DE102011011631A1

DE102011011631A1 - Tankvorrichtung zur Bevorratung eines flüssigen schadstoffmindernden Mediums

Info

Publication number: DE102011011631A1
Application number: DE201110011631
Authority: DE
Inventors: Philippe Grass; Stephan Heinrich
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: US20120285857A1; DE102011011631B4; US8956043B2

Abstract

Die Tankvorrichtung (110) zur Bevorratung eines flussigen Mediums zur Schadstoffreduktion in Abgasen umfasst ein Gefaß (220) zur Bevorratung des flussigen Mediums mit einer Gefaßwand (222), die zumindest in einen ersten Kontaktbereich einen ersten Kunststoff aufweist. Des Weiteren umfasst die Tankvorrichtung (110) ein Trägerelement (230), das in einer Ausnehmung (224) in der Gefäßwand (222) angeordnet ist, das zumindest in einen zweiten Kontaktbereich eine einen zweiten Kunststoff aufweisende Umspritzung aufweist und das in dem zweiten Kontaktbereich im Wesentlichen flüssigkeitsdicht gekoppelt ist mit dem ersten Kontaktbereich der Gefaßwand (222).

Description

Die Erfindung betrifft eine Tankvorrichtung zur Bevorratung eines flussigen Mediums zur Schadstoffreduktion in Abgasen.
Zur Reduzierung eines Stickoxidanteils im Abgas einer Brennkraftmaschine kann eine Abgasnachbehandlung mit wässriger Reduktionsmittellösung und einem SCR-Katalysator durchgefuhrt werden. Die wässrige Reduktionsmittellösung kann auch als Reduktionsmittel bezeichnet werden. Bevorzugt ist das Reduktionsmittel Harnstoff. Zur Abgasnachbehandlung wird die wässrige Reduktionsmittellosung mit einer Flussigkeitspumpe zu einem Reduktionsmitteleinspritzventil gepumpt, das die Reduktionsmittellösung stromaufwärts des SCR-Katalysators in einen Abgasstrom in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine zumisst. Für eine Bevorratung des Reduktionsmittels werden uberwiegend speziell ausgebildete Tankbehälter genutzt, die ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen können.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Tankvorrichtung zur Bevorratung eines flüssigen schadstoffmindernden Mediums zu schaffen, die eine zuverlässige Bevorratung des flüssigen schadstoffmindernden Mediums ermöglicht. Zugleich soll die Tankvorrichtung kostengünstig herstellbar sein.
Die Aufgabe wird gelost durch die Merkmale des unabhangigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Tankvorrichtung zur Bevorratung eines flüssigen Mediums zur Schadstoffreduktion in Abgasen. Die Tankvorrichtung umfasst ein Gefaß zur Bevorratung des flussigen Mediums mit einer Gefaßwand, die zumindest in einen ersten Kontaktbereich einen ersten Kunststoff aufweist. Des Weiteren umfasst die Tankvorrichtung ein Tragerelement, das in einer Ausnehmung in der Gefäßwand angeordnet ist, das zumindest in einem zweiten Kontaktbereich eine einen zweiten Kunststoff aufweisende Umspritzung aufweist und das in dem zweiten Kontaktbereich im Wesentlichen flussigkeitsdicht gekoppelt ist mit dem ersten Kontaktbereich der Gefaßwand.
Eine Herstellung der erfindungsgemaßen Tankvorrichtung kann beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens erfolgen, bei dem zum Beispiel das Trägerelement als Vorspritzling in der Gefaßwand angeordnet wird. Das Gefäß kann beispielsweise im Wesentlichen aus dem ersten Kunststoff bestehen. Das Tragerelement kann vorteilhafterweise in einem gewünschten Bereich des Gefaßes angeordnet werden, beispielsweise in einem Bereich, der in den überwiegenden Fallen mit dem flussige Medium bedeckt ist. Ein Anordnen und/oder ein zumindest teilweises Herausführen des Tragerelements und/oder von Anschlüssen aus dem Gefäß ist unabhangig von einer Einlassöffnung und/oder einem Luftvolumen oberhalb eines maximalen Flüssigkeitspegels möglich. Das Tragerelement, das beispielsweise zumindest ein Sensorelement und/oder eine weitere elektrische Komponente aufweisen kann, kann in der Ausnehmung der Gefäßwand derart angeordnet werden, dass das zumindest eine Sensorelement und/oder die Komponente nur zum Teil innerhalb des Gefäßes angeordnet ist. Dies kann einen Beitrag leisten, eine Zuverlassigkeit des Sensorelements und/oder der Komponente zu erhöhen, da das flüssige Medium bei winterlichen Temperaturen, beispielsweise bei unter –10°C, einfrieren kann.
Das Trägerelement kann in dem zweiten Kontaktbereich flüssigkeitsdicht gekoppelt sein, insbesondere verbunden sein, mit dem ersten Kontaktbereich der Gefäßwand. Das flüssige Medium kann vorzugsweise ein Reduktionsmittel aufweisen, beispielsweise eine wassrige Harnstofflösung. Das Reduktionsmittel kann starke korrosive und/oder chemisch aggressive Eigenschaften aufweisen. Eine Kunststoffverbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich kann eine langlebige zuverlassige flüssigkeitsdichte Kopplung des Tragerelements mit der Gefäßwand ermöglichen. Die Kopplung kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung und/oder einer Klebeverbindung erzeugt werden. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und eine kompakte Bauweise. Für eine Befestigung des Tragerelements sind keine weiteren Befestigungsmittel erforderlich, die die Gefaßwand durchdringen und aufgrund von Toleranzen, zum Beispiele einer Schraubendurchmessertoleranz, eine Dichtheit der Kopplung des Trägerelements mit der Gefäßwand nachteilig beeinflussen. Des Weiteren wird die Dichtheit der Kopplung zwischen der Gefaßwand und dem Trägerelement beispielsweise nicht nachteilig beeintrachtigt durch die korrosive Eigenschaften des flussigen Mediums. Der erste und zweite Kunststoff konnen derart gewahlt werden, dass die Kunststoffe einen ahnlichen oder einen im Wesentlichen gleichen Temperaturkoeffizient aufweisen, so dass nahezu keine thermischen Spannungen im Kopplungsbereich auftreten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen der erste und der zweite Kunststoff Polyethylen auf oder bestehen aus Polyethylen. Polyethylen kann vorteilhafterweise ausreichend chemisch beständig gegenüber dem flüssigen Medium sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Tragerelement eine Sensorvorrichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Sensorvorrichtung ein Temperatursensorelement. Vorteilhafterweise ermoglicht dies, die Temperatur des flüssigen Mediums in dem Gefäß zu erfassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Temperatursensorelement einen elektrischen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Temperatursensorelement an einem in das Gefäß hineingerichteten Ende des Trägerelements angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausnehmung in raumlicher Nahe zu einer Entnahmeöffnung der Tankvorrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die Entnahmeöffnung in der Tankvorrichtung derart angeordnet, dass eine näherungsweise vollständige Entleerung des Tanks moglich ist. Eine Anordnung des Trägerelements in räumlicher Nähe der Entnahmeöffnung kann daher vorteilhafterweise ein Erfassen der Temperatur und/oder einer weiteren Messgröße des flüssigen Mediums auch bei einem niedrigen Flüssigkeitspegel in dem Gefaß ermöglichen. Insbesondere kann die Ausnehmung in einer Bodenwand des Gefaßes angeordnet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Trägerelement eine Arretierungsvorrichtung zur mechanischen und/oder elektrischen Kopplung von zumindest einer weiteren Baugruppe. Dies ermöglicht, dass die Baugruppe bei Bedarf ausgetauscht oder hinzugefügt oder ausgebaut werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Tragerelement an einem nach außen, aus dem Gefäß heraus, gerichteten zweiten Ende elektrische Anschlusse auf, die vorgegeben elektrisch gekoppelt sind mit der Sensorvorrichtung und/oder Arretierungsvorrichtung. Dies ermoglicht, das Sensorelement und/oder die zumindest eine weitere Baugruppe von außerhalb des Gefaßes zu kontaktieren. Die elektrischen Anschlusse konnen beispielsweise als Steckverbinder ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Baugruppe einen Ultraschallsensor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erlautert.
Es zeigen:
1 ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Tankvorrichtung und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Tankvorrichtung.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Tankvorrichtung 110 zur Bevorratung eines flüssigen Mediums zur Schadstoffreduktion in Abgasen kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Das flüssige Medium zur Schadstoffreduzierung kann vorzugsweise ein Reduktionsmittel und/oder ein Reduktionsmittelvorlaufer, beispielsweise eine wässrige Harnstofflosung, aufweisen.
1 zeigt ein Abgasnachbehandlungssystem 1 mit einem Ansaugtrakt 10, einem Brennraum 26, einem Abgastrakt 14, einer Abgasrückfuhrung 60 und einem Reduktionsmittelzuführsystem 100.
Die Abgasrückführung 60 weist eine Abgasrückführleitung 66 auf. Die Abgasrückführleitung 66 zweigt stromabwärts des Brennraums 26 von dem Abgastrakt 14 ab und mundet stromaufwärts des Brennraums 26 in den Ansaugtrakt 10. In der Abgasruckfuhrleitung 66 ist ein Abgasrückfuhrventil 68 angeordnet, mittels dem die zurückgeleitete Abgasmenge gesteuert werden kann. Mittels der Abgasrückfuhrleitung 66 kann Abgas in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden, um so den Sauerstoffgehalt in dem angesaugten, für den Brennraum 26 bestimmten Gasgemisch zu senken, und so die Emission von Stickoxiden zu senken.
In dem Abgastrakt ist ein Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) angeordnet. Ein stromabwarts des SCR-Katalysators 34 angeordneter Oxidationskatalysator kann aus dem SCR-Katalysator 34 austretendes NO zu NO₂ oxidieren.
Dem Abgastrakt 14 ist vorzugsweise ein Reduktionsmittelzuführsystem 100 zugeordnet. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 100 umfasst eine Tankvorrichtung 110 zum Aufnehmen des Reduktionsmittels. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 100 hat weiter verschiedene hydraulische Aggregate wie eine Reduktionsmittelpumpe 130, ein Druckregelventil 140 und ein Reduktionsmitteleinspritzventil 64. Mittels der Reduktionsmittelpumpe 130 kann das Reduktionsmittel aus der Tankvorrichtung 110 uber eine Reduktionsmittelleitung 120 zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 geleitet werden. Durch entsprechendes Ansteuern des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 kann dann das Reduktionsmittel dem Abgastrakt 14 zugemessen werden, wobei die Einspritzrichtung sowohl in Richtung des Abgasstroms als auch in Richtung entgegen dem Abgasstrom erfolgen kann. Das Pumpen des Reduktionsmittels aus der Tankvorrichtung 110 hin zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 tragt zu einem vorteilhaften Zumessen des Reduktionsmittels bei.
Eine Steuervorrichtung 35 kann ausgebildet und angeordnet sein, abhängig von in dem Brennraum und/oder in der Tankvorrichtung 110 erfassten Messgrößen eine Dosierung des Reduktionsmittels zu steuern.
Um eine möglichst genaue Dosierung des Reduktionsmittels zu ermöglichen, konnen ein oder mehrere Parameter, zum Beispiel die Reduktionsmittelkonzentration, des Reduktionsmittels erfasst und/oder ermittelt werden. Eine Veranderung der Reduktionsmittelkonzentration kann beispielsweise aus Zersetzungsreaktionen und/oder einer Aufkonzentrierung durch Verdunstung resultieren. Zum Erfassen der jeweiligen Parameter konnen in der Tankvorrichtung 110 ein oder mehrere Sensorelemente angeordnet werden. Da die jeweiligen Parameter beispielsweise eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, kann vorteilhafterweise auch die Temperatur des Reduktionsmittels erfasst werden.
2 zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der Tankvorrichtung. Die Tankvorrichtung 110 umfasst ein Gefaß 220 zur Bevorratung des Reduktionsmittels mit einer Gefaßwand 222, die zumindest in einem ersten Kontaktbereich einen ersten Kunststoff aufweist. Des Weiteren umfasst die Tankvorrichtung 110 ein Trägerelement 230, das in einer Ausnehmung 224 in der Gefaßwand 222 angeordnet ist, das zumindest in einem zweiten Kontaktbereich eine einen zweiten Kunststoff aufweisende Umspritzung aufweist und das in dem zweiten Kontaktbereich im Wesentlichen flussikeitsdicht gekoppelt ist mit dem ersten Kontaktbereich der Gefäßwand 222. Beispielsweise konnen der erste und zweite Kunststoff im Wesentlichen gleiche chemische Komponenten aufweisen. Beispielsweise können der erste Kunststoff und der zweite Kunststoff Polyethylen aufweisen, insbesondere aus Polyethylen bestehen.
Die Ausnehmung 224, in der das Tragerelement 230 angeordnet ist, ist beispielsweise in raumlicher Nähe zu einer Entnahmeoffnung der Tankvorrichtung 110 angeordnet. Beispielsweise ist die Ausnehmung 224 in einer Bodenwand des Gefäßes 220 angeordnet.
Das Trägerelement 230 umfasst eine Sensorvorrichtung 240 beispielsweise mit einem Temperatursensorelement. Das Temperatursensorelement kann zum Beispiel einen elektrischen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen. Das Trägerelement 230 weist an einem nach außen, aus dem Gefäß 220 heraus, gerichteten zweiten Ende elektrische Anschlüsse auf, die vorgegeben elektrisch gekoppelt sein können mit der Sensorvorrichtung 240.
3 zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der Tankvorrichtung. Im Vergleich zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Tragerelement 230 in diesem Fall eine Arretierungsvorrichtung 250 auf zur mechanischen und/oder elektrischen Kopplung einer Baugruppe. Die Baugruppe kann beispielsweise einen Ultraschallsensor umfassen.
Die Tankvorrichtung 110 kann ein oder mehrere solcher Tragerelemente aufweisen. Die Tragerelemente 230 konnen unterschiedlich ausgebildet sein. Das jeweilige Tragerelement 230 kann zum Beispiel eine Sensorvorrichtung 240 oder eine Arretierungsvorrichtung oder eine Sensorvorrichtung 240 und eine Arretierungsvorrichtung 250 umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasnachbehandlungssystem
10: Ansaugtrakt
14: Abgastrakt
26: Brennraum
32: Partikelfilter
34: SCR-Katalysator
35: Steuervorrichtung
60: Abgasführung
66: Abgasrückführleitung
68: Abgasrückführventil
100: Reduktionsmittelzuführsystem
110: Tankvorrichtung
120: Reduktionsmittelleitung
130: Reduktionsmittelpumpe
140: Druckregelventil
150: Reduktionsmitteleinspritzventil
220: Gefäß
222: Gefäßwand
224: Ausnehmung
230: Trägerelement
240: Sensorvorrichtung
250: Arretierungsvorrichtung
260: elektrische Anschlüsse

Claims

Tankvorrichtung (110) zur Bevorratung eines flussigen Mediums zur Schadstoffreduzierung in Abgasen, umfassend: – ein Gefaß (220) zur Bevorratung des flussigen Mediums mit einer Gefaßwand (222), die zumindest in einem ersten Kontaktbereich einen ersten Kunststoff aufweist, – ein Tragerelement (230), das in einer Ausnehmung (224) in der Gefäßwand (222) angeordnet ist, das zumindest in einem zweiten Kontaktbereich eine einen zweiten Kunststoff aufweisende Umspritzung aufweist und das in dem zweiten Kontaktbereich im Wesentlichen flussigkeitsdicht gekoppelt ist mit dem ersten Kontaktbereich der Gefäßwand (222).
Tankvorrichtung (110) nach Anspruch 1, bei der der erste Kunststoff und der zweite Kunststoff Polyethylen aufweisen oder im Wesentlichen aus Polyethylen bestehen.
Tankvorrichtung (110) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Trägerelement (230) eine Sensorvorrichtung (240) umfasst.
Tankvorrichtung (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Sensorvorrichtung (240) ein Temperatursensorelement umfasst.
Tankvorrichtung (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Temperatursensorelement einen elektrischen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Tankvorrichtung (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Temperatursensorelement an einem in das Gefäß (220) hinein gerichteten Ende des Tragerelements (230) angeordnet ist.
Tankvorrichtung (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Ausnehmung in raumlicher Nähe zu einer Entnahmeoffung der Tankvorrichtung (110) angeordnet ist.
Tankvorrichtung (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Trägerelement (230) eine Arretierungsvorrichtung (250) umfasst zur mechanischen und/oder elektrischen Kopplung von zumindest einer weiteren Baugruppe.
Tankvorrichtung (110) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 8, bei der das Trägerelement (230) an einem nach außen, aus dem Gefäß (220) heraus, gerichteten zweiten Ende elektrische Anschlusse (260) aufweist, die vorgegeben elektrisch gekoppelt sind mit der Sensorvorrichtung (240) und/oder der Arretierungsvorrichtung (250).
Tankvorrichtung (110) nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Baugruppe einen Ultraschallsensor umfasst.