DE102016206637A1

DE102016206637A1 - Behälteranordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016206637A1
Application number: DE102016206637.4A
Authority: DE
Inventors: Rainer Haeberer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-10-26
Also published as: US20170305264A1; FR3051150B1; FR3051150A1; KR102301364B1; US10507722B2; KR20170120028A

Abstract

Eine Behälteranordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen ersten Behälter (20) für einen Kraftstoff des Kraftfahrzeugs und einen zweiten Behälter (10) für ein flüssiges Hilfsmittel, insbesondere für die Reduktionsmittellösung eines SCR-Katalysators. Der zweite Behälter (10) ist in den ersten Behälter (20) integriert. Hierbei ist bei dem zweiten Behälter (10) eine bodenseitige Entnahmeeinrichtung mit wenigstens einer Pumpe (11) für die Entnahme des Hilfsmittels vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behälteranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Behälter für einen Kraftstoff und einem zweiten Behälter für ein flüssiges Hilfsmittel. Hierbei ist der zweite Behälter in den ersten Behälter integriert.
Stand der Technik
Zur Verringerung des Gehalts an Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine sind SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction) bekannt. In einem SCR-Katalysator werden die Stickoxide im Abgas in Gegenwart eines Reduktionsmittels zu elementarem Stickstoff und Wasser reduziert. Als Reduktionsmittel wird Ammoniak (NH₃) eingesetzt. In der Regel wird für die Bereitstellung von Ammoniak eine wässrige Harnstofflösung verwendet, die stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgasstrang eingespritzt wird. Zur Bereitstellung der wässrigen Harnstofflösung, also der Reduktionsmittellösung, ist ein Tank vorgesehen, der beispielsweise im Zuge eines Service-Aufenthalts in einer Werkstatt befüllt wird. In der Regel ist ein Tankvolumen von 15 bis 30 Liter erforderlich. Prinzipiell kann das Volumen des Tanks für die Reduktionsmittellösung auch reduziert werden, insbesondere wenn der Fahrer selbst außerhalb eines Werkstattbesuchs den Tank auffüllen kann.
Bei tiefen Temperaturen gefriert die Reduktionsmittellösung. Beispielsweise liegt der Gefrierpunkt der oftmals eingesetzten Lösung AdBlue^® bei ca. –11 °C. Es sind daher in der Regel eine oder mehrere Heizeinrichtungen für den Reduktionsmitteltank vorgesehen, um bei tiefen Außentemperaturen die Lösung auftauen und das Dosiersystem für die Reduktionsmittellösung in Dosierbereitschaft versetzen zu können.
Es ist bereits bekannt, den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs mit einem Tank für das flüssige Reduktionsmittel zu kombinieren. Beispielsweise beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 000 094 A1 einen Tank zur Aufnahme einer wässrigen Lösung, wobei der Tank ein Einheitstank ist, der in eine fahrzeugspezifische Komponenten, insbesondere in den Kraftstofftank des Fahrzeugs, integriert ist. Auch die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 009 676 A1 beschreibt die Kombination eines Reduktionsmitteltanks mit einem Kraftstofftank. Durch die räumliche Nähe des Reduktionsmitteltanks und des Kraftstoffbehälters erfolgt ein Gefrieren des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmitteltank auch bei tiefen Temperaturen erst vergleichsweise spät.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung stellt eine Behälteranordnung für ein Kraftfahrzeug bereit, die einen ersten Behälter für einen Kraftstoff (Kraftstofftank) und einen zweiten Behälter für ein flüssiges Hilfsmittel umfasst. Der zweite Behälter ist in den ersten Behälter integriert. Hierbei kann der zweite Behälter beispielsweise innerhalb des zweiten Behälters angeordnet sein. Weiterhin kann der zweite Behälter auch unmittelbar neben dem ersten Behälter angeordnet oder angeformt sein und dabei zumindest teilweise außerhalb des ersten Behälters liegen. Unter Integration des zweiten Behälters in