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WO2019029881A1 - Tankeinrichtung für abgasnachbehandlungssystem - Google Patents

Tankeinrichtung für abgasnachbehandlungssystem Download PDF

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Publication number
WO2019029881A1
WO2019029881A1 PCT/EP2018/066111 EP2018066111W WO2019029881A1 WO 2019029881 A1 WO2019029881 A1 WO 2019029881A1 EP 2018066111 W EP2018066111 W EP 2018066111W WO 2019029881 A1 WO2019029881 A1 WO 2019029881A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tank
cooling water
conveyor
carrier element
exhaust aftertreatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/066111
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bjoern Damson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2019029881A1 publication Critical patent/WO2019029881A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
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    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. by adjusting the dosing of reducing agent
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • 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 tank device for an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with a tank for storing and providing a liquid
  • Conveying device for the exhaust aftertreatment agent at least one of
  • Tank facilities of the type mentioned are known from the prior art.
  • the exhaust gas of an internal combustion engine by means of catalysts and / or filters
  • SCR selective catalytic reduction
  • the exhaust gas is passed through an SCR catalyst, wherein the exhaust gas before entering the SCR catalyst, an exhaust gas aftertreatment agent is supplied.
  • an exhaust aftertreatment agent or as a reducing agent is often an aqueous urea solution used. This must be carried in the vehicle so that it can be supplied to the exhaust gas if necessary. For this reason, tank facilities are provided, which the
  • the tank device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an advantageous and efficient heating device is provided, which ensures the removal module a long service life.
  • the heating device has a cooling water line which can be connected / connected to a cooling water circuit of the internal combustion engine and which is attached to the removal module such that it is assigned in sections to the delivery device and leads in sections above the delivery device through the tank.
  • Conveyor module is assigned and on the other hand, sections above the conveyor module passes through the tank, a large-scale heating and liquefaction of frozen exhaust aftertreatment agent in the tank is possible.
  • the cooling water line runs from the delivery module to the upper end of the tank and back, so that a complete thawing of
  • Exhaust aftertreatment agent is ensured in the tank.
  • the removal module has a carrier element, to which the conveyor and the cooling water pipe are attached, wherein the carrier element is a
  • Tank opening in a side wall or in the bottom of the tank closes.
  • the tank is thus provided with a tank opening, which is closed by the support element of the removal module. This is on the one hand a
  • the carrier element is secured by a connection to the tank, which is solvable only by the destruction. This ensures a particularly durable, secure and tight connection between the removal module and the tank, through which the tank opening is permanently securely closed.
  • the carrier element is welded to the tank in order to realize the only releasable by destruction connection. This ensures a particularly simple and subsequent connection of tank and carrier element.
  • the carrier element is formed integrally with the tank.
  • Filter element can be replaced if necessary, for example Maintenance and / or repair.
  • the filter element taken regularly, cleaned and replaced by a new
  • the exchangeable components can be reached from the outside, that is, from outside the tank.
  • the exchangeable components can be reached from the outside, that is, from outside the tank.
  • they are for example in recesses of
  • Removal element inserted and seal these media-tight, so they can be removed at any time. It is also conceivable to form on the lid top or on a side wall another access opening through which a user can engage in the tank and there solve the removable components from their brackets, clean / maintain and / or replace.
  • the cooling water line is associated with at least one controllable cooling water valve, wherein the cooling water valve is attached to the support element.
  • At least one controllable valve, at least one sensor, in particular pressure sensor, temperature sensor, concentration sensor and / or fill level sensor, are arranged and in particular kept interchangeable as additional components on the carrier element.
  • the removal module has other components that the operation of the tank means and in particular with respect to the
  • a current operating state of the tank device in particular to detect the exhaust aftertreatment agent in the tank can be detected.
  • the temperature sensor the current temperature and / or by the level sensor, the current amount in the tank
  • the pressure generated downstream of the conveyor can be detected, for example, to regulate the operating pressure and / or early overload of the
  • the concentration of the exhaust aftertreatment agent is detectable in the tank. For example, it can be determined by the concentration sensor whether, instead of exhaust aftertreatment agent, water or another liquid is added to the tank. If this is detected, in particular a warning message is issued to the driver that is in the
  • Tank is not the correct agent, and / or it will be the
  • the electrical connection interface thus preferably has a plurality of contact points, but constitutes a single connection, in particular a plug connection. This is a simple electrical
  • cooling water line and an exhaust aftertreatment agent line in particular a leading into the tank return line for the exhaust aftertreatment agent, lead through a common heat exchanger. So it is intended that the
  • Exhaust gas aftertreatment agent and the cooling water pipe for heat convection are passed through a common heat exchanger to the
  • Figure 1 shows an exhaust aftertreatment system with an advantageous
  • FIG. 2 shows a simplified plan view of the tank device of Figure 1.
