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Die Erfindung betrifft einen Tank zur Bevorratung eines Betriebsstoffs für ein Kraftfahrzeug. Zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs sind typischerweise mehrere flüssige Betriebsstoffe erforderlich, die bei tiefen Temperaturen in ihren Tanks gefrieren können. Derartige Betriebsstoffe sind beispielsweise der Kraftstoff zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, Scheibenwischwasser zum Reinigung der Scheiben des Kraftfahrzeugs, Kühlflüssigkeit zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine oder auch Reduktionsmittel zur Reduktion schädlicher Komponenten im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine.
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Insbesondere der Einsatz von Reduktionsmittel zur Reinigung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine hat im Kraftfahrzeugbereich in letzter Zeit erheblich an Bedeutung gewonnen. Ein häufig angewandtes Verfahren zur Abgasreinigung, für welches ein Reduktionsmittel als zusätzlicher Betriebsstoff des Kraftfahrzeugs erforderlich ist, ist das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR = Selective Catalytic Reduction). Bei diesem Verfahren wird dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine ein Reduktionsmittel zugeführt, mit welchem innerhalb des Abgassystems Stickoxidverbindungen (NOx) im Abgas wirkungsvoll reduziert werden. Das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion wird insbesondere bei Abgassystemen von mager betriebenen Verbrennungskraftmaschinen, wie beispielsweise Dieselmotoren, eingesetzt. Diese weisen einen erhöhten Ausstoß an Stickoxidverbindungen auf.
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Für die Umsetzung der Stickoxide im Rahmen des SCR-Verfahrens wird insbesondere Ammoniak als Reduktionsmitteleingesetzt. Ammoniak wird im Kraftfahrzeug regelmäßig nicht direkt selbst bevorratet, sondern in Form eines so genannten Reduktionsmittelvorläufers, also eine Substanz, die erst noch (chemisch) in Ammoniak (bedarfsgerecht) umgewandelt wird. Ein häufig eingesetzter Reduktionsmittelvorläufer ist Harnstoff-Wasser-Lösung. Eine 32,5%ige Harnstoff-Wasser-Lösung ist zu diesem Zweck unter dem Handelsnamen AdBlue erhältlich und hat eine hohe Verbreitung.
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Problematisch bei der Bevorratung von Harnstoff-Wasser-Lösung in einem Tank ist, dass diese bei Temperaturen von ca. –11°C einfriert. Derartige Temperaturen können während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs insbesondere bei langen Stillstandszeiten im Winter auftreten. Ein Tank für ein Reduktionsmittel muss daher einerseits so ausgelegt sein, dass er bei Einfrieren des in dem Tank bevorrateten Reduktionsmittels nicht beschädigt wird. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass nach dem Start des Kraftfahrzeugs möglichst schnell flüssiges Reduktionsmittel im Tank bereitsteht. Aus diesem Grund ist es bekannt, in einem Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels Heizvorrichtungen vorzusehen, mittels derer gefrorenes Reduktionsmittel getaut werden kann.
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Problematisch bei derartigen Heizvorrichtungen ist, dass diese sowohl bei der Installation als auch im Betrieb häufig einen großen Kostenfaktor darstellen. Darüber hinaus sind derartige Heizvorrichtungen wartungsintensiv. Zudem wurde festgestellt, dass das Einfrierverhalten bzw. das Auftauverhalten stark vom Einsatz bzw. der Position des Tanks im Kraftfahrzeug abhängt. Um hier die oben angesprochenen Kriterien zu erfüllen, sind die bekannten Heizvorrichtungen meist deutlich größer ausgelegt, als es für eine Vielzahl von Anwendungen erforderlich ist, wodurch der Energiebedarf und die Kosten weiter steigen. Folglich fehlt es an einem Konzept, wie derartige Heizvorrichtungen nur so viel Energie in den Tank einbringen, wie zum Auftauen des eingefrorenen Reduktionsmittels tatsächlich benötigt wird.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest zu lindern. Es soll insbesondere ein besonders kostengünstiger und besonders einfach zu montierender Tank für einen Betriebsstoff für ein Kraftfahrzeug mit einer effektiven Heizvorrichtung sowie ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur energetisch günstigen Positionierung einer Heizvorrichtung in einem Tank angegeben werden.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Tank gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Tanks des und des Verfahrens 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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Die Erfindung betrifft demnach einen Tank zur Bevorratung eines flüssigen Betriebsstoffs für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Tankwand und einen Innenraum, der von der Tankwand begrenzt ist, sowie zumindest eine Heizvorrichtung, die von außen durch die Tankwand montiert ist und sich in den Innenraum hinein erstreckt.
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Der Tank weist vorzugsweise eine aus Kunststoff gefertigte Tankwand auf, wobei der Tank insbesondere eine umschließende (einstückige) Tankwand bildet. Der (bei normalen Betriebsbedingungen bzw. Raumtemperatur) flüssige Betriebsstoff kann mm dauerhaft im Tankinnenraum gespeichert werden. Der flüssige Betriebsstoff ist vorzugsweise ein Reduktionsmittel oder ein Reduktionsmittelvorläufer zur Reduzierung von Schadstoffbestanteilen im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine. Beispielsweise kann der Betriebsstoff eine Harnstoff-Wasser-Lösung sein. Zur Montage der zumindest einen Heizvorrichtung von außen durch die Tankwand weist die Tankwand vorzugsweise eine entsprechende (zweite) Montageöffnung auf, durch welche die zumindest eine Heizvorrichtung montiert ist.
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Über die zumindest eine Heizvorrichtung hinaus kann in dem Tank vorzugsweise auch eine Fördervorrichtung für den flüssigen Betriebsstoff hinaus vorgesehen. Die Fördervorrichtung kann beispielsweise in einem metallischen Gehäuse an der Tankwand vorgesehen sein, welches in einer (nur) dafür vorgesehenen (separaten bzw. ersten) Montageöffnung des Tanks positioniert ist.
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Die zumindest eine Heizvorrichtung ist vorzugsweise eine elektrisch betreibbare bzw. regelbare Heizvorrichtung, die als Heizelement zumindest einen PTC-Heizwiderstand (PTC = positive temperature coefficient) aufweist. Ein solcher Heizwiderstand ist in der Lage, seine Heizleistung über ein vom Heizwiderstand vorgegebenen Temperaturbereich selbst zu regeln und ist damit besonders vorteilhaft, wenn gerade nur die zum Auftauen benötigte Energie in den Betriebsstoff eingebracht werden soll.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Heizvorrichtung kann diese auch nach Art einer Flüssigheizung ausgebildet sein, bei welcher ein heißes Fluid durch eine Heizschleife strömt. Als Heizfluid kann beispielsweise das Kühlwasser der Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.
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Ebenso ist möglich, dass die zumindest eine Heizvorrichtung ein so genanntes Wärmerohr (so genanntes „heatpipe”) umfasst. Wärmerohre enthalten grundsätzlich ein hermetisch gekapseltes Volumen, meist in Form eines Rohrs. Es ist mit einem Arbeitsmedium (z. B. Wasser) gefüllt, das das Volumen zu einem kleinen Teil in flüssigem, zum größeren in dampfförmigem Zustand ausfüllt. Darin befinden sich je eine Wärmeübertragungsfläche für eine Wärmequelle (nahe der Tankwand bzw. außerhalb der Tankwand) und eine Wärmesenke (im Tankinneren bzw. gegenüberliegend der Wärmequelle). Bei einem Wärmeeintrag beginnt das Arbeitsmedium zu verdampfen. Dadurch wird über dem Flüssigkeitsspiegel der Druck im Dampfraum lokal erhöht, was zu einem geringen Druckgefälle innerhalb des Wärmerohrs führt. Der entstandene Dampf strömt deswegen in Richtung der Wärmesenke, wo er wegen der niedrigeren Temperatur z. B. des gefrorenen Reduktionsmittels (Wärmesenke) kondensiert. Dabei wird die zuvor aufgenommene latente Wärme wieder abgegeben. Das nun flüssige Arbeitsmedium kehrt danach durch die Schwerkraft bzw. durch eine Kapillarkraft wieder zurück zum Verdampfer (Wärmequelle).
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Diese zumindest eine Heizvorrichtung ist demnach mit anderen Worten eine lokale, nachträglich montierte, an einer vorgegebenen Stelle durch die Tankwand hindurch positionierte Wärmequelle zum gezielten und effektiven Auftauen von gefrorenem Betriebsstoff im Tankinneren. Damit ist insbesondere keine sich entlang der Tankwand erstreckende Flächenheizung gemeint, die praktisch auch gleichermaßen großflächig mit der Umgebung eine Grenzfläche bildet (und gegebenenfalls zusätzlich noch vorgesehen sein kann). Vielmehr wird die Heizleistung mittels der mindest einen Heizvorrichtung weit in den Innenraum des Tanks gezielt eingebracht. Hierfür können mehrere solcher Heizvorrichtungen vorgesehen sein, so dass eine vorgegebene Verteilung der Heizvorrichtungen bis tief in den Innenraum erreicht wird. Hierfür können die Heizvorrichtungen auch unterschiedlich ausgeführt sein, insbesondere im Hinblick auf ihre Art, Länge, Orientierung, Heizleistung, etc.
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Diese Ausgestaltung des Tanks erlaubt insbesondere eine Nachrüstung mit bedarfsgerechten, effizienten Heizvorrichtungen.
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Der Tank ist besonders vorteilhaft, wenn die zumindest eine Heizvorrichtung mit zumindest einer der folgenden Ausgestaltungen ausgeführt ist:
- – nach Art eines Stabes; und
- – nach Art einer Platte.
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Es hat sich herausgestellt, dass derart ausgestaltete Heizvorrichtungen besonders einfach und schnell in den erfindungsgemäßen Tank montiert werden können. Für derartig ausgestaltete Heizvorrichtungen sind entsprechend geformte (zweite) Montageöffnungen im Tank bzw. einer Tankwand des Tanks vorteilhaft, durch welche die Heizvorrichtungen von außen montiert werden können. Eine nach Art eines Stabes ausgeführte Heizvorrichtung weist eine Richtung auf, in welcher sie eine gegenüber den anderen beiden Raumrichtungen erheblich vergrößerte Länge hat. Eine nach Art einer Platte ausgeführte Heizvorrichtung weist zwei Richtungen auf, in welche sie gegenüber einer dritten Richtung eine erheblich vergrößerte Länge hat. Vorzugsweise hat die zumindest eine Heizvorrichtung eine Querschnittsform und eine senkrecht auf der Querschnittsform stehende Länge. Die Querschnittsform entspricht im Wesentlichen der Form der zweiten Montageöffnung, durch welche die zumindest eine Heizvorrichtung montierbar ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn die zumindest eine Heizvorrichtung lösbar und fluiddicht mit der Tankwand verbunden ist. Es ist insbesondere vorteilhaft, die Heizvorrichtung durch die zweite Montageöffnung in den Tank einzubringen, bzw. in dem Tank zu montieren, wenn die zweite Montageöffnung sich im Boden des Tanks in der Tankwand befindet. Insbesondere dann ist es wichtig, dass die Heizvorrichtung in der zweiten Montageöffnung fluiddicht mit der Tankwand abschließt, damit keine Leckage an Betriebsstoff aus dem Tank hinaus auftritt. Eine solche lösbare Integration der zumindest einen Heizeinrichtung erleichtert Reparaturmaßnahmen bzw. die Integration anderer Heizeinrichtungen, wenn sich das Einfrierverhalten bzw. das Auftauverhalten bei dem Kraftfahrzeug nachträglich ändert.
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Gemäß einer Weiterbildung wird auch vorgeschlagen, dass der Tank eine Höhe und die zumindest eine Heizvorrichtung eine Länge aufweist, und sich die Länge zumindest über 40% die Höhe erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich die Länge sogar über zumindest 70% oder sogar über 100% der Höhe des Tanks. Wenn der flüssige Betriebsstoff in einem Tank einfriert, entsteht regelmäßig zunächst eine in sich geschlossene Decke an eingefrorenem Betriebsstoff an der Oberfläche des vormals flüssigen Betriebsstoffs. Bei Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs startet normalerweise eine Fördervorrichtung für den Betriebsstoff diesen aus dem Tank hinaus zu fördern. Dies kann dann einen Unterdruck unterhalb der geschlossenen Decke an gefrorenem Betriebsstoff im Tank erzeugen. Dieser Unterdruck verhindert eine weitere Förderung von Betriebsstoff aus dem Tank hinaus. Eine sich über einen großen Anteil der Höhe des Tanks erstreckende Heizvorrichtung ist in der Lage, in eine derartige geschlossene Decke eine Öffnung zu schmelzen, unabhängig davon, in welcher Höhe die geschlossene Decke in dem Tank vorliegt. Sollen aus Stabilitätsgründen (zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen für den off-road Bereich) keine so sehr langen Heizvorrichtung anbieten, könnten diese z. B. von verschiedenen Stellen des Tanks (Seite, Decke, Boden) mit einer geringeren Länge ausgeführt sein, wobei bevorzugt ist, dass diese sich zusammen zumindest über 70% oder sogar 90% der Höhe des Tanks erstrecken.
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Weiterhin vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Tank, wenn die zumindest eine Heizvorrichtung zumindest bereichsweise durchlässig für flüssigen Betriebsstoff ist. Hierfür können z. B. Öffnungen, Poren, Kanäle oder ähnliches vorgesehen sein, die gegebenenfalls auch ein Durchströmen der Heizvorrichtung mit flüssigem Betriebsstoff ermöglichen. Insbesondere eine nach Art einer Platte ausgestaltete Heizvorrichtung stellt einen erheblichen Strömungswiderstand für Betriebsstoff im Tank dar. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Heizvorrichtung zumindest bereichsweise durchlässig für flüssigen Betriebsstoff auszuführen.
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Zudem wird auch als vorteilhaft angesehen, wenn die zumindest eine Heizvorrichtungen einen beheizbaren Käfig um die Fördervorrichtung bildet. Bei einer nach Art eines in sich abgeschlossenen bzw. umlaufenden Käfigs oder nach Art einer in sich abgeschlossenen bzw. umlaufenden Wandung um eine Fördervorrichtung herum ausgebildeten Heizvorrichtung trennt die Heizvorrichtung die Fördervorrichtung vom restlichen Innenraum des Tanks ab. Eine bereichsweise Durchlässigkeit der Heizvorrichtung für flüssigen Betriebsstoff ist dann erforderlich, damit Betriebsstoff aus dem restlichen Innenraum des Tanks zu der Fördervorrichtung gelangen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Positionierung einer Heizvorrichtung in einem Tank zur Bevorratung eines flüssigen Betriebsstoffs vorgeschlagen, das zumindest die folgenden Schritte ausweist:
- a) Füllen des Tanks mit dem Betriebsstoff;
- b) Einfrieren des befüllten Tanks unter Einsatzbedingungen;
- c) Erfassen des Einfrierverhaltens des befüllten Tanks;
- d) Herstellen einer zweiten Montageöffnung in der Tankwand; und
- e) Montieren der Heizvorrichtung an der zweiten Montageöffnung durch die Tankwand, so dass sich die Heizvorrichtung in einen Innenraum des Tanks erstreckt.
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Mit dem Begriff „Einsatzbedingungen” sind hier insbesondere die Bedingungen gemeint, wie sie während des Betriebs des Kraftfahrzeugs tatsächlich auftreten können. Hierbei können beispielsweise die Einbaulage des Tanks, die Verteilung des Betriebstoffs im Tank, die Temperaturverteilung in der Umgebung des Tanks und dergleichen relevant sein. Vorzugsweise wird demnach zur Durchführung von Schritt b) ein Tank provisorisch in einem Kraftfahrzeug montiert und über einen vorgegebenen Zeitraum (ggf. wiederholt mit verschiedenen Füllständen und/oder nach unterschiedlichen Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges wie langem/kurzem/wiederholtem Motorbetrieb) entsprechender Kälte ausgesetzt. So kann sichergestellt werden, dass tatsächlich Einsatzbedingungen vorliegen. Die Umgebung des Tanks im Kraftfahrzeug kann eine erhebliche Rolle auf das Einfrierverhalten des Tanks haben.
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Das „Einfrierverhalten” beschreibt beispielsweise, an welchen Stellen der Betriebsstoff zuerst einfriert bzw. wie die Eisbildung im Tank eintritt, insbesondere bis der Betriebsstoff vollständig gefroren ist. Anhand dieser Analyse können somit kritische Bereiche identifiziert werden, die mittels der nachträglichen Position von Heizvorrichtungen beseitigt werden können. Insbesondere kann so beispielsweise länger die Entnahmestelle und/oder eine Entlüftungsöffnung bei (wiederholter) Frostbelastung frei von Eis gehalten werden. Das Einfrierverhalten des Tanks wird vorzugsweise mit entsprechenden Überwachungsmethoden überwacht.
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Die Überwachung kann beispielsweise mit Hilfe von Temperatursensoren an kritischen Stellen im Tank erfolgen. Hierfür können Temperatursensoren an Stellen vorgesehen sein, an denen ein besonders schnelles Einfrieren des Betriebsstoffs erwartet wird. Auch ist möglich, mehrere Temperatursensoren vorzusehen. Beispielsweise können diese in der unmittelbaren Umgebung einer Stelle, an der ein besonders schnelles Einfrieren erwartet wird, mit einem vorgegebenen Muster angeordnet sein. Weiter ist möglich, für die Überwachung des Einfrierverhaltens in dem gesamten Tank ein dreidimensionales Raster an Temperatursensoren vorzusehen. In die Überwachung des Einfrierverhaltens können auch Temperatursensoren außerhalb des Tanks mit einbezogen werden und/oder Temperatursensoren an einem Fördermodul zur Förderung von Betriebsstoff aus dem Tank hinaus. Auch weitere Informationen, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Füllstand können mit einbezogen werden. Alle diese Informationen können in einem geeigneten Modell des Einfrierverhaltens des Tanks mit Betriebsstoff verarbeitet werden, um das tatsächlich auftretende Einfrierverhalten des Tanks in einer konkreten Anwendung zu bestimmen. Ein solches Modell kann insbesondere ein Energiemodell sein, welches die in dem Betriebsstoff gespeicherte Wärmeenergie und/oder die Wärmeflüsse aus dem Tank hinaus bzw. in den Tank hinein berücksichtigt.
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Selbstverständlich kann ebenso das „Auftauverhalten” analysiert werden, um Positionen für die Schritte d) und e) zur Erzielung eines effektiven Heizsystems vorher zu bestimmen.
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Die zweite Montageöffnung in der Tankwand kann beispielsweise mit Hilfe einer Säge oder mit Hilfe eine Bohrung in die Tankwand eingebracht werden. Außerdem ist im Bereich der zweiten Montageöffnung gegebenenfalls eine Präparation der Tankwand erforderlich, so dass hier die zumindest eine Heizvorrichtung eingebracht und insbesondere auch eine fluiddichte Verbindung zwischen der Tankwand und der Heizvorrichtung erzeugt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die zweite Montageöffnung in Schritt d) dort vorbereitet wird, wo in Schritt c) ein besonders schnelles Einfrieren des Tanks bestimmt wurde. Genau an dieser Stelle liegt im Tank zuerst gefrorenes Reduktionsmittel vor. Da ein vollständiges Durchfrieren des Betriebsstoffs im Tank regelmäßig nur sehr selten auftreten wird, liegt sogar häufig nur an dieser Stelle gefrorener Betriebsstoff vor. Aus diesem Grunde kann eine dort eingebrachte Heizvorrichtung besonders energiesparend betrieben werden.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellten Vorteile und besonderen Ausgestaltungen sind in analoger Weise auf den erfindungsgemäßen Tank übertragbar. Gleiches gilt für die für den erfindungsgemäßen Tank geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungen, welche auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar und übertragbar sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Versuchstanks geeignet. Mit einem solchen Versuchstank kann das Einfrierverhalten des Tanks mit und ohne Heizvorrichtung untersucht werden und eine besonders vorteilhafte Position für eine Heizvorrichtung in dem Tank ermittelt werden. Unterschiedliche Einbaupositionen der Heizvorrichtung(en) im Tank können untersucht werden, ohne das der Tank direkt mit den entsprechenden Montageöffnungen hergestellt werden muss. Für die Serienproduktion von erfindungsgemäßen Tanks kann die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren für eine bestimmte Tankgeometrie ermittelte ideale Einbauposition für eine Heizvorrichtung übernommen werden und die Tanks können direkt mit entsprechenden der Montageöffnung an der ermittelten Position hergestellt werden, ohne das vorher ein Einfrieren unter Einsatzbedingungen für jeden einzelnen Tank erfolgt.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tanks kann auch auf einen bestimmten Kraftfahrzeugtyp angepasst erfolgen. Je nach Kraftfahrzeugtyp können die Einbauposition des erfindungsgemäßen Tanks, die unmittelbare Umgebung des erfindungsgemäßen Tanks im Kraftfahrzeug und die Einsatzbedingungen unterschiedlich sein. Daher kann der gleiche Tank in verschiedenen Kraftfahrzeugen ein unterschiedliches Einfrierverhalten aufweisen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht diese Unterschiede zu erfassen und bei der Positionierung einer Heizvorrichtung im Tank zu berücksichtigen.
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Die Erfindung findet insbesondere Anwendung in einem Kraftfahrzeug, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine sowie einen erfindungsgemäßen Tank mit einer Heizvorrichtung und eine Steuereinheit, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung eine Zugabevorrichtung für einen Betriebsstoff aufweist, welcher in dem Tank bevorratet wird und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Heizvorrichtung des Tanks zu steuern. Dabei wird hier als Betriebsstoff bevorzugt eine flüssige Harnstoff-Wasser-Lösung dem Abgas zugegeben. Insbesondere hat das Kraftfahrzeug dabei einen Tank, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
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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 eines erfindungsgemäßen Tanks in einer senkrechten Schnittansicht,
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2: eine zweite Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tanks in einer senkrechten Schnittansicht,
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3: eine dritte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tanks in einer senkrechten Schnittansicht,
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4: eine vierte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tanks in einer waagerechten Schnittansicht,
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5: eine fünfte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tanks in einer waagerechten Schnittansicht, und
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6: ein Kraftfahrzeug aufweisend einen erfindungsgemäßen Tank.
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Die 1, die 2 und die 3 zeigen drei verschiedene Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Tanks 1 für einen flüssigen Betriebsstoff 2 (insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung), bei denen in eine erste Montageöffnung 4 eine Fördereinheit 6 für den Betriebsstoff 2 montiert ist. Darüber hinaus ist in eine zweite Montageöffnung 5 eine Heizvorrichtung 7 montiert. Die Heizvorrichtung 7 erstreckt sich mit einer Länge 10 über einen signifikanten Anteil der Höhe 11 des Tanks 1. Die Heizvorrichtung 7 ist nach Art eines Stabes 26 ausgeführt. Die Heizvorrichtung 7 weist zur Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie ein PTC-Heizelement 23 auf und hat einen elektrischen Anschluss 22, über welchen sie mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Fördervorrichtung 6 weist zumindest eine Systemheizung 20 (zum Erwärmen der Einrichtungen in der Fördereinrichtung und/oder zum Erwärmen des in der äußeren Umgebung angeordneten Betriebsstoffs) auf und hat einen Leitungsanschluss 21, durch welchen der Betriebsstoff 2 aus dem Tank hinaus gefördert werden kann. Die Tankwand 18 des Tanks 1 begrenzt den Innenraum 8 des Tanks 1. In dem Innenraum 8 liegt der Betriebsstoff 2 (in den veranschaulichten Figuren) größtenteils in gefrorener Form vor. Entlang der Heizvorrichtung 7 hat die Heizvorrichtung 7 einen Kanal 25 freigeschmolzen, durch welchen ein Druckausgleich zwischen der Umgebung und einer rund um die Fördervorrichtung 6 frei geschmolzenen Höhle 29 erfolgen kann.
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Bei der ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Tanks gemäß 1 sind sowohl die Heizvorrichtung 7 als auch die Fördervorrichtung 6 in einen Boden 9 des Tanks montiert.
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Bei der zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Tanks 1 gemäß 2 erstreckt sich die Fördereinheit 6 sich vom Boden 9 des Tanks 1 aus in den Innenraum 8 des Tanks 1 hinein, während die Heizvorrichtung 7 sich von oben (der Decke des Tanks) in den Innenraum 8 des Tanks 1 hinein erstreckt. Die Heizvorrichtung 7 gemäß 2 ist abgewinkelt ausgeführt. So kann die Heizvorrichtung 7 auch von der zweiten Montageöffnung 5 weit entfernte Bereiche des Innenraums 8 des Tanks 1 erreichen. Die Heizvorrichtung 7 ist bevorzugt so ausgeführt, dass sie trotz des Knicks 30 durch die zweite Montageöffnung 5 in den Tank 1 eingeführt werden kann. Die Heizvorrichtung 7 kann auch mehrere Knicke 8 oder andere Formen aufweisen.
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Bei der dritten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Tanks 1 gemäß 3 erstreckt sich die Fördervorrichtung 6 durch den Boden 9 in den Innenraum 8 des Tanks 1 hinein, während die Heizvorrichtung 7 sich von oben in den Innenraum 8 des Tanks 1 hinein erstreckt. Die Fördervorrichtung 6 weist ein erstes Kupplungsteil 13 auf, und die Heizvorrichtung 7 hat ein zweites Kupplungsteil 14. Das erste Kupplungsteil 13 und das zweite Kupplungsteil 14 können miteinander gekoppelt werden, so dass eine feste Verbindung zwischen der Heizvorrichtung 7 und der Fördervorrichtung 6 entsteht. So kann eine erhöhte Stabilität des Tanks 1 erreicht werden, weil der Tank 1 durch die Fördervorrichtung 6 und die Heizvorrichtung 7 stabilisiert wird.
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Die 4 zeigt eine vierte Ausführungsvariante und die 5 zeigt eine fünfte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tanks 1. Hier wird jeweils eine waagerechte Schnittansicht durch den Tank 1 veranschaulicht. Bei beiden Ausführungsvarianten ist jeweils der Tank 1 zu erkennen. Die Tankwand 18, die den Innenraum 8 begrenzt, ist geschnitten. Der Betrachter sieht von oben den Boden 9 des Tanks 1. Zu erkennen ist ferner die in eine erste Montageöffnung 4 eingebrachte Fördervorrichtung 6 mit ihrem Gehäuse 19 sowie in zweite Montageöffnungen 5 eingebrachte Heizvorrichtungen 7, die jeweils ein PTC-Heizelement 23 aufweisen.
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In 4 ist die eine Heizvorrichtung 7 nach Art einer Platte 27 ausgeführt. Die andere Heizvorrichtung 7 ist nach Art eines Stabes 26 ausgeführt.
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Als Besonderheit in 5 ist eine nach Art einer Platte 27 käfigartig um die Fördervorrichtung 6 herum angeordnete Heizvorrichtung 7 dargestellt. Der Käfig 12 ist halbkreisförmig um die Fördervorrichtung 6 ausgeführt. Die Heizvorrichtung 7 hat Öffnungen 24, durch welche Betriebsstoff vom Innenraum 8 des Tanks 1 zu der Fördervorrichtung 6 fließen kann.
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6 zeigt ein Kraftfahrzeug 3 aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 15 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 16 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 15. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 16 weist eine Zugabevorrichtung 17 auf, welche von einer Fördervorrichtung 6 mit Betriebsstoff aus einem erfindungsgemäßen Tank 1 versorgt wird. Der erfindungsgemäße Tank 1 hat eine Heizvorrichtung 7, welche von einer Steuereinheit 28 gesteuert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tank
- 2
- Betriebsstoff
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- erste Montageöffnung
- 5
- zweite Montageöffnung
- 6
- Fördervorrichtung
- 7
- Heizvorrichtung
- 8
- Innenraum
- 9
- Boden
- 10
- Länge
- 11
- Höhe
- 12
- Käfig
- 13
- erstes Kupplungsteil
- 14
- zweites Kupplungsteil
- 15
- Verbrennungskraftmaschine
- 16
- Abgasbehandlungsvorrichtung
- 17
- Zugabevorrichtung
- 18
- Tankwand
- 19
- Gehäuse
- 20
- Systemheizung
- 21
- Leitungsanschluss
- 22
- elektrischer Anschluss
- 23
- PTC-Heizelement
- 24
- Öffnung
- 25
- Kanal
- 26
- Stab
- 27
- Platte
- 28
- Steuereinheit
- 29
- Höhle
- 30
- Knick
