DE102017210229A1

DE102017210229A1 - Reduktionsmitteltank

Info

Publication number: DE102017210229A1
Application number: DE102017210229.2A
Authority: DE
Inventors: Ravinder Bandari; Mohan Kumar Kuppusamy; Karthik Natarajan; Elvis Spahic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2018-12-20

Abstract

Ein Reduktionsmitteltank (2) für ein fluides Reduktionsmittel (6) eines Abgasreduktionssystems umfasst ein Fördermodul (4), das wenigstens eine Pumpvorrichtung (30) aufweist und ausgebildet ist, das fluide Reduktionsmittel (6) aus dem Reduktionsmitteltank (2) zu fördern. Das Fördermodul (4) ist in den Reduktionsmitteltank (2) integriert und insbesondere an/in einer Bodenplatte (3) des Reduktionsmitteltanks (2) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reduktionsmitteltank, insbesondere einen Tank für ein fluides Reduktionsmittel eines Abgasreduktionssystems mit einem in den Reduktionsmitteltank integrierten Fördermodul, das zu Förderung des fluiden Reduktionsmittels ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Einspritzen eines fluiden Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, die einen solchen Reduktionsmitteltank aufweist.
Stand der Technik
Um die Stickoxide (NOx) in den Abgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, zu reduzieren, wird ein flüssiges Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoffwasserlösung („AdBlue“®), in den Abgastrakt des Verbrennungsmotors eingespritzt. Das Reduktionsmittel wird von einem Fluidfördermodul durch eine Fluidentnahmeleitung einem Reduktionsmitteltank entnommen und einer Einspritzvorrichtung zugeführt, die am Abgasstrang des Verbrennungsmotors angebracht ist. Fluid, das von dem Fluidfördermodul gefördert worden ist, aber nicht von der Einspritzvorrichtung benötigt wird, wird durch eine Fluidrückführleitung von dem Fluidfördermodul in den Tank zurückgeführt.
Die Fluidenahmeleitung und die Fluidrückführleitung müssen sorgfältig verlegt und bei niedrigen Außentemperaturen beheizt werden, um ein Einfrieren des Reduktionsmittels in den Fluidleitungen zu verhindern. Es besteht auch die Gefahr, dass die Fluidleitungen verschleißen und/oder beschädigt werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die mit den Fluidleitungen verbundenen Nachteile zu vermeiden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Reduktionsmitteltank für ein fluides Reduktionsmittel eines Abgasreduktionssystems ein Fördermodul. Das Fördermodul hat wenigstens eine Pumpvorrichtung (Reduktionsmittelpumpe) und ist ausgebildet, das fluide Reduktionsmittel aus dem Tank zu fördern. Das Fördermodul ist innerhalb des Reduktionsmitteltanks ausgebildet bzw. in den Reduktionsmitteltank integriert. Das Fördermodul kann insbesondere in/an einer Bodenplatte des Reduktionsmitteltanks ausgebildet sein.
Das Fördermodul kann insbesondere auch einen Rücklauf aufweisen, der es ermöglicht, gefördertes Fluid, das nicht benötigt wird, direkt in den Tank zurückzuführen.
Dadurch, dass das Fördermodul in den Tank integriert ist, kann das zu fördernde Fluid direkt aus dem Tankvolumen in das Fördermodul strömen, und überschüssiges Fluid, das in den Tank zurückgeführt werden soll, kann direkt aus dem Fördermodul in das Tankvolumen strömen, welches das Fördermodul umgibt. Es werden keine Fluidleitungen benötigt, die mit großem Aufwand zwischen dem Tank und dem Fördermodul verlegt und bei niedrigen Umgebungstemperaturen beheizt werden müssen. Die Montage- und Betriebskosten können daher deutlich reduziert werden. Da die Fluidleitungen, die z.B. verschleißen und/oder mechanisch beschädigt werden können, als mögliche Fehlerquelle entfallen, wird die Zuverlässigkeit des Abgasreduktionssystems erhöht.
Die Erfindung ermöglicht auch eine flexible Anordnung des Tanks in einem Fahrzeug, da der Verlauf und die Verlegung der Fluidleitungen bei der Wahl der Position des Tanks nicht berücksichtigt werden müssen.
In einer Ausführungsform sind in dem Rücklauf ein Ein-Wege-Ventil und eine Drossel ausgebildet. Durch eine Drossel wird sichergestellt, dass zwischen dem Ausgang des Fluidfördermoduls und dem Tankvolumen ein Druckunterschied aufrechterhalten bleibt. Ein Ein-Wege-Ventil verhindert, dass Fluid aus dem Tank in den Rücklauf fließt, wenn das Fluidfördermodul abgestellt ist.
In einer Ausführungsform ist in dem Rücklauf ein Rücklauffilter ausgebildet. Das Rücklauffilter ist insbesondere stromabwärts der Drossel angeordnet. Ein Rücklauffilter verhindert, das Schmutzpartikel, z.B. Abrieb der Pumpvorrichtung, aus dem Fluidfördermodul in den Tank gespült werden.
In einer Ausführungsform sind die Drossel und das Filter in einer vertikalen Anordnung angeordnet; dabei ist das Rücklauffilter insbesondere über der Drossel angeordnet. Eine solche Konfiguration ermöglicht eine besonders platzsparende Anordnung der Drossel und des Filters.
In einer Ausführungsform ist das Rücklauffilter im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Dabei ist die Achse des Zylinders insbesondere orthogonal zum Boden des Reduktionsmitteltanks ausgerichtet. Auf diese Weise kann das Rücklauffilter besonders platzsparend im Tank installiert werden.
In einer Ausführungsform ist an einem Einlass des Fördermoduls ein Einlassfilter ausgebildet, um das in das Fördermodul einströmende Fluid zu filtern. Ein Einlassfilter verhindert, dass Schmutzpartikel aus dem Tank in das Fluidfördermodul gelangen und dieses blockieren und/oder beschädigen.
In einer Ausführungsform ist an einem Auslass des Fördermoduls ein Druckspitzendämpfer ausgebildet, um Druckschwankungen, insbesondere Druckspitzen, in dem aus dem Fördermodul ausströmenden Fluid zu dämpfen.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Einrichtung zum Einspritzen eines in einem Tank gespeicherten Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors;
2 zeigt eine Schnittansicht durch ein Fördermodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer ersten Ebene;
3 zeigt eine Schnittansicht durch ein Fördermodul entlang einer zweiten Ebene;
4 zeigt eine Schnittansicht durch das Fördermodul entlang einer dritten Ebene; und
5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer Fluid-Rückführvorrichtung, wie sie in einem Fördermodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist.