  • FIG. 1 shows a simplified illustration
  • the exhaust aftertreatment system has a tank device 1, as well as a metering module 2, which can be assigned to an exhaust pipe 3 of an internal combustion engine, to liquid as needed
  • the metering module 2 is connected to the tank device 1, which serves to inject the
  • the tank device 1 has for this purpose a tank 5 for receiving and providing the liquid exhaust gas aftertreatment agent.
  • the tank In its bottom 6, the tank has a tank opening 7, which is closed by a removal module 8.
  • the removal module 8 has a presently circular support element 9, which is arranged on the bottom 6 of the tank opening 7 occlusive.
  • the support member 9 is permanently fixed to the bottom 6, so that it can only be solved by destruction of this.
  • the carrier element 9 is welded according to the present embodiment with the bottom 6 of the tank 5. This ensures a secure and media-tight connection permanently.
  • the carrier element 9 is already integrated in the production of the tank 5 in the bottom 6 of the tank 5, for example by blow molding or rotational molding, so that it is also permanently connected to the tank 5.
  • FIG. 2 shows a plan view of the tank device 1.
  • the tank device 1 has on its upper side a cover 10 which can be removed for maintenance, for example, which is not shown in FIG. 2, so that the removal module 8 can be seen in the tank 5.
  • a suction opening 11 is formed, which is fluidically connected to the suction side of a arranged on the underside of the support member 9 conveyor 12.
  • the conveyor 12 is designed as an electric motor-driven pump whose pressure side over a
  • Connecting line 13 is connected to the dosing module 2 or connectable.
  • the suction opening 11 is also associated with a filter element 14 which is upstream of the conveyor 2 and the suction port 11, so filtered only by the filter element 14
  • Filter element 14 is in particular exchangeable or non-destructive releasably attached to the carrier element 9.
  • the conveyor 12 is preferably releasably secured to the support member 9 to allow easy maintenance and / or repair of the conveyor 12.
  • a sensor unit 15 is arranged on the carrier element 9, for example, one of the pressure side of the conveyor 2 and the connecting line 13 associated pressure sensor and a
  • Level sensor and / or has a temperature sensor, which the
  • the sensor unit 15 also includes a concentration sensor for monitoring the quality of the exhaust aftertreatment agent in the tank 5. Also, the sensor unit 15 is preferably held exchangeably on the carrier element 9.
  • a heating device 16 is arranged on the carrier element 9. This has a cooling water line 17 extending from the carrier element 9 via the Conveying device 12 and in particular the filter element 14 and the
  • Suction opening 11 extends, and extends from the removal module 8 in the direction of the lid 10 of the tank 5, so that it passes through significant areas of the tank 5.
  • the cooling water line 17 inside the tank 5 is U-shaped or O-shaped, for example, so that it also passes through the areas of the exhaust gas aftertreatment agent in the tank 5 which are located further upwards.
  • the cooling water line 17 can be integrated into the cooling water circuit 18 of the internal combustion engine, as shown in FIG. It is on the
  • Carrier element 9 a controllable cooling water valve 19 attached, which controls the cooling water flow into the cooling water line 17 as needed or regulated.
  • the operating state of the tank device 1 is monitored, for example, by means of the sensor unit 15, as described above. It is recognized that the temperature in the tank 5 below the freezing point of the
  • the cooling water valve 19 is opened, so that heated by the engine cooling water flows through the cooling water pipe 17 and thereby in the environment of the
  • Cooling water line 17 located exhaust aftertreatment agent and thawed if necessary. Because the cooling water line 17 is also associated with the suction opening 11 and the conveyor 12, they are thawed and it is ensured that liquid exhaust aftertreatment agent is available for injection into the exhaust gas of the internal combustion engine. Characterized in that the heater 16 in the cooling water system or the
  • Cooling water circuit of the internal combustion engine is integrated / einbindbar, is a particularly simple, inexpensive and efficient heating of the
  • Cooling water valve 19 is attached directly to the carrier element 9, can be dispensed with an additional cooling water valve holder.
  • the essential components of the removal module 8 are arranged interchangeably on the carrier element 9, in particular the filter element 14, the conveyor 12, the sensor unit 15 and / or the cooling water valve 19, also a simple maintenance and repair of the tank device 1 is ensured.
  • the exchangeable components are particularly accessible directly from the outside, what they in recesses of the Support element 9 are arranged, which are also accessible from outside the tank 5, or, for example, after removal of the lid 10 within the tank 5 can be grasped and removed or replaced.
  • the following components of the underside of the carrier element 9 are arranged: main pump and / or cleaning pump of the conveyor 12,
  • the main pump and the optional cleaning pump In the sensors for level and temperature, the risk of failure is relatively low, so that an exchange does not necessarily have to be provided, so that the sensor unit 15, for example, fixed to the support means 9 and thus non-interchangeable arranged and attached. Optionally, however, the sensor unit 15, as already mentioned, is held exchangeably on the carrier element 9.
  • Cooling water to the cooling water valve 19 is very good, because even the valve in the open state is still a throttle point, which at a high
  • Cooling water valve and provides in the exhaust aftertreatment agent.
