielhaft zwei besondere Ausführungsvarianten eines Fördermoduls vorgestellt, die mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt werden können.
Die maximale elektrische Leistung (Wmax), die in Schritt a) festgelegt wird, kann beispielsweise durch den Querschnitt einer elektrischen Versorgungsleitung definiert sein, über die das Fördermodul mit elektrischer Energie versorgt wird. Eine verfügbare Versorgungs Spannung in einem Kraftfahrzeug liegt beispielsweise bei 12 V [Volt], bei 24 V oder sogar bei 48 V. Je nach Querschnitt der elektrischen Versorgungsleitung ergibt sich aus der verfügbaren Versorgungsspannung eine maximale elektrische Leistung, die über die Versorgungsleitung übertragen werden kann. Es ist auch möglich, dass die maximale elektrische Leistung durch eine Vorgabe des Kraftfahrzeugherstellers festgelegt ist. Auch kann die maximale elektrische Leistung dadurch festgelegt sein, dass eine Stromversorgung in einem Kraftfahrzeug (beispielsweise ein Akkumulator und/oder eine Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs) nur eine begrenzte elektrische Leistung zur Verfügung stellen kann. Außerdem hat ein Kraftfahrzeug neben dem Fördermodul für das flüssige Additiv regelmäßig noch weitere elektrische Verbraucher, die gegebenenfalls zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des Fördermoduls bzw. dessen Heizung die verfüg- bare maximale elektrische Leistung für die Heizung begrenzen.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die maximale elektrische Leistung für Schritt a) auf einen Wert zwischen 100 Watt und 200 Watt festgelegt wird, insbesondere auf einen Wert zwischen 110 Watt und 130 Watt und ganz beson- ders bevorzugt auf (ca.) 120 Watt. In diesem Zusammenhang ist eine maximale elektrische Leistung zu betrachten, die während des Betriebs der Fördereinheit dauerhaft, das heißt mindestens für ein vorgegebenes Zeitintervall von beispielsweise mindestens 5 Minuten oder sogar mindestens 10 Minuten an die Fördereinheit zur Verfügung gestellt und von der Fördereinheit abgerufen wird. Nicht um- fasst sind elektrische Leistungen, die Fördereinheit unmittelbar nach dem Einschalten der elektrischen PTC-Heizung für sehr kurze Zeitintervalle abruft. Beim Einschalten der elektrischen PTC-Heizung kann es zu kurzfristigen Einschaltströmen (Peak-Strömen) kommen, die bewirken können, dass die Fördereinheit für sehr kurze Zeitintervalle von beispielsweise weniger als 2 Minuten oder sogar weniger als 1 Minute elektrische Leistungen mehr als 250 Watt, insbesondere sogar mehr als 350 Watt abruft. Insbesondere solche Peaks sind hier nicht berücksichtigt
Diese elektrische Leistung kann in einem Kraftfahrzeug für ein Fördermodul für flüssiges Additiv üblicherweise zur Verfügung gestellt werden, ohne dass eine Beeinträchtigung des Betriebs der sonstigen Komponenten des Kraftfahrzeugs auftritt.
