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Title:
REDUCING AGENT RESERVOIR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/060992
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a reducing agent reservoir, wherein the reducing agent to be stored is preferably an aqueous urea solution for after-treatment of exhaust gas from a combustion engine, comprising a reservoir floor (1) which has a non-swashing area designed as a well (2). According to the invention, the reservoir floor (1) further comprises comb or rib-like structures (3) as a guide device for the reducing agent, said structures ending at the well (2) and giving a flow direction for the reducing agent present in the reservoir such that said reducing agent collects in the well (2).

Inventors:
SCHREIBER RUBEN (DE)
WAGNER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/064675
Publication Date:
May 26, 2011
Filing Date:
October 01, 2010
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
SCHREIBER RUBEN (DE)
WAGNER ANDREAS (DE)
International Classes:
F01N3/20; B60K15/077
Domestic Patent References:
WO2009011678A12009-01-22
Foreign References:
FR2915185A12008-10-24
DE2552208A11977-06-02
DE2456525A11976-08-12
DE10041678A12002-03-07
DE2623146A11977-12-01
DE102007015395A12008-10-02
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Reduktionsmittel-Vorratsbehälter, wobei das zu bevorratende Reduktionsmittel vorzugsweise eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor ist, umfassend einen Behälterboden (1 ), der eine als Senke (2) ausgebildete schwappsichere Stelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden (1 ) ferner kamm- und/oder rippenartige Strukturen (3) als Leitvorrichtung für das Reduktionsmittel aufweist, die an der Senke (2) enden und eine Strömungsrichtung für das im Vorratsbehälter vorhandene Reduktionsmittel vorgeben, so dass dieses sich in der Senke (2) sammelt.

2. Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) im Wesentlichen radial verlaufend um den Mittelpunkt der Senke (2) angeordnet sind.

3. Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) zumindest abschnittsweise gerade und/oder geschwungen verlaufen.

4. Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) von einem Rand (4) des Behälterbodens (1 ) bis zur Senke (2) verlaufen.

5. Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) an den Behälterboden (1 ) angeformt, angespritzt oder aus dem Behälterboden (1 ) unter Verwendung eines formgebenden Verfahrens herausgeformt ist.

Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) in den Vorratsbehälter eingesetzt ist.

Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) wenigstens ein Leitblech (5) und/oder wenigstens eine Erhebung (6) des Tankbodens (1 ) umfassen.

Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Senke (2) seitlich von einer ringförmigen Seitenwand (7) begrenzt wird, die zumindest abschnittsweise senkrecht und/oder schräg verlaufend in Bezug auf den Behälterboden (1 ) des Vorratsbehälters geführt ist.

Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) jeweils in gleichem Winkelabstand zueinander an der Senke (2) enden.

Reduktionsmittel-Vorratsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen (3) zwischen 1 und 5cm, vorzugsweise zwischen 2 und 4cm beträgt.

Description:
Beschreibung

Titel

Reduktionsmittel-Vorratsbehälter Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Reduktionsmittel-Vorratsbehälter, wobei das zu bevorratende Reduktionsmittel vorzugsweise eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor ist. Ein solcher Reduktionsmittel-Vorratsbehälter ist demnach insbesondere in einem SCR-

System (Selektiv Catalytic Reduktion) einsetzbar, bei dem flüssiges Reduktionsmittel bedarfsweise in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eindüst wird, um die katalytische Reduktion von Stickoxiden in einem SCR-Katalysator zu ermöglichen. Das flüssige Reduktionsmittel wird hierzu in einem Vorratsbehälter vorgehalten.

Stand der Technik

Bekannte Vorratsbehälter weisen oftmals im Bodenbereich eine Absenkung auf, die eine reduktionsmittelaufnehmende Senke bzw. Sumpf ausbildet. Eine solche

Senke bzw. ein solcher Sumpf besitzen den Vorteil, dass hierin vorhandenes flüssiges Reduktionsmittel im Wesentlichen schwappsicher aufbewahrt werden kann. Die Senke bzw. der Sumpf bilden somit eine schwappsichere Stelle im Vorratsbehälter aus. Schwappbewegungen des Reduktionsmittels resultieren aus der Bewegungsenergie, die über die Fahrzeugbewegung in das bevorratete Reduktionsmittel eingebracht werden. Dies ist beispielsweise bei Beschleunigung, Verzögerung sowie bei Kurvenfahrten des Fahrzeuges regelmäßig der Fall. Darüber hinaus kann auch eine Schräglage des Voratsbehälters zu einer Schwappbewegung des Reduktionsmittels führen. Ein Entleeren der Senke bzw. des Sumpfes gilt es dabei zu verhindern. Denn das flüssige Reduktionsmittel wird in der Regel über eine Entnahmevorrichtung der Senke bzw. dem Sumpf entnom- men und einer Dosiereinheit zugeführt. Befindet sich in der Senke bzw. in dem Sumpf kein flüssiges Reduktionsmittel mehr, wird über die Entnahmevorrichtung Luft angesaugt. Das Ansaugen von Luft gilt es zu vermeiden, da dies zu einer Störung des Betriebes einer mit dem Voratsbehälter verbundenen Abgasnach- behandlungsanlage führt.

Es sind SCR-Tanks bekannt, bei denen im Sumpf ein topfförmiger Innenbehälter eingelassen ist, der ein Überschwappen des flüssigen Reduktionsmittels verhindern soll. Der Innenbehälter dient hierbei als Schwapptopf. Die Befüllung des In- nenbehälters erfolgt in der Regel Undefiniert, so dass der Füllstand überwacht werden muss.

Darüber hinaus sind Tankbehälter bekannt, die über eine Saugstrahlpumpe oder eine andere Pumpe ständig befüllt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass der Füllstand einen gewissen Grenzwert nicht übersteigt, um Probleme im Zusammenhang mit Eisdruck zu vermeiden, da sich die üblicherweise als Reduktionsmittel eingesetzte wässrige Harnstofflösung ab Temperaturen unter -1 1 °C gefriert und ausdehnt. Ein SCR-Tank mit einem Schwapptopf geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 015 395 A1 hervor. Der Schwapptopf ist nicht wie sonst üblich, im unteren Bereich des Tanks eingerastet, um eine ortsfeste Anordnung zu bewirken, sondern in einem Führungsbereich in einer Vertiefung im Tankboden axial und radial geführt. Zudem wird die Oberseite des Schwapptopfes durch ein elastisches Element mit einer axialen Vorspannkraft beaufschlagt, so dass der Schwapptopf in Anlage mit dem Führungsbereich gehalten wird. Die axiale und radiale Führung des Schwapptopfes erfolgt über bevorzugt rippenförmig ausgebildet Ausstülpungen des Tankbodens, die in korrespondierend hierzu ausgebildete Aussparungen in der Mantelfläche des Schwapptopfes eingreifen. Somit wird ein Formschluss in zumindest einer Richtung bewirkt. Der Schwapptopf verhindert vorliegend jedoch nicht nur ein Überschwappen des Reduktionsmittels, sondern erschwert auch den Zulauf des Reduktionsmittels in die als Sumpf ausgebildete Vertiefung des Tankbodens. Im Tankbehälter verbleiben somit nicht absaugbare Restmengen, die für eine im Schwapptopf angeordnete Entnahmevorrichtung unerreichbar ist. Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zu Grunde, einen Reduktionsmittel- Vorratsbehälter vorzusehen, der die vorstehend genannten Nachteile nicht oder zumindest in deutlich verringertem Maße aufweist. Insbesondere soll eine Luft- ansaugung durch die Entnahmevorrichtung und eine im Vorratsbehälter verblei- bende nichtabsaugbare Restmenge vermieden werden. Zugleich sollen die Systemkosten beibehalten oder sogar reduziert werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Reduktionsmittel-Vorratsbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

Offenbarung der Erfindung

Der vorgeschlagene Reduktionsmittel-Vorratsbehälter umfasst einen Behälterboden, der eine als Senke ausgebildete schwappsichere Stelle aufweist. Erfindungsgemäß weist der Behälterboden ferner kämm- und/oder rippenartige Strukturen als Leitvorrichtung für das Reduktionsmittel auf. Die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen enden an der Senke und geben eine Strömungsrichtung für das im Vorratsbehälter vorhandene Reduktionsmittel vor. Dieses sammelt sich somit in der Senke. Die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen stellen sicher, dass sofern im Vorratsbehälter noch eine Restmenge des Reduktionsmittels vorhanden ist, dieses der Senke zugeführt wird. Demzufolge wird vorliegend das Problem nicht absaugbarer Restmengen beseitigt oder zumindest deutlich verringert. Auch ein niedriger Füllstand im Vorratsbehälter stellt somit kein Problem mehr da, da die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen im Bereich des Behälterbodens ausgebildet und/oder angeordnet sind. Die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen besitzen zudem den Vorteil, dass im Falle, dass Reduktionsmittel aus der Senke überschwappen sollte, dieses über die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen in die Senke zurückgeleitet wird. Somit ist gewährleistet, dass für eine in die Senke mündende Entnahmevorrichtung immer ausreichend flüssiges Reduktionsmittel zur Verfügung steht. Eine das System schädigende Luftansaugung kann somit vermieden werden.

Vorzugsweise sind die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen im Wesentli- chen radial verlaufend um den Mittelpunkt der Senke angeordnet. Der Verlauf der Strukturen gibt somit im Wesentlichen die gewünschte Strömungsrichtung vor. Wobei Mittelpunkt der Senke nicht gleich bedeutend mit einer kreisrunden Grundrissform der Senke ist. Die Senke kann im Grundriss auch eine polygon- förmige, insbesondere rechteckige oder ovale Form aufweisen. „Im Wesentlichen" radial verlaufend bedeutet vorliegend, dass der Verlauf der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen von außen nach innen erfolgt, wobei vorzugsweise eine Gerade durch den End- und den Anfangspunkt eines Kammes und/oder einer Rippe der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen radial verläuft.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen beispielsweise auch geschwungen verlaufen. Ein radialer Verlauf liegt dann lediglich in Bezug auf eine durch den End- und den Anfangspunkt geführte Gerade vor. Die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen können auch abschnittsweise geschwungen verlaufen, wobei sich gerade Abschnitte und geschwungen verlaufende Abschnitte abwechseln können. Die konkrete Ausführungsform der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen hängt unter anderem von der Form des Vorratsbehälters ab. Ein zumindest Abschnittsweise gerade und/oder geschwungen verlaufender Kamm und/oder Rippe einer kamm- und/oder rippenartigen Struktur endet jedoch in jedem Fall an der Senke.

Während das Ende der Kämme oder Rippen festgelegt ist, kann der Anfang beliebig gewählt werden. Vorzugsweise verlaufen die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen von einem Rand des Behälterbodens bis zur Senke. Der Behäl- terboden wird somit durch die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen durchgehend in Sektoren unterteilt, die jeweils von zwei Kämmen oder Rippen begrenzt werden, so dass sich in einem Sektor befindliches Reduktionsmittel über die jeweiligen Kämme bzw. Rippen der Senke zugeleitet werden. In Abhängigkeit von der Art des Vorratsbehälters kann zumindest ein Teil der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen an den Behälterboden angeformt, angespitzt oder aus dem Behälterboden unter Verwendung eines formgebenden Verfahrens herausgeformt sein. Die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen bestehen demnach vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff, aus dem auch der Behälterboden oder der Vorratsbehälter besteht. Die Herstellung der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen erfolgt dann vorzugsweise mit Herstellung des Behälterbodens bzw. des Vorratsbehälters.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zumindest ein Teil der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen in den Vorratsbehälter eingesetzt sein. In diesem Fall erfolgt zunächst die Herstellung des Vorratsbehälters, wonach beispielsweise über eine als Tankdeckel ausgebildete Öffnung im Vorratsbehälter die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen eingesetzt werden. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Umrüstung bzw. Nachrüstung bestehender Reduktionsmittel-Vorratsbehälter zu einem Behälter im Sinne der vorliegenden

Erfindung. Die Wahl des gleichen Werkstoffs ist bei einer zeitlich getrennten Herstellung des Behälters und der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen nicht erforderlich. Darüber hinaus können unterschiedliche im Behälterboden ausgebildete oder auf dem Behälterboden angeordnete kämm- und/oder rippenartige Strukturen kombiniert zur Ausführung gelangen. Beispielsweise können auch gerade gewählte Strukturen mit geschwungen verlaufenden Strukturen kombiniert werden.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen wenigstens ein Leitblech und/oder wenigstens eine Erhebung des

Tankbodens umfassen. Die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen können somit aus mehrere Leitblechen, mehreren Erhebungen des Tankbodens oder einer Kombination aus Leitbleichen und Erhebungen gebildet sein. Die Erhebungen sind aus dem Tankboden vorzugsweise herausgeformt und bestehen somit aus dem gleichen Werkstoff. Die Herstellung solcher Erhebungen kann in einfacher und damit kostengünstiger weise bei Herstellung des Behälterbodens bzw. des Vorratsbehälters erfolgen. Kommen ein oder mehrere Leitbleche zum Einsatz, erfolgt deren Herstellung vorzugsweise separat von der Herstellung des Behälterbodens bzw. des Vorratsbehälters, so dass auch hier ein einfaches und kostengünstiges Verfahren gewählt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Senke seitlich von einer ringförmigen Seitwand begrenzt, die zumindest Abschnittsweise senkrecht und/oder schräg verlaufend in Bezug auf den Behälterboden des Vorratsbehälters geführt ist. Eine insbesondere senkrecht in Bezug auf den Behälterboden verlaufende ringförmige Seitenwand verhindert ein Auslaufen des Reduktionsmittels aus der Senke bei einer Schräglage des Vorratsbehälters. Eine begrenzte Höhe der ringförmigen Seitenwand bewirkt wiederum, dass die Senke unempfindlich gegenüber Eisdruck ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enden die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen jeweils im gleichen Winkelabstand zueinander an der Senke. D.h., dass die die kämm- und/oder rippenartigen Strukutren ausbildenden Leitbleche und/oder Erhebungen gleichmäßig über den Behälterboden verteilt angeordnet sind. Es bilden sich somit bevorzugt Sektoren gleicher Größe aus. Je nach Behälterform kann es aber auch vorteilhaft sein, die Sektoren unterschiedlich groß auszubilden.

Da die kämm- und/oder rippenartigen Strukturen insbesondere bei einem niedrigen Füllstand des Vorratsbehälters ihre Wirkung entfalten sollen, genügt bereits eine Höhe der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen von wenigen Zentimen- tern. Vorzugsweise beträgt die Höhe H der kämm- und/oder rippenartigen Strukturen zwischen 1 und 5cm. Weiterhin vorzugsweise beträgt die Höhe H zwischen 2 und 4cm.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Vorratsbehälters,

Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 2 im Bereich einer kämm- bzw. rippenartigen Struktur,

Figur 3 einen Ausschnitt entsprechend Figur 2 jedoch mit einer alternativen kämm- bzw. rippenartigen Struktur,

Figur 4 eine Draufsicht zur schematischen Darstellung des Verlaufs der kamm- bzw. rippenartigen Strukturen, und

Figur 5 eine Draufschicht entsprechend Figur 4, jedoch einen alternativen Verlauf der Strukturen darstellend. Der perspektivischen Darstellung der Figur 1 ist ein Reduktionsmittel- Vorratsbehälter zu entnehmen, der einen runden Behälterboden 1 besitzt, in welchem eine Vertiefung ausgebildet ist, die als Senke 2 dient. Der Grundriss der als Senke 2 dienende Vertiefung ist ebenfalls rund. Um die Senke 2 herum sind

Leitbleche 5 zur Ausbildung kämm- und/oder rippenartiger Strukturen 3 angeordnet, die jeweils an der Senke 2 enden. Die Leitbleche 5 verlaufen gerade vom Rand 4 des Behälterbodens 1 bis an die Senke 2 heran. Die Leitbleche 5 sind ferner derart ausgerichtet, dass ihre Lage einer Radialen in Bezug auf den Mit- telpunkt der Senke 2 entspricht. Durch den radialen Verlauf der Leitbleche 5 wird der Behälterboden 1 in Sektoren unterteilt, wobei die vorliegend kreuzweise angeordneten vier Leitbleche auch vier Sektoren ausbilden. In einem solchen Sektor befindliches Reduktionsmittel wird über die Leitbleche 5 der Senke 2 zugeführt, wobei die Senke 2 überströmendes Reduktionsmittel die Befüllung der Senke 2 mit Reduktionsmittels gewährleistet. Um darüber hinaus ein Auslaufen des Reduktionsmittels aus der Senke 2 bei einer Schräglage des Vorratsbehälters zu verhindern, wird die Senke 2 seitlich von einer ringfömigen Seitenwand 7 begrenzt, die senkrecht zum Behälterboden 1 verläuft. Der Figur 2, die einen Ausschnitt der Figur 1 zeigt, ist ein Leitblech 5 der kamm- und/oder rippenartigen Strukturen 3 in Einzeldarstellung zu entnehmen, wobei deutlich wird, dass das Leitblech 5 vom Rand 4 des Behälterbodens 1 bis an die Senke 2 verläuft. Leitbleche 5 der dargestellten Art können an den Behälterboden 1 angeformt, angespritzt oder in sonstiger Weise nachträglich mit dem Be- hälterboden 1 verbunden worden sein. Darüber hinaus können die kamm- und/oder rippenartigen Strukturen 3 aber auch aus Erhebungen 6 gebildet werden, die in einem Herstellungsvorgang mit dem Behälterboden 1 hergestellt worden sind. Auch die Erhebungen 6 sind vorliegend vom Rand 4 des Behälterbodens 1 bis an die Senke 2 herangeführt (siehe Figur 3).

Die Figuren 4 und 5 zeigen aus Leitblechen 5 oder Erhebungen 6 gebildete kämm- und/oder rippenartige Strukturen 3, die gerade (Figur 4) oder geschwungen (Figur 5) verlaufen. Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen sind jedoch auch Abwandlungen möglich, die aus geraden und geschwungenen Abschnitten zusammengesetzte Leitbleche 5 und/oder Erhebungen 6 umfassen. Die Anzahl der Leitbleche 5 bzw. Erhebungen 6 ist zudem frei wählbar. Die Zahl vier ist hier nur beispielhaft gewählt.

In Figur 4 bilden die gerade verlaufenden Strukturen 3 insgesamt vier Sektoren aus, wobei die sich jeweils gegenüberliegenden Sektoren gleich ausgebildet sind. Der Winkelabstand der die Sektoren begrenzenden kämm- und/oder rippenartigen Strukturen 3 ist derart gewählt, dass die Sektorengesamtfläche aller Sektoren annähernd gleich ist.

Figur 5 zeigt in Ausführungsbeispiel mit geschwungen verlaufenden kamm- und/oder rippenartigen Strukturen 3, deren Verlauf jedoch ebenfalls im Wesentlichen als radial angesehen werden kann, da eine Verbindung der beiden Endpunkte einer solchen Struktur mittels einer geraden Linie radial in Bezug auf den Mittelpunkt der Senke 2 verläuft. Die geschwungene Ausformung der Leitbleche 5 bzw. der Erhebungen 6 kann das Strömungsverhalten des Reduktionsmittel positiv beeinflussen. Beispielsweise kann über geschwungen verlaufende Leitbleche 5 bzw. Erhebungen 6 Einfluss auf die Strömungsgeschwindigkeit des Reduktionsmittels genommen werden. Über die Strömungsgeschwindigkeit kann sichergestellt werden, dass das Reduktionsmittel die Senke 2 nicht vollständig überströmt, sondern sich in der Senke 2 sammelt.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sind keinesfalls beschränkend. Es besteht viel Gestaltungsspielraum in Bezug auf die konkrete Ausgestaltung der kämm- und/oder rippenartige Strukturen.