  • Exhaust aftertreatment agent should be frozen first.
  • the support element 9 also has an electrical
  • Connection interface 20 is arranged, which is designed as a plug connection, through which all electrical components of the removal module 8 are electrically contacted by a simple plug connection.
  • the plug connection is designed to establish the electrical connection to the conveyor 12, the sensor unit 15 and the cooling water valve 19.
  • this is a four-pin connector with
  • cooling water line 17 is passed through a heat exchanger 21 through which a return line 22 of
  • Exhaust gas aftertreatment agent which is guided by the dosing module 2 back into the tank 5, so that a heat exchange from the guided from the cooling water heat to the recirculated exhaust aftertreatment agent in the heat exchanger 21 takes place.
  • the exhaust gas aftertreatment agent returning to the tank 5 and warmed up by the cooling water comes into direct contact with possibly still frozen exhaust gas aftertreatment agent, whereby it is thawed. This will be a particularly effective
  • Heat exchange between cooling water and exhaust aftertreatment agent achieved because the forced flow of the exhaust aftertreatment agent transports the heat much better than the natural convection. This is the entire tank volume in the tank 5 defrostable in a short time. While according to the present embodiment, the heat exchanger 21 is arranged at the upper end of the tank 5, is provided according to a further embodiment, not shown here, that the cooling water means 19 and a throttle in the return line 22 in a common (heat exchanger) housing integrated or arranged are.
  • Compensating arranged which can be compressed at a volume expansion of the exhaust aftertreatment agent during freezing.
  • the advantageous tank device 1 offers a long service life, easy maintenance, in particular of filter element 14 and / or

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tankeinrichtung (1) für ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Tank (5) zur Aufbewahrung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels und mit einem in/an dem Tank (5) angeordneten Entnahmemodul (8), das zumindest eine ansteuerbare Fördereinrichtung (12) für das Abgasnachbehandlungsmittel, zumindest ein einer Saugseite der Fördereinrichtung (12) zugeordnetes Filterelement (11) und wenigstens eine Heizeinrichtung (16) aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung (16) eine an einen Kühlwasserkreislauf (18) der Brennkraftmaschine anschließbare/angeschlossene Kühlwasserleitung (18) aufweist, die derart an dem Entnahmemodul (8) befestigt ist, dass sie abschnittsweise der Fördereinrichtung (12) zugeordnet ist und abschnittsweise oberhalb der Fördereinrichtung (12) durch den Tank (5) führt.

Description

Beschreibung Titel
Tankeinrichtung für Abgasnachbehandlungssystem Die Erfindung betrifft eine Tankeinrichtung für ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Tank zur Aufbewahrung und Bereitstellung eines flüssigen
Abgasnachbehandlungsmittels und mit einem in und/oder an dem Tank angeordneten Entnahmemodul, das zumindest eine ansteuerbare
Fördereinrichtung für das Abgasnachbehandlungsmittel, zumindest ein einer
Saugseite der Fördereinrichtung zugeordnetes Filterelement und wenigstens eine Heizeinrichtung aufweist.
Stand der Technik
Tankeinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Reduzieren von Abgasmissionen ist es bekannt, das Abgas einer Brennkraftmaschine mithilfe von Katalysatoren und/oder Filtern
nachzubehandeln, um Emissionen zu reduzieren. Ein häufig verwendetes Verfahren ist die sogenannte selektive katalytische Reduktion (SCR), durch welche Stickoxide im Abgas von Dieselmotoren reduziert werden. Hierzu wird das Abgas durch einen SCR- Katalysator geführt, wobei dem Abgas vor Eintreten in den SCR- Katalysator ein Abgasnachbehandlungsmittel zugeführt wird. Als Abgasnachbehandlungsmittel beziehungsweise als Reduktionsmittel wird dabei häufig eine wässrige Harnstoff lösung verwendet. Diese muss im Kraftfahrzeug mitgeführt werden, um bei Bedarf dem Abgas zugeführt werden zu können. Aus diesem Grund werden Tankeinrichtungen bereitgestellt, welche das
Abgasnachbehandlungsmittel aufbewahren und bereitstellen. Dabei ist es bekannt, in und/oder an dem Tank der Tankeinrichtung ein Entnahmemodul vorzusehen, mittels dessen das flüssige Abgasnachbehandlungsmittel aus dem
Tank heraus gefördert und dem Abgas zugeführt wird. Dazu weist das Entnahmemodul eine Fördereinrichtung auf, die durch eine Saugöffnung mit dem Innenraum des Tanks verbunden ist. Weil das Abgasnachbehandlungsmittel bei Temperaturen unterhalb seines Gefrierpunkts gefriert und dann eine Förderung des Abgasnachbehandlungsmittels nicht mehr möglich wäre, ist es außerdem bekannt, dem Fördermodul eine Heizeinrichtung zuzuordnen, die angesteuert werden kann, um bei Bedarf gefrorenes Abgasnachbehandlungsmittel aufzutauen und zu verflüssigen. Auch ist es bekannt, der Fördereinrichtung ein Filterelement vorzuschalten, um zu vermeiden, dass Festbestandteile, beispielsweise Verunreinigungen des Abgasnachbehandlungsmittels, in die Fördereinrichtung und/oder in das Abgasnachbehandlungssystem gelangen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Tankeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine vorteilhafte und effiziente Heizeinrichtung zur Verfügung gestellt wird, die dem Entnahmemodul eine hohe Lebensdauer gewährleistet. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Heizeinrichtung eine an einen Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine anschließbare/angeschlossene Kühlwasserleitung aufweist, die derart an dem Entnahmemodul befestigt ist, dass sie abschnittsweise der Fördereinrichtung zugeordnet ist und abschnittsweise oberhalb der Fördereinrichtung durch den Tank führt. Durch die Integration des Fördermoduls in den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine ist ein besonders einfaches Aufheizen beziehungsweise Auftauen von gefrorenem Abgasnachbehandlungsmittel in dem Tank gewährleistet, ohne dass es hierfür einer separaten Heizeinrichtung mit eigenem Betriebsmittel bedarf. Insbesondere kann dabei auf eine energietechnisch ungünstige elektrische Heizeinrichtung verzichtet werden. Dadurch, dass die Kühlwasserleitung einerseits dem
Fördermodul zugeordnet ist und andererseits abschnittsweise oberhalb des Fördermoduls durch den Tank verläuft, ist eine großflächige Aufwärmung und Verflüssigung gefrorenen Abgasnachbehandlungsmittels in dem Tank möglich.
Außerdem wird dadurch ermöglicht, mit einer einzigen Kühlwasserleitung mehrere Elemente, insbesondere die Fördereinrichtung und den Tankinnenraum, aufzuheizen, was zu einer Einsparung von Komponenten führt. Bevorzugt verläuft dabei die Kühlwasserleitung von dem Fördermodul bis zum oberen Ende des Tanks und zurück, sodass ein vollständiges Auftauen des
Abgasnachbehandlungsmittels in dem Tank gewährleistet ist. Vorzugsweise verläuft dazu die Kühlwasserleitung O- oder U-förmig, optional schraubenförmig, durch den Tank.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Entnahmemodul ein Trägerelement aufweist, an welchem die Fördereinrichtung und die Kühlwasserleitung befestigt sind, wobei das Trägerelement eine
Tanköffnung in einer Seitenwand oder im Boden des Tanks verschließt. Der Tank ist also mit einer Tanköffnung versehen, welche durch das Trägerelement des Entnahmemoduls verschlossen wird. Dadurch ist einerseits eine
Revisionsöffnung zur Verfügung gestellt, und andererseits eine eindeutige und sichere Positionierung des Entnahmemoduls an dem Tank gewährleistet.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Trägerelement durch eine Verbindung an dem Tank befestigt ist, die nur durch die Zerstörung lösbar ist. Hierdurch ist eine besonders dauerhafte, sichere und dichte Verbindung zwischen dem Entnahmemodul und dem Tank gewährleistet, durch welche die Tanköffnung dauerhaft sicher verschlossen ist. Dadurch wird eine besonders robuste Tankeinrichtung geboten. Besonders bevorzugt ist das Trägerelement mit dem Tank verschweißt, um die nur durch Zerstörung lösbare Verbindung zu realisieren. Hierdurch ist eine besonders einfache auch nachträgliche Verbindung von Tank und Trägerelement gewährleistet. Alternativ ist das Trägerelement einstückig mit dem Tank ausgebildet. Durch diese direkte Integration des Trägerelements in den Tank beziehungsweise in eine Tankwand des Tanks, beispielsweise durch Blasformen oder
Rotationsformen im Herstellungsprozess des Tanks, wird ebenfalls eine unlösbare beziehungsweise nur durch Zerstörung lösbare Verbindung erzielt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist außerdem
vorgesehen, dass das Filterelement und/oder die Fördereinrichtung
austauschbar an dem Trägerelement gehalten sind. Unter austauschbar ist in diesem Zusammenhang eine Befestigung der Elemente zu versehen, die zerstörungsfrei lösbar ist. Damit können die Fördereinrichtung und/oder das
Filterelement bei Bedarf ausgewechselt werden, beispielsweise zu Wartungszwecken und/oder zu Reparaturzwecken. So kann beispielsweise das Filterelement regelmäßig entnommen, gereinigt und durch ein neues
Filterelement ersetzt werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die austauschbaren Komponenten von außen, also von außerhalb des Tanks, zu erreichen sind. Dazu sind sie beispielsweise in Aussparungen des
Entnahmeelements eingesetzt und verschließen diese mediendicht, sodass sie jederzeit entnehmbar sind. Auch ist es denkbar, an der Deckeloberseite oder an einer Seitenwand eine weitere Zugangsöffnung auszubilden, durch welche ein Benutzer in den Tank eingreifen und dort die austauschbaren Komponenten aus ihren Halterungen lösen, reinigen/warten und/oder ersetzen können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlwasserleitung zumindest ein ansteuerbares Kühlwasserventil zugeordnet ist, wobei das Kühlwasserventil an dem Trägerelement befestigt ist. Durch das Kühlwasserventil ist die Heizleistung der Heizeinrichtung auf einfache Art und
Weise steuerbar oder regelbar. Dadurch, dass das Kühlwasserventil an dem Trägerelement befestigt ist, ist eine sichere und kompakte Ausführung und eine separate Halteeinrichtung für das Kühlwasserventil eingespart. Insgesamt ergibt sich eine sehr geringe Bauteileanzahl für die Heizeinrichtung und damit eine kostengünstige und kompakte Ausführungsform.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass als zusätzliche Komponenten an dem Trägerelement wenigstens ein ansteuerbares Ventil, zumindest ein Sensor, insbesondere Drucksensor, Temperatursensor, Konzentrationssensor und/oder Füllstandsensor, angeordnet und insbesondere austauschbar gehalten sind.