In Schritt b) wird eine Wärmeleitfähigkeit des Fördermoduls von einem Ort der elektrischen PTC-Heizung in den Tank festgestellt. Der (vorgegebene) Ort gibt letztlich auch die (tatsächliche bzw. spätere) Position innerhalb des Fördermoduls an, an der die elektrische PTC-Heizung montiert wird. Die Wärmeleitfähigkeit ist üblicherweise als Quotient aus der Leistung und der Temperatur (W/Kelvin) definiert. Die Wärmeleitfähigkeit gibt an, wie viel Wärmeenergie von dem Ort der Heizung in den Tank übertragen werden, wenn zwischen dem Ort der Heizung und dem Tank eine Temperaturdifferenz von 1 K vorliegt. Wenn die Temperatur- differenz zwischen dem Ort der Heizung und dem Tank steigt, dann steigt auch die übertragene Wärmemenge proportional. Die Wärmeleitfähigkeit ist von der Konstruktion (Material, Anordnung, etc.) des Fördermoduls abhängig. Für die Wärmeleitfähigkeit sind insbesondere der Abstand von dem Ort zu dem Innenraum des Tanks und die zwischen dem Ort und dem Innenraum des Tanks ver- wendeten Materialien (insbesondere das Material des Gehäuses des Fördermoduls) relevant. Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es (ggf. unter Einsatz üblicher Berechnungshilfsmittel) generell unproblematisch, ausgehend von einer konkreten Konstruktion des Fördermoduls und dem gewünschten Ort der Montage für die Heizung, den Betrag der entsprechenden Wärmeleitfähigkeit hin zum Tankinneren zu bestimmen.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die Wärmeleitfähigkeit in Schritt b) mit einer Finite-Elemente-Simulation des Fördermoduls festgestellt wird. In einer Finite-Elemente-Simulation (FEM-Simulation) kann das thermische Verhalten der Materialien des Fördermoduls und insbesondere des Materials des Gehäuses des Fördermoduls sowie sämtlicher Bauteile und Komponenten innerhalb des Gehäuses des Fördermoduls, welche sich zwischen dem Ort der Heizung und dem Tank bzw. dem Innenraum des Tanks befinden, simuliert werden. In der Fi- nite-Elemente-Simulation wird ein Modell des Fördermoduls verwendet, wobei die Wärmeleitfähigkeiten des Gehäuses und der genannten Bauteile und Komponenten (einzeln) hinterlegt sind. So kann die Wärmeleitfähigkeit von dem Ort in den Tank insgesamt berechnet werden. Die Finite-Elemente-Simulation kann mit einem vereinfachten zweidimensionalen Modell des Aufbaus des Fördermoduls durchgeführt werden. Ein zweidimensionales Modell kann beispielsweise aus einem Querschnitt durch das Fördermodul bestehen. Ein zweidimensionales Modell ist dann sinnvoll, wenn das Fördermodul zumindest annähernd symmetrisch aufgebaut ist, weil nur dann die an einem zweidimensionalen Modell ermittelten Werte für die Wärmeleitfähigkeit eine realistische Einschätzung der tatsächlichen Wärmeleitfähigkeit in der dritten Dimen- sion ermöglichen. Besonders bevorzugt ist daher, dass eine dreidimensionale Fini- te-Elemente-Simulation durchgeführt wird, bei der das für die Finite-Elemente- Simulation verwendete Modell dem tatsächlichen Aufbau des Fördermoduls entspricht und auch dreidimensionale Besonderheiten Berücksichtigung finden, die von einer (möglicherweise symmetrischen) Grundform des Fördermoduls abwei- chen. Bei einem Fördermodul mit einer kreisförmigen oder zylindrischen Grundform können derartige Besonderheiten, die von der Grundform abweichen, beispielsweise Einbuchtungen und/oder Ausbuchtungen für einen Füllstandsensor sein. Ein rundes bzw. kreisförmiges Fördermodul ließe sich für sich genommen ohne derartige Besonderheiten auch einfach zweidimensional simulieren.
Weiterhin vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die Wärmeleitfähigkeit ( CCModul ) in
Schritt b) mit einem Versuch bestimmt wird, bei dem in dem Tank eine erste Temperatur an der PTC-Heizung und eine zweite Temperatur in dem Tank festgelegt werden und eine Wärmemenge ermittelt wird, die von der PTC-Heizung in den Tank fließt, wobei die Wärmeleitfähigkeit aus der Differenz der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur sowie der Wärmemenge berechnet wird.
