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Die Erfindung betrifft einen Reduktionsmitteltank zum Bevorraten eines für die Nachbehandlung von Abgas eines Fahrzeugs vorgesehenen Reduktionsmittels. Der Reduktionsmitteltank umfasst wenigstens einen Sensor, mittels welchem ein Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank erfassbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines Vorhandenseins von flüssigem Reduktionsmittel in einem Reduktionsmitteltank.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Nachbehandlung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs ein Reduktionsmittel in das Abgas einzubringen, aus welchem im heißen Abgas Ammoniak freigesetzt wird. Der Ammoniak reagiert dann in einem nachgeschalteten SCR-Katalysator (SCR = selecitve catalytic reduction) in einer selektiven, katalytischen Reduktionsreaktion mit im Abgas vorhandenen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser. Das Reduktionsmittel, etwa in Form einer wässrigen Harnstofflösung, wird im Fahrzeug in einem Reduktionsmitteltank mitgeführt.
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Die
DE 10 2007 059 853 A1 beschreibt einen Tank für eine wässrige Harnstofflösung, an dessen Boden ein Ultraschallsensor angeordnet ist. Die von dem Ultraschallsensor ausgesendeten Schallwellen werden durch ein Schallführrohr geleitet, welches einen entlang des Bodens verlaufenden Abschnitt und einen senkrecht dazu ausgerichteten, also hin zum freien Flüssigkeitsspiegel verlaufenden Abschnitt umfasst. Zwischen diesen beiden Abschnitten ist ein Umlenkspiegel angeordnet. Die Schallwellen treffen auf den Umlenkspiegel auf, werden dort teilweise reflektiert und als reflektierte Schallwellen vom Ultraschallsensor erfasst. Ein weiterer Anteil der Schallwellen wird an der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und einer sich über der Flüssigkeit befindenden Gasphase reflektiert. Aus der Laufzeit vom Ultraschallsensor bis zur Phasengrenzfläche und zurück kann auf den Füllstand der Harnstofflösung in dem Tank geschlossen werden. Das vom Umlenkspiegel reflektierte Signal dient dazu, Temperatur- und Qualitätsschwankungen des sich im Tank befindenden Reduktionsmittels zu kompensieren.
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Bei einem derartigen Reduktionsmitteltank hat es sich unter gewissen Bedingungen als schwierig herausgestellt, das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel im Reduktionsmitteltank zu erfassen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Reduktionsmitteltank sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bzw. welches eine verbesserte Füllstandserkennung zulässt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Reduktionsmitteltank mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Reduktionsmitteltank mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5, einen Reduktionsmitteltank mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Reduktionsmitteltank, welcher dem Bevorraten eines für die Nachbehandlung von Abgas eines Fahrzeugs vorgesehenen Reduktionsmittels dient, mit wenigstens einem Sensor ausgestattet, mittels welchem ein Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank erfassbar ist. Hierbei ist der wenigstens eine Sensor an einer von einem Boden verschiedenen Wand des Reduktionsmitteltanks angeordnet. Dies ermöglicht es, auch dann das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in dem Tank zu erkennen, wenn am Boden des Tanks gefrorenes Reduktionsmittel vorliegt.
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Mittels eines aus dem Stand der Technik bekannten, am Boden des Reduktionsmitteltanks angeordneten Ultraschallsensors ist es hingegen nicht möglich zu erkennen, ob gegebenenfalls auf eine sich am Boden des Reduktionsmitteltanks befindende Schicht von gefrorenem Reduktionsmittel in einem Nachtankvorgang flüssiges Reduktionsmittel aufgegeben wurde.
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Wenn sich hingegen wie vorliegend der Sensor nicht am Boden des Reduktionsmitteltanks befindet, sondern oberhalb desselben, so kann selbst bei am Boden des Reduktionsmitteltanks vorhandenem, gefrorenem Reduktionsmittel das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel oberhalb des gefrorenen Reduktionsmittels erkannt werden. Dies ist insofern von Bedeutung, als nur bei einer als ausreichend erkannten Mindestmenge des Reduktionsmittels im Reduktionsmitteltank das Betreiben eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs, welches den Reduktionsmitteltank aufweist, gestattet wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein Fahrzeugnutzer bei niedrigem Füllstand im Reduktionsmitteltank aufgefordert wird, Reduktionsmittel nachzutanken. Bei tiefen Temperaturen kann es dazu kommen, dass zwischen dem Auftreten der Warnmeldung und dem Nachtankvorgang das restliche in dem Reduktionsmitteltank vorhandene Reduktionsmittel gefriert, etwa weil das Fahrzeug zwischenzeitlich abgestellt wird. Wird dann auf das gefrorene Reduktionsmittel flüssiges Reduktionsmittel nachgetankt, so kann dieses Nachtanken vorliegend erkannt werden. Entsprechend wird keine weitere Warnmeldung oder Nachtankaufforderung ausgegeben und eine Stilllegung des Fahrzeugs verhindert. Dadurch ist ein Reduktionsmitteltank mit einer verbesserten Füllstandserkennung geschaffen.
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Der wenigstens eine Sensor ist bevorzugt zumindest auf einer Höhe über dem Boden des Reduktionsmitteltanks – oder oberhalb dieser Höhe – angeordnet, bei welcher an den Fahrzeugnutzer ein Hinweis auf ein erforderliches Nachtanken ausgegeben wird, wenn der Füllstand im Reduktionsmitteltank unter diese Höhe absinkt. Dann kann nämlich mittels des Sensors besonders sicher festgestellt werden, ob im Anschluss an eine solche Warnung tatsächlich Reduktionsmittel nachgetankt wurde.
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Besonders einfach lässt sich das Vorhandensein des flüssigen Reduktionsmittels in dem Reduktionsmitteltank erfassen, wenn der wenigstens eine Sensor zum Aussenden und Empfangen von Schallwellen ausgebildet ist. Es kann so durch die Reflexion der Schallwellen an einer Phasengrenzfläche zwischen dem flüssigen Reduktionsmittel und der sich im Tank darüber befindenden Luft auf das Vorhandensein des flüssigen Reduktionsmittels im Tank geschlossen werden. Sensoren zum Aussenden und Empfangen von Schallwellen sind besonders robust und somit gut für den Einsatz im Reduktionsmitteltank geeignet.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine Schallwellen erfassende Sensor an einer in Einbaulage des Reduktionsmitteltanks oberen Wand desselben angeordnet. Ein solcher, an der oberen Wand des Tanks angeordneter Sensor ermöglicht eine Nachtankerkennung auch dann, wenn sich bis zu einem vergleichsweise hohen Niveau gefrorenes Reduktionsmittel im Reduktionsmitteltank befindet. Daher ist diese Art der Anordnung des Sensors in einer Vielzahl von Situationen, in welchen sich gefrorenes Reduktionsmittel im Tank befindet, besonders zielführend für eine Nachtankterkennung.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn an dem Boden des Reduktionsmitteltanks ein zweiter zum Aussenden und Empfangen von Schallwellen ausgebildeter Sensor angeordnet ist. Wenn sich nämlich der zweite Sensor am Boden des Reduktionsmitteltanks befindet, so ist durch das von diesem gelieferte Signal einfach und sicher der Füllstand von flüssigem Reduktionsmittel über den Boden des Tanks erfassbar. Dies ist beispielsweise von Bedeutung, wenn sich im Laufe der Zeit durch eine Formveränderung, etwa durch ein plastisches Verformen von Wänden des Reduktionsmitteltanks, die Lage des Bodens des Reduktionsmitteltanks verändert. Solche Absenkungen des Bodens des Reduktionsmitteltanks können insbesondere durch das Gewicht des sich im Tank befindenden Reduktionsmittels im Laufe der Zeit vorkommen.
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Es kann jedoch auch aufgrund von Fertigungstoleranzen zu Unterschieden in der Höhe des Bodens des Tanks kommen, welche bei der Füllstandsermittlung dadurch berücksichtigt werden, dass der zweite Sensor sich am Boden des Tanks befindet.
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Zusätzlich, bevorzugt jedoch alternativ, kann am Boden des Reduktionsmitteltanks ein zum Reflektieren von Schallwellen ausgebildetes Referenzbauteil angeordnet sein. Dann reicht es nämlich aus, lediglich an der vom Boden verschiedene Wand des Reduktionsmitteltanks, insbesondere an der oberen Wand, einen Sensor vorzusehen, welcher von dem Referenzbauteil reflektierte Schallwellen empfangen kann. Wenn der Boden des Reduktionsmitteltanks aufgrund von Fertigungstoleranzen oder alterungsbedingt abgesenkt ist, so äußert sich dies auch in einer entsprechenden Absenkung des Referenzbauteils. Diese kann anhand der von dem Referenzbauteil reflektierten Schallwellen erfasst werden. Eine derartige Füllstandsermittlung mit lediglich einem Sensor und einem Referenzbauteil ist besonders einfach und kostengünstig.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der wenigstens eine Sensor zum Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit des flüssigen Reduktionsmittels ausgebildet ist. Hierbei können zwei Kontakte vorgesehen sein, welche durch die Benetzung mit dem flüssigen Reduktionsmittel elektrisch miteinander verbunden werden, und so das Vorhandensein des flüssigen Reduktionsmittels im Reduktionsmitteltank erfassen. Dadurch, dass dieser zum Erfassen der Leitfähigkeit ausgebildete Sensor oberhalb des Bodens des Reduktionsmitteltanks angeordnet ist, kann mit diesem erkannt werden, ob auf eine sich am Boden des Tanks befindende Schicht von gefrorenem Reduktionsmittel flüssiges Reduktionsmittel aufgefüllt wird.
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Ein solcher Leitfähigkeitssensor kann insbesondere zusätzlich zu einem am Boden verbauten, zum Aussenden und Empfangen von Schallwellen ausgebildeten Sensor in dem Reduktionsmitteltank vorgesehen sein. Dann erfasst dieser in Bezug auf den Boden referenzierte Sensor den genauen Füllstand, solange sich ausschließlich flüssiges Reduktionsmittel im Reduktionsmitteltank befindet. Sobald jedoch der sich am Boden befindende Sensor von gefrorenem Reduktionsmittel bedeckt ist und somit kein verwertbares Messsignal mehr liefert, kann das Einbringen von flüssigem Reduktionsmittel in den Reduktionsmitteltank mittels des Leitfähigkeitssensors erfasst werden.
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Bevorzugt befindet sich der Leitfähigkeitssensor an einer an den Boden angrenzenden Seitenwand des Reduktionsmitteltanks, und zwar in einer einem Füllstand des Reduktionsmittels entsprechenden Höhe, bei deren Unterschreiten an den Fahrzeugnutzer ein Warnhinweis ausgegeben wird, dass Reduktionsmittel nachgefüllt werden sollte. Reagiert nämlich der Fahrzeugnutzer auf diesen Hinweis, dass Reduktionsmittel nachzutanken ist, so wird das anschließende Vorhandensein des flüssigen Reduktionsmittels im Reduktionsmitteltank sicher erkannt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist in dem Reduktionsmitteltank der eingangs genannten Art eine Heizeinrichtung angeordnet, mittels welcher zumindest in einem oberseitig an den wenigstens einen Sensor angrenzenden Bereich des Reduktionsmitteltanks gefrorenes Reduktionsmittel in flüssiges Reduktionsmittel überführbar ist. Dann stört es nicht, wenn der Sensor von gefrorenem Reduktionsmittel umgeben ist, da dieses in dem vergleichsweise kleinen Bereich um den Sensor herum besonders rasch aufgetaut werden kann. Bei Vorliegen von verflüssigtem Reduktionsmittel liefert der Sensor dann wieder brauchbare Messsignale, aus welchen erkennbar ist, ob sich eine ausreichende Menge an Reduktionsmittel in dem Tank befindet. Hierbei kann der Sensor insbesondere an einem Boden des Reduktionsmitteltanks angeordnet sein.
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Die Heizeinrichtung kann insbesondere als den wenigstens einen Sensor umgebendes Rohr ausgebildet sein. Dann lässt sich besonders rasch der zum Erkennen des Vorhandenseins von flüssigem Reduktionsmittel in dem Tank ausreichend große Bereich mittels der Heizeinrichtung auftauen.
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Bevorzugt ist die Heizeinrichtung dazu ausgebildet, das gefrorene Reduktionsmittel bis zu einer einem Füllstand des Reduktionsmittels entsprechenden Höhe in dem Tank aufzutauen, bei deren Unterschreiten an den Fahrzeugnutzer ein Warnhinweis ausgegeben wird, dass ein Nachtanken erfolgen soll. Denn wird nämlich ein Nachtanken von flüssigem Reduktionsmittel auf gefrorenes Reduktionsmittel, in welchem sich die Heizeinrichtung befindet, sicher erkannt.
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Der Sensor kann insbesondere zum Aussenden und Empfangen von Schallwellen ausgebildet sein, sodass die Heizeinrichtung als beheizbares Schallführrohr ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung ist besonders aufwandsarm, wenn in dem Reduktionsmitteltank ohnehin ein Schallführrohr vorgesehen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der wenigstens eine Sensor dazu ausgebildet, elektromagnetische Wellen in das flüssige Reduktionsmittel auszusenden. Hierbei kann das Vorhandensein des flüssigen Reduktionsmittels dadurch erkannt werden, dass sich eine Frequenz der in das flüssige Reduktionsmittel abgestrahlten Wellen verändert, wobei die veränderte Frequenz erfassbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann erfasst werden, wie viel elektrische Energie der Sensor beim Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen benötigt. Ist nämlich der Sensor von Luft oder von fester Reduktionsmittel umgeben, so ändert sich die Abstrahlcharakteristik, sobald sich in der Umgebung des Sensors auch flüssiges Reduktionsmittel befindet. Es kann so zumindest das Nachtanken von flüssigem Reduktionsmittel, also das Aufbringen von flüssigem Reduktionsmittel auf bereits vorhandenes, gefrorenes Reduktionsmittel erkannt werden, selbst wenn keine absolute Bestimmung der Höhe des Füllstands vorgenommen wird. Insbesondere kann eine Füllstandsänderung des sich oberhalb von gefrorenem Reduktionsmittel befindenden flüssigen Reduktionsmittels erfasst werden. Durch das Erfassen dieser relativen Änderung kann, wenn der Füllstand des flüssigen Reduktionsmittels vor dem Gefrieren desselben bekannt ist, auch die absolute Füllhöhe bestimmt werden.
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Der wenigstens eine Sensor kann insbesondere zum Aussenden von Wellen in einem Ultrahochfrequenzband ausgebildet sein. Mit Frequenzen aus diesem Bereich von etwa 0,3 GHz bis 3 GHz lässt sich besonders einfach das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in dem Tank detektieren.
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Der Sensor kann auch zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen ausgebildet sein, sodass vom Sensor direkt ein Signal bereitstellbar ist, welches Aufschluss über das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank gibt.
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Bevorzugt ist es weiterhin, wenn der zum Aussenden von elektromagnetischen Wellen ausgebildete Sensor sich zumindest bis in eine einem Füllstand des Reduktionsmittels entsprechende Höhe in dem Reduktionsmitteltank erstreckt, bei deren Unterschreiten ein Warnhinweis ausgegeben wird, dass ein niedriger Füllstand vorliegt. Ein solcher Hinweis veranlasst nämlich üblicherweise den Fahrzeugnutzer, einen Nachtankvorgang vorzunehmen.
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Der zum Aussenden von elektromagnetischen Wellen in das flüssige Reduktionsmittel ausgebildete Sensor kann am Boden des Reduktionsmitteltanks angeordnet sein und sich von dort in den Reduktionsmitteltank hinein erstrecken. Dadurch kann besonders sicher ein Nachtanken von flüssigem Reduktionsmittel erkannt werden, selbst wenn sich am Boden des Reduktionsmitteltanks gefrorenes Reduktionsmittel befindet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels wenigstens eines Sensors das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in einem Reduktionsmitteltank erfasst, wobei das Reduktionsmittel für die Nachbehandlung von Abgas eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Hierbei wird das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel auf gefrorenem und sich auf einem Boden des Reduktionsmitteltanks befindendem Reduktionsmittel mittels des wenigstens einen Sensors erfasst. Dadurch ist verhindert, dass auf einen zu niedrigen Füllstand erkannt wird, wenn sich in dem Reduktionsmitteltank flüssiges Reduktionsmittel auf gefrorenem befindet. So sind auch bei tiefen, ein Gefrieren des Reduktionsmittels bewirkenden Temperaturen Nachtankvorgänge und damit einhergehende Füllstandsänderungen erfassbar.
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Die für den erfindungsgemäßen Reduktionsmitteltank beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 einen Tank für ein Reduktionsmittel, welches für die Nachbehandlung von Abgas eines Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei an einem Boden und an einer oberen Wand des Reduktionsmitteltanks jeweils ein Ultraschallsensor angeordnet ist;
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2 einen Reduktionsmitteltank, bei welchem ein beheizbares Schallführrohr einen am Boden des Reduktionsmitteltanks angeordneten Ultraschallsensor umgibt;
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3 einen Reduktionsmitteltank, bei welchem oberhalb eines am Boden angeordneten Ultraschallsensors ein Sensor zum Erfassen der Leitfähigkeit von flüssigem Reduktionsmittel vorgesehen ist;
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4 einen Reduktionsmitteltank mit einer Ultrahochfrequenz-Antenne; und
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5 einen Reduktionsmitteltank, bei welchem an einer oberen Wand ein Ultraschallsensor und am Boden ein Schallwellen reflektierendes Referenzbauteil angeordnet ist.
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Ein in 1 gezeigter Reduktionsmitteltank 10 dient dem Bevorraten eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung. Hierbei kann insbesondere eine unter dem Markennamen AdBlue® erhältliche wässrige Harnstofflösung zum Einsatz kommen, es sind jedoch auch andere Reduktionsmittel denkbar, welche beim Einbringen derselben in Abgas Ammoniak bereitstellen. Der Ammoniak reagiert dann in einem nachgeschalteten (nicht gezeigten) SCR-Katalysator (SCR = selecitve catalytic reduction) in einer selektiven, katalytischen Reduktionsreaktion mit im Abgas vorhandenen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser. Das Reduktionsmittel gefriert bei sehr niedrigen Temperaturen. Beispielsweise liegt der Gefrierpunkt von AdBlue® bei –11,5°C.
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In 1 ist eine Situation dargestellt, in welcher sich an einem Boden 12 des Reduktionsmitteltanks 10 gefrorenes Reduktionsmittel 14 befindet. Ein ebenfalls am Boden 12 angeordneter Ultraschallsensor 16 liefert in diesem Fall keine verwertbaren Messsignale, da mittels des Ultraschallsensors 16 die Reflexion von Schallwellen an einer Phasengrenzfläche zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Phase erfasst wird.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass in den Reduktionsmitteltank 10 flüssiges Reduktionsmittel 18 nachgetankt wurde. Das flüssige Reduktionsmittel 18 befindet sich somit oberhalb des gefrorenen Reduktionsmittels 14. Ein an einer oberen Wand 20 des Reduktionsmitteltanks 10 angeordneter zweiter Ultraschallsensor 22 ermöglicht es in diesem Fall, die Grenzfläche zwischen Luft 24 und dem flüssigen Reduktionsmittel 18 zu bestimmen. Somit kann über die Messsignale des zweiten Ultraschallsensors 22 der genaue Füllstand im Reduktionsmitteltank 10 ermittelt werden, selbst wenn der am Boden 12 angeordnete Ultraschallsensor 16 keine brauchbaren Messwerte liefert.
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Wenn sich lediglich flüssiges Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank 10 befindet, kann wahlweise das Signal des an der oberen Wand 20 angeordneten Ultraschallsensors 22 oder des am Boden 12 angeordneten Ultraschallsensors 16 verwendet werden. Vorteilhaft kann über den am Boden 12 angeordneten Ultraschallsensor 16 die Auswirkung einer Absenkung des Bodens 12 auf die Füllstandshöhe erfasst werden.
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Der zweite Ultraschallsensor 22 kann auch an einer Seitenwand 26 des Reduktionsmitteltanks 10 angeordnet sein, wobei es hier sinnvoll ist, eine Höhe vorzusehen, welche ausreichend weit von einer Füllstandshöhe entfernt ist, bei deren Unterschreiten an den Fahrzeugnutzer ein Warnhinweis ausgegeben wird, dass ein Nachbetanken des Reduktionsmitteltanks 10 erfolgen sollte.
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Bei dem in 2 gezeigten Reduktionsmitteltank 10 befindet sich ebenfalls flüssiges Reduktionsmittel 18 über gefrorenem Reduktionsmittel 14. Der am Boden 12 des Reduktionsmitteltanks 10 angeordnete Ultraschallsensor 16 gibt jedoch Schallwellen in ein Schallführrohr 28 ab, welches beheizbar ist. Auch wenn sich also der Ultraschallsensor 16 – wie vorliegend gezeigt – zunächst im gefrorenem Reduktionsmittel 14 befindet, kann durch Auftauen eines geringen Volumens des gefrorenen Reduktionsmittels 14 der Ultraschallsensor 16 dafür genutzt werden, das Vorhandensein vom flüssigen Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank 10 zu detektieren.
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Selbst wenn das Reduktionsmittel bis über eine Oberkante 30 des Schallführrohrs 28 eingefroren ist, kann durch das Auftauen des sich in dem Schallführrohr 28 befindenden Reduktionsmittels festgestellt werden, dass sich oberhalb des Ultraschallsensors 16 flüssiges Reduktionsmittel befindet und somit noch kein beunruhigend niedriger Füllstand im Reduktionsmitteltank 10 vorliegt. Wenn wie vorliegend schematisch gezeigt das Schallführrohr 28 in das nachgetankte flüssige Reduktionsmittel 18 hineinreicht, kann mittels des Ultraschallsensors 16 sogar die genaue Füllstandshöhe ermittelt werden und nicht nur das bloße Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank 10.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform des Reduktionsmitteltanks 10 ist ebenfalls am Boden 12 ein Ultraschallsensor 16 angeordnet. Des Weiteren ist an einer der Seitenwände 26 ein Sensor 32 zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit des flüssigen Reduktionsmittels 18 angeordnet. Hierfür weist der Sensor 32 zwei Kontakte 34 auf, zwischen welchen eine leitende Verbindung hergestellt wird, wenn sich beide Kontakte 34 im flüssigen Reduktionsmittel 18 befinden.
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Es ist hierbei günstig, den Sensor 32 in einer Höhe an der Seitenwand 26 anzubringen, in welcher sich nach einem Nachtanken üblicherweise flüssiges Reduktionsmittel 18 befindet. So kann der Sensor 32 in der Höhe angebracht werden, bei deren Unterschreiten an den Fahrzeugnutzer ein Warnhinweis ergeht, dass ein Nachtanken erfolgen soll. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich dann noch eine Restmenge an Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank. Wenn diese Restmenge gefriert, und somit das vorliegend schematisch gezeigte gefrorene Reduktionsmittel 14 bildet, so erfasst der Sensor 32 das auf dieses gefrorene Reduktionsmittel 14 aufgegebene, also nachgetankte flüssige Reduktionsmittel 18.
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Soll eine Füllstandserfassung für unterschiedliche Füllstände möglich sein, so können in unterschiedlichen Höhen derartige, die elektrische Leitfähigkeit erfassende Sensoren 32 angebracht werden. Die für das Erkennen einer Nachbetankung mit flüssigem Reduktionsmittel am besten geeignete Höhe wird je nach Geometrie des Reduktionsmitteltanks 10 spezifisch festgelegt.
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Bei der in der 4 gezeigten Ausführungsform des Reduktionsmitteltanks 10 erfolgt die Erkennung des Vorhandenseins von flüssigem Reduktionsmittel 18 auf gefrorenem Reduktionsmittel 14 nicht mittels eines zum Aussenden und Empfangen von Schallwellen ausgebildeten Sensors wie dem Ultraschallsensor 16, 22, sondern mittels einer Antenne 36, welche elektromagnetische Wellen – bevorzugt im ultrahochfrequenten Band – aussendet. Hierbei ragt die am Boden 12 befestigte Antenne 36 in das Innere des Reduktionsmitteltanks 10 hinein.
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Selbst wenn also ein unterer Bereich der Antenne 36 in dem gefrorenen Reduktionsmittel 14 angeordnet ist, kann über die in das flüssige Reduktionsmittel 18 ausgesendeten elektromagnetischen Wellen das Vorhandensein von flüssigem Reduktionsmittel in dem Reduktionsmitteltank 10 festgestellt werden. Hierfür kann die Abstrahlung der Antenne 36 in die Umgebung erfasst werden, welche sich ändert, je nachdem, welches Medium sich in der Umgebung befindet.
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Es können auch die von der Antenne 36 abgestrahlten Wellen und die mit veränderter Frequenz von dem flüssigen Reduktionsmittel 18 zurückgeworfenen Wellen ausgewertet werden, um eine Füllstandsänderung des sich oberhalb des gefrorenen Reduktionsmittels 14 befindenden flüssigen Reduktionsmittels 18 zu erkennen. Auch wenn bei Vorliegen von dem gefrorenen Reduktionsmittel 14 im Reduktionsmitteltank 10 mittels der Antenne 36 keine absolute Höhe des Füllstands des flüssigen Reduktionsmittels 18 bestimmbar ist, kann so das Nachtanken von flüssigem Reduktionsmittel 18 erkannt werden. Es kann auch anhand einer relativen Füllstandsänderung des flüssigen Reduktionsmittels 18 auf den absoluten Füllstand rückgeschlossen werden, wenn die vor dem Einfrieren sich in dem Reduktionsmitteltank 10 befindende Menge an Reduktionsmittel bekannt ist.
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Die in 5 gezeigte Ausführungsform des Reduktionsmitteltanks 10 ist der in 1 gezeigten ähnlich. Auch hier ist an einer Oberseite des Reduktionsmitteltanks 10 ein Ultraschallsensor 22 angeordnet. Jedoch ist anstelle des sich am Boden 12 befindenden Ultraschallsensors ein Referenzbauteil 38 am Boden 12 befestigt.
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Das Referenzbauteil 38 reflektiert die von dem Ultraschallsensor 22 ausgesendeten Schallwellen. Aufgrund der bekannten Länge des Referenzbauteils 38 ist es möglich, die Höhe des Ultraschallsensors 22 über dem Boden 12 zu bestimmen. So können Absenkungen des Bodens 12 bzw. Fertigungstoleranzen der Unterseite des Reduktionsmitteltanks 10 erkannt bzw. kompensiert werden.
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Über den oberhalb des Referenzbauteils 38 angeordneten Ultraschallsensor 22 ist eine genaue Füllstandsermittlung möglich, selbst wenn bei einer Nachbetankung auf gefrorenes Reduktionsmittel 14 flüssiges Reduktionsmittel 18 aufgefüllt wurde. Es ist somit auch eine Änderung des Füllstands erfassbar, selbst wenn das Reduktionsmittel teilweise gefroren ist.
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Bevorzugt ist das Referenzbauteil 38 ausreichend lang, sodass es auch bei einer Nachbetankung mit flüssigem Reduktionsmittel 18 über die Phasengrenzfläche zwischen der Luft 24 und dem flüssigen Reduktionsmittel 18 hinausragt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007059853 A1 [0003]