Damit weist das Entnahmemodul noch weitere Komponenten auf, die den Betrieb der Tankeinrichtung und insbesondere in Bezug auf das
Abgasnachbehandlungssystem verbessern. Mittels der Sensoren lässt sich beispielsweise ein aktueller Betriebszustand der Tankeinrichtung, insbesondere auf das in dem Tank befindliche Abgasnachbehandlungsmittel erfassen. So werden durch den Temperatursensor die aktuelle Temperatur und/oder durch den Füllstandsensor die aktuelle im Tank befindliche Menge des
Abgasnachbehandlungsmittels überwacht. Mittels des Drucksensors ist der stromabwärts der Fördereinrichtung erzeugte Druck erfassbar, um beispielsweise den Betriebsdruck zu regeln und/oder um frühzeitig eine Überlastung des
Systems erkennen zu können. Mittels des Konzentrationssenors, der als Qualitätssensor dient, ist die Konzentration des Abgasnachbehandlungsmittels in dem Tank erfassbar. Durch den Konzentrationssensor ist es beispielsweise feststellbar, ob anstelle von Abgasnachbehandlungsmittel Wasser oder eine andere Flüssigkeit in den Tank nachgefüllt wird. Wird dies erkannt, wird insbesondere eine Warnmeldung an den Fahrer ausgegeben, dass sich in dem
Tank nicht das korrekte Mittel befindet, und/oder es wird die
Abgasnachbehandlung zumindest zeitweise ausgesetzt, um unerwünschte Reaktionen im Abgasstrang zu vermeiden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nur eine elektrische Anschlussschnittstelle an dem Trägerelement für die
Fördereinrichtung, das Kühlwasserventil und optional für einen oder mehrere Sensoren angeordnet ist. Die elektrische Anschlussschnittstelle weist somit bevorzugt mehrere Kontaktstellen auf, stellt jedoch einen einzigen Anschluss, insbesondere Steckanschluss dar. Damit ist eine einfache elektrische
Kontaktierung der elektrischen Komponenten der Tankeinrichtung ermöglicht, was eine einfache Montage der Tankeinrichtung im
Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise einer Brennkraftmaschine erlaubt.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kühlwasserleitung und eine Abgasnachbehandlungsmittelleitung, insbesondere eine in den Tank führende Rücklaufleitung für das Abgasnachbehandlungsmittel, durch einen gemeinsamen Wärmetauscher führen. Es ist also vorgesehen, dass das
Abgasnachbehandlungsmittel und die Kühlwasserleitung zur Wärmekonvektion durch einen gemeinsamen Wärmetauscher geführt werden, um den
Auftauvorgang der Tankeinrichtung zu verbessern. Insbesondere dann, wenn die Kühlwasserleitung und die Rücklaufleitung des Abgasnachbehandlungsmittels durch den Wärmetauscher geführt werden, wird erreicht, dass das in den Tank zurücklaufende Abgasnachbehandlungsmittel aufgeheizt wird, und erst danach in den Tank gelangt. Dadurch ist eine direkte Wärmeübertragung von dem aufgeheizten Abgasnachbehandlungsmittel auf das gegebenenfalls in dem Tank noch gefrorene Abgasnachbehandlungsmittel gewährleistet, wodurch ein schnelleres Auftauen des Tankinhalts gewährleistet ist. Die erzwungene
Strömung des Abgasnachbehandlungsmittels transportiert die Wärme besser als die natürliche Konvektion, sodass ein besonders effektiver/effizienter
Wärmeaustausch stattfindet.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 ein Abgasnachbehandlungssystem mit einer vorteilhaften
Tankeinrichtung in einer vereinfachten Darstellung und
Figur 2 eine vereinfachte Draufsicht auf die Tankeinrichtung aus Figur 1.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein
Abgasnachbehandlungssystem für eine hier nicht näher dargestellte
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das Abgasnachbehandlungssystem weist eine Tankeinrichtung 1 auf, sowie ein Dosiermodul 2, das einem Abgasrohr 3 einer Brennkraftmaschine zuordenbar ist, um bedarfsweise flüssiges
Abgasnachbehandlungsmittel in das Abgas der Brennkraftmaschine
stromaufwärts eines Katalysators 4 einzuspritzen. Das Dosiermodul 2 ist mit der Tankeinrichtung 1 verbunden, die dazu dient, das einzuspritzende
Abgasnachbehandlungsmittel bei Bedarf zur Verfügung zu stellen.
