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DE102005059581A1 - Vorrichtung zur Beheizung eines Tanks für Harnstoffwasserlösung - Google Patents

Vorrichtung zur Beheizung eines Tanks für Harnstoffwasserlösung Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Beheizung eines Tanks (1) für Harnstoffwasserlösung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen oder Omnibus mit einem Motor und einem Kühlwasserkreislauf (8). Bei der Vorrichtung wird einem im Kühlwasserkreislauf (8) angeordneten und vom Kühlwasserkreislauf (8) durchströmbaren zusätzlichen Wärmetauscher (4) Kühlflüssigkeit als Wärmeträger zugeführt. An den zusätzlichen Wärmetauscher (4) ist ein geschlossener Kühlkreislauf (5) gekoppelt. Der geschlossene Kühlkreislauf (5) speist mittels einer in dem Kühlkreislauf (5) angeordneten Pumpe (7) über eine Rohrleitung (5) die Tankheizung.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beheizung eines Tanks für Harnstoffwasserlösung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen oder Omnibus mit einem Motor und einem Kühlwasserkreislauf, bei der einem, im Kühlwasserkreislauf angeordneten und vom Kühlwasserkreislauf durchströmbaren zusätzlichen Wärmetauscher, Kühlflüssigkeit als Wärmeträger zugeführt wird.
  • Aus der DE 199 35 920 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beheizen eines Reduktionsmittelvorratsbehälters einer Abgasnachbehandlungsanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt. Darin wird die Heizleistung für das im Reduktionsmittelvorratsbehälter gespeicherte Reduktionsmittel durch die Abwärme der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Das Kühlmittel der Brennkraftmaschine wird durch ein Heizelement geleitet, das über eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung mit der Kühleinrichtung der Brennkraftmaschine verbunden ist und die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung sind zumindest streckenweise derart angeordnet, dass sie einen Wärmetauscher bilden.
  • Die Vorrichtung und das dazugehörige Verfahren haben sich in der Praxis bewährt, wünschenswert wäre jedoch, den Wärmetauscher möglichst nahe am Motor des Kraftfahrzeugs anzuordnen.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Beheizung eines Tanks für Harnstoffwasserlösung (im Weiteren HWL) zu schaffen, bei der die Rohrleitungen des Kühlwasserkreislaufs im Vergleich zu Kraftfahrzeugen ohne Tank für HWL nicht verlängert zu werden brauchen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einer Vorrichtung zur Beheizung eines Tanks für HWL in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen oder Omnibus mit einem Motor und einem Kühlwasserkreislauf, einem im Kühlwasserkreislauf angeordneten und vom Kühlwasserkreislauf durchströmbaren zusätzlichen Wärmetauscher Kühlflüssigkeit als Wärmeträger zugeführt wird, und an den zusätzlichen Wärmetauscher ein geschlossener Kühlkreislauf gekoppelt ist, der mittels einer in dem Kühlkreislauf angeordneten Pumpe über eine Rohrleitung die Tankheizung speist.
  • Der Wärmetauscher kann als Bestandteil des Kühlwasserkreislaufs sehr kostengünstig hergestellt werden. Zum Erreichen eines guten thermischen Kontakts zwischen dem Wärmetauscher und dem Kühlwasserkreislauf können die den Kühlwasserkreislauf führenden Rohrleitungen sowie diejenigen Leitungen, die im Wärmetauscher den Kühlkreislauf führen, aus einem metallischen Material bestehen, dass sich besonders zur Wärmeleitung eignet. Wird auf metallische Leitungsabschnitte für den Wärmetauscher verzichtet, ist es vorteilhaft, die Schläuche unter Einfügung eines thermisch gut leitenden Materials, gedacht ist z. B. an Aluminium, in engen Kontakt zueinander zu legen.
    •
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
  • 1 den Schnitt durch einen Tank für HWL und
  • 2 in schematischer Darstellung die Anordnung eines Wärmetauschers mit Heizwendel und Tank für HWL.
  • 1 zeigt einen Tank 1 für HWL, der am Boden 2 Heizwendel 3 aufweist.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung in Draufsicht die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Wärmetauscher 4, Rohrleitungen 5 zur Aufnahme des Kühlkreislaufs 6, eine im Kühlkreislauf 6 angeordnete Pumpe 7 sowie einen Tank 1 für HWL. Der Wärmetauscher 4 wird durch den Kühlwasserkreislauf 8 durchströmt. Der Wärmetauscher 4 weist je eine Zulaufleitung 9 sowie eine Rücklaufleitung 10 auf, die den Kühlwasserkreislauf 8 vom Motor des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) zum Wärmetauscher 4 führt und nach Übertragung der Wärme auf den Kühlkreislauf 6 den heruntergekühlten Kühlwasserkreislauf 8 dem Motor erneut zuleitet. Um eine Maximierung der Wärmeübertragung vom Kühlwasserkreislauf 8 auf den Kühlkreislauf 6 innerhalb des Wärmetauschers 4 zu bewirken sowie die Wärmeabgabe über den Kühlkreislauf 6 innerhalb des Tanks 1 zu maximieren, sind die Heizwendel 3 im Wärmetauscher 4 sowie im Tank 1 in Schleifen gelegt. Die Pumpe 7 ist eine herkömmliche Pumpe aus dem Stand der Technik zur Förderung des Kühlkreislaufs 6 innerhalb der Rohrleitung 5, die den Wärmetauscher 4 mit dem Tank 1 verbinden. Die Pumpe 7 ist im Kühlkreislauf 5 zwischen Wärmetauscher 4 und Tank 1 angeordnet. Die Pumpe 7 kann in Bezug auf die Förderungsrichtung umschaltbar sein und stellt die Förderung des Kühlmittels in den Rohrleitungen 5 des Kühlkreislaufs 6 sicher.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Pumpe 7 einen Drehzahlregler 11 aufweisen. Mit Hilfe des Drehzahlreglers 11 kann die Pumpe 7 derart angesteuert werden, dass in Abhängigkeit des Kühlungsbedarfs im Tank 1 stets die erforderliche Menge an Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf 5 bereitgestellt wird. Die Temperierung der HWL kann bei Betrieb des Motors auf einer konstanten Temperatur gehalten werden. Die Pumpe 7 bewirkt, dass in der Rohrleitung 5 des Kühlkreislaufs 6 immer ausreichend Kühlflüssigkeit zur Verfügung gestellt wird, damit die Wärmeenergie der Kühlflüssigkeit des Kühlwasserkreislaufs 8 auf den Wärmeträger des Kühlkreislaufs 6 übertragen werden kann. Zur Sicherstellung des Wärmeflusses zwischen Wärmetauscher 4 und Tank 1 kann im Kühlkreislauf 5 ein Thermostat 12 angeordnet sein. Der Thermostat 12 ist in der Weise einstellbar, und wirkt auf die Pumpe 7 ein, dass die Temperatur der HWL im Tank 1 einen bestimmten Temperaturbereich nicht unter- bzw. überschreitet. Der Wärmefluss zwischen Wärmetauscher 4 und der HWL im Tank 1 kann nur solange erfolgen, bis die HWL im Tank 1 die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlwasserkreislauf 8 erreicht. In Abhängigkeit der auf die im Tank 1 befindliche HWL zu übertragende erforderliche Wärmeenergie kann die Rohrleitung 5 aus einem beliebigen wärmeleitfähigen Material bestehen. Ebenfalls in Abhängigkeit von der zu übertragenden Wärmemenge kann die Stärke der Rohrleitung 5 bzw. die Anordnung der Heizwendel 3 im Tank 1 beliebig gewählt werden. Denkbar ist, dass die Heizwendel 3 schlangenförmig auf dem Boden 2 des Tanks 1 angeordnet sind. Vorstellbar ist jedoch auch, dass die Heizwendel 3 an den übrigen Wänden 13 des Tanks 1 angeordnet sind. In Abhängigkeit von der Größe des Tanks 1 ist es ebenfalls denkbar, die Rohrleitungen 5 im Innenraum 14 des Tanks 1 anzuordnen. Je nach Größe des Tanks 1 wirkt sich die Übertragung der Wärmeenergie vom Kühlwasserkreislauf 8 auf den Kühlkreislauf 6 positiv auf die Kühlung des Motors aus. Dem Kühlwasserkreislauf 8 wird im Wärmetauscher 4 Wärmeenergie entzogen, wodurch die Kühlleistung des Kühlwasserkreislaufs 8 im Bezug auf den Motor des Kraftfahrzeugs erhöht wird. Durch die Zwangsumlaufkühlung des Kühlkreislaufs 6 mit Hilfe der Pumpe 7 erfolgt eine zügige Ableitung der Überschusswärme aus dem Kühlwasserkreislauf 8 über den Wärmetauscher 4 zur im Tank 1 angeordneten HWL. Vorstellbar ist, dass die Pumpe 7 zeitversetzt mit dem Anlaufen des Motors des Kraftfahrzeugs in Gang gesetzt wird, um die im Kühlwasserkreislauf 8 angeordnete Kühlflüssigkeit zur erforderlichen Betriebstemperatur zu führen. Es ist darüber hinaus vorteilhaft, den Wärmetauscher 1 in unmittelbare Nähe des Motors des Kraftfahrzeugs anzuordnen, um die Wirkungsweise des Wärmetauschers zusätz lich zu erhöhen und um die erforderliche Länge der Rohrleitung 5 des Kühlwasserkreislaufs 8 zu minimieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann in den Kühlkreislauf 6 des Wärmetauschers 4 eine Standheizung angeordnet sein. Die Standheizung ermöglicht, das die HWL im Tank 1 bereits vor in Gang Setzung des Motors des Kraftfahrzeugs die nötige Betriebstemperatur erreicht.
    • 1
    Tank
    2
    Boden
    3
    Heizwendel
    4
    Wärmetauscher
    5
    Rohrleitung
    6
    Kühlkreislauf
    7
    Pumpe
    8
    Kühlwasserkreislauf
    9
    Zulaufleitung
    10
    Rücklaufleitung
    11
    Drehzahlregler
    12
    Thermostat
    13
    Seitenwand
    14
    Inneraum

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur Beheizung eines Tanks (1) für Harnstoffwasserlösung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen oder Omnibus mit einem Motor und einem Kühlwasserkreislauf (8), bei der einem, im Kühlwasserkreislauf (8) angeordneten und vom Kühlwasserkreislauf (8) durchströmbaren zusätzlichen Wärmetauscher (4), Kühlflüssigkeit als Wärmeträger zugeführt wird, und an den zusätzlichen Wärmetauscher (4) ein geschlossener Kühlkreislauf (6) gekoppelt ist, der mittels einer in dem Kühlkreislauf (6) angeordneten Pumpe (7) über eine Rohrleitung (5) die Tankheizung speist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (7) einen Drehzahlregler (11) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlkreislauf (6) eine Standheizung angeordnet ist.
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