Figurenbeschreibung
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Einspritzen eines in einem Reduktionsmitteltank 2 gespeicherten Reduktionsmittels (Fluid) 6, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung („AdBlue“®), in einen Abgasstrang 12 eines Verbrennungsmotors 14, insbesondere eines Dieselmotors 14.
Beim Betrieb der Vorrichtung 1 wird das Fluid 6 von einem in den Tank 2 integrierten Fördermodul 4 aus dem Tank 2 entnommen und unter erhöhtem Druck durch eine Druckleitung 8 einer Einspritzvorrichtung 10 zugeführt, die unmittelbar am Abgasstrang 12 positioniert / angebracht ist. Die Einspritzvorrichtung 10 spritzt das Fluid 6 in den Abgasstrang 12 ein, wo es sich mit den durch den Abgasstrang 12 strömenden Abgasen 16 des Verbrennungsmotors 14 vermischt.
2 zeigt eine Schnittansicht durch ein Fördermodul 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer ersten Ebene, die orthogonal zum Boden 3 des Tanks 2 ausgerichtet ist.
3 zeigt eine Schnittansicht durch das Fördermodul 4 entlang einer zweiten Ebene, die im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene (2) orthogonal zum Boden 3 des Tanks 2 ausgerichtet ist.
4 zeigt eine Schnittansicht durch das Fördermodul 4 entlang einer dritten Ebene, die orthogonal zum Boden 3 des Tanks 2 und im Wesentlichen orthogonal zur ersten und zweiten Ebene ausgerichtet ist.
Das Fördermodul 3 weist eine Pumpvorrichtung (Förderpumpe) 30 auf, die ausgebildet ist, Fluid 6 aus dem Tank 2 zu entnehmen und unter erhöhtem Druck in die Druckleitung 8 (siehe 1) auszugeben.
Stromaufwärts der Pumpvorrichtung 30 ist ein Einlassfilter 32 vorgesehen, um das Fluid 6 zu filtern, bevor es in die Pumpvorrichtung 30 strömt und so das Eindringen von Schmutzpartikeln in die Pumpvorrichtung 30 zu verhindern.
Das Einlassfilter 32 ist mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Gehäuse 33 ausgebildet. Dabei ist die Achse Ades zylinderförmigen Gehäuses 33 orthogonal zum Boden / zur Bodenplatte 3 des Tanks 2 ausgerichtet. Der äußere Umfang des Gehäuses 33 ist wenigstens teilweise fluiddurchlässig, so dass Fluid 6 aus dem Tank 2 durch den äußeren Umfang des Gehäuses 33 in das Einlassfilter 32 einströmen kann.
Das von dem Einlassfilter 32 gefilterte Fluid 6 strömt durch einen Einlasskanal 34 zu einem Umschaltventil (RVV-Ventil) 36. Das Umschaltventil 36 ermöglicht es, die Förderrichtung des Fördermoduls 3 umzukehren, ohne die Förderrichtung der Pumpvorrichtung 30 selbst zu verändern.
Durch Umkehren der Förderrichtung des Fördermoduls 3 kann das Fluid 6 nach dem Abschalten des Verbrennungsmotor 14 aus der Druckleitung 8 und der Einspritzvorrichtung 10 zurück in den Tank 2 gefördert werden, um zu verhindern, dass das Fluid 6 bei tiefen Umgebungstemperaturen in der Druckleitung 8 und/oder in der Einspritzvorrichtung 10 einfriert und durch den dabei entstehenden Eisdruck die Druckleitung 8 und/oder die Einspritzvorrichtung 10 beschädigt.
Aus dem Umschaltventil 36 strömt das Fluid in die Pumpvorrichtung 30. Von der Pumpvorrichtung 30 wird das Fluid 6 durch einen Druckspitzendämpfer 38 in einen Auslasskanal 40 gefördert. Der Auslasskanal 40 und der Druckspitzendämpfer 38 sind unterhalb der Pumpvorrichtung 30 am Boden 3 des Tanks 2 ausgebildet.
