DE102006050808A1

DE102006050808A1 - Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels

Info

Publication number: DE102006050808A1
Application number: DE102006050808A
Authority: DE
Inventors: Rainer Haeberer; Matthias Horn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-04-30
Also published as: WO2008049676A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, insbesondere eines flüssigen Reduktionsmittels, mit dem Stickstoffoxide aus dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu Stickstoff und Wasser reduziert werden, eine Tankhülle (21) umfassend, die einen Raum (23) umschließt, welcher das Reduktionsmittel aufnimmt. Der Tank (1) enthält mindestens eine elastische Vorrichtung (25; 29; 37), welche sich derart verformen lässt, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum (23), in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei dieselbetriebenen Verbrennungskraftmaschinen, muss aufgrund der in den nächsten Jahren anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem der Anteil an Stickoxiden im Abgas reduziert werden. Zur Reduzierung des Stickoxid-Anteils im Abgas wird zum Beispiel eine selektive katalytische Reduktion (SCR) durchgeführt, bei der die Stickoxide mit Hilfe von Reduktionsmitteln zu Stickstoff und Wasser reduziert werden. Als Reduktionsmittel wird zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung eingesetzt.
Das Reduktionsmittel wird üblicherweise in einem Tank gelagert und über eine Leitung vom Tank zu einem Dosiermodul befördert, mit dem das Reduktionsmittel zum Beispiel in das Abgasrohr eingespritzt wird.
Die derzeit eingesetzten üblichen flüssigen Reduktionsmittel gefrieren je nach zugesetztem Anti-Frostmittel bei einer Temperatur im Bereich von -11 °C bis -40 °C. Durch den Phasenwechsel von flüssigem Aggregatzustand in den festen Aggregatzustand erfährt das Reduktionsmittel eine Volumenausdehnung von ungefähr 7 %. Um ein Bersten des Tanks durch das Gefrieren des Reduktionsmittels zu vermeiden, ist bei derzeit verwendeten Tanks zur Bevorratung des Reduktionsmittels der Tank nicht vollständig gefüllt, so dass beim Gefrieren immer ein Luftpolster über dem Reduktionsmittel steht. Derzeit ist der Tank für das Reduktionsmittel im Allgemeinen so gestaltet, dass das Reduktionsmittel gesteuert einfriert. Das heißt, dass das Reduktionsmittel kontinuierlich von der Außenseite von unten nach oben gefriert. Das expandierende Reduktionsmittel wird somit im Luftraum über der Flüssigkeit aufgenommen. Dieser Luftraum wirkt überdies als Thermoisolation gegen die kalte Umgebung, so dass das Einfrieren in der Mitte der Flüssigkeitsoberfläche zum Schluss erfolgt, wodurch der Luftraum das zusätzliche Reduktionsmittel aufnimmt.
Das gesteuerte Einfrieren des Reduktionsmittels ist jedoch nur dann möglich, wenn lediglich eine mäßige Einfriergeschwindigkeit auftritt. Dies ist zum Beispiel bei einem im Inneren eines Kraftfahrzeugs untergebrachten Tank vorstellbar. In Abhängigkeit von der Gestaltung des Tanks ist somit ein gesteuertes Einfrieren in Richtung des Luftraums oberhalb des flüssigen Reduktionsmittels möglich. Wenn der Tank jedoch im Außenbereich des Kraftfahrzeugs untergebracht wird, kann sich aufgrund der klimatischen Verhältnisse und des Fahrtwindes ein unkontrolliertes Einfrieren des Reduktionsmittels ergeben. So können zum Beispiel während des Einfriervorgangs im Inneren des gefrorenen Reduktionsmittels zunächst Flüssigkeitsblasen enthalten sein, die beim Gefrieren das um sie herum angelagerte gefrorene Reduktionsmittel sprengen und somit den Tank zum Bersten bringen. Dies ist insbesondere deshalb der Fall, da der Flüssigkeit der Weg zum Luftraum und somit zum Ausgleichsvolumen durch eine Eisschicht abgeschnitten ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, insbesondere eines flüssigen Reduktionsmittels, mit dem Stickstoffoxide aus dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu Stickstoff und Wasser reduziert werden, umfasst eine Tankhülle, die einen Raum umschließt, welcher das Reduktionsmittel aufnimmt. Der Tank enthält mindestens eine elastische Vorrichtung, die sich derart verformen lässt, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum, in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößert wird.
Vorteil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Tanks mit einer elastischen Vorrichtung, die sich verformen lässt, ist, dass durch diese eine Volumenausdehnung des Reduktionsmittels beim Gefrieren aufgenommen wird. Auch dann, wenn eine Flüssigkeitsblase im Inneren des gefrorenen Reduktionsmittels entsteht und beim Gefrieren des in der Flüssigkeitsblase enthaltenen Reduktionsmittels das gefrorene Reduktionsmittel, welches die Blase umgibt, gesprengt wird, wird die sich hierbei einstellende Volumenausdehnung durch die elastische Vorrichtung aufgenommen.
In einer ersten Ausführungsform ist die elastische Vorrichtung mindestens ein elastisch verformbarer Abschnitt der Tankhülle. Bei einer Volumenausdehnung des Reduktionsmit tels, zum Beispiel beim Gefrieren des Reduktionsmittels, verformt sich der elastisch verformbare Abschnitt derart, dass das Volumen im Inneren des Tanks vergrößert wird. Durch diese Verformung wird die Volumenänderung des Reduktionsmittels aufgenommen. Ein Bersten des Tanks wird hierdurch vermieden. Als elastisch verformbarer Abschnitt eignet sich zum Beispiel mindestens eine in den Innenraum des Tanks gerichtete Wölbung, die bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels im Tank nach außen gedrückt wird. Die Wölbung ist dabei vorzugsweise so ausgeführt, dass bei einer erneuten Volumenabnahme des Reduktionsmittels, zum Beispiel wenn das Reduktionsmittel auftaut, eine Rückverformung erfolgt. Durch die Rückverformung wird das Volumen erneut verkleinert. Bei einer erneuten Volumenzunahme des Reduktionsmittels, zum Beispiel bei einem erneuten Einfrieren, kann die Wölbung wieder nach außen gedrückt und so das Volumen des Tanks vergrößert werden. Das Material der Tankhülle ist vorzugsweise so zu wählen, dass dieses bei den auftretenden Umgebungstemperaturen nicht spröde wird, sondern elastisch bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die elastische Vorrichtung, die sich derart verformen lässt, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum, in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößert wird, ein elastisch verformbarer Körper, der in dem Tank aufgenommen ist. Bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels, zum Beispiel beim Einfrieren des Reduktionsmittels, wird der elastisch verformbare Körper zusammengepresst, so dass sich das Volumen des Körpers verkleinert. Durch die Verkleinerung des Volumens des Körpers vergrößert sich gleichzeitig das Volumen im Tank, welches von dem Reduktionsmittel eingenommen wird.
Da das Gefrieren des Reduktionsmittels im Allgemeinen an den Wänden des Tanks, d. h. an der Tankhülle, beginnt und sich zum Inneren der Flüssigkeit fortsetzt, ist der elastisch verformbare Körper in einer Vorrichtung derart im Tank angeordnet, dass dieser nicht an der Tankhülle anliegt. Auch bei einem unkontrollierten Einfrieren des Reduktionsmittels ist der elastisch verformbare Körper so im Allgemeinen zumindest teilweise in entstehenden Flüssigkeitsblasen enthalten, so dass bei einem Gefrieren der Flüssigkeitsblase das Volumen des Körpers verkleinert werden kann.
Alternativ ist es auch möglich, dass der elastisch verformbare Körper so im Tank angeordnet ist, dass der Körper zumindest teilweise an der Tankhülle anliegt. Dabei liegt der Körper vorzugsweise in den Bereichen an der Tankhülle an, die nicht direkt der kalten Umgebung ausgesetzt sind. Ein Einfrieren des Reduktionsmittels im Tank erfolgt dann im Allgemeinen von den kalten Flächen hin zu den Bereichen, in denen die Temperaturen höher sind, d. h. von den kalten Bereichen hin in den Bereich, in dem sich der Körper befindet.
Der elastisch verformbare Körper, der in dem Tank aufgenommen ist, ist zum Beispiel mit einem Fluid gefüllt. Bei einer Expansion des Reduktionsmittels im Tank kann das Fluid vorzugsweise aus dem Körper entweichen. Hierzu ist am Körper vorzugsweise eine Leitung angeschlossen, in der ein Ventil aufgenommen ist. Das Fluid kann dann durch das Ventil über die Leitung aus dem Körper ausströmen. Sobald das Reduktionsmittel sein Volumen wieder verkleinert, zum Beispiel indem das Reduktionsmittel aufgetaut wird, strömt wieder Fluid in den elastisch verformbaren Körper zurück, so dass dieser seine ursprüngliche Form annimmt. Das Fluid, mit welchem der Körper gefüllt ist, ist vorzugsweise ein Gas, insbesondere Luft.
Damit der Körper wieder in seine ursprüngliche Form gebracht wird, ist es zum Beispiel möglich, dass im Körper mindestens ein reversibel verformbares Federelement aufgenommen ist. Als Federelement eignet sich dabei jedes, dem Fachmann bekannte Druckfederelement. Diese können zum einen Federelemente aus einem Federstahl sein, andererseits ist es auch möglich, dass Federelemente aus einem Kunststoff, d. h. einem Elastomer, verwendet werden. So lassen sich zum Beispiel neben handelsüblichen Druckfedern zum Beispiel auch Elastomerblöcke verwenden.
Auch zur Unterstützung der reversiblen Verformung der Tankhülle, wenn diese reversibel verformbare Abschnitte aufweist, kann zum Beispiel auf Federelemente, die auf die reversibel verformbaren Abschnitte wirken, zurückgegriffen werden. Dabei ist es einerseits möglich, dass auf die Außenseite der Tankhülle als Druckfedern ausgebildete Federelemente wirken, andererseits ist es auch möglich, dass im Tank zum Beispiel Federelemente aufgenommen sind, die als Zugfeder wirken.
In einer weiteren Ausführungsform ist die elastische Vorrichtung eine zweite Hülle, die an der Innenseite der Tankhülle angeordnet ist. Zwischen der Tankhülle und der zweiten Hülle ist mindestens ein Luftraum ausgebildet. Bei einer Ausdehnung des im Tank enthaltenen Reduktionsmittels wird die innere Hülle verformt. Hierbei wird diese in Richtung der Tankhülle gepresst und verkleinert so den Luftraum zwischen der Tankhülle und der zweiten Hülle. In dem Luftraum zwischen der Tankhülle und der zweiten Hülle ist vorzugsweise ein Fluid enthalten. Das Fluid ist vorzugsweise ein Gas, insbesondere Luft. Bei einer Volumenausdehnung des Reduktionsmittels, bei der sich die zweite Hülle gegen die Tankhülle bewegt und so das Volumen des Luftraumes verkleinert wird, kann das im Luftraum enthaltene Fluid vorzugsweise durch ein Entlüftungsventil entweichen. Sobald das Reduktionsmittel sein Volumen wieder verkleinert, zum Beispiel durch Auftauen, strömt wieder Fluid in den Luftraum zwischen der Tankhülle und der zweiten Hülle, so dass die zweite Hülle wieder in ihre ursprüngliche Position gebracht wird und das Volumen des Tanks verkleinert wird.
Durch die reversible Verformung der elastischen Vorrichtung wird sichergestellt, dass der Tank jeweils nur so weit befüllt wird, dass bei einer Volumenausdehnung, zum Beispiel durch Gefrieren des Reduktionsmittels, eine ausreichende Vergrößerung des Raums, in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, erfolgen kann, indem sich die elastische Vorrichtung verformt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Tank zur Bevorratung eines flüssigen Reduktionsmittels gemäß dem Stand der Technik,
2 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Tank mit elastisch verformbaren Abschnitten der Tankhülle,
3 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Tank mit darin aufgenommenem elastisch verformbaren Körper,
4 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Tank mit darin aufgenommenem elastisch verformbaren Körper in einer zweiten Ausführungsform,
5 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Tank mit einer zweiten Hülle.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist ein Tank zur Bevorratung eines flüssigen Reduktionsmittels gemäß dem Stand der Technik dargestellt.
In einem Tank 1 ist ein Reduktionsmittel enthalten. Das Reduktionsmittel wird mit einer Entnahmeleitung, die hier nicht dargestellt ist, einer Dosiervorrichtung zugeführt. Mit der Dosiervorrichtung wird das Reduktionsmittel einem SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction), der hier ebenfalls nicht dargestellt ist, zugeführt. Im SCR-Katalysator werden Stickstoffoxide, die bei der Verbrennung von Kraftstoff in einer Verbrennungskraftmaschine entstehen und mit dem Abgas abgeführt werden, zu Stickstoff und Wasser reduziert. Das Reduktionsmittel ist zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung.
Im heißen Abgas verdampft das flüssige Reduktionsmittel und bildet Ammoniak, der sich im SCR-Katalysator einlagert. Der im Katalysator eingelagerte Ammoniak wandelt die im Abgas enthaltenen Stickstoffoxide in elementaren Stickstoff und Wasserdampf um.
Bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des flüssigen Reduktionsmittels erstarrt dieses. Der Erstarrungsvorgang beginnt bei den gemäß dem Stand der Technik ausgelegten Tanks 1 an den Wandungen 3 und zieht sich ins Innere des Tanks 1 fort. Wenn als flüssiges Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung eingesetzt wird, erstarrt diese bei einer Temperatur im Bereich zwischen -11 °C und -40 °C. Die Temperatur hängt dabei davon ab, welches Frostschutzmittel oder wie viel Frostschutzmittel dem flüssigen Reduktionsmittel zugesetzt wurde. Das vollständige Erstarren des Reduktionsmittels nimmt üblicherweise mehrere Tage in Anspruch.
Dadurch, dass das Reduktionsmittel an den Wandungen 3 des Tanks 1 beginnt zu erstarren, bildet sich zunächst ein erstarrter Bereich 5 aus, der noch flüssiges Reduktionsmittel 7 umschließt. Das flüssige Reduktionsmittel 7 bildet eine Phasengrenze 9 zu einem Luftraum 11, der sich oberhalb dem Reduktionsmittel befindet. Wenn das Reduktionsmittel weiter gefriert, verschiebt sich die Phasengrenze 13, die sich zwischen dem erstarrten Reduktionsmittel 5 und dem flüssigen Reduktionsmittel 7 befindet, weiter zur Mitte und nach oben. Aufgrund der Volumenausdehnung bildet sich dann, wenn das Reduktionsmittel vollständig erstarrt ist, ein Dom 15 aus, der in den Luftraum 11 hineinragt. Ein derartiges Einfrieren des Reduktionsmittels ist jedoch nur möglich, wenn das Einfrieren gesteuert erfolgen kann. Bei einem schnellen Einfrieren des Reduktionsmittels erstarrt dieses im Allgemeinen unkontrolliert, so dass sich Flüssigkeitsblasen im Reduktionsmittel ausbilden, die vollständig von erstarrtem Reduktionsmittel umschlossen sind. Bei weiterem Einfrieren des flüssigen Reduktionsmittels dehnt sich das erstarrende Volumen in den Flüssigkeitsblasen aus und führt dazu, dass das die Flüssigkeitsblase umgebende gefrorene Reduktionsmittel gesprengt wird. Hierdurch erfährt das gesamte Reduktionsmittel im Tank eine Volumenausdehnung, die dazu führen kann, dass der Tank birst.
In 2 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels mit elastisch verformbaren Abschnitten dargestellt.
Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Tank 1 umfasst eine Tankhülle 21, die einen Raum 23 umschließt, der das Reduktionsmittel aufnimmt. Die Tankhülle 21 enthält elastisch verformbare Abschnitte 25. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die elastisch verformbaren Abschnitte 25 als Wölbungen ausgebildet, die in den Innenraum des Tanks 1 gerichtet sind.
Wenn das Reduktionsmittel im Inneren des Tanks 1 beginnt zu erstarren und sich so das Volumen ausdehnt, erhöht sich der Druck, der auf die Tankhülle 21 wirkt. Durch das Auftreten dieses so genannten Eisdruckes werden die als Wölbungen ausgeführten elastisch verformbaren Abschnitte 25 nach außen gedrückt. Dies ist in 1 mit gestrichelten Linien 27 dargestellt. Durch die elastische Verformung des Tanks 1, bei der die elastisch verformbaren Abschnitte 25 nach außen gedrückt werden, wird verhindert, dass der Tank 1 bei Auftreten von Eisdruck birst. Das Material, aus dem die Tankhülle 21 gefertigt ist, ist dabei vorzugsweise elastisch. Hierdurch wird vermieden, dass bei einer Verformung der elastisch verformbaren Abschnitte 25 ein Sprödbruch auftritt.
Da die Tankhülle 21 im Allgemeinen aus einem Kunststoff gefertigt ist, wird vorzugsweise ein Kunststoff gewählt, welcher auch bei niedrigen Temperaturen noch elastisch ist. Alternativ ist es auch ausreichend, wenn nur die elastisch verformbaren Abschnitte 25 auch bei tiefen Temperaturen elastisch verformbar bleiben.
Die Tankhülle 21 wird im Allgemeinen so gestaltet, dass sie nach dem Auftauen des Reduktionsmittels wieder reversibel in ihre alte Form zurückkehrt, damit beim nächsten Einfriervorgang des Reduktionsmittels wieder eine Expansion erfolgen kann. Die reversible Rückverformung der elastisch verformbaren Abschnitte 25 der Tankhülle 21 wird zum Beispiel über eine spezielle Formgebung erreicht, alternativ ist es jedoch auch möglich, dass zum Beispiel an der Außenseite der Tankhülle 21 Federelemente wirken, die sich einerseits an der Tankhülle 21 und andererseits an den Bauteilen abstützen, die die Tankhülle 21 umgeben. Die Bauteile, die die Tankhülle 21 umgeben, sind zum Beispiel Karosserieteile eines Kraftfahrzeuges. Die Federelemente, die zwischen den Bauteilen, die die Tankhülle 21 umgeben, und der Tankhülle 21 aufgenommen sind, sind vorzugsweise als Druckfedern ausgebildete Federelemente. Die Federelemente können zum Beispiel Spiralfedern, Tellerfedern, Schraubenfedern, Blattfedern oder beliebige andere, dem Fachmann bekannte Federn sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Federelemente zum Beispiel Elastomerblöcke sind, die sich reversibel verformen lassen.
In 3 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels mit aufgenommenem elastisch verformbaren Körper dargestellt.
Gemäß der Ausführungsform in 3 ist im Tank 1 ein elastisch verformbarer Körper 29 aufgenommen. Der elastisch verformbare Körper 29 ist dabei so im Tank 1 angeordnet, dass der Körper 29 nicht an der Tankhülle 21 anliegt.
Auch bei einem ungesteuerten Erstarren des Reduktionsmittels im Tank 1 beginnt der Erstarrungsvorgang an der Tankhülle 21 und setzt sich ins Innere des Tanks fort. Somit liegt zunächst an der Tankhülle 21 erstarrtes Reduktionsmittel 5 an. Das erstarrte Reduktionsmittel 5 umschließt flüssiges Reduktionsmittel 7. Das flüssige Reduktionsmittel 7 umschließt wiederum den elastisch verformbaren Körper 29. Wenn nun das flüssige Reduktionsmittel 7 gefriert, setzt sich der Einfriervorgang zur Mitte hin fort. Das heißt, dass sich der Einfriervorgang in Richtung auf den elastisch verformbaren Körper 29 hin fortsetzt. Durch die Volumenzunahme beim Gefrieren des Reduktionsmittels wird der elastisch verformbare Körper 29 durch den Eisdruck des gefrorenen Reduktionsmittels zusammengepresst. Das Volumen im Raum 23, der von dem Reduktionsmittel befüllt ist, wird hierdurch vergrößert.
Die Verwendung des elastisch verformbaren Körpers 29 ist zum Beispiel dann bevorzugt, wenn der Tank 1 im Vergleich zum Querschnitt lang ist. Durch die kalte Umgebung gefriert das Reduktionsmittel zunächst an der Tankhülle 21. Bei einem langen Tank mit einem kleinen Querschnitt ist die Wahrscheinlichkeit gegeben, dass der Zugang des flüssigen Reduktionsmittels zu einem Luftraum 31, der oberhalb des Reduktionsmittels angeordnet ist, durch erstarrtes Reduktionsmittel verschlossen wird. Die Expansion des erstarrenden Reduktionsmittels wird dann durch den elastisch verformbaren Körper 29 aufgenommen.
Damit der Tank 1 mit darin aufgenommenem elastisch verformbaren Körper 29 mehrere Einfriervorgänge des Reduktionsmittels ohne Beschädigungen übersteht, ist der elastisch verformbare Körper 29 bevorzugt reversibel elastisch ausgebildet. Sobald das Reduktionsmittel im Tank 1 wieder aufgetaut wird und damit das Volumen des Reduktionsmittels verkleinert wird, dehnt sich der elastisch verformbare Körper 29 wieder auf sein ursprüngliches Maß aus. Bei einem erneuten Einfrieren des Reduktionsmittels kann der elastisch verformbare Körper 29 dann wieder zusammengedrückt werden.
Der elastisch verformbare Körper 29 ist zum Beispiel mit einem Fluid gefüllt. Über ein Ventil 33 kann das Fluid beim Zusammenpressen des Körpers 29 aus diesem entweichen. Durch das Ventil 33 lässt sich zum Beispiel der Druck einstellen, welcher zum Verformen des elastisch verformbaren Körpers 29 aufgebracht werden soll.
Damit sich der elastisch verformbare Körper 29 wieder in seine Ausgangsform zurückformt, sind in diesem zum Beispiel Federelemente 35 aufgenommen. Als Federelemente 35 eignen sich zum Beispiel handelsübliche Druckfedern in jeder beliebigen, dem Fachmann bekannten Bauart. Weiterhin ist es auch möglich, dass als Federelemente 35 zum Beispiel Elastomerblöcke eingesetzt werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Körper 29 mit einem elastisch verformbaren Material gefüllt ist. Alternativ kann anstelle des elastisch verformbaren Körpers 29 selbstverständlich auch ein Körper eingesetzt werden, der aus einem elastisch verformbaren Material besteht.
Wenn ein Ventil 33 vorgesehen ist, durch welches sich der Körper 29 entlüften lässt, so ist vorzugsweise weiterhin ein Ventil zur Belüftung vorgesehen, wenn sich das Volumen des Reduktionsmittels wieder verkleinert. Dabei ist es möglich, dass einerseits ein Entlüftungsventil und andererseits ein Belüftungsventil vorgesehen ist, oder aber dass das Ventil 33 beide Funktionen ausübt.
Wenn der in 3 dargestellte Tank 1 vollständig mit Reduktionsmittel gefüllt ist, so führt dies, wenn der elastisch verformbare Körper 29 mit Luft gefüllt ist, aufgrund der isolierenden Eigenschaft von Luft dazu, dass das Reduktionsmittel von außen, d. h. beginnend von der Tankhülle 21, zur Tankmitte hin erstarrt. Das heißt, dass das Reduktionsmittel in direkter Umgebung um den elastisch verformbaren Körper 29 zuletzt gefriert. Aus diesem Grund kann der elastisch verformbare Körper 29 die Volumenausdehnung aufnehmen.
In 4 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Tank mit darin aufgenommenem elastisch verformbaren Körper in einer zweiten Ausführungsform dargestellt.
Die in 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass der elastisch verformbare Körper 29 an der Tankhülle 21 anliegt.
Die in 4 dargestellte Ausführungsform ist zum Beispiel dann bevorzugt, wenn nur ein Teil der Tankhülle 21 der kalten Umgebungsluft ausgesetzt ist. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn der Tank 1 teilweise zum Beispiel an der Karosserie eines Fahrzeugs anliegt. Durch die Fahrzeugkarosserie ist die Umgebung in diesem Bereich warmer. Der Einfriervorgang des Reduktionsmittels startet somit an der Seite des Tanks 1, die mit der kalten Umgebung in Kontakt kommt. Der Einfriervorgang setzt sich zur warmen Seite des Tanks 1 hin fort. Durch die Anordnung des elastisch verformbaren Körpers 29 an der wärmeren Seite des Tanks 1 kann dieser die Volumenausdehnung des Reduktionsmittels auf nehmen, da dieses zuletzt an der der warmen Seite zugewandten Seite des Tanks 1 einfriert.
In 5 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Tank mit einer zweiten Hülle dargestellt.
Im Unterschied zu den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ist bei der in 5 dargestellten Ausführungsform eine zweite Hülle 37 vorgesehen, welche auf der Innenseite der Tankhülle 21 angeordnet ist. Zwischen der zweiten Hülle 37 und der Tankhülle 21 sind Lufträume 39 ausgebildet. Damit sich die zweite Hülle 37 nicht verschiebt, kann diese zum Beispiel mit der Tankhülle 21 verbunden sein. Durch die Verbindung der zweiten Hülle 37 mit der Tankhülle 21 werden mehrere Hohlräume 39 abgetrennt, die jeweils kissenförmig ausgebildet sind. Durch das Verbinden der zweiten Hülle 37 mit der Tankhülle 21 ist die Oberfläche der zweiten Hülle 37 größer als die Oberfläche der Tankhülle 21. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Verformung der zweiten Hülle 37, bei der diese in Richtung der Tankhülle 21 gedrückt wird, keine Dehnung der zweiten Hülle 37 erforderlich ist. Es besteht somit keine Gefahr, dass die zweite Hülle 37 aufgrund der Dehnung reißt. Der Hohlraum 39 ist vorzugsweise mit einem Fluid, insbesondere mit Luft, gefüllt. Bei einer Verformung der zweiten Hülle 37, bei der diese in Richtung der Tankhülle 21 gedrückt wird, wird die Luft aus dem Hohlraum 39 gepresst. Hierzu kann zum Beispiel, wie auch bei den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen, ein Ventil 33 verwendet werden. Sobald das Reduktionsmittel wieder aufgetaut ist und damit sein Volumen verkleinert, wird wieder Luft in den Hohlraum 39 gefüllt, so dass die zweite Hülle 37 wieder ihre ursprüngliche Lage und Form einnimmt. Damit die zweite Hülle 37 mehrere Verformungen unbeschadet übersteht, ist diese vorzugsweise aus einem elastischen Material gefertigt.

Claims

Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, insbesondere eines flüssigen Reduktionsmittels, mit dem Stickstoffoxide aus dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu Stickstoff und Wasser reduziert werden, eine Tankhülle (21) umfassend, die einen Raum (23) umschließt, welcher das Reduktionsmittel aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (1) mindestens eine elastische Vorrichtung (25; 29; 37) enthält, welche sich derart verformen lässt, dass bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels der Raum (23), in dem das Reduktionsmittel enthalten ist, vergrößert wird.
Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Vorrichtung mindestens ein elastisch verformbarer Abschnitt (25) der Tankhülle (21) ist.
Tank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Abschnitt (25) in der Tankhülle (21) mindestens eine in den Innenraum des Tanks (1) gerichtete Wölbung ist, die bei einer Volumenzunahme des Reduktionsmittels im Tank (1) nach außen gedrückt wird.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Vorrichtung ein elastisch verformbarer Körper (29) ist, der in dem Tank (1) aufgenommen ist.
Tank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Körper (29) ein Hohlkörper ist, der mit einem Fluid gefüllt ist, das durch ein Ventil (33) aus dem Hohlkörper entweichen kann, wenn dieser zur Vergrößerung des Volumens, das das Reduktionsmittel aufnimmt, zusammengepresst wird.
Tank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid, mit dem der als Hohlkörper ausgebildete elastisch verformbare Körper (29) gefüllt ist, ein Gas, vorzugsweise Luft, ist.
Tank nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elastisch verformbaren Körper (29) mindestens ein reversibel verformbares Federelement (35) aufgenommen ist.
Tank nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Körper (29) so im Tank (1) angeordnet ist, dass der elastisch verformbare Körper (29) nicht an der Tankhülle (21) anliegt.
Tank nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Körper (29) so im Tank (1) angeordnet ist, dass der elastisch verformbare Körper (29) zumindest teilweise an der Tankhülle (21) anliegt.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Vorrichtung eine zweite Hülle (37) ist, die auf der Innenseite der Tankhülle (21) angeordnet ist, wobei zwischen der Tankhülle (21) und der zweiten Hülle (37) mindestens ein Hohlraum (39) ausgebildet ist.
Tank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (39) zwischen der Tankhülle (21) und der zweiten Hülle (37) enthaltenes Fluid, vorzugsweise Luft, durch ein Ventil (33) entweichen kann.