den ersten Behälter ist also auch zu verstehen, dass der zweite Behälter z.B. seitlich an dem ersten Behälter angeordnet sein kann und beide Behälter geometrisch miteinander kombiniert sind. Erfindungsgemäß ist bei dem zweiten Behälter eine bodenseitige Entnahmeeinrichtung mit wenigstens einer Pumpe für das Hilfsmittel vorgesehen. Bei dem flüssigen Hilfsmittel handelt es sich insbesondere um die Reduktionsmittellösung für einen SCR-Katalysator des Kraftfahrzeugs. Der zweite Behälter kann auch für die Bevorratung anderer Hilfsmittel vorgesehen sein, beispielsweise für die Bevorratung von Scheibenwischwasser oder Ähnlichem. In Folge der Tatsache, dass die Hilfsmittellösung bei niedrigen Außentemperaturen gefriert, im Fall einer Reduktionsmittellösung (z.B. AdBlue^®) beispielsweise bei –11 °C, ergibt sich, dass sich das Hilfsmittelvolumen bei dem Phasensprung um ca. 10 % ausdehnt. Damit kann es zu Eisdruckschäden kommen, die sich insbesondere auf die deckenseitigen Komponenten des Reduktionsmittelbehälters auswirken, da die Ausdehnung insbesondere in dieser Richtung stattfindet. Die erfindungsgemäße Anordnung hat hierbei den Vorteil, dass durch die Kombination mit dem bzw. Integration in den Kraftstofftank sich die eisdruckempfindlichen Bauteile des Hilfsmittelbehälters in der räumlichen Nähe von warmem Kraftstoff befinden, der sich auf Grund der Schwerkraft in Bodennähe des Kraftstoffbehälters und damit in der räumlichen Nähe der bodenseitigen Entnahmeeinrichtung des Hilfsmittelbehälters befindet. Zudem lässt sich die bodenseitige Anordnung der Entnahmeeinrichtung unabhängig von der Tankform realisieren. Damit wird durch die erfindungsgemäß bodenseitig angeordnete Entnahmeeinrichtung, die prinzipiell eisdruckempfindlich ist, gewährleistet, dass durch die räumliche Nähe zum warmen Kraftstoff ein Einfrieren unwahrscheinlich wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Behälteranordnung ist zur Entnahme des flüssigen Hilfsmittels aus dem zweiten Behälter ein Fördermodul vorgesehen, das die wenigstens eine Pumpe umfasst, wobei vorzugsweise dieses Fördermodul bodenseitig in den zweiten Behälter integriert ist. Bei einer Integration des zweiten Behälters in den ersten Behälter kann es mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass das Fördermodul, das beispielsweise auf einer Platte angeordnet ist, bodenseitig in den ersten Behälter derart integriert ist, dass es den Boden des zweiten Behälters bildet. Das Fördermodul kann dabei neben der Pumpe eine Entnahmeleitung und vorzugsweise einen Pegelstandssensor und/oder einen Drucksensor aufweisen. Weiterhin ist vorzugsweise wenigstens ein Filter, der sich saugseitig und/oder druckseitig der Pumpe befindet, vorgesehen. Zusätzlich können ein oder mehrere Heizeinrichtungen vorgesehen sein, sodass die Hilfsmittellösung gegebenenfalls aufgetaut werden kann.
Bei dem ersten Behälter und bei dem zweiten Behälter ist jeweils eine Zuführeinrichtung (Zuführleitung) vorgesehen, um den Kraftstoff bzw. das flüssige Hilfsmittel, beispielsweise die Reduktionsmittellösung, in den jeweiligen Behälter einfüllen zu können. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Behälteranordnung sind die Zuführeinrichtung des ersten Behälters und die Zuführeinrichtung des zweiten Behälters benachbart zueinander angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform mündet dabei in die Zuführeinrichtung des ersten Behälters eine Rücklaufleitung für Kraftstoff, insbesondere für erwärmten Kraftstoff. Dies hat den besonderen Vorteil, dass durch die Einleitung von erwärmtem Kraftstoff auch die benachbarte Zuführeinrichtung für den zweiten Behälter (Hilfsmittelbehälter) erwärmt wird. Hierdurch kann der gegebenenfalls erforderlich Auftauvorgang für das flüssige Hilfsmittel in der Zuführeinrichtung und in dem zweiten Behälter beschleunigt werden, sodass gegebenenfalls elektrisch angetriebene Heizeinrichtungen für den Hilfsmittelbehälter entlastet werden können.
Die Zuführeinrichtung des ersten Behälters und die Zuführeinrichtung des zweiten Behälters können jeweils an der Oberseite der Behälter vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da hierbei die Zuführeinrichtungen sehr gut zugänglich sind, sodass der Kraftstoff bzw. das flüssige Hilfsmittel ohne Probleme nachgetankt werden können.
Ein einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen der erste Behälter und der zweite Behälter wenigstens eine gemeinsame Wandung auf. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für solche Ausführungsformen, bei denen der zweite Behälter in das Innere des ersten Behälters integriert ist. Hierdurch kann Material bei der Behälterherstellung eingespart werden, was beispielsweise in Hinblick auf eine Gewichtsreduzierung vorteilhaft ist. In anderen Ausgestaltungen können der erste Behälter und der zweite Behälters jeweils vollständig eine eigene Wandung aufweisen, wodurch sich unter Umständen Vorteile bei der Montage ergeben. Beispielsweise können der Kraftstofftank (erster Behälter) und der Tank für das Hilfsmittel (zweiter Behälter) separat gefertigt werden, wobei der Kraftstofftank seitlich eine geeignete Ausnehmung zur geometrischen Einfügung des Hilfsmitteltanks aufweist, in die der Hilfsmitteltank eingeschoben werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Behälteranordnung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können sie einzelne Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
In der Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffbehälters mit einem integrierten Hilfsmittelbehälter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffbehälters mit einem integrierten Hilfsmittelbehälter gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
3 Draufsicht auf einen Kraftstoffbehälter mit integriertem Hilfsmittelbehälter gemäß der Erfindung im Bereich der Zuführeinrichtungen für Kraftstoff und Hilfsmittel.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 illustriert eine erfindungsgemäße Behälteranordnung für ein Kraftfahrzeug in schematischer Weise, bei der ein Behälter 10 für ein flüssiges Hilfsmittel, insbesondere für die Reduktionsmittellösung eines SCR-Katalysators, in einen Behälter 20 für einen Kraftstoff des Kraftfahrzeugs integriert ist. Der Hilfsmittelbehälter 10 ist im Inneren des Kraftstoffbehälters 20 angeordnet. Im Sinne der obigen Beschreibung ist der Behälter 10 für das Hilfsmittel der zweite Behälter und der Behälter 20 für den Kraftstoff der erste Behälter. Die Entnahme des Kraftstoffs aus dem Behälter 20 erfolgt über die Entnahmeleitung 23, die über eine Pumpe 24 betrieben wird. Die Entnahme des Kraftstoffs erfolgt also deckenseitig. Erfindungsgemäß ist bodenseitig des Hilfsmittelbehälters 10 eine Entnahmeeinrichtung für das Hilfsmittel vorgesehen, wobei das wesentliche Element der Entnahmeeinrichtung eine Pumpe (Förderpumpe) 11 ist. Die Förderpumpe 11 fördert das Hilfsmittel über eine Versorgungsleitung 12 aus dem Behälter 10 zu einem Dosiermodul 13. Über das Dosiermodul 13 kann beispielsweise die Reduktionsmittellösung für einen SCR-Katalysator in bedarfsabhängiger Weise in den hier nicht dargestellten Abgasstrang der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs eingesprüht werden. Bei der Entnahme des Hilfsmittels aus dem Behälter 10 wird die Lösung gefiltert. Hierfür kann ein saugseitiger Filter 14 und/oder ein druckseitiger Filter 15 vorgesehen sein. Weiterhin ist eine Heizeinrichtung 16 vorgesehen, um das Reduktionsmittel gegebenenfalls auftauen zu können. Der Filter 14, die Heizung 16 und die Förderpumpe 11 sind in einer Funktionseinheit als sogenanntes Fördermodul zusammengefasst, wobei diese Elemente auf einer Platte 17 angeordnet sind. Das Fördermodul kann weiterhin einen Füllstandssensor 19 sowie gegebenenfalls ein Steuergerät 31 umfassen. Im Bereich der Versorgungsleitung 12 kann einen Drucksensor 18 vorgesehen sein. In dieser Ausgestaltung ist die Platte 17 mit den Komponenten des Fördermoduls bodenseitig in den Hilfsmittelbehälter 10 integriert, indem die Platte 17 über stoffschlüssige Verbindungen 32, insbesondere über Schweißungen, an der unteren Wandung der Behälteranordnung befestigt ist.
Durch die Anordnung der Entnahmeeinrichtung für das Hilfsmittel in Form eines bodenseitiges Fördermoduls liegen die empfindlichen Bauteile (z.B. Anschlüsse, Ventile) dieses Systems auf der Unterseite des Behälters 10. Da das Hilfsmittel gefriergefährdet ist, kann es zu einem Eisdruck durch die Ausdehnung des Volumens im Hilfsmittelbehälter 10 bei entsprechend niedrigen Temperaturen kommen. Dieser Eisdruck wirkt sich vor allem im oberen Bereich des Behälters 10 aus, sodass die im unteren Bereich angeordneten Komponenten des Fördermoduls bzw. der Entnahmeeinrichtung vor dem Eisdruck geschützt sind.
In der in 1 gezeigten Ausgestaltung ist der Hilfsmittelbehälter 10 in das Innere des Behälters 20 für den Kraftstoff integriert, wobei für beide Behälter eine gemeinsame Wandung 41 vorgesehen ist. Die Komponenten der Entnahmeeinrichtung, die als Fördermodul auf der Platte 17 zusammengefasst sind, befinden sich innerhalb entsprechender Ausformungen im unteren Bereich des Behälters 20.
Die Befüllung des Behälters 10 mit dem flüssigen Hilfsmittel erfolgt über eine Zuführeinrichtung 33 von oben. Die Zuführeinrichtung 33 ist dabei in Form einer Zugangsleitung ausgestaltet, die im Inneren oder in einer seitlichen Ausformung des Behälters 20 verläuft. Die Befüllung des Behälters 20 mit Kraftstoff erfolgt über eine Zuführeinrichtung 21, die sich in unmittelbarer räumlicher Nähe zu der Zuführeinrichtung 33 des Hilfsmittelbehälters 10 befindet. In die Zuführeinrichtung 21 mündet eine Rücklaufleitung 22 für Kraftstoff, insbesondere für erwärmten Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzsystem. Durch die benachbarte Lage hat dies den besonderen Vorteil, dass hierdurch auch die Zuführeinrichtung 33 und auch der Hilfsmittelbehälter 10 selbst erwärmt wird, sodass ein unter Umständen erforderliches Auftauen des Hilfsmittels in dem Behälter 10 beschleunigt und unterstützt wird.
Die in dieser Ausgestaltung dargestellten Komponenten des Fördermoduls und die Anordnung der Behälter sind beispielhaft zu verstehen. Die einzelnen Komponenten des Fördermoduls bzw. der Entnahmeeinrichtung und die Behälteranordnung können auch anders gestaltet und in anderer Weise miteinander kombiniert werden. Wichtig für die Erfindung ist, dass die Komponenten der Entnahmeeinrichtung für den Hilfsmittelbehälter bodenseitig angeordnet sind.
2 illustriert ein weiteres Beispiel für eine erfindungsgemäße Behälteranordnung mit einem ersten Behälter 120 für den Kraftstoff eines Kraftfahrzeugs und einem zweiten Behälter 110 für ein flüssiges Hilfsmittel, wobei in dieser Ausgestaltung der Behälter 110 für das Hilfsmittel seitlich an den Behälter 120 für den Kraftstoff angeformt ist bzw. sich in einer entsprechenden Ausformung des Kraftstoffbehälters 120 befindet. Vergleichbar mit der Ausführungsform, die anhand der 1 erläutert wurde, umfasst der Behälter 120 für den Kraftstoff eine Zuführleitung 121 für den Kraftstoff, in die eine Rücklaufleitung 122 für warmen Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzsystem mündet. Die Entnahme des Kraftstoffs aus dem Behälter 120 erfolgt über die Entnahmeleitung 123 mit einer Pumpe 124. Die Zuführleitung 133 für den Hilfsmittelbehälter 110 befindet sich ebenfalls deckenseitig in unmittelbarer Nähe der Zuführleitung 121 für den Kraftstoffbehälter 120. Im bodenseitigen Bereich des Hilfsmittelbehälters 110 befindet sich eine Platte 117, die die Komponenten für die Entnahme des Hilfsmittels aus dem Behälter 110 trägt, insbesondere eine Förderpumpe 111, einen Filter 114 und eine Heizeinrichtung 116. Die Entnahmeeinrichtung (Fördermodul) kann vergleichbar mit der Darstellung in 1 noch weitere Komponenten enthalten, die der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellt sind. Mittels der Förderpumpe 111 wird das Hilfsmittel, beispielsweise die Reduktionsmittellösung für ein SCR-System, aus dem Tank 110 entnommen und über eine Versorgungsleitung 112 zu einem Dosiermodul 113 transportiert, sodass das Hilfsmittel für den jeweiligen Zweck dosiert werden kann. Anders als bei der Ausführungsform, die anhand der 1 erläutert wurde, sind bei der in 2 dargestellten Ausführungsform getrennte Wandungen 144, 143 des ersten Behälters 120 und des zweiten Behälters 110 vorgesehen. Der zweite Behälter 110 kann bei der Montage gewissermaßen in den ersten Behälter eingeschoben werden. Die Platte 117, die die Elemente der Entnahmeeinrichtung für das Hilfsmittel trägt, bildet den Boden des Behälters 110. Eine Befestigung des Behälters 110 an dem Kraftstoffbehälter 120 erfolgt ebenfalls über die Platte 117 an einem überstehenden Bereich 142 der Platte 117, beispielsweise durch Schweißung.
3 zeigt eine Draufsicht auf den Bereich der Zuführleitungen 133 und 121 der in 2 illustrierten Ausgestaltung der Behälteranordnung. Zu erkennen ist die Oberseite des Behälters 120, die von der Zuführleitung 121 für den Kraftstoffbehälter 120 durchbrochen ist. Im seitlichen Bereich des Behälters 120 befindet sich eine rinnenförmige Ausnehmung, in die die Zuführleitung 133 für den Hilfsmittelbehälter 110 eingeschoben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009000094 A1 [0004]
DE 102009009676 A1 [0004]

Claims

Behälteranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Behälter (20; 120; 220) für einen Kraftstoff und einen zweiten Behälter (10; 110) für ein flüssiges Hilfsmittel, wobei der zweite Behälter (10; 110) in den ersten Behälter (20; 120; 220) integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem zweiten Behälter (10; 110) eine bodenseitige Entnahmeeinrichtung mit wenigstens einer Pumpe (11; 111) für das Hilfsmittel vorgesehen ist.
Behälteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Hilfsmittel eine Reduktionsmittellösung für einen SCR-Katalysator des Kraftfahrzeugs ist.
Behälteranordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeeinrichtung des zweiten Behälters (10; 110) ein Fördermodul ist, wobei vorzugsweise das Fördermodul bodenseitig in den zweiten Behälter (10; 110) integriert ist.
Behälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten Behälter (20; 120; 220) und bei dem zweiten Behälter (10; 110) jeweils eine Zuführeinrichtung (21, 33; 121, 133; 221, 233) vorgesehen ist, wobei die Zuführeinrichtung (21; 121; 221) des ersten Behälters (20; 120; 220) und die Zuführeinrichtung (33; 133; 233) des zweiten Behälters (10; 110) benachbart zueinander angeordnet sind.
Behälteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zuführeinrichtung (21; 121; 221) des ersten Behälters (20; 120; 220) eine Rücklaufleitung (22; 122) für Kraftstoff, insbesondere für erwärmten Kraftstoff, mündet.
Behälteranordnung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (21; 121; 221) des ersten Behälters (20; 120; 220) und die Zuführeinrichtung (33; 133; 233) des zweiten Behälters (10; 110) jeweils an der Oberseite der Behälter vorgesehen sind.
Behälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Behälter (10) und der zweite Behälter (20) wenigstens eine gemeinsame Wandung (41) aufweisen.