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EP3721063A1 - Scr-dosiereinheit zur förderung und bereitstellung eines flüssigen abgasreinigungsadditivs - Google Patents

Scr-dosiereinheit zur förderung und bereitstellung eines flüssigen abgasreinigungsadditivs

Info

Publication number
EP3721063A1
EP3721063A1 EP18815625.1A EP18815625A EP3721063A1 EP 3721063 A1 EP3721063 A1 EP 3721063A1 EP 18815625 A EP18815625 A EP 18815625A EP 3721063 A1 EP3721063 A1 EP 3721063A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aluminum frame
dosing unit
scr
plastic
plastic housing
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.)
Withdrawn
Application number
EP18815625.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sandro MULAZZANI
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.)
Vitesco Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies Germany 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 Vitesco Technologies Germany GmbH filed Critical Vitesco Technologies Germany GmbH
Publication of EP3721063A1 publication Critical patent/EP3721063A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • 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
    • F01N3/18—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
    • 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 ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • H05B3/82—Fixedly-mounted immersion heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
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    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
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    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1426—Filtration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1433—Pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/03—Heating of hydrocarbons

Definitions

  • SCR dosing unit for conveying and providing a liquid exhaust gas cleaning additive
  • the invention relates to an SCR dosing unit for conveying and providing a liquid exhaust gas purification additive.
  • an SCR dosing unit can be used, for example, in a motor vehicle to promote an exhaust gas purification additive to the exhaust gas treatment device of the motor vehicle.
  • This can be, for example, an exhaust gas treatment device which is used for purifying the exhaust gases of a diesel internal combustion engine of the motor vehicle and in which the method of selective catalytic reduction (SCR) is used.
  • the exhaust gases of diesel internal combustion engines often have a high proportion of nitrogen oxide compounds, which can be reduced by the SCR process with the aid of an exhaust gas cleaning additive.
  • Urea-water solution is regularly used as the emission control additive.
  • Urea-water solution with a urea content of 32.5% is available for emission control under the trade name AdBlue®.
  • Urea-water solution is removed from the exhaust gases or converted into ammonia inside the exhaust gas.
  • the nitrogen oxide compounds in the exhaust gas in the exhaust gas treatment device then react in the SCR process to harmless substances, in particular water, nitrogen and CO2.
  • a tank is regularly required in a motor vehicle, is stored in the exhaust gas purification additive.
  • an SCR metering unit is required that removes the exhaust gas purification additive from the tank and delivers it to the exhaust treatment device.
  • the over- Licher used exhaust gas cleaning additives can freeze at low temperatures. On freezing, on the one hand, there is a volume expansion that can damage the tank, the SCR dosing unit and other components. In addition, a promotion is not possible if the exhaust gas cleaning additive is frozen.
  • PTC heating elements A type of heaters used particularly frequently in SCR metering units are so-called PTC heating elements.
  • PTC have the property of being self-regulating around a certain temperature. This means that automatically sets a certain heating temperature in the operation of such PTC heating elements.
  • PTC heating elements are made of special materials that have a temperature-dependent electrical resistance, which generates the described dependence of the heating power on the temperature.
  • PTC heating elements are relatively expensive. In addition, it is difficult to heat large areas with PTC heating elements. It is therefore known to use heat distribution structures in order to effectively dissipate the heat generated by PTC heating elements from the PTC heating elements and to distribute them over larger areas. Only then can an effective fusion of larger quantities of frozen liquid exhaust gas cleaning additive in a tank be guaranteed.
  • Heat distribution structures are usually formed of metals with good thermal conductivity, for example of aluminum. Heat distribution structures and PTC heating elements are not permanently stable in the exhaust gas cleaning additive on a regular basis. It occurs very quickly corrosion, when PTC heating elements and heat distribution structures are exposed to liquid exhaust gas cleaning additive. To avoid this, therefore, sufficient protection must be provided.
  • SCR dosing units Another problem with SCR dosing units is that manufacturing costs are a very critical factor.
  • a tank for an exhaust gas purifying additive and SCR dosing unit must be provided in a motor vehicle in addition to the tank and the fuel delivery unit. Therefore, highly integrated, compact and high performance SCR dosing units are regularly desired at low cost.
  • SCR dosing unit to promote and provide a liquid emission control additive with a particularly effective heating presented.
  • the invention relates to an SCR dosing unit for conveying and providing a liquid exhaust gas cleaning additive on a multi-part aluminum frame, wherein at least one PTC heating element forms an electrically conductive contact between a first part and a second part of the aluminum frame, with no further electrically conductive contacts between the first part and the second part of the aluminum frame and the multi-part aluminum frame is injected into a plastic housing of the SCR dosing unit.
  • the SCR dosing or SCR delivery unit may be referred to as a pump module in example.
  • the be described plastic housing of the SCR dosing unit is a housing in which the various active components that are required for the promotion and provision of liquid additive from a tank, are arranged. The most important of these components is a pump with which the actual delivery takes place.
  • sensors, valves, switches, circuit boards, etc. may be arranged as components in the SCR dosing unit.
  • the plastic housing of the SCR metering unit is usually arranged in a tank in which the exhaust gas cleaning additive is stored. Then additional suction lines from the SCR metering unit to the tank can be very short or even eliminated.
  • the PTC heating elements serve to effectively heat liquid additive in the SCR dosing unit itself or in areas directly adjacent to the SCR dosing unit within a tank.
  • said aluminum frame is provided in order to transfer the heat from the PTC heating elements well into the exhaust gas cleaning additive. This aluminum frame is directly in the plastic case of the
  • the plastic housing is made of injection molding and surrounds the aluminum frame at least in sections.
  • a used injection molding material for the plastic housing may be, for example, POM (polyoxyethylene) or HDPE (high density polyethylene)
  • the aluminum frame has been preferably inserted into this injection mold before the injection molding material is introduced into the injection mold, thus ensuring that the plastic material of the plastic housing In particular, a strong composite of the aluminum frame and the formed material housing.
  • the plastic housing surrounds the aluminum miniumrahmen preferably on both sides. In particular, the material of the plastic housing surrounds the aluminum frame on an outer side of the plastic housing.
  • the SCR dosing unit can be arranged in a tank in which the liquid exhaust gas purification additive is stored. Characterized in that the material of the plastic housing completely surrounds the aluminum frame on an outer side, prevents liquid exhaust gas cleaning additive in the tank with the aluminum frame in contact. On an inner side of the plastic housing, the aluminum frame may also be partially exposed. This means that the aluminum material on an inner side of the plastic housing is not covered with plastic material.
  • PTC heating elements can be in contact with the aluminum frame on the inside of the plastic housing, so that the heat of the PTC heating elements can be transferred to the aluminum frame.
  • PTC heating elements which are arranged distributed as evenly as possible along a circumferential direction of the plastic housing.
  • a special feature of the aluminum frame is that it consists of separate parts, namely a first part and a second part.
  • the first part of the aluminum frame and the second part of the aluminum frame are electrically isolated from each other. There are only electrically conductive contacts between the first part and the second part by the PTC heating elements.
  • the PTC heating elements form electrically conductive connections between the first part and the second part. This makes it possible to supply the PTC heating elements via the first part of the aluminum frame and the second part of the aluminum frame with electric current.
  • the first part of the aluminum frame and the second part of the aluminum miniumrahmens thus form electrical supply and discharge to the PTC heating elements. This makes it possible to ensure a uniform Be aufschlagung the PTC heating elements with electric current.
  • the electric current flows into the PTC heating elements over the entire contact area of the PTC heating elements with the first part of the aluminum frame and out of the PTC heating elements over the entire contact surface of the PTC heating elements with the second part of the aluminum frame and vice versa.
  • the PTC material of the PTC heating elements is relatively expensive.
  • This form of electrical contact makes it possible to fully utilize the PTC material.
  • the electrical contacting described here allows a complete
  • the multi-part aluminum frame is in particular a two-part aluminum frame with a first part and a second part.
  • the concept of the two-part aluminum frame can be transferred to aluminum frames with three or more parts. It is important that at least two parts exist, so that the electrical contacting of PTC heating elements over the Aluminum frame can be done.
  • each of the two parts can be subdivided into two or more further parts, which if necessary can also be electrically insulated from one another.
  • the SCR metering unit when the plastic housing forms a plastic wall having a surface and the aluminum frame is at least partially disposed within the plastic wall and the aluminum frame covers the surface of the plastic wall to at least 60%.
  • the surface of the plastic wall of the plastic housing here an imaginary surface is meant, which forms the plastic wall.
  • the plastic housing is, for example, cylindrically shaped.
  • the surface of the plastic wall of the plastic housing is a cylindrical peripheral surface and an upper lid surface and / or a lower lid surface which lies in the plastic wall or is aligned with the plastic wall.
  • the aluminum frame covers the surface of the plastic wall, it is meant that an area proportion of at least 60% is covered by the aluminum frame along the said surface.
  • SCR metering unit is arranged with the plastic housing in a tank for liquid exhaust gas cleaning additive, this allows a large-scale release of heat from the aluminum frame to the exhaust gas cleaning additive in the tank.
  • the material of the plastic wall at least partially surrounds the aluminum frame on both sides.
  • both sides is here meant that plastic material both on the tank interior directed towards the outside of the plastic wall and on the interior of the plastic housing arranged aligned inside of the plastic wall.
  • the material of the plastic wall has an insulating effect. Because the plastic material is arranged on both sides, it can be ensured that the heat introduced by the PTC heating elements into the aluminum frame will also be distributed uniformly on both sides of the plastic wall and no disproportionate heat is emitted towards the inside.
  • the SCR metering unit when the plastic housing has a top and a circumferential side wall and the first part of the aluminum frame is at least partially disposed in the top, while the second part of the aluminum frame is at least partially disposed in the circumferential Be tenwand.
  • the first part of the aluminum frame is thus largely designed in the manner of a flat surface.
  • the second part of the aluminum frame is largely formed in the manner of a cylindrical peripheral surface.
  • the SCR metering unit when the first part of the aluminum frame forms at least one extension and the at least one PTC heating element is arranged in pocket-like openings, which are each frame frame between an extension of the first part of the aluminum frame and the second part of the aluminum and form at least one electrically conductive contact.
  • an extension is meant here a partial surface extending away from the flat surface of the first part of the aluminum frame (in particular vertically).
  • This extension forms in particular a to the second part of the aluminum frame at least sectionally parallel surface.
  • An arrangement of PTC heating elements between this surface of the extension and a surface of the second part of the aluminum frame is very easy.
  • a gap between the second part of the aluminum frame and the extension is referred to as a pocket-shaped opening, in which a PTC heating element can be used easily and with little manufacturing effort.
  • several pocket-shaped openings for PTC heating elements are formed by several extensions. Particularly preferably, there are two, three or four extensions and pocket-shaped openings with PTC heating elements arranged therein.
  • the aluminum frame or on the SCR dosing unit there are a plurality of such pocket-like openings on the aluminum frame or on the SCR dosing unit, which are distributed circumferentially along the peripheral side wall. This allows a particularly uniform distribution of heat on the outside of the plastic housing of the SCR dosing unit.
  • the SCR metering unit when the plastic housing has a circumferential flange, in which the second part of the aluminum frame extends with a flange-shaped portion.
  • a circumferential flange can be used, for example, to insert the plastic housing of the SCR dosing unit in a tank bottom.
  • the aluminum frame and in particular the second part of the Alumi niumrahmens continue in this flange, has the advantage that heat can be delivered via this flange to the exhaust gas cleaning additive in the tank.
  • SCR dosing unit if at least partially electrically insulating Distanzele elements are arranged between the first part and the second part of the aluminum frame.
  • Electrically insulating spacer elements may on the one hand be formed by the plastic material of the plastic housing itself. However, electrically insulating spacers may also be present to additional, for example, such be electrically insulating spacer elements inserted in the injection mold, with which the plastic housing is made, even before injection molding material is introduced into the injection mold. Such spacers then allow accurate positioning of the first part and the second part in the plastic housing. Such spacers may also serve to protect the PTC heating elements and, for example, be arranged in a ram-shaped manner around the PTC heating elements.
  • electrical voltage source for supplying power to the at least one PTC heating element, which is adapted to generate an electrical voltage between the first part and the second part of the aluminum frame.
  • a plastic tank for a liquid exhaust gas cleaning additive comprising a tank bottom side, in which a described SCR dosing unit is arranged such that the plastic housing of the SCR dosing unit forms a tank bottom in sections, the plastic housing from the bottom of the tank into a Interior of the plastic tank extends.
  • the SCR metering unit with the plastic housing in the tank bottom to arrange or arrange on the tank that this forms part of the tank bottom, is possible, regardless of the level of the exhaust gas purification additive in the tank and in particular special at low levels of the exhaust gas purification additive in the tank to be able to effectively ensure the removal of exhaust gas cleaning additive from the tank.
  • the bottom of the tank is an accessibility of the
  • SCR dosing unit ensures, so that, for example, the maintenance of active components in the SCR dosing unit is possible.
  • an interior of the tank here another interior is meant as the interior of the plastic housing.
  • the interior of the tank surrounds in a preferred embodiment, the outside of the plastic housing.
  • a motor vehicle having an internal combustion engine, a Abgas adaptationsvor device for cleaning the exhaust gases of the internal combustion engine with an SCR catalyst for performing the method of selective catalytic reduction and a described SCR dosing unit for adding a liquid Abgasreini supply additive to the exhaust treatment device.
  • the SCR dosing unit can remove the emission control additive from a plastic tank in which the SCR dosing unit is inserted.
  • FIGS. show particularly preferred embodiments of the invention, to which the invention is not limited.
  • the figures and especially the size ratios shown in the figures are only schematic. Show it :
  • Fig. 1 a schematic plastic tank with a be
  • Fig. 2 a section through a described
  • Fig. 4 a schematic section of the aluminum frame with
  • Fig. 5 a second schematic portion of the aluminum frame with PTC heating element
  • Fig. 6 a motor vehicle.
  • Fig. 1 shows a plastic tank 19 with a tank bottom 20, which is formed by a tank bottom 21 shown schematically here and in which an SCR dosing unit 1 is used, which has the structure described here.
  • SCR metering unit 1 has a plastic housing 8, in which an aluminum frame 3 is inserted.
  • This aluminum frame 3 has a first part 6 and a second part 7.
  • the first part 6 of the aluminum frame is disposed in a top 11 of the plastic housing 8.
  • the second part of the aluminum frame is predominantly in a circumferential side wall 12 of the
  • Plastic housing 8 arranged.
  • the plastic housing 8 has a plastic wall 9, which has a surface 10.
  • PTC heating elements 4 are arranged, which form electrical conductive contacts 5 between the first part 6 and the second part 7 of the aluminum frame 3.
  • the space between the first part 6 and the second part 7, in which the PTC heating elements 4 are arranged, can also be seen as a pocket-shaped opening 14 at.
  • the first part 6 of the aluminum frame forms to form the pocket-shaped openings 14 projections 13 which extend parallel to the second part 7 of the aluminum frame.
  • the plastic housing 8 of the SCR dosing unit 1 has a circumferential flange 15, with which it is inserted into the tank bottom 21.
  • the peripheral flange 15 effectively forms a connection region of the plastic housing 8 to a tank bottom 21.
  • This flange-shaped portion 16 allows heat distribution through the flange 15.
  • the plastic housing 8 as a whole forms an invagination in an interior 22 of the plastic tank 19, the emanating from the tank bottom 21.
  • a filter 34 is provided circumferentially on the outside. The filter 34 surrounds the plastic housing 8 circumferentially.
  • Liquid Abgastherapiesad additive in the plastic tank 19 can be sucked through the filter 34 to a suction point 31, at which the liquid Ab- gas cleaning additive is removed from the tank.
  • a pump 30 is arranged, which sucks the liquid exhaust gas purification additive from the suction point 31 via a suction line 32 and to a supply port 33 promotes, to which the exhaust gas purification additive is provided.
  • the plastic housing 8 is closed by a cover 35 on a housing inner side 36 facing outwards from the top side 11, so that a closed space 37 is formed for the components of the SCR metering unit 1 (in particular for a pump 30).
  • FIG. 2 shows a section through the SCR metering unit 1 and the plastic housing 8. It can be seen how the plastic wall 9 of the plastic housing 8 forms a peripheral surface.
  • the second part 7 of the aluminum frame 3 is arranged in this circumferential side wall 12 of the plastic housing.
  • Also visible from below is a section of the first part of the aluminum frame 3, not covered by the plastic material of the plastic housing 8, with extensions 13 which extend parallel to the second part of the aluminum frame and form pocket-like openings 14 in which PTC heating elements are arranged form electrical contacts 5 between the first part 6 and the second part 7 of the aluminum frame.
  • the suction point 31, the suction line 32 and the pump 30 also shown in Fig. 1 can be seen that here along the circumferential side wall 12 a total of three
  • PTC heating elements 4 are arranged in pocket-shaped openings 14. Shown are also spacer elements 17, which ensure a distance between the first part 6 and the second part 7 of the aluminum frame.
  • 4 and 5 each show a portion of the aluminum frame 3 with the first part 6 and the second part 7 and a PTC heating element 4 arranged between them, which forms the electrical contact 5 between the first part 6 and the second part 7 ,
  • the first part 6 and the second part 7 are each connected via electrical contacts 29 to a voltage source 18 in order to supply electrical current to the PTC heating element 4.
  • 4 additionally shows spacer elements 17, which maintain a spacing between the first part 6 and the second part 7 of the aluminum frame 3.
  • Fig. 6 shows a motor vehicle 23 comprising a combus- tion combustion engine 24, and an exhaust treatment device 25 with an SCR catalyst 26 for cleaning the exhaust gases of the internal combustion engine 24.
  • the exhaust treatment device 25 is liquid exhaust gas cleaning additive 2 from a plastic tank 19 with an SCR dosing unit 1 can be fed ,
  • the SCR metering unit 1 is connected via a line 27 to an injector 28 on the exhaust gas treatment device 25.

Landscapes

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Abstract

SCR-Dosiereinheit (1) zur Förderung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasreinigungsadditivs (2) aufweisend einen mehrteiligen Aluminiumrahmen (3), wobei mindestens ein PTC-Heizelement (4) einen elektrischen leitfähigen Kontakt (5) zwischen einem ersten Teil (6) und einem zweiten Teil (7) des Aluminiumrahmens (3) bildet, wobei keine weiteren elektrisch leitfähigen Kontakte zwischen dem ersten Teil (6) und dem zweiten Teil (7) des Aluminiumrahmens (3) existieren und der mehrteilige Aluminiumrahmen (3) in ein Kunststoffgehäuse (8) der SCR-Dosiereinheit (1) eingespritzt ist.

Description

Beschreibung
SCR-Dosiereinheit zur Förderung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasreinigungsadditivs
Die Erfindung betrifft eine SCR-Dosiereinheit zur Förderung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasreinigungsadditivs. Eine solche SCR-Dosiereinheit kann beispielsweise in einem Kraft fahrzeug verwendet werden, um ein Abgasreinigungsadditiv zur Abgasbehandlungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs zu fördern. Dies kann beispielsweise eine Abgasbehandlungsvorrichtung sein, die zur Reinigung der Abgase einer Dieselverbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs eingesetzt wird und in der das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Verfahren; SCR = se- lective catalytic reduction) angewendet wird.
Die Abgase von Dieselverbrennungskraftmaschinen haben häufig einen hohen Anteil an Stickoxidverbindungen, welche mit dem SCR-Verfahren unter Zuhilfenahme eines Abgasreinigungsadditivs reduziert werden können. Als Abgasreinigungsadditiv kommt hierbei regelmäßig Harnstoff-Wasser-Lösung zum Einsatz.
Harnstoff-Wasser-Lösung mit einem Harnstoffgehalt von 32,5 % ist zur Abgasreinigung unter dem Handelsnamen AdBlue® erhältlich. Harnstoff-Wasser-Lösung wird abgasextern oder abgasintern zu Ammoniak umgesetzt. Die Stickstoffoxidverbindungen im Abgas in der Abgasbehandlungsvorrichtung reagieren beim SCR-Verfahren dann zu unschädlichen Substanzen und zwar insbesondere Wasser, Stickstoff und CO2.
Zur Förderung und Bereitstellung von Abgasreinigungsadditiv ist in einem Kraftfahrzeug regelmäßig ein Tank erforderlich, in dem Abgasreinigungsadditiv gelagert wird. Darüber hinaus ist eine SCR-Dosiereinheit erforderlich, die das Abgasreinigungsadditiv aus dem Tank entnimmt und zu der Abgasbehandlungsvorrichtung fördert. Bei der Lagerung von Abgasreinigungsadditiv in dem Tank und bei der Förderung und Bereitstellung des Abgasreini gungsadditivs ist es regelmäßig problematisch, dass die üb- licherweise eingesetzten Abgasreinigungsadditive (beispiels weise die weiter oben angesprochene Harnstoff-Wasser-Lösung) bei niedrigen Temperaturen einfrieren können. Beim Einfrieren tritt einerseits eine Volumenausdehnung auf, die dazu führt, dass der Tank, die SCR-Dosiereinheit und weitere Komponenten beschädigt werden können. Darüber hinaus ist eine Förderung nicht möglich, wenn das Abgasreinigungsadditiv eingefroren ist. Aus diesem Grund ist es bekannt, in SCR-Dosiereinheiten und in Tanks zur Lagerung von Abgasreinigungsadditiven Heizungen vorzusehen. Mit solchen Heizungen kann einerseits ein Einfrieren des Abgas reinigungsadditivs verhindert werden. Anderseits ist es möglich, eingefrorenes Abgasreinigungsadditiv aufzuschmelzen, so dass es flüssig wird und dann wieder bereitgestellt werden kann.
Eine bei SCR-Dosiereinheiten besonders häufig eingesetzte Art der Heizungen sind sogenannte PTC-Heizelemente PTC-Heizelement (PTC = positive temperature coefficient) haben die Eigenschaft, um eine bestimmte Temperatur herum selbstregelnd zu sein. Das heißt, dass sich beim Betrieb derartiger PTC-Heizelemente automatisch eine bestimmte Heiztemperatur einstellt.
PTC-Heizelemente bestehen aus besonderen Materialien, die einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand haben, welcher die beschriebene Abhängigkeit der Heizleistung von der Temperatur erzeugt .
PTC-Heizelemente sind allerdings relativ teuer. Darüber hinaus ist es schwierig, mit PTC-Heizelementen große Flächen zu be heizen. Daher ist es bekannt, Wärmeverteilstrukturen zu ver wenden, um die von PTC-Heizelementen erzeugte Wärme wirkungsvoll von den PTC-Heizelementen abzuführen und über größere Flächen zu verteilen. Nur so kann eine effektive AufSchmelzung größerer Mengen von eingefrorenem flüssigem Abgasreinigungsadditiv in einem Tank gewährleistet werden. Wärmeverteilstrukturen sind üblicherweise aus Metallen mit guter thermischer Leitfähigkeit gebildet, beispielsweise aus Aluminium. Wärmeverteilstrukturen und PTC-Heizelemente sind regelmäßig im Abgasreinigungsadditiv nicht dauerhaft beständig. Es tritt sehr schnell Korrosion auf, wenn PTC-Heizelemente und Wärmeverteilstrukturen flüssigem Abgasreinigungsadditiv ausgesetzt sind. Um dies zu vermeiden, muss daher ein ausreichender Schutz vorgesehen sein.
Ein weiteres Problem bei SCR-Dosiereinheiten ist, dass die Herstellungskosten ein sehr kritischer Faktor sind. Ein Tank für ein Abgasreinigungsadditiv und SCR-Dosiereinheit müssen in einem Kraftfahrzeug zusätzlich zum Tank und zur Fördereinheit für Kraftstoff vorgesehen sein . Daher sind hochintegrierte, kompakte und sehr leistungsfähige SCR-Dosiereinheiten zu geringen Kosten regelmäßig erwünscht.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die geschilderten technischen Probleme zu lösen oder zumindest zu lindern. Es soll insbesondere eine besonders kostengünstige und leicht herstellbare langzeitstabile und kompakte
SCR-Dosiereinheit zur Förderung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasreinigungsadditivs mit einer besonders wirksamen Heizung vorgestellt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Die Erfindung betrifft eine SCR-Dosiereinheit zur Förderung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasreinigungsadditivs auf weisend einen mehrteiligen Aluminiumrahmen, wobei mindestens ein PTC-Heizelement einen elektrischen leitfähigen Kontakt zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil des Aluminiumrahmens bildet, wobei keine weiteren elektrisch leitfähigen Kontakte zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Aluminium- rahmens existieren und der mehrteilige Aluminiumrahmen in ein Kunststoffgehäuse der SCR-Dosiereinheit eingespritzt ist.
Die SCR-Dosiereinheit oder auch SCR-Fördereinheit kann bei spielsweise auch als Pumpenmodul bezeichnet werden. Das be schriebene Kunststoffgehäuse der SCR-Dosiereinheit ist ein Gehäuse, in dem die verschiedenen aktiven Komponenten, die zur Förderung und Bereitstellung von flüssigem Additiv aus einem Tank erforderlich sind, angeordnet sind. Die wichtigste dieser Komponenten ist eine Pumpe, mit der die eigentliche Förderung erfolgt. Zusätzlich können in der SCR-Dosiereinheit Sensoren, Ventile, Schalter, Platinen etc. als Komponenten angeordnet sein. Das Kunststoffgehäuse der SCR-Dosiereinheit ist übli cherweise in einem Tank angeordnet, in welchem das Abgasrei nigungsadditiv gelagert wird. Dann können zusätzliche An saugleitungen von der SCR-Dosiereinheit zu dem Tank sehr kurz sein oder sogar entfallen. Die PTC-Heizelemente dienen dazu, flüssiges Additiv in der SCR-Dosiereinheit selbst oder in unmittelbar an die SCR-Dosiereinheit angrenzenden Bereichen innerhalb eines Tanks effektiv aufzuheizen. Um die Wärme von den PTC-Heizelementen gut in das Abgasreinigungsadditiv zu über tragen, ist der genannte Aluminiumrahmen vorgesehen. Dieser Aluminiumrahmen ist direkt in das Kunststoffgehäuse der
SCR-Dosiereinheit eingespritzt. Mit dem Begriff „eingespritzt" ist hier gemeint, dass das Kunststoffgehäuse aus Spritzguss gefertigt ist und den Aluminiumrahmen zumindest abschnittsweise umgibt. Ein verwendetes Spritzgussmaterial für das Kunst stoffgehäuse kann beispielsweise POM ( Polyoxyethylen) oder HDPE (High density polyethylen) sein. Das Spritzgussgehäuse ist vorzugsweise mit einem üblichen Spritzgussverfahren herge stellt, bei welchem das Spritzgussmaterial unter hohem Druck in eine Spritzgussform eingespritzt wird. Der Aluminiumrahmen ist in diese Spritzgussform vorzugsweise eingelegt worden, bevor das Spritzgussmaterial in die Spritzgussform gegeben wird. So wird gewährleistet, dass das Kunststoffmaterial des Kunststoffge- häuses den Aluminiumrahmen vollständig umgibt. Insbesondere wird ein fester Verbund aus dem Aluminiumrahmen und dem Kunst- stoffgehäuse gebildet. Das Kunststoffgehäuse umgibt den Alu miniumrahmen vorzugsweise beidseitig. Insbesondere umgibt das Material des Kunststoffgehäuses den Aluminiumrahmen auf einer Außenseite des Kunststoffgehäuses . Weiter oben wurde bereits beschrieben, dass die SCR-Dosiereinheit in einem Tank angeordnet sein kann, in welchem das flüssige Abgasreinigungsadditiv gelagert ist. Dadurch, dass das Material des Kunststoffgehäuses den Aluminiumrahmen auf einer Außenseite vollständig umgibt, wird verhindert, dass flüssiges Abgasreinigungsadditiv in dem Tank mit dem Aluminiumrahmen in Kontakt gelangt. Auf einer Innenseite des Kunststoffgehäuses kann der Aluminiumrahmen auch teilweise frei liegen. Hiermit ist gemeint, dass das Alumi niummaterial auf einer Innenseite des Kunststoffgehäuses be reichsweise nicht mit Kunststoffmaterial abgedeckt ist.
PTC-Heizelemente können auf der Innenseite des Kunststoffge häuses mit dem Aluminiumrahmen in Kontakt sein, damit die Wärme der PTC-Heizelemente an den Aluminiumrahmen übertragen werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante existieren mehrere PTC-Heizelemente, die jeweils elektrisch leitfähige Kontakte zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Aluminiumrahmens bilden. Besonders bevorzugt ist eine Aus führungsvariante mit zwei, drei oder vier einzelnen
PTC-Heizelementen, die entlang einer Umfangsrichtung des Kunststoffgehäuses möglichst gleichmäßig verteilt angeordnet sind .
Eine Besonderheit des Aluminiumrahmens ist, dass dieser aus voneinander getrennten Teilen besteht, nämlich aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil. Der erste Teil des Aluminiumrahmens und der zweite Teil des Aluminiumrahmens sind elektrisch voneinander isoliert. Es bestehen lediglich elektrisch leit fähige Kontakte zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil durch die PTC-Heizelemente. Die PTC-Heizelemente bilden elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil. Hierdurch wird es möglich, die PTC-Heizelemente über den ersten Teil des Aluminiumrahmens und den zweiten Teils des Aluminiumrahmens mit elektrischem Strom zu versorgen. Der erste Teil des Aluminiumrahmens und der zweite Teil des Alu miniumrahmens bilden somit elektrische Zu- und Ableitungen zu den PTC-Heizelementen . Dies ermöglicht es, eine gleichmäßige Be aufschlagung der PTC-Heizelemente mit elektrischem Strom zu gewährleisten. Der elektrische Strom fließt über die gesamte Kontaktfläche der PTC-Heizelemente mit dem ersten Teil des Aluminiumrahmens in die PTC-Heizelemente hinein und über die gesamte Kontaktefläche der PTC-Heizelemente mit dem zweiten Teil des Aluminiumrahmens aus den PTC-Heizelementen hinaus und umgekehrt. Weiter oben wurde beschrieben, dass das PTC-Material der PTC-Heizelemente relativ teuer ist. Diese Form der elektrischen Kontaktierung ermöglicht es, das PTC-Material vollständig zu nutzen. Vormals war häufig nur eine einseitige elektrische Kontaktierung von PTC-Heizelementen üblich, wobei die elektrischen Kontakte nebeneinander an einer Oberfläche der PTC-Heizelemente angeordnet waren. Durch eine solche elektrische Kontaktierung ist nur ein Teil des Materials des PTC-Heizelements von elektrischem Strom durchflossen. Die hier beschriebene elektrische Kontaktierung ermöglicht eine vollständige
Durchströmung des PTC-Heizelementes mit elektrischem Strom. Dies bietet einen besonderen Synergieeffekt mit dem in das Kunst stoffgehäuse eingespritzten Aluminiumrahmen, weil die Position des ersten Teils des Aluminiumrahmens und des zweiten Teils des Aluminiumrahmens durch das Einspritzen in das Kunststoffgehäuse besonders genau vorgegeben werden kann. Es können damit flächige Kontakte für die PTC-Heizelemente an dem ersten Teil des Aluminiumrahmens und an dem zweiten Teil des Aluminiumrahmens besonders präzise vorgegeben werden, so dass eine dauerhafte und sichere elektrische Anbindung von PTC-Heizelementen ermöglicht wird .
Der mehrteilige Aluminiumrahmen ist insbesondere ein zwei teiliger Aluminiumrahmen mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil. Das Konzept des zweiteiligen Aluminiumrahmens kann be liebig auf Aluminiumrahmen mit drei oder mehr Teilen übertragen werden. Wichtig ist, dass mindestens zwei Teile existieren, damit die elektrische Kontaktierung von PTC-Heizelementen über den Aluminiumrahmen erfolgen kann. Jedes der beiden Teile kann selbstverständlich in zwei oder mehr weitere Teile unterteilt sein, die ggf. auch elektrisch voneinander isoliert sein können.
Weiterhin vorteilhaft ist die SCR-Dosiereinheit , wenn das Kunststoffgehäuse eine Kunststoffwand bildet, die eine Fläche hat und der Aluminiumrahmen zumindest teilweise innerhalb der Kunststoffwand angeordnet ist und der Aluminiumrahmen die Fläche der Kunststoffwand zu mindestens 60 % abdeckt.
Mit der Fläche der Kunststoffwand des Kunststoffgehäuses ist hier eine gedachte Fläche gemeint, die die Kunststoffwand bildet . Das Kunststoffgehäuse ist beispielsweise zylindrisch geformt. Dann ist die Fläche der Kunststoffwand des Kunststoffgehäuses eine zylinderförmige Umfangsfläche sowie eine obere Deckelfläche und/oder eine untere Deckelfläche, die in der Kunststoffwand liegt bzw. an der Kunststoffwand ausgerichtet ist. Damit, dass der Aluminiumrahmen die Fläche der Kunststoffwand abdeckt, ist gemeint, dass entlang der genannten Fläche ein Flächenanteil von mindestens 60 % von dem Aluminiumrahmen abgedeckt wird.
Eine solche Anordnung ermöglicht es, die Wärme der
PTC-Heizelemente großflächig entlang der Kunststoffwand des Kunststoffgehäuses zu verteilen. Insbesondere wenn die
SCR-Dosiereinheit mit dem Kunststoffgehäuse in einem Tank für flüssiges Abgasreinigungsadditiv angeordnet ist, ermöglicht dies eine großflächige Abgabe der Wärme von dem Aluminiumrahmen an das Abgasreinigungsadditiv in dem Tank.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Material der Kunststoffwand den Aluminiumrahmen zumindest abschnittsweise beidseitig umgibt. Vorzugsweise existiert ein relativ großer Anteil von beispielsweise mehr als 50 % der genannten Fläche, zu welcher das Kunststoffmaterial den Aluminiumrahmen beidseitig umgibt. Mit beidseitig ist hier gemeint, dass Kunststoffmaterial sowohl auf der zum Tankinnenraum hin gerichteten Außenseite der Kunst stoffwand als auch auf der zum Innenraum des Kunststoffgehäuses hin ausgerichteten Innenseite der Kunststoffwand angeordnet ist. Das Material der Kunststoffwand hat eine isolierende Wirkung. Dadurch, dass das Kunststoffmaterial beidseitig angeordnet ist, kann gewährleistet werden, dass die von den PTC-Heizelementen in den Aluminiumrahmen eingebrachte Wärme auch gleichmäßig zu beiden Seiten der Kunststoffwand verteilt abgeben wird und keine überproportionale Wärmeabgabe hin zu der Innenseite erfolgt.
Weiterhin vorteilhaft ist die SCR-Dosiereinheit , wenn das Kunststoffgehäuse eine Oberseite und eine umlaufende Seitenwand hat und der erste Teil des Aluminiumrahmens zumindest teilweise in der Oberseite angeordnet ist, während der zweite Teil des Aluminiumrahmens zumindest teilweise in der umlaufenden Sei tenwand angeordnet ist. Der erste Teil des Aluminiumrahmens ist damit größtenteils nach Art einer flachen Fläche ausgebildet. Der zweite Teil des Aluminiumrahmens ist größtenteils nach Art einer zylindrischen Umfangsfläche ausgebildet. Eine derartige Auf teilung in ersten Teil und zweiten Teil des Aluminiumrahmens ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Alumini umrahmens, weil der Aluminiumrahmen durch relativ einfache Tiefziehschritte und Biegeschritte hergestellt werden kann. Insbesondere ist keine komplexe Formung des Aluminiumrahmens notwendig, bei der beispielsweise verschiedene Teil des Alu miniumrahmens miteinander verschweißt werden müssen.
Weiterhin vorteilhaft ist die SCR-Dosiereinheit, wenn der erste Teil des Aluminiumrahmens mindestens einen Fortsatz bildet und das mindestens eine PTC-Heizelement in taschenartigen Öffnungen angeordnet ist, die jeweils zwischen einem Fortsatz des ersten Teils des Aluminiumrahmens und dem zweiten Teil des Alumini umrahmens angeordnet sind und mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontakt bilden.
Mit einem Fortsatz ist hier eine sich von der flachen Fläche des ersten Teils des Aluminiumrahmens (insbesondere senkrecht) weg erstreckende Teilfläche gemeint. Dieser Fortsatz bildet ins besondere eine zum zweiten Teil des Aluminiumrahmens zumindest abschnittsweise parallel liegende Fläche aus. Eine Anordnung von PTC-Heizelementen zwischen dieser Fläche des Fortsatzes und einer Fläche des zweiten Teils des Aluminiumrahmens ist sehr einfach möglich. Ein Spalt zwischen dem zweiten Teil des Aluminiumrahmens und dem Fortsatz wird als taschenförmige Öffnung bezeichnet, in welche ein PTC-Heizelement einfach und mit geringem Fertigungsaufwand eingesetzt werden kann. Vorzugsweise sind durch mehrere Fortsätze mehrere taschenförmige Öffnungen für PTC-Heizelemente gebildet. Besonders bevorzugt existieren zwei, drei oder vier Fortsätze und taschenförmige Öffnungen mit darin angeordneten PTC-Heizelementen. Vorzugsweise existieren an dem Aluminiumrahmen bzw. an der SCR-Dosiereinheit mehrere derartige taschenförmige Öffnungen, die umlaufend entlang der umlaufenden Seitenwand verteilt sind. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Verteilung von Wärme an der Außenseite des Kunststoffgehäuses der SCR-Dosiereinheit.
Weiterhin vorteilhaft ist die SCR-Dosiereinheit, wenn das Kunststoffgehäuse einen umlaufenden Flansch aufweist, in welchem sich der zweite Teil des Aluminiumrahmens mit einem flansch förmigen Abschnitt erstreckt. Ein solcher umlaufender Flansch kann beispielsweise dazu genutzt werden, um das Kunststoff gehäuse der SCR-Dosiereinheit in einen Tankboden einzufügen. Den Aluminiumrahmen und insbesondere den zweiten Teil des Alumi niumrahmens in diesem Flansch fortzuführen, hat den Vorteil, dass Wärme auch über diesen Flansch an das Abgasreinigungsadditiv in dem Tank abgegeben werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist die SCR-Dosiereinheit, wenn zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Aluminiumrahmens zumindest abschnittsweise elektrisch isolierende Distanzele mente angeordnet sind.
Elektrisch isolierende Distanzelemente können einerseits von dem Kunststoffmaterial des Kunststoffgehäuses selbst gebildet sein. Elektrisch isolierende Distanzelemente können aber auch zu sätzlich vorhanden sein, beispielsweise können derartige elektrisch isolierende Distanzelemente in der Spritzgussform eingelegt sein, mit welcher das Kunststoffgehäuse hergestellt wird, schon bevor Spritzgußmaterial in die Spritzgussform eingebracht wird. Solche Distanzelemente ermöglichen dann eine genaue Positionierung des ersten Teils und des zweiten Teils in dem Kunststoffgehäuse . Solche Distanzelemente können auch zum Schutz der PTC-Heizelemente dienen und beispielsweise rah menförmig rund um die PTC-Heizelemente angeordnet sein.
Auch vorteilhaft ist die SCR-Dosiereinheit mit einer
elektrischen Spannungsquelle zur Spannungsversorgung des mindestens einen PTC-Heizelementes, die dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Aluminiumrahmens zu erzeugen.
Hier auch beschrieben werden soll ein Kunststofftank für ein flüssiges Abgasreinigungsadditiv aufweisend eine Tankunter seite, in welcher eine beschriebene SCR-Dosiereinheit derart angeordnet ist, dass das Kunststoffgehäuse der SCR-Dosiereinheit abschnittsweise einen Tankboden bildet, wobei das Kunst stoffgehäuse sich ausgehend von der Tankunterseite in einen Innenraum des Kunststofftanks erstreckt.
Die SCR-Dosiereinheit mit dem Kunststoffgehäuse in dem Tankboden anzuordnen bzw. so an dem Tank anzuordnen, dass dieser einen Teil des Tankbodens bildet, ermöglicht ist, unabhängig von dem Füllstand des Abgasreinigungsadditivs in dem Tank und insbe sondere auch bei niedrigen Füllständen des Abgasreinigungs additivs in dem Tank, die Entnahme von Abgasreinigungsadditiv aus dem Tank effektiv gewährleisten zu können. Darüber hinaus ist an der Unterseite des Tanks eine Erreichbarkeit der
SCR-Dosiereinheit gewährleistet, so dass beispielsweise auch die Wartung von aktiven Komponenten in der SCR-Dosiereinheit möglich ist. Mit einem Innenraum des Tanks ist hier ein anderer Innenraum gemeint als der Innenraum des Kunststoffgehäuses . Der Innenraum des Tanks umgibt in einer bevorzugten Ausführungsvariante die Außenseite des Kunststoffgehäuses . Hier auch beschrieben werden soll ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasbehandlungsvor richtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine mit einem SCR-Katalysator zur Durchführung des Verfahrens der selektiven katalytischen Reduktion und einer beschriebenen SCR-Dosiereinheit zur Zugabe eines flüssigen Abgasreini gungsadditivs zu der Abgasbehandlungsvorrichtung. Diese
SCR-Dosiereinheit kann das Abgasreinigungsadditiv aus einem Kunststofftank entnehmen, in welchen die SCR-Dosiereinheit eingesetzt ist.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und vor allem die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen :
Fig. 1: einen schematischen Kunststofftank mit einer be
schriebenen SCR-Dosiereinheit,
Fig. 2: einen Schnitt durch eine beschriebene
SCR-Dosiereinheit,
Fig. 3: eine dreidimensionale schematische Darstellung des
Aluminiumrahmens ,
Fig. 4: einen schematischen Abschnitt des Aluminiumrahmens mit
PTC-Heizelement,
Fig. 5: einen zweiten schematischen Abschnitt des Aluminium rahmens mit PTC-Heizelement , und
Fig. 6: ein Kraftfahrzeug. Fig. 1 zeigt einen Kunststofftank 19 mit einer Tankunterseite 20, die von einem hier schematisch dargestellten Tankboden 21 gebildet ist und in welchen eine SCR-Dosiereinheit 1 eingesetzt ist, die den hier beschriebenen Aufbau aufweist. Diese
SCR-Dosiereinheit 1 hat ein Kunststoffgehäuse 8, in welches ein Aluminiumrahmen 3 eingesetzt ist. Dieser Aluminiumrahmen 3 hat einen ersten Teil 6 und einen zweiten Teil 7. Der erste Teil 6 des Aluminiumrahmens ist in einer Oberseite 11 des Kunst stoffgehäuses 8 angeordnet. Der zweite Teil des Aluminiumrahmens ist überwiegend in einer umlaufenden Seitenwand 12 des
Kunststoffgehäuses 8 angeordnet. Das Kunststoffgehäuse 8 hat eine Kunststoffwand 9, die eine Fläche 10 hat . Zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 des Aluminiumrahmens 3 sind PTC-Heizelemente 4 angeordnet, die elektrische leitfähige Kontakte 5 zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 des Aluminiumrahmens 3 bilden. Der Raum zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7, in welchem die PTC-Heizelemente 4 angeordnet sind, kann auch als taschenförmige Öffnung 14 an gesehen werden. Der erste Teil 6 des Aluminiumrahmens bildet zur Ausbildung der taschenförmigen Öffnungen 14 Fortsätze 13, die sich parallel zum zweiten Teil 7 des Aluminiumrahmens erstrecken.
Das Kunststoffgehäuse 8 der SCR-Dosiereinheit 1 hat einen umlaufenden Flansch 15, mit welchem es in den Tankboden 21 eingesetzt ist. Der umlaufende Flansch 15 bildet gewissermaßen einen Anschlussbereich des Kunststoffgehäuses 8 zu einem Tankboden 21 aus. In dem umlaufenden Flansch 15 befindet sich ein flanschförmiger Abschnitt 16 des zweiten Teils 7 des Alumi niumrahmens 3. Dieser flanschförmige Abschnitt 16 ermöglicht eine Wärmeverteilung über den Flansch 15. Das Kunststoffgehäuse 8 bildet als Ganzes eine Einstülpung in einen Innenraum 22 des Kunststofftanks 19 hinein, die von dem Tankboden 21 ausgeht. An dem Kunststoffgehäuse 8 der SCR-Dosiereinheit ist umlaufend außen auch ein Filter 34 vorgesehen. Der Filter 34 umgibt das Kunststoffgehäuse 8 umfänglich. Flüssiges Abgasreinigungsad ditiv in dem Kunststofftank 19 kann durch den Filter 34 zu einer Ansaugstelle 31 gesaugt werden, an welcher das flüssige Ab- gasreinigungsadditiv aus dem Tank entnommen wird. In dem Kunststoffgehäuse 8 ist eine Pumpe 30 angeordnet, die über eine Saugleitung 32 das flüssige Abgasreinigungsadditiv von der Ansaugstelle 31 ansaugt und zu einem Bereitstellungsanschluss 33 fördert, an welchem das Abgasreinigungsadditiv bereitgestellt wird. Das Kunststoffgehäuse 8 ist auf einer der Oberseite 11 gegenüber angeordneten nach außen zeigenden Gehäuseinnenseite 36, von einem Deckel 35 verschlossen, so dass ein geschlossener Raum 37 für die Komponenten der SCR-Dosiereinheit 1 (insbesondere für eine Pumpe 30) gebildet ist.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die SCR-Dosiereinheit 1 und das Kunststoffgehäuse 8 gezeigt. Zu erkennen ist, wie die Kunst stoffwand 9 des Kunststoffgehäuses 8 eine Umfangsfläche bildet. Der zweite Teil 7 des Aluminiumrahmens 3 ist in dieser umlaufenden Seitenwand 12 des Kunststoffgehäuses angeordnet. Von unten zu sehen ist auch ein hier nicht von dem Kunststoffmaterial des Kunststoffgehäuses 8 abgedeckter Abschnitt des ersten Teils des Aluminiumrahmens 3 mit Fortsätzen 13, die sich parallel zum zweiten Teil des Aluminiumrahmens erstrecken und taschenartige Öffnungen 14 bilden, in welchen PTC-Heizelemente angeordnet sind und elektrische Kontakte 5 zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 des Aluminiumrahmens bilden. Ebenfalls zu erkennen sind die ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Ansaugstelle 31, die Saugleitung 32 und die Pumpe 30. Zu erkennen ist, dass hier entlang der umlaufenden Seitenwand 12 insgesamt drei
PTC-Heizelemente 4 in taschenförmigen Öffnungen 14 angeordnet sind. Ebenfalls dargestellt sind Distanzelemente 17, die einen Abstand zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 des Aluminiumrahmens gewährleisten.
Zur besseren räumlichen Orientierung des Aluminiumrahmens ist der Aluminiumrahmen 3 ohne weitere Strukturelemente der
SCR-Dosiereinheit in Fig. 3 noch einmal in einer dreidimen sionalen Darstellung schematisch gezeigt. Zu erkennen sind der erste Teil 6 und der zweite Teil 7, wobei der erste Teil 6 Fortsätze 13 und der zweite Teil 7 den flanschförmigen Abschnitt 16 bildet. Das Material des hier nicht dargestellten Kunst stoffgehäuses umgibt beide Teile des Aluminiumrahmens.
In den Fig. 4 und 5 ist jeweils ein Abschnitt des Aluminiumrahmens 3 mit dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 und einem dazwischen angeordneten PTC-Heizelement 4 dargestellt, welches den elektrischen Kontakt 5 zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 bildet. Der erste Teil 6 und der zweite Teil 7 sind jeweils über elektrische Kontaktierungen 29 mit einer Spannungsquelle 18 verbunden, um elektrischen Strom auf das PTC-Heizelement 4 zu geben. Fig. 4 zeigt zusätzlich Distanzelemente 17, die einen Abstand zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 des Aluminiumrahmens 3 aufrechterhalten.
Fig. 6 zeigt ein Kraftfahrzeug 23 aufweisend eine Verbren nungskraftmaschine 24, und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 25 mit einem SCR-Katalysator 26 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 24. Der Abgasbehandlungsvorrichtung 25 ist flüssiges Abgasreinigungsadditiv 2 aus einem Kunst stofftank 19 mit einer SCR-Dosiereinheit 1 zuführbar. Dafür ist die SCR-Dosiereinheit 1 über eine Leitung 27 mit einem Injektor 28 an der Abgasbehandlungsvorrichtung 25 verbunden.

Claims

Patentansprüche
1. SCR-Dosiereinheit (1) zur Förderung und Bereitstellung eines flüssigen Abgasreinigungsadditivs (2) aufweisend einen mehrteiligen Aluminiumrahmen (3) , wobei mindestens ein PTC-Heizelement (4) einen elektrischen leitfähigen Kontakt
(5) zwischen einem ersten Teil (6) und einem zweiten Teil (7) des Aluminiumrahmens (3) bildet, wobei keine weiteren elektrisch leitfähigen Kontakte zwischen dem ersten Teil (6) und dem zweiten Teil (7) des Aluminiumrahmens (3) existieren und der mehrteilige Aluminiumrahmen (3) in ein Kunst stoffgehäuse (8) der SCR-Dosiereinheit (1) eingespritzt ist .
2. SCR-Dosiereinheit (1) nach Anspruch 1, wobei das Kunst stoffgehäuse (8) eine Kunststoffwand (9) bildet, die eine Fläche (10) hat und der Aluminiumrahmen (3) zumindest teilweise innerhalb der Kunststoffwand (9) angeordnet ist und der Aluminiumrahmen (3) die Fläche (10) der Kunst stoffwand (9) zu mindestens 60 % abdeckt.
3. SCR-Dosiereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material der Kunststoffwand (9) den Aluminiumrahmen (3) zumindest abschnittsweise beidseitig umgibt.
4. SCR-Dosiereinheit (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei das Kunststoffgehäuse (8) eine Oberseite (11) und eine umlaufende Seitenwand (12) hat und der erste Teil
(6) des Aluminiumrahmens (3) zumindest teilweise in der Oberseite (11) angeordnet ist, während der zweite Teil (7) des Aluminiumrahmens (3) zumindest teilweise in der um laufenden Seitenwand (12) angeordnet ist.
5. SCR-Dosiereinheit (1) nach Anspruch 4, wobei der erste Teil (6) des Aluminiumrahmens (3) mindestens einen Fortsatz (13) bildet und das mindestens eine PTC-Heizelement (4) in taschenartigen Öffnungen (14) angeordnet ist, die jeweils zwischen einem Fortsatz (13) des ersten Teils (6) des Aluminiumrahmens (3) und dem zweiten Teil (7) des Alumi niumrahmens (3) angeordnet ist und mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontakt (5) bildet.
6. SCR-Dosiereinheit (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Kunststoffgehäuse (8) einen umlaufenden Flansch (15) aufweist, in welchem sich der zweite Teil (7) des Alumi niumrahmens (3) mit einem flanschförmigen Abschnitt (16) fortsetzt .
7. SCR-Dosiereinheit (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei zwischen dem ersten Teil (6) und dem zweiten Teil (7) des Aluminiumrahmens (3) zumindest abschnittsweise elektrisch isolierende Distanzelemente (17) angeordnet sind .
8. SCR-Dosiereinheit (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, aufweisend eine elektrische Spannungsquelle (18) zur Spannungsversorgung des mindestens einen
PTC-Heizelementes (4), die dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung zwischen dem ersten Teil (6) und dem zweiten Teil (7) des Aluminiumrahmens (3) zu erzeugen.
9. Kunststofftank (19) für ein flüssiges Abgasreinigungsad ditiv, aufweisend eine Tankunterseite (20), in welcher eine SCR-Dosiereinheit (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche derart angeordnet ist, dass das Kunststoffgehäuse (8) der SCR-Dosiereinheit (1) abschnittsweise einen
Tankboden (21) bildet, wobei das Kunststoffgehäuse (8) sich ausgehend von der Tankunterseite (20) in einen Innenraum (22) des Kunststofftanks (19) erstreckt.
10. Kraftfahrzeug (23) aufweisend eine Verbrennungskraftma schine (24), eine Abgasbehandlungsvorrichtung (25) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine (24) mit einem SCR-Katalysator (26) zur Durchführung des Verfahrens der selektiven katalytischen Reduktion und einer SCR-Dosiereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Zugabe eines flüssigen Abgasreinigungsadditivs (2) zu der Abgasbehandlungsvorrichtung (25) .
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