Dies ist ein experimenteller Ansatz zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit in Schritt b). Das Festlegen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass an einer Fläche des Fördermoduls, die mit dem Tank in Verbindung steht und an dem Ort der PTC-Heizung jeweils ein Wärmetauscher angeordnet wird, welcher eine bestimmte Temperatur einstellt und diese Temperatur unabhängig von der Wärmemenge hält, die über den jeweiligen Wärmetauscher zugeführt oder abgeführt wird, um die Temperatur aufrecht zu erhalten. Ein derartiger Wärmetauscher kann beispielsweise ein Flüssigkeitswärmetauscher sein, durch welchen eine große Menge an Flüssigkeit fließt, die exakt die erste Temperatur bzw. die zweite Temperatur hat. Die zwischen dem Ort der PTC-Heizung und dem Tank aufgrund der Differenz von der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur fließende Wärmemenge kann durch Sensoren am Fördermodul ermittelt werden. Selbstverständlich ist hierbei möglich, dass mehrere Temperaturfühler im Umfeld positioniert werden, die eine möglichst genaue Bestimmung des Temperaturfelds bzw. eine Temperaturmittelung ermöglichen. Es ist aber auch möglich, dass die Wärmemenge durch eine Energiebilanz an den jeweiligen Wärmetauschern ermittelt wird. Die Menge an Wärme, die an dem ersten Wärmetauscher zu- oder abgeführt wird, und die Menge an Wärme, die an dem zweiten Wärmetauscher ab- oder zugeführt wird, entsprechen jeweils der Wärmemenge, die von dem genannten Ort der PTC- Heizung in den Tank oder umgekehrt übertragen wird. Dies gilt allerdings nur, wenn keine Verlustleistung auftritt. Verlustleistungen können bei der Berechnung der Wärmeleitfähigkeit gegebenenfalls durch einen Vergleich der am ersten Wär- metauscher zu- oder abgeführten Wärmemenge und der am zweiten Wärmetauscher ab- oder zugeführten Wärmemenge berücksichtigt werden.
Ein derartiger experimenteller Ansatz zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit ist vorteilhaft, weil kein aufwändiges FEM-Modell erstellt werden muss, um die Wärmeleitfähigkeit zu berechnen. Darüber hinaus ist mit diesem Ansatz auch bei besonders komplexen Gestaltungen eines Fördermoduls möglich, die tatsächliche Wärmeleitfähigkeit relativ exakt zu bestimmen.
In Schritt c) wird eine Schalttemperatur (Tschalt) der PTC-Heizung aus der maxi- malen elektrischen Leistung und der Wärmeleitfähigkeit berechnet. Diese Berechnung kann beispielsweise mit einer mathematischen Formel erfolgen, die den Zusammenhang zwischen der Schalttemperatur, der elektrischen Leistung und der Wärmeleitfähigkeit wiedergibt. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn in Schritt c) eine maximale Temperatur (Tmax,HWL) berücksichtigt wird, die in dem Tank auftreten darf, ohne dass das flüssige Additiv sich chemisch verändert. Diese maximale Temperatur liegt vorzugsweise zwischen 50 °C und 90 °C [Grad Celsius], vorzugsweise zwischen 70 °C und 80 °C. Durch eine Berücksichtigung dieser maximalen Temperatur in Schritt c) kann verhindert werden, dass das flüs- sige Additiv in dem Tank durch die Verwendung der PTC-Heizung chemisch umgesetzt wird.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in Schritt c) eine minimale Temperatur (Tmin,HWL) angenommen wird, die in dem Tank auftreten kann, wobei die minima- le Temperatur kleiner als oder gleich -11°C ist. Von der minimalen Temperatur hängt üblicherweise die maximal mögliche Temperaturdifferenz zwischen dem Ort der PTC-Heizung bzw. der PTC-Heizung und dem Tank ab. Die minimale Temperatur kann beispielsweise durch die niedrigste Temperatur festgelegt sein, die in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs auftreten darf und/oder auf die das flüssige Additiv in dem Tank theoretisch unterkühlt werden darf, wenn es eingefroren ist. Diese minimale Temperatur kann regional unterschiedlich festgelegt sein, beispielsweise in nördlichen Ländern wie Schweden oder Norwegen wesentlich niedriger als in südlichen Ländern wie Spanien oder Italien. Die minimale Temperatur liegt beispielsweise zwischen -20 °C und -50 °C.
Die minimale Temperatur kann als untere Grenztemperatur eines Arbeitsbereiches des PTC-Elementes verwendet werden.