Die Tankeinrichtung 1 weist dazu einen Tank 5 zur Aufnahme und Bereitstellung des flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels auf. In seinem Boden 6 weist der Tank eine Tanköffnung 7 auf, die durch ein Entnahmemodul 8 verschlossen ist. Das Entnahmemodul 8 weist ein vorliegend kreisförmiges Trägerelement 9 auf, das die Tanköffnung 7 verschließend an dem Boden 6 angeordnet ist. Dabei ist das Trägerelement 9 dauerhaft fest mit dem Boden 6 verbunden, sodass es nur durch Zerstörung von diesem gelöst werden kann. Dazu ist das Trägerelement 9 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Boden 6 des Tanks 5 verschweißt. Dadurch wird eine sichere und mediendichte Verbindung dauerhaft gewährleistet. Alternativ ist das Trägerelement 9 bereits bei der Herstellung des Tanks 5 in den Boden 6 des Tanks 5 integriert, beispielsweise durch Blasformen oder Rotationsformen, sodass es ebenfalls unlösbar mit dem Tank 5 verbunden ist. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Tankeinrichtung 1. Die Tankeinrichtung 1 weist an ihrer Oberseite einen beispielsweise zur Wartung entfernbaren Deckel 10 auf, der in Figur 2 nicht gezeigt ist, sodass das Entnahmemodul 8 in dem Tank 5 zu erkennen ist.
Auf der Oberseite des Trägerelements 9, also auf der dem Tankinnenraum zugewandten Seite, ist eine Saugöffnung 11 ausgebildet, die strömungstechnisch mit der Saugseite einer auf der Unterseite des Trägerelements 9 angeordneten Fördereinrichtung 12 verbunden ist. Vorliegend ist die Fördereinrichtung 12 als elektromotorisch angetriebene Pumpe ausgebildet, deren Druckseite über eine
Verbindungsleitung 13 mit dem Dosiermodul 2 verbunden beziehungsweise verbindbar ist. In Figur 2 sind an der Unterseite des Trägerelements 9
angeordnete Komponenten gestrichelt gezeigt, und auf der Oberseite
angeordnete Komponenten mit durchgezogener Linie.
Der Saugöffnung 11 ist außerdem ein Filterelement 14 zugeordnet, das stromaufwärts der Fördereinrichtung 2 beziehungsweise der Saugöffnung 11 liegt, sodass nur durch das Filterelement 14 gefiltertes
Abgasnachbehandlungsmittel der Fördereinrichtung 12 gelangt. Das
Filterelement 14 ist insbesondere austauschbar beziehungsweise zerstörungsfrei lösbar an dem Trägerelement 9 befestigt. Auch die Fördereinrichtung 12 ist bevorzugt lösbar an dem Trägerelement 9 befestigt, um eine einfache Wartung und/oder Reparatur der Fördereinrichtung 12 zu ermöglichen. Weiterhin ist an dem Trägerelement 9 eine Sensoreinheit 15 angeordnet, die beispielsweise einen der Druckseite der Fördereinrichtung 2 beziehungsweise der Verbindungsleitung 13 zugeordneten Drucksensor sowie einen
Füllstandsensor und/oder einen Temperatursensor aufweist, welche dem
Innenraum des Tanks 5 zugeordnet sind, um einen aktuellen Betriebszustand der Tankeinrichtung 1 zu überwachen. Optional weist die Sensoreinheit 15 außerdem einen Konzentrationssensor zum Überwachen der Qualität des in dem Tank 5 befindlichen Abgasnachbehandlungsmittels auf. Auch die Sensoreinheit 15 ist bevorzugt austauschbar an dem Trägerelement 9 gehalten.
Weiterhin ist an dem Trägerelement 9 eine Heizeinrichtung 16 angeordnet. Diese weist eine Kühlwasserleitung 17 auf, die sich von dem Trägerelement 9 über die Fördereinrichtung 12 und insbesondere das Filterelement 14 und die
Saugöffnung 11 erstreckt, sowie sich von dem Entnahmemodul 8 in Richtung des Deckels 10 des Tanks 5 erstreckt, sodass es wesentliche Bereiche des Tanks 5 durchläuft. Wie in Figur 1 gezeigt, ist dazu die Kühlwasserleitung 17 innerhalb des Tanks 5 beispielsweise U- oder O-förmig ausgebildet, sodass sie auch die weiter obenliegenden Bereiche des Abgasnachbehandlungsmittels in dem Tank 5 durchläuft. Die Kühlwasserleitung 17 ist in den Kühlwasserkreis 18 der Brennkraftmaschine integrierbar, wie in Figur 1 gezeigt. Dabei ist an dem
Trägerelement 9 ein ansteuerbares Kühlwasserventil 19 befestigt, das den Kühlwasserfluss in die Kühlwasserleitung 17 bedarfsabhängig steuert oder regelt.
