DE102018202583A1 - Elektrische Heizvorrichtung, insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Elektrische Heizvorrichtung, insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung (9), insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem (2) eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Wärmeleitkörper (11) und mit zumindest einem elektrisch betreibbaren Heizelement (10), insbesondere PTC-Element, wobei das Heizelement (10) gegen den Wärmeleitkörper (11) verspannt angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass zumindest eine zwischen dem Heizelement (10) und dem Wärmeleitkörper (11) angeordnete Kontaktschicht (12) vorhanden ist, die elektrisch leitfähig und elastisch verformbar ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung, insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Wärmeleitkörper und mit zumindest einem elektrisch betreibbaren Heizelement, insbesondere PTC-Element, wobei das Heizelement gegen den Wärmeleitkörper verspannt angeordnet ist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Tankvorrichtung für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Tank zur Aufnahme und Bereitstellung eines insbesondere flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels, und mit zumindest einer Heizvorrichtung zum Erwärmen eines in dem Tank befindlichen Abgasnachbehandlungsmittels.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Abgasnachbehandlungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Tankvorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels, und mit einer mit der Tankvorrichtung verbundenen Einspritzeinrichtung zum dosierten Einspritzen des Abgasnachbehandlungsmediums in einen Abgasstrang des Kraftfahrzeugs.
  • Stand der Technik
  • Heizvorrichtungen, Tankvorrichtungen und Abgasnachbehandlungssysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Aufgrund der zunehmend strenger werdenden Anforderungen an die Emissionen im Abgas von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, in der Abgasnachbehandlung ein Abgasnachbehandlungsmittel dem Abgas beizumischen, das mit dem Abgas in einem stromabwärts liegenden Katalysator zusammen reagiert, um die in dem Abgas befindlichen Emissionen zu reduzieren. In diesem Zusammenhang hat sich beispielsweise das SCR-Verfahren (SCR = Selektive Katalytische Reduktion) als vorteilhaft herausgestellt. Damit stets das Abgasnachbehandlungsmittel zur Verfügung steht, ist es bekannt, in einem das Abgasnachbehandlungsmittel aufbewahrenden Tank eine Heizvorrichtung anzuordnen, um gegebenenfalls gefrorenes Abgasnachbehandlungsmittel auftauen zu können.
  • Elektrische Heizvorrichtungen werden häufig auf Basis eines elektrischen Heizelements, wie beispielsweise eines PTC-Elements, in Kombination mit einem Wärmeleitkörper, der eine im Vergleich zum Heizelement große Oberfläche zur Aufnahme und Übertragung der Wärme auf das zu erwärmende Medium, insbesondere das Abgasnachbehandlungsmittel, aufweist. Der Vorteil elektrischer Heizelemente liegt darin, dass insbesondere ihr elektrischer Widerstand im Betrieb ansteigt und damit die Leistungsaufnahme sinkt, wenn sich das Heizelement einer maximalen Temperatur nähert.
  • Üblicherweise werden zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung derartiger elektrischer Heizelement an dem Wärmeleitkörper starre oder federartige Elemente verwendet, welche das Heizelement gegen den Wärmeleitkörper verspannen, um einen dauerhaften Anlagekontakt zur Wärmeübertragung zu gewährleisten. Mit zunehmender Temperatur und damit einhergehender Wärmedehnung der Heizelemente entstehen jedoch Spannungen insbesondere im Heizelement selbst, die nur über eine Bewegung innerhalb und des Heizelements und relativ zu dem Wärmeleitkörper abbaubar sind. Je nach Anzahl von Ein-Aus-Schaltzyklen können diese Spannungen zu Rissen zwischen den Schichten und damit zu einem Verlust des elektrischen Kontakts innerhalb des Heizelements führen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass in einfacher und kostengünstiger Art und Weise das Entstehen von Spannungen im Heizelement und zwischen dem Heizelement und dem Wärmeleitkörper vermieden wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass zumindest eine zwischen dem Heizelement und dem Wärmeleitkörper angeordnete Kontaktschicht vorhanden ist, die elektrisch leitfähig und elastisch verformbar ausgebildet ist. Durch die elastische Verformbarkeit der Kontaktschicht ist eine Relativbewegung zwischen Heizelement und Wärmeleitkörper ermöglicht, die insbesