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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bevorratung einer Betriebsflüssigkeit, die insbesondere bei einem Kraftfahrzeug Anwendung findet, und die eine Elektrodenanordnung zur Füllstandsbestimmung aufweist.
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Vorrichtungen zur Bevorratung von Betriebsflüssigkeiten sind bei Kraftfahrzeugen von jeher erforderlich. Beispielsweise muss für den Betrieb von Kraftfahrzeugen wenigstens ein Kraftstoff, Scheibenwischwasser, etc. in Tanks oder ähnlichen Behältern mitgeführt werden. Zuletzt werden vermehrt Kraftfahrzeuge mit einer Abgasanlage zur Reinigung der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, bei denen in die Abgasanlage ein zusätzlicher Betriebsstoff (insbesondere ein Oxidationsmittel und/oder ein Reduktionsmittel in flüssiger Form) zugeführt wird, der ebenfalls bevorratet und mitgeführt werden muss. Hierdurch wird eine besonders effektive Abgasreinigung gewährleistet.
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Ein Beispiel für ein Abgasreinigungsverfahren, für welches eine derartige Betriebsflüssigkeit benötigt wird, ist das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion [SCR-Verfahren = selective catalytic reduktion]. Bei diesem Verfahren wird ein Reduktionsmittel (z. B. Ammoniak) und/oder ein Reduktionsmittelvorläufer (z. B. Harnstoff) in das Abgassystem eingeführt. Eine bekannte Reduktionsmittelvorläuferlösung ist eine 32,5%-Harnstoff-Wasser-Lösung, welche auch unter dem Handelsnamen AdBlue erhältlich ist. Der Reduktionsmittelvorläufer wird im Abgas oder abgasextern zu Ammoniak, dem eigentlichen Reduktionsmittel, umgewandelt. Stickoxidverbindungen im Abgas werden durch das so erzeugte Ammoniak effektiv reduziert.
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Regelmäßig ist es erforderlich, dass der Füllstand der Betriebsflüssigkeit in dem jeweiligen Tank des Kraftfahrzeuges kostengünstig, einfach und zuverlässig bestimmt werden kann. Bei Betriebsflüssigkeiten, welche elektrisch leitfähig sind oder welche sonstige signifikante elektrische Eigenschaften haben, bieten sich Elektroden zur Füllstandsbestimmung an. Mit derartigen Elektroden kann beispielsweise zwischen zwei benachbart liegenden Elektroden überwacht werden, ob sich bestimmte elektrische Eigenschaften, wie der Widerstand, eine Kapazität und/oder eine Induktivität ändert. In Abhängigkeit einer derartigen Messung kann festgestellt werden, ob Betriebsflüssigkeit in der Umgebung der Elektroden vorliegt oder nicht.
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Für unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen kommen häufig unterschiedliche Tanks zur Bevorratung von Betriebsflüssigkeiten zum Einsatz. Dies hängt einerseits mit der Größe des Kraftfahrzeuges und dem Platzangebot für eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Reduktionsmittel zusammen. Darüber hinaus ist das Design des Tanks auch von dem Verbrauch des Kraftfahrzeuges und/oder Sicherheitsbestimmungen und/oder Herstellungsbeschränkungen, etc. abhängig. Im Rahmen des Kraftfahrzeugbaus sollen für unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen normalerweise möglichst viele gleiche Teile eingesetzt werden. Dies ermöglicht dem Hersteller des Kraftfahrzeuges erhebliche Kosteneinsparungen. Dementsprechend sollte auch eine Vorrichtung zur Füllstandsbestimmung in einem Tank derart ausgestaltet sein, dass diese für unterschiedliche Tankgeometrien einstellbar bzw. anpassbar ist.
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Auch kann es bei zwei identischen Tanks für unterschiedliche Anwendungen bzw. für verschiedene Kraftfahrzeuge sinnvoll sein, unterschiedlich justierte Vorrichtungen zur Füllstandsbestimmung zu verwenden. Die Füllstandsbestimmung ist insbesondere wichtig, um festzustellen, wenn ein Reservevolumen der Betriebsflüssigkeit erreicht bzw. unterschritten wird. Wenn ein Reservevolumen erreicht bzw. unterschritten wird, sollte ein Benutzer eines Kraftfahrzeuges zum Nachfüllen des Tanks veranlasst werden. Je nach Anwendungsgebiet sind unterschiedliche Restvolumina erforderlich. Beispielsweise sollte bei einem PKW, bei dem der Tank nur im Rahmen der üblichen Wartungsintervalle nachzufüllen ist, ein erheblich größeres Reservevolumen vorgesehen sein, als bei einem Fahrzeug, bei dem der Anwender das Nachfüllen der Betriebsflüssigkeit selbst übernimmt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme weiter zu lindern. Es soll insbesondere eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Bevorratung einer Betriebsflüssigkeit beschrieben werden, welche geeignete Elektroden zur Füllstandsbestimmung aufweist, die einfach für unterschiedliche Tankgeometrien und Reservevolumina angepasst werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen 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.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Bevorratung einer Betriebsflüssigkeit, aufweisend einen Tank mit einem Innenraum und einen in den Innenraum hineinragenden Vorsprung mit einer Umfangsfläche, wobei radial zumindest teilweise umlaufend an der Umfangsfläche zumindest eine Elektrode zur Füllstandsbestimmung angeordnet ist.
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Die zumindest eine Elektrode zur Füllstandsbestimmung steht üblicherweise in elektrischem Kontakt zu der im Innenraum vorliegenden Betriebsflüssigkeit. Demnach ist wenigstens eine der Elektroden in einem Bereich angeordnet, so dass diese (zumindest bei einem vollständig gefüllten Tank) einen entsprechenden Kontakt ausbildet. Weitere Elektroden können dann ebenfalls vorgesehen sein, die von dieser ersten Elektrode beabstandet sind.
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Der Tank stellt einen (abschließbaren) Behälter für das Reduktionsmittel dar, in den das Reduktionsmittel eingeleitet und (an einer anderen Stelle) wieder entnommen werden kann. Bevorzugt ist der Tank, der auch mehrere Unterteilungen aufweisen kann, durch Tankwände aus Kunststoff gebildet. Dazu hat der Tank regelmäßig zumindest eine Decke, Seitenwände und einen Boden. Diese begrenzen (zumindest) einen für das Reduktionsmittel verfügbaren Innenraum. In diesen Innenraum hineinragend ist ein Vorsprung mit einer Umfangsfläche ausgebildet, wobei die Umfangsfläche zumindest teilweise eine Tankwand darstellt. Der Vorsprung ist beispielsweise als Beule, Wölbung, konkaver Wandabschnitt oder dergleichen ausgestaltet. Ein solcher Vorsprung kann bevorzugt auch als ein in etwa entsprechender Rücksprung außen am Tank erkannt werden. Bevorzugt ist, dass sich der Vorsprung zumindest über eine signifikante Strecke des Füllstandes erstreckt, beispielsweise mindestens 5 cm [Zentimeter] oder sogar 10 cm. Insbesondere ist der Vorsprung am Boden oder einer Seitenwand des Tanks ausgebildet.
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An dem sich in den Tank hinein erstreckenden Vorsprung kann die radial zumindest teilweise umlaufend ausgebildete Elektrode in einer vorgebbaren Position fixiert werden. Hierdurch ist eine Anpassung der Position der Elektrode an verschiedene Tankgeometrien und/oder zu erfassende Füllstände des Reduktionsmittels möglich. Hierfür kann der Vorsprung unterschiedliche Durchmesser, Anlageflächen, etc. aufweisen, um die Elektroden an vorbestimmten Stellen zu fixieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Bevorratung und Bereitstellung von flüssigem Reduktionsmittel bzw. flüssiger Reduktionsmittelvorläuferlösung geeignet. Eine solche Reduktionsmittelvorläuferlösung ist regelmäßig elektrisch leitfähig. Eine Füllstandsbestimmung kann daher vorteilhafterweise über eine Elektrodenanordnung erfolgen.
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Mit einem elektrischen Kontakt ist hier insbesondere ein elektrisch leitfähiger Kontakt gemeint, bei welchem ein elektrischer Strom von der Elektrode in die Flüssigkeit oder von der Flüssigkeit in die Elektrode fließen kann. Alternativ kann auch ein elektrischer Kontakt mit einer Kapazität oder einer Induktivität vorliegen, die sich in Abhängigkeit des Vorhandenseins von Betriebsflüssigkeit ändert. Bei einem kapazitiven Kontakt kann bspw. an der Elektrode eine elektrische Kapazität bestimmt werden.
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Vorzugsweise umläuft die Elektrode die Umfangsfläche des Vorsprunges vollständig. Die Elektrode ist demnach nach Art eines ringförmigen Streifens oder Bandes ausgebildet. Es ist allerdings auch möglich, dass die Elektrode den Vorsprung nur teilweise umspannt, und/oder dass mehrere Segmente der Elektrode in Umfangsrichtung hintereinander (versetzt) angeordnet sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Umfangsfläche und der zumindest einen Elektroden ein Isoliermaterial angeordnet. Durch dieses Isoliermaterial wird die Elektrode von dem Vorsprung elektrisch isoliert. Der Vorsprung kann dann beispielsweise auch metallisch ausgeführt sein, so dass seine Oberfläche selbst eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Vorzugsweise ist das Isoliermaterial über eine Hohe des Vorsprunges ausgebildet, die größer ist als die Breite der zumindest einen Elektrode. Dadurch ist die Elektrode auf der Isolierung bzw. der Umfangsfläche bei der Montage verschiebbar und in verschiedenen Stellungen durch das Isoliermaterial gegenüber dem Vorsprung isoliert. Das Isoliermaterial kann auf dem Vorsprung beispielsweise in Form einer Beschichtung oder in Form eines aufgeklebten Bandes aufgebracht sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Vorsprung in einem Boden des Tanks ausgebildet und die zumindest eine Elektrode mit einer Höhe, ausgehend von einem Boden des Tanks, lösbar auf der Umfangsfläche montiert, wobei durch die Höhe ein Reservevolumen des Tankes definiert wird. Die Höhe erstreckt sich, insbesondere ausgehend von einer gedachten Ebene des Bodens des Tankes, in einer hierzu senkrechten Richtung bis zu der zumindest einen Elektrode. Die gedachte Ebene des Bodens kann bei einem uneben geformten Boden beispielsweise einer mittleren Bodenebene entsprechen.
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Mit der wenigstens einen Elektrode kann so problemlos festgestellt werden, wann ein Reservefüllstand an Betriebsflüssigkeit im Tank unterschritten wird. Dieses Reservevolumen ist bei einer waagerechten Ausrichtung des Tankes von dem Tankboden und einer von der zumindest einen Elektrode definierten Ebene im Tank begrenzt. Dadurch, dass die Elektrode lösbar auf der Umfangsfläche montiert ist, kann die Höhe der Elektrode bei der Montage verändert werden. Hierdurch verändert sich auch das Reservevolumen. So kann das Reservevolumen durch eine Veränderung der Höhe der Elektrode an verschiedene Kraftfahrzeugtypen angepasst werden. Gleichzeitig ist auch eine Anpassung des Reservevolumens an verschiedene Tankgeometrien möglich. Verschiedene Tankgeometrien weisen unterschiedliche Tankquerschnittsflächen auf. Ein Reservevolumen ergibt sich als Produkt der Querschnittsfläche mit der Höhe. Um bei verschiedenen Tankgeometrien gleiche Reservevolumina zu realisieren, ist daher eine Anpassung der Höhe der zumindest einen Elektrode erforderlich.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch vorgesehen, dass die zumindest eine Elektrode einen Spannmechanismus aufweist, mit welchem die Elektrode an der Umfangsfläche verspannt ist. Mit Hilfe eines Spannmechanismus ist es sehr einfach möglich, die zumindest eine Elektrode in einer bestimmten Höhe im Tank zu fixieren, insbesondere kraftschlüssig. Ein derartiger Spannmechanismus kann entweder lösbar sein und/oder zumindest eine Elektrode nach einem einmaligen Montieren dauerhaft fixieren. Der Spannmechanismus spannt die Elektroden insbesondere rund um die Umfangsfläche des Vorsprunges.
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Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn die zumindest eine Elektrode umlaufend in mehrere Kontaktierungssegmente unterteilt ist, die getrennt voneinander kontaktiert sind. Elite segmentierte Elektrode (gebildet aus mehreren Kontaktierungssegmenten) ist beispielsweise als ein um den Vorsprung umlaufendes Band ausgebildet, welches jeweils in Umfangsrichtung hintereinander einzelne zueinander elektrisch isolierte Teilbereiche aufweist, die beispielsweise jeweils ein bestimmtes Bogenmaß von beispielsweise zwischen 180° und 30° [Winkelgrad] der Umfangsfläche des Vorsprunges umspannen. Zudem, insbesondere zusätzlich, ist möglich, dass die mehreren Kontaktierungssegmente auch in axialer Richtung (also senkrecht zu der Umfangsrichtung des Vorsprungs) zueinander versetzt angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausführungsform können die einzelnen Kontaktierungssegmente auch punktförmig und vorzugsweise gleichmäßig verteilt über den Umfang der Elektrode ausgeführt sein. Beispielsweise sind zwischen 2 und 12, vorzugsweise zwischen 3 und 8 einzelne, punktförmige Kontaktierungssegmente über den Umfang der Elektrode gleichmäßig verteilt Punktförmig heißt hierbei insbesondere, dass die Kontaktierungssegmente nur eine sehr kleine Länge in Umfangsrichtung im Vergleich zum Umfang des Vorsprungs aufweisen, beispielsweise kleiner als ein Zehntel (1/10) oder sogar ein Zwanzigstel (1/20).
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Derartige getrennt voneinander kontaktierte Kontaktierungssegmente können an eine Auswertschaltung angeschlossen sein, die eine genauere Berechnung des tatsächlichen Füllstandes im Tank aus den an der Elektrode (bzw. den Kontaktierungssegmenten) gemessenen Werten durchführt. Beispielsweise kann eine Hauptkomponentenanalyse durchgeführt werden, bei der die verschiedenen Messwerte an den verschiedenen Kontaktierungssegmenten miteinander verrechnet werden. Auch ist möglich, die an den einzelnen Kontaktierungssegmenten ermittelten Messwerte in einem neuronalen Netz miteinander zu verarbeiten. Ebenso kann vorgesehen sein, dass ein Mittelwert der an den verschiedenen Kontaktierungssegmenten bestimmten Messwerte gebildet wird. So können beispielsweise im Reduktionsmitteltank auftretende Schwappbewegungen wirkungsvoll kompensiert werden. Es kann so ein korrigiertes Signal erzeugt werden, welches das Erreichen eines Reservefüllstandes genauer wiedergibt als ein unmittelbar nur mit einem Kontaktierungssegment oder mit einem Paar an Kontaktierungssegmenten bzw. Elektroden gemessenes Signal. Die Auswertung der an den Kontaktierungssegmenten gemessenen Werte erfolgt vorteilhafter Weise in einer dazu eingerichteten Steuerung, Auswertschaltung bzw. Auswertelektronik.
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Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn die zumindest eine Elektrode über zumindest eine flexible Leitung kontaktiert ist, die sich von der Umfangsfläche des Vorsprunges weg erstreckt. Die zumindest eine Elektrode ist, wie bereits ausgeführt, vorzugsweise auf einem Isoliermaterial auf der Umfangsfläche des Vorsprunges montiert. Durch dieses Isoliermaterial kann die elektrische Kontaktierung der Elektroden nicht erfolgen, so dass hier vorgeschlagen wird, die Kontaktierungsleitungen nach außen weg zu führen und an einer Stelle außerhalb des Isoliermaterials aus dem Innenraum des Tankes hinaus zu führen. Diese Stelle kann beispielsweise an einer Oberseite des Vorsprunges angeordnet sein. Vorteilhafter Weise sind die Leitungen unmittelbar von dem Bereich der Elektrode an selbst (elektrisch und chemisch beständig) isoliert. Dadurch, dass die Leitungen flexibel sind, können die Elektroden auf der Umfangsfläche auch gegebenenfalls verschoben werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich in dem Vorsprung eine Fördereinheit zur Förderung der Betriebsflüssigkeit aus dem Tank hinaus. In dem Vorsprung ist dann außerhalb des Innenraumes ein Hohlraum gebildet, der sich zur Anordnung einer Fördereinheit für die Betriebsflüssigkeit besonders gut eignet. Hier kann eine Fördereinheit vorgesehen sein, ohne dass zusätzlicher Platzbedarf außerhalb der Vorrichtung entsteht. Zusätzlich kann der Vorsprung von außen durch einen Deckel verschlossen sein, so dass die Fördereinheit vor Einflüssen von außen geschützt ist. Die Fördereinheit umfasst zumindest eine Förderpumpe sowie ggf. zumindest eine der folgenden Komponenten: Förderleitung für die entnommene Betriebsflüssigkeit, Ventil, Filter, Sensor, etc. Ganz besonders bevorzugt ist, dass alle Komponenten zum Fördern der Betriebsflüssigkeit außen in dem Vorsprung des Tankes angeordnet sind, so dass sich ausgehend von dort nur noch eine Förderleitung und eine Dosiereinheit bzw. Zugabeeinheit (z. B. ein Injektor) für die Betriebsflüssigkeit befinden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Montage einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, welches zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen einer Tankes mit einer Öffnung im Boden;
- b) Bereitstellen eines Behälters;
- c) Montage zumindest einer Elektrode radial umlaufend an einer Umfangsfläche des Behälters;
- d) Einsetzen des Behälters in die Öffnung, so dass der Behälter einen Vorsprung in dem Innenraum des Tankes bildet.
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Bei diesem Verfahren sind der eigentliche Tank und der in den Tank hineinragende Vorsprung vor der Montage zwei getrennte Bauteile. Vorzugsweise ist der Behälter aus einem anderen Werkstoff gefertigt als der Tank. Der Behälter kann beispielsweise metallisch sein, während der Tank vorzugsweise aus Kunststoff ist. Solange sich der Behälter außerhalb des Tankes befindet, ist die radial umlaufende Elektrode sehr einfach an der Umfangsfläche des Behälters zu montieren. Nach dem Einsetzen des Behälters in eine Öffnung des Tankes bildet der Behälter den Vorsprung im Innenraum des Tankes aus.
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Der Behälter bildet vorzugsweise mit einer im Behälter angeordneten Fördereinheit für Reduktionsmittel eine Baueinheit. Die Montage in Schritt c) kann dauerhaft sein und ohne Zerstörung zumindest der Elektroden nicht wieder lösbar sein.
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Grundsätzlich ist bevorzugt, dass die oben angegebenen Schritte in der angegebenen Reihenfolge vorgenommen werden. Es ist jedoch auch möglich, eine hiervon abweichende Schrittfolge vorzunehmen. Zum Beispiel können die Schritte c) und d) vertauscht werden, wenn eine Montage der zumindest einen Elektrode erst im Tank erfolgen soll.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend, wird zudem ein Verfahren zur Überwachung eines Reservefüllstandes bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben, wobei bei der Vorrichtung zumindest zwei radial übereinander angeordnete Elektroden vorgesehen sind, und das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- x) Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den beiden Elektroden;
- y) Überprüfen eines elektrischen Widerstandes zwischen den beiden Elektroden;
- z) Auswerten des elektrischen Widerstandes.
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Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Messung, ob in der Höhe der Elektroden Betriebsflüssigkeit vorliegt oder nicht, über eine Messung des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden vorgenommen werden. Ein derartiges Verfahren ist dann sinnvoll, wenn die Betriebsflüssigkeit elektrisch leitfähig ist, wie dies beispielsweise für wässrige Harnstofflösung der Fall ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sehr einfach an das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung eines Reservefüllstandes angepasst werden, indem z. B. die Höhe der Elektroden, ausgehend von dem Boden des Tankes, entsprechend angepasst ist. Zusätzlich kann der Abstand der Elektroden zueinander angepasst werden. Hierdurch kann eine Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an unterschiedliche Betriebsflüssigkeiten und unterschiedliche Leitfähigkeiten der Betriebsflüssigkeiten erreicht werden.
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Die für die erfindungsgemäße Vorrichtung geschilderten Vorteile und besonderen Ausgestaltungen sind in analoger Weise auf die beiden erfindungsgemäßen Verfahren übertragbar. Gleiches gilt für die jeweiligen für die beiden erfindungsgemäßen Verfahren geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungen, die sowohl auf das jeweils andere erfindungsgemäße Verfahren, als auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragbar sind.
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Die Erfindung wird insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasanlage zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasanlage zumindest einen Injektor zur Zufuhr einer Betriebsflüssigkeit aufweist und der Injektor an eine erfindungsgemäße Vorrichtung angeschlossen ist, wobei eine Steuereinheit zur Steuerung der Vorrichtung und des Injektors vorgesehen ist. Dabei kann die Steuereinheit auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens eingerichtet sein.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2: eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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3: eine dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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4: ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Die in den 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen eine Vielzahl übereinstimmender Merkmale auf und werden deshalb im Folgenden zunächst gemeinsam erläutert. Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist einen Tank 3 mit einem Innenraum 4 auf, welcher teilweise mit Betriebsflüssigkeit 2 (insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung) gefüllt ist. In den Innenraum 4 hinein ragt ein Vorsprung 5 mit einer Umfangsfläche 6. An der Umfangsfläche 6 ist ein Isoliermaterial 8 vorgesehen, an dem in einer vorgegebenen Höhe 9 zwei Elektroden 7 angebracht sind.
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In den 1 und 2 dargestellt ist jeweils die Höhe 9, die zur Bestimmung eines Reservefüllstandes maßgeblich ist, nämlich die Höhe 9, die der Füllstand an Betriebsflüssigkeit 2 im Innenraum 4 erreichen muss, damit eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektroden 7 vorliegt. Die Höhe 9 wird jeweils in Bezug auf einen Boden 12 des Tankes 3 gemessen. Die Elektroden 7 werden jeweils von an der Umfangsfläche 6 umlaufenden Leiterbahnen 11 gebildet. Die Elektroden 7 sind jeweils über Leitungen 15 kontaktiert, welche sich von den Elektroden 7 ausgehend zunächst radial weg von der Umfangsfläche 6 erstrecken und dann zu einer Oberseite 26 des Vorsprunges 5 führen.
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Das Reservevolumen 13 im Tank 3, welches mit den Elektroden 7 überwacht wird, ist im Wesentlichen über die Höhe 9 in Kombination mit der Querschnittsfläche 25 definiert und erstreckt sich von einer Höhe des Reservefüllstandes 23 bis hin zum Boden 12 des Tankes 3.
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Zur Anpassung der Elektroden 7 an unterschiedliche Tanks 3 für unterschiedliche Reservefüllstände 23 und/oder an unterschiedliche elektrische Eigenschaften der Betriebsflüssigkeit kann zum einen die Höhe 9 der Elektroden 7 als auch der Abstand 27 der Elektroden zueinander variiert werden.
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Als Besonderheit in der in der 1 dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 ist ein Spannmechanismus 10 dargestellt, mit welchem die Elektroden 7 an der Umfangsfläche 6 des Vorsprunges 5 verspannt werden können.
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Als Besonderheit in der in der 2 dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung sind segmentierte Elektroden 7 dargestellt, die einzelne Kontaktierungssegmente 14 aufweisen. Beispielhaft dargestellt ist auch eine Schwappbewegungen ausführende Oberfläche der Betriebsflüssigkeit 2. Aufgrund dieser Flüssigkeitsbewegung werden einige der Kontaktierungssegmente 14 von Betriebsflüssigkeit 2 erreicht, während andere Kontaktierungssegmente 14 nicht erreicht werden. Die Messwerte aller Kontaktierungssegmente 14 können gemeinsam miteinander verarbeitet werden, um eine zuverlässige Information für den aktuellen Füllstand 29 zu erhalten.
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Darüber hinaus ist in 2 dargestellt, dass der Vorsprung 5 von einem (separaten) Behälter 22 gebildet ist, welcher in eine Öffnung 21 im Boden 12 des Tanks 3 eingesetzt ist. Im Bereich der Öffnung 21 des Bodens 12 des Tanks 3 weist der Boden 12 eine Vertiefung auf, die einen um den Vorsprung 5 herum umlaufenden Sumpf 28 im Boden 12 des Tanks 3 bildet. Der Behälter 22 und der Boden 12 schließen im Bereich der Öffnung 21 fluiddicht miteinander ab. Der Behälter 22, die Elektroden 7 und die Öffnung 21 sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass der Behälter 22 mit den Elektroden 7 in die Öffnung 21 einsetzbar ist.
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Als Besonderheit weist die in der 3 dargestellte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nur eine segmentierte Elektrode 7 auf, auf der mehrere Kontaktierungssegmente 14 nebeneinander angeordnet sind. Die Kontaktierungssegmente 14 sind jeweils als Paare 30 angeordnet. Ein solches Paar 30 an Kontaktierungssegmenten 14 ist über getrennte Leitungen 15 kontaktiert. Wenn ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Kontaktierungssegmenten 14 eines Paares 30 festgestellt wird, dann liegt an diesem Paar 30 Betriebsflüssigkeit 2 vor. Durch den Aufbau gemäß der 3 können die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 realisiert werden, wobei nur eine Elektrode 7 hierfür erforderlich ist. Wenn, wie gemäß der 3, mehrere Paare 30 über den Umfang des Vorsprungs 5 verteilt vorliegen, kann sogar eine wirkungsvolle Kompensation von Schwappbewegungen im Tank 3 durch eine Auswertschaltung erreicht werden. In der 3 ist auch dargestellt, dass die Kontaktierungssegmente 14 länglich sind und sich über einen Teil der Höhe des Vorsprungs 5 erstrecken. So kann eine gewisse Toleranz der Füllstandsbestimmung gegenüber Schwappbewegungen erreicht werden, weil die Kontaktierungssegmente 14 über einen größeren Bereich an Füllständen in elektrischem Kontakt zu dem Reduktionsmittel 2 stehen.
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Die 4 zeigt ein Kraftfahrzeug 17, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 18 und eine Abgasanlage 19 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 18. Die Abgasanlage 19 weist einen Injektor 20 auf, durch welchen der Abgasanlage 19 ein Reduktionsmittel zugeführt werden kann, welches in einer Vorrichtung 1 bevorratet ist. Zu erkennen ist auch, dass die Vorrichtung 1 einen Tank 3 aufweist, in welchen sich ein Vorsprung 5 hinein erstreckt. In dem Vorsprung 5 ist gemäß der 3 eine Fördereinheit 16 angeordnet, die Betriebsflüssigkeit aus dem Tank 3 bzw. der Vorrichtung 1 hinaus hin zu dem Injektor 20 fördern kann. Der Injektor 20 sowie die Fördereinheit 16 bzw. die Vorrichtung 1 werden von einer Steuereinheit 24 gesteuert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine besonders kostengünstige und einfache Anpassung einer Elektrodenanordnung zur Füllstandsbestimmung in einem Tank für eine Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeuges an verschiedene Tankgeometrien und für verschiedene Reservefüllstände im Tank.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Betriebsflüssigkeit
- 3
- Tank
- 4
- Innenraum
- 5
- Vorsprung
- 6
- Umfangsfläche
- 7
- Elektrode
- 8
- Isoliermaterial
- 9
- Höhe
- 10
- Spannmechanismus
- 11
- Leiterbahn
- 12
- Boden
- 13
- Reservevolumen
- 14
- Kontaktierungssegment
- 15
- Leitung
- 16
- Fördereinheit
- 17
- Kraftfahrzeug
- 18
- Verbrennungskraftmaschine
- 19
- Abgasanlage
- 20
- Injektor
- 21
- Öffnung
- 22
- Behälter
- 23
- Reservefüllstand
- 24
- Steuereinheit
- 25
- Querschnittsfläche
- 26
- Oberseite
- 27
- Abstand
- 28
- Sumpf
- 29
- schwappender Füllstand
- 30
- Paar