Im Betrieb wird der Betriebszustand der Tankeinrichtung 1 beispielsweise mittels der Sensoreinheit 15, wie zuvor beschrieben, überwacht. Wird dabei erkannt, dass die Temperatur in dem Tank 5 unterhalb des Gefrierpunkts des
Abgasnachbehandlungsmittels liegt, wird das Kühlwasserventil 19 geöffnet, sodass von der Brennkraftmaschine aufgewärmtes Kühlwasser durch die Kühlwasserleitung 17 strömt und dabei das in der Umgebung der
Kühlwasserleitung 17 befindliche Abgasnachbehandlungsmittel erwärmt und gegebenenfalls auftaut. Weil die Kühlwasserleitung 17 auch der Saugöffnung 11 und der Fördereinrichtung 12 zugeordnet ist, werden diese mitaufgetaut und es ist sichergestellt, dass flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel zum Einspritzen in das Abgas der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht. Dadurch, dass die Heizeinrichtung 16 in das Kühlwassersystem beziehungsweise den
Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine eingebunden/einbindbar ist, ist eine besonders einfache, kostengünstige und effiziente Aufwärmung des
Abgasnachbehandlungsmittels gewährleistet. Dadurch, dass das
Kühlwasserventil 19 direkt an dem Trägerelement 9 befestigt ist, kann auf eine zusätzliche Kühlwasserventilhalterung verzichtet werden.
Dadurch, dass die wesentlichen Komponenten des Entnahmemoduls 8 austauschbar an dem Trägerelement 9 angeordnet sind, insbesondere das Filterelement 14, die Fördereinrichtung 12, die Sensoreinheit 15 und/oder das Kühlwasserventil 19, ist außerdem eine einfache Wartung und Reparatur der Tankeinrichtung 1 gewährleistet. Die austauschbaren Komponenten sind insbesondere direkt von außen zugängig, wozu sie in Aussparungen des Trägerelements 9 angeordnet sind, die auch von außerhalb des Tanks 5 zugängig sind, oder beispielsweise nach Entfernen des Deckels 10 innerhalb des Tanks 5 fassbar und entnehmbar beziehungsweise auswechselbar sind.
Vorzugsweise sind folgende Komponenten der Unterseite des Trägerelements 9 angeordnet: Hauptpumpe und/oder Reinigungspumpe der Fördereinrichtung 12,
Umkehrventil und Drucksensor. Dabei ist es auch denkbar, mehrere
Komponenten zu einer gemeinsamen austauschbaren Einheit
zusammenzufassen, wie beispielsweise die Hauptpumpe und die optionale Reinigungspumpe. Bei den Sensoren für Füllstand und Temperatur ist das Ausfallrisiko relativ gering, sodass ein Austausch nicht unbedingt vorgesehen werden muss, sodass die Sensoreinheit 15 beispielsweise auch fest an der Trägereinrichtung 9 und damit nicht-austauschbar angeordnet und befestigt ist. Optional ist jedoch auch die Sensoreinheit 15, wie zuvor bereits erwähnt, austauschbar an dem Trägerelement 9 gehalten.
Dadurch, dass die Heizeinrichtung 16 in das Kühlwassersystem der
Brennkraftmaschine eingebunden ist, werden Einzelbauteile zum Betreiben einer separaten Heizeinrichtung eingespart. Die Wärmeübertragung von dem
Kühlwasser auf das Kühlwasserventil 19 ist sehr gut, weil auch das Ventil im geöffneten Zustand noch eine Drosselstelle darstellt, was bei einer hohen
Strömungsgeschwindigkeit für eine gute Wärmeübertragung in das
Kühlwasserventil und in das Abgasnachbehandlungsmittel sorgt. Dadurch, dass die Kühlwasserleitung 17 von dem Trägerelement 9 ausgeht, welches auch die Saugöffnung 11 aufweist, ist sichergestellt, dass ein äußerst kleines nicht absaugbares Volumen im Tank 5 besteht, auch dann, wenn Teile des
Abgasnachbehandlungsmittels zunächst gefroren sein sollten.