Bevorzugt ist, dass in Schritt d) zumindest ein PTC-Material auf Basis von Ba- riumtitanat montiert wird. Bariumtitanat (BaTiCte) ist ein Mischoxid aus Barium und Titan. Bei ca. 120 °C findet ein Phasenwechsel des Bariumtitanats statt, der zu einer sprunghaften Erhöhung des elektrischen Widerstandes führt. Dieser Effekt kann als Schalttemperatur genutzt werden. Durch verschiedene Materialzusätze kann die gewünschte Schalttemperatur des PTC-Materials an die in Schritt c) berechnete Schalttemperatur ggf. noch genau angepasst werden. PTC-Material auf Basis von Bariumtitanat kann als Mischung von Bariumcarbonat und Titanoxid bereitgestellt werden. Üblicherweise wird eine pulverförmige Mischung von Barumcarbonat und Titanoxid bei hohen Temperaturen gesintert. Dabei entsteht das Bariumtitanat. Materialzusätze können der pulverförmigen Mischung beigegeben werden. Durch das Verhältnis von Bariumcarbonat und Titanoxid in der pulverförmigen Mischung und die zusätzlichen Materialzusätze können die elekt- rischen Eigenschaften und insbesondere die Schalttemperatur des PTC-Materials eingestellt werden.
Vorzugsweise wird in Schritt d) ein PTC-Material montiert, das im Bereich zwischen der Schalttemperatur und einer unteren Grenztemperatur einen im Wesent- liehen konstanten elektrischen Widerstand aufweist. Vorzugsweise verändert sich der elektrische Widerstand des PTC-Material in einem Arbeitstemperaturbereich zwischen der unteren Grenztemperatur und der Schalttemperatur um weniger als 30 Prozent, vorzugsweise sogar um weniger als 20 Prozent und besonders bevorzugt um weniger als 10 Prozent. Dies ermöglicht es, dass die von dem PTC- Element aufgenommene Heizleistung im gesamten Arbeitstemperaturbereich im Wesentlichen konstant ist, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zur Beeinflussung der Heizleistung notwendig sind. Beispielsweise kann ein zusätzlicher Steuerwiderstand zur Steuerung der PTC-Heizung entfallen. Es wird auch darauf hingewiesen, dass ggf. eine Mehrzahl von PTC-Heizungen an einer Mehrzahl von (vorgegebenen) Orten montiert wird, wobei dann jeweils entsprechend bezüglich ihrer Schalttemperatur angepasste PTC-Heizungen vorgesehen sind. Demnach können die mehreren PTC-Heizungen gleiche und/oder verschiedene Schalttemperaturen aufweisen, insbesondere mit dem Ziel einer schnellstmöglichen Aufheizung des im Tank befindlichen (gefrorenen) Additivs.
Weiter wird ein Fördermodul zum Einbau in einen Tank angegeben, das gemäß einem beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, wobei das Fördermodul ein Gehäuse aufweist, welches in den Boden des Tanks eingesetzt werden kann, und wobei das Gehäuse einen ersten Innenraum des Fördermoduls von einem zweiten Innenraum des Tanks abtrennt und die elektrische PTC-Heizung in dem ersten Innenraum des Fördermoduls angeordnet ist und die Schalttemperatur der elektrische PTC-Heizung zwischen 80 °C und 150 °C liegt.
Besonders vorteilhaft ist das Fördermodul, wenn es eine Wärme verteil struktur aufweist, die in dem ersten Innenraum des Gehäuses angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, Wärme von der PTC-Heizung auf das Gehäuse zu übertragen.
Das Gehäuse eines derartigen Fördermoduls ist vorzugsweise (überwiegend) mit Kunststoff gebildet. Die Wärmeverteilstruktur kann beispielsweise aus Alumini- um hergestellt sein. Die Wärmeleitfähigkeit von der PTC-Heizung in den Tank hängt dann maßgeblich von dem Gehäuse und insbesondere von der Form des Gehäuses, der (Wand-)Dicke des Gehäuses und dem Material des Gehäuses ab. Durch die Wärmeverteilstruktur wird insbesondere eine gleichmäßige und/oder zielgerichtete Verteilung der Wärme innerhalb des ersten Innenraums des Gehäu- ses erreicht.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Fördermoduls zum Einbau in einem Tank, welches gemäß einem beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, ist ein Gehäuse vorgesehen, welches in den Boden eines Tanks eingesetzt werden kann, wobei die elektrische PTC-Heizung in einer Haube angeordnet ist, die das Gehäuse umgibt, und die Schalttemperatur der PTC-Heizung zwischen 50 °C und 90 °C, vorzugsweise zwischen 70 °C und 80 °C, liegt. Insbesondere ist die Schalttemperatur so gewählt, dass außen an der Haube eine festgelegte maximale Temperatur zwischen 50 °C und 90 °C, insbesondere zwischen 70 °C und 80 °C anliegt.
Eine derartige Haube ist insbesondere glockenförmig. Die Haube umgibt das Gehäuse nur in den Bereichen, in denen das Gehäuse in Kontakt mit einem zweiten Innenraum des Tanks steht. Die Haube ist vorzugsweise (überwiegend) aus einem Kunststoffmaterial. Vorzugsweise ist der Ort der PTC-Heizung in/an der Haube. Das mindestens eine PTC-Heizelement kann in die Haube eingegossen und/oder eingespritzt sein. Auch ist es möglich, dass in der Haube Wärmeverteilstrukturen vorgesehen sind, die eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen und die mit dem Ort der PTC-Heizung in Kontakt stehen, um die Wärme der PTC-Heizung in der Glocke zu verteilen.
Die für das beschriebene Verfahren geschilderten besonderen Vorteile und Ausge- staltungsmerkmale sind in analoger Weise auf die verschiedenen beschriebenen Fördermodule anwendbar und übertragbar. Gleiches gilt für die im Zusammenhang mit den Fördermodulen geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale, welche ebenfalls in analoger Weise auf das Verfahren anwendbar und übertragbar sind.
Weiterhin wird hier ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend eine Verbrennung skraftmaschine sowie eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine, einen Tank zur Speicherung eines flüssigen Additivs und ein beschriebenes Fördermodul, welches dazu eingerichtet ist, der Abgasbehandlungsvorrichtung das flüssige Additiv aus dem Tank zuzuführen. Vorzugsweise ist in der Abgasbehandlungsvorrichtung ein SCR-Katalysator angeordnet, an dem Stickstoffoxidverbindungen in den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine umgesetzt/reduziert werden. Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen: Fig. 1: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens,
Fig. 2: eine Kennlinie einer PTC-Heizung,
Fig. 3: eine erste Ausführungsvariante eines beschriebenen Fördermoduls in einem Tank, Fig. 4: eine zweite Ausführungsvariante eines beschriebenen Fördermoduls in einem Tank, und
Fig. 5: ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein beschriebenes Fördermodul.
In dem Ablaufdiagramm gemäß Fig. 1 sind die oben erläuterten Verfahrensschritte a) bis d) des beschriebenen Verfahrens zu erkennen, welche bei der Herstellung eines Fördermoduls ablaufen. Fig. 2 zeigt eine PTC-Kurve 18, aufgetragen in einem Diagramm auf einer Widerstandsachse 16 über die Temperaturachse 17. An der PTC-Kurve 18 ist zu erkennen, dass bei niedrigen Temperaturen der auf der Widerstandsachse 16 aufgetragene elektrische Widerstand relativ niedrig ist. Bei einer Schalttemperatur 4 steigt der elektrische Widerstand gemäß der PTC-Kurve 18 schlagartig auf einen hohen Wert an. Daher sinkt ab Erreichen der Schalttemperatur 4 der elektrische Strom, der durch ein PTC-Heizelement fließt, schlagartig. Zu erkennen ist auch eine untere Grenztemperatur 22 für den Betrieb eines Fördermoduls. Zwischen der unteren Grenztemperatur 22 und der Schalttemperatur 4 liegt ein Arbeitstemperaturbereich 23. Temperaturen, die innerhalb dieses Arbeitstemperaturbereichs 23 liegen, können während des Betriebs des PCT-Elementes auftreten. Innerhalb des Arbeitstemperaturbereichs 23 tritt maximal eine Widerstandsveränderung 24 in Abhängigkeit von der Temperatur auf, die kleiner ist als 30 Prozent, bevorzugt kleiner 20 Prozent und besonders bevorzugt kleiner 10 Prozent. In den Fig. 3 und 4 ist jeweils ein Tank 3 abgebildet, in den ein Fördermodul 2 eingesetzt ist. Das Fördermodul 2 umfasst jeweils ein Gehäuse 5, in dem Komponenten zur Förderung des flüssigen Additivs angeordnet sind, insbesondere eine Pumpe 19. Die Pumpe 19 entnimmt flüssiges Additiv aus dem Tank 3 über die Leitung 14 an einer Ansaugstelle 25 und stellt das flüssige Additiv über die Lei- tung 14 wieder (mit einem erhöhten Druck) an einem Bereitstellungsanschluss 26 bereit. Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 ist die PTC-Heizung 1 an einem Ort 21 in einem ersten Innenraum 7 des Gehäuses 5 angeordnet. Die PTC-Heizung 1 ist hier auch mit einer Wärmeverteilstruktur 20 kombiniert. Die Wärmeverteilstruktur 20 verteilt die von der PTC-Heizung 1 erzeugte Wärme in dem Gehäuse 5 und insbesondere an der Wand des Gehäuses 5. Die Wärme kann von dem ersten Innenraum 7 des Gehäuses 5 durch das Gehäuse 5 in den zweiten Innenraum 8 des Tanks 3 gelangen.
Bei der Ausführungs Variante gemäß Fig. 4 ist an dem Fördermodul 2 eine Haube 9 angeordnet, welche das Gehäuse 5 teilweise umgibt. Insbesondere ist die dem Innenraum 8 des Tanks 3 zugewandte Seite des Gehäuses 5 von der Haube 9 umgeben, bzw. bedeckt. In die Haube 9 ist an mindestens einem Ort 21 mindestens eine PTC-Heizung 1 integriert. Die von der PTC-Heizung 1 produzierte Wärme muss lediglich durch das Material der Haube 9 transportiert werden, um in den zweiten Innenraum 8 des Tanks zu gelangen.
Fig. 5 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 11 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 12 zur Reinigung der Abgase der Verbrennung skraftmaschine 11. In der Abgasbehandlungsvorrichtung 12 ist ein SCR- Katalysator 13 angeordnet, welcher von einer Zugabevorrichtung 15 mit flüssigem Additiv zur Abgasreinigung versorgt wird. Die Zugabevorrichtung 15 erhält das flüssige Additiv (Harnstoff-Wasser-Lösung) mittels des Fördermoduls 2 aus einem Tank 3, wobei das flüssige Additiv aus dem Tank 3 hinausfördert und über eine Leitung 14 an die Zugabevorrichtung 15 bereitstellt wird.
Vorsorglich sei noch darauf hingewiesen, dass die in den Figuren gezeigten Kombinationen von technischen Merkmalen nicht generell zwingend sind. So können technische Merkmale einer Figur mit anderen technischen Merkmalen einer weiteren Figur und/oder der allgemeinen Beschreibung kombiniert werden. Etwas an- deres soll nur gelten, wenn hier explizit die Kombination von Merkmalen ausgewiesen wurde und/oder der Fachmann erkennt, dass sonst die Grundfunktionen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens nicht mehr erfüllt werden können. Bezugszeichenliste
1 PTC-Heizung
-z>- Fördermodul
3 Tank
4 Schalttemperatur
5 Gehäuse
6 Boden
7 erster Innenraum
8 zweiter Innenraum
9 Haube
10 Kraftfahrzeug
11 Verbrennungskraftmaschine
12 Abgasbehandlungsvorrichtung
13 SCR-Katalysator
14 Leitung
15 Zugabevorrichtung
16 Widerstandsachse
17 Temperaturachse
18 PTC-Kurve
19 Pumpe
20 Wärmeverteilstruktur
21 Ort
22 untere Grenztemperatur
23 Arbeitstemperaturbereich
24 Widerstandsveränderung
25 Ansaugstelle
26 Bereitstellungsanschluss

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Fördermoduls (2) mit einer elektrischen PTC-Heizung (1), zum Einbau in einen Tank (3) zur Speicherung eines flüssigen Additivs, aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
a) Festlegen einer maximalen elektrischen Leistung, die dem Fördermodul (2) zur Verfügung gestellt wird,
b) Feststellen einer Wärmeleitfähigkeit des Fördermoduls
(2) von einem Ort (21) der elektrischen PTC-Heizung (1) in den Tank
(3), c) Berechnen einer Schalttemperatur (4) der PTC-Heizung (1) aus der maximalen elektrischen Leistung und der Wärmeleitfähigkeit, und
d) Montage eines PTC-Materials mit einer entsprechenden Schalttemperatur
(4) für die PTC-Heizung (1) an dem Ort (21).
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die maximale elektrische Leistung für Schritt a) auf einen Wert zwischen 100 Watt und 200 Watt festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Wärmeleitfähigkeit in Schritt b) mit einer Finite-Elemente-Simulation des Fördermoduls (2) festgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Wärmeleitfähigkeit in Schritt b) mit einem Versuch bestimmt wird, bei dem in dem Tank (3) eine erste Temperatur und an dem Ort (21) der PTC- Heizung (1) eine zweite Temperatur in dem Tank (3) festgelegt wird, und eine Wärmemenge ermittelt wird, die von der PTC-Heizung (1) in den Tank (3) fließt, wobei die Wärmeleitfähigkeit aus der Differenz der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur sowie der Wärmemenge berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in Schritt c) eine maximale Temperatur angenommen wird, die in dem Tank (3) auftreten darf, ohne dass das flüssige Additiv sich chemisch verändert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in Schritt c) eine maximale Temperatur berücksichtigt wird, die in dem Tank (3) auftreten kann, ohne dass das flüssige Additiv sich chemisch verändert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in Schritt d) zumindest ein PTC-Material auf Basis von Bariumtitanat montiert wird.
Fördermodul (2) zum Einbau in einen Tank (3), hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Fördermodul (2) ein Gehäuse (5) aufweist, welches in den Boden (6) eines Tanks (3) eingesetzt werden kann, wobei das Gehäuse (5) einen ersten Innenraum (7) des Fördermoduls (2) von einem zweiten Innenraum (8) des Tanks (3) abtrennt und die elektrische PTC-Heizung (1) in dem ersten Innenraum (7) des Fördermoduls (2) angeordnet ist und die Schalttemperatur (4) der elektrischen PTC-Heizung zwischen 80 °C und 150 °C liegt.
Fördermodul (2) nach Patentanspruch 8, wobei das Fördermodul (2) eine Wärmeverteilstruktur (20) aufweist, die in dem ersten Innenraum (7) des Gehäuses (5) angeordnet ist, und die dazu eingerichtet ist, Wärme von der PTC-Heizung (1) auf das Gehäuse (5) zu übertragen.
Fördermodul (2) zum Einbau in einen Tank (3), welches gemäß einem Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 hergestellt wurde, wobei das Fördermodul (2) ein Gehäuse (5) aufweist, welches in den Boden (6) eines Tanks (3) eingesetzt werden kann, wobei die elektrische PTC-Heizung (1) in einer Haube (9) angeordnet ist, die das Gehäuse (5) umgibt und die Schalttemperatur (4) der elektrischen PTC-Heizung zwischen 50 °C und 90 °C liegt.
11. Kraftfahrzeug (10) aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (11), sowie eine Abgasbehandlungsvorrichtung (12) zur Reinigung der Abgase der Verbrennung skraftmaschine (11), einen Tank (3) zur Speicherung eines flüssigen Additivs und ein Fördermodul (2) nach einem der Patentansprüche 8 bis 10, welches dazu eingerichtet ist, der Ab gasbehandlungs Vorrichtung (12) das flüssige Additiv aus dem Tank (3) zuzuführen.
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