Der Druckspitzendämpfer 38 dämpft unerwünschte Druckschwankungen, insbesondere Druckspitzen, in dem von der Pumpvorrichtung 30 ausgegebenen Fluidstrom.
Die Druckleitung 8 (siehe 1) ist mit dem Auslasskanal 40 verbunden, um das von der Pumpvorrichtung 30 geförderte Fluid 6 der Einspritzvorrichtung 10 zuzuführen.
In der Regel wird das von der Pumpvorrichtung 30 geförderte Fluid 6 nicht vollständig von der Einspritzvorrichtung 10 in den Abgasstrang 12 eingespritzt. Überschüssiges Fluid 6, das nicht in den Abgasstrang 12 eingespritzt wird, wird durch eine in das Fördermodul 3 integrierte Fluid-Rückführvorrichtung 44 in den Tank 2 zurückgeführt.
5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Fluid-Rückführvorrichtung 44. Die Fluid-Rückführvorrichtung 44 umfasst ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 50, dessen Längsachse B sich orthogonal zum Auslasskanal 40 und zum Boden 3 des Tanks 2 erstreckt.
Ein Fluid-Rückführkanal 52 steht in Fluidverbindung mit dem Auslasskanal 40, so dass überschüssiges Fluid 6, dass nicht von der Einspritzvorrichtung 10 in den Abgasstrang 12 eingespritzt wird, aus dem Auslasskanal 40 durch den Fluid-Rückführkanal 52 in die Fluid-Rückführvorrichtung 44 strömen kann.
Der Fluid-Rückführkanal 52 mündet über ein Ein-Wege-Ventil 45 in eine Drossel 46, die einen Druckunterschied zwischen dem Auslasskanal 40 und dem Fluidvolumen im Tank 2 aufrechterhält. Stromabwärts der Drossel 46 ist ein Rücklauffilter 48 vorgesehen. Das in den Tank 2 zurückgeführte Fluid 6 fließt aus dem Auslasskanal 40 durch den Fluid-Rückführkanal 52, das ein Ein-Wege-Ventil 45, die Drossel 46 und das Rücklauffilter 48 zurück in den Tank.
In dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Auslasskanal 40 horizontal ausgerichtet, und der Fluid-Rückführkanal 52 erstreckt sich orthogonal zum Auslasskanal 40 in vertikaler Richtung. Das ein Ein-Wege-Ventil 45, die Drossel 46 und das Rücklauffilter 48 sind oberhalb des Fluid-Rückführkanals 52 in dem zylinderförmigen Gehäuse 50 angeordnet. In der oberen, vom Auslasskanal 40 abgewandten Stirnseite des Gehäuses 50 ist wenigstens eine (in der 5 nicht gezeigte) Öffnung ausgebildet, die es dem zurückgeführten Fluid 6 ermöglicht, aus dem Rücklauffilter 48 zurück in das Fluidvolumen des Tanks 2 zu strömen.
Die in den Figuren gezeigte vertikale Bauform ermöglicht es, die Fluid-Rückführvorrichtung 44 besonders platzsparend in das Fördermodul 30 zu integrieren.
Ein Fördermodul 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht es, Fluid 6, insbesondere flüssiges Reduktionsmittel 6, aus einem Tank 2 zu fördern und nicht benötigtes Fluid 6 in den Tank 2 zurückzuführen, ohne dass externe Fluidleitungen zum Einsatz kommen, die sicher verlegt und bei niedrigen Umgebungstemperaturen beheizt werden müssen, um ein Einfrieren des Fluids zu verhindern.
Die Kosten für die Herstellung und Montage der Vorrichtung zum Einspritzen des fluiden Reduktionsmittels können reduziert werden. Auch kann die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht werden, da die Fluidleitungen als mögliche Fehlerquelle entfallen.

Claims

Reduktionsmitteltank (2) für ein fluides Reduktionsmittel (6) eines Abgasreduktionssystems mit einem Fördermodul (4), das wenigstens eine Pumpvorrichtung (30) aufweist und das ausgebildet ist, das fluide Reduktionsmittel (6) aus dem Reduktionsmitteltank (2) zu fördern, wobei das Fördermodul (4) innerhalb des Reduktionsmitteltanks (2) ausgebildet ist.
Reduktionsmitteltank (2) nach Anspruch 1, wobei das Fördermodul (4) in einen Boden (3), insbesondere in eine Bodenplatte (3), des Reduktionsmitteltanks (2) integriert ist.
Reduktionsmitteltank (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fördermodul (4) einen Rücklauf (44, 52) aufweist, der es ermöglicht, gefördertes Reduktionsmittel (6) direkt in den Reduktionsmitteltank (2) zurückzuführen.
Reduktionsmitteltank (2) nach Anspruch 3, wobei in dem Rücklauf (44, 52) ein Ein-Wege-Ventil (45) und/oder eine Drossel (46) ausgebildet sind.
Reduktionsmitteltank (2) nach Anspruch 4, wobei in dem Rücklauf (44, 52) ein Rücklauffilter (48) ausgebildet ist, wobei das Rücklauffilter (48) insbesondere stromabwärts der Drossel (46) angeordnet ist.
Reduktionsmitteltank (2) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Drossel (46) und das Rücklauffilter (48) in einer vertikalen Anordnung angeordnet sind, wobei das Rücklauffilter (48) insbesondere über der Drossel (46) angeordnet ist.
Reduktionsmitteltank (2) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Rücklauffilter (48) im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, wobei die Achse des Zylinders insbesondere orthogonal zum Boden (3) des Reduktionsmitteltanks ausgerichtet ist.
Reduktionsmitteltank (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an einem Einlass des Fördermoduls (4) ein Einlassfilter (32) ausgebildet ist, um in das Fördermodul (4) einströmendes Fluid zu filtern.
Reduktionsmitteltank (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an einem Auslass (40) des Fördermoduls (4) ein Druckspitzendämpfer (38) ausgebildet ist, um Druckschwankungen im ausströmenden Fluid zu dämpfen.
Vorrichtung (1) zum Einspritzen eines fluiden Reduktionsmittels (6) in einen Abgasstrang (12) eines Verbrennungsmotors (14), insbesondere eines Dieselmotors (14), mit: einem Reduktionsmitteltank (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche; und einer Einspritzvorrichtung (10), die an den Abgasstrang (12) angebracht und mit dem Fördermodul (4) verbunden ist, um von dem Fördermodul (4) gefördertes Reduktionsmittel in den Abgasstrang (12) einzuspritzen.