Bevorzugt ist an dem Trägerelement 9 außerdem eine elektrische
Anschlussschnittstelle 20 angeordnet, die als Steckanschluss ausgebildet ist, durch welchen sämtliche elektrischen Komponenten des Entnahmemoduls 8 durch eine einfache Steckverbindung elektrisch kontaktierbar sind. So ist beispielsweise der Steckanschluss dazu ausgebildet, die elektrische Verbindung zu der Fördereinrichtung 12, der Sensoreinheit 15 und dem Kühlwasserventil 19 herzustellen. Vorzugsweise ist dazu ein vierpoliger Anschluss mit
Versorgungsspannung und CAN- Kommunikation vorhanden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Figur 1 durch gestrichelte Linien gezeigt ist, wird die Kühlwasserleitung 17 durch einen Wärmetauscher 21 geführt, durch welchen auch eine Rücklaufleitung 22 des
Abgasnachbehandlungsmittels, das von dem Dosiermodul 2 zurück in den Tank 5 geführt wird, sodass ein Wärmeaustausch von der von dem Kühlwasser geführten Wärme zu dem rückgeführten Abgasnachbehandlungsmittel in dem Wärmetauscher 21 erfolgt. Das in den Tank 5 zurückgelangende und durch das Kühlwasser aufgewärmte Abgasnachbehandlungsmittel gelangt im direkten Kontakt mit gegebenenfalls noch gefrorenem Abgasnachbehandlungsmittel, wodurch dieses aufgetaut wird. Dadurch wird ein besonders effektiver
Wärmeaustausch zwischen Kühlwasser und Abgasnachbehandlungsmittel erreicht, weil die erzwungene Strömung des Abgasnachbehandlungsmittels die Wärme wesentlich besser transportiert als die natürliche Konvektion. Damit ist in kurzer Zeit das gesamte Tankvolumen im Tank 5 auftaubar. Während gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Wärmetauscher 21 am oberen Ende des Tanks 5 angeordnet ist, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, hier nicht dargestellt, dass das Kühlwassermittel 19 und eine Drossel in der Rücklaufleitung 22 in einem gemeinsamen (Wärmetauscher- )Gehäuse integriert beziehungsweise angeordnet sind.
Optional sind in dem Tank 5 außerdem ein oder mehrere elastische
Kompensationselemente angeordnet, die bei einer Volumenausdehnung des Abgasnachbehandlungsmittels beim Gefrieren komprimiert werden können.
Insgesamt bietet die vorteilhafte Tankeinrichtung 1 eine hohe Lebensdauer, eine einfache Wartung, insbesondere von Filterelement 14 und/oder
Fördereinrichtung 12, sowie eine vorteilhafte Beheizung des in dem Tank 5 befindlichen Abgasnachbehandlungsmittels.

Claims

Ansprüche
1. Tankeinrichtung (1) für ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Tank (5) zur Aufbewahrung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels und mit einem in/an dem Tank (5) angeordneten Entnahmemodul (8), das zumindest eine ansteuerbare Fördereinrichtung (12) für das
Abgasnachbehandlungsmittel, zumindest ein einer Saugseite der
Fördereinrichtung (12) zugeordnetes Filterelement (11) und wenigstens eine Heizeinrichtung (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Heizeinrichtung (16) eine an einen Kühlwasserkreislauf (18) der
Brennkraftmaschine anschließbare/angeschlossene Kühlwasserleitung (18) aufweist, die derart an dem Entnahmemodul (8) befestigt ist, dass sie abschnittsweise der Fördereinrichtung (12) zugeordnet ist und abschnittsweise oberhalb der Fördereinrichtung (12) durch den Tank (5) führt.
2. Tankeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entnahmemodul (8) ein Trägerelement (9) aufweist, an welchem die
Fördereinrichtung (12) und die Kühlwasserleitung (17) befestigt sind, wobei das Trägerelement (9) eine Tanköffnung (7) in einer Seitenwand oder im Boden (6) des Tanks (5) verschließt.
3. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (9) durch eine Verbindung an dem Tank (5) befestigt ist, die nur durch Zerstörung lösbar ist.
4. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (9) mit dem Tank (5) verschweißt ist.
5. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (9) einstückig mit dem Tank (5) ausgebildet ist.
6. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (11) und/oder die Fördereinrichtung (12) austauschbar an dem Trägerelement (9) befestigt sind.
7. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserleitung (17) zumindest ein ansteuerbares Kühlwasserventil (19) zugeordnet ist, wobei das Kühlwasserventil (19) an dem Trägerelement (9) befestigt ist.
8. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Komponenten an dem Trägerelement (9) wenigstens ein ansteuerbares Ventil, zumindest ein Sensor (15), insbesondere Drucksensor, Temperatursensor, Konzentrationssensor und/oder
Füllstandsensor, angeordnet und insbesondere austauschbar gehalten sind.
9. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine elektrische Anschlussschnittstelle (20) an dem Trägerelement (9) für die Fördereinrichtung (12), das Kühlwasserventil (19) und optional für einen oder mehrere Sensoren (15) angeordnet ist.
10. Tankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwasserleitung (17) und eine
Abgasnachbehandlungsmittelleitung, insbesondere eine in den Tank (5) führende Rücklaufleitung (22) für das Abgasnachbehandlungsmittel, durch einen gemeinsamen Wärmetauscher (21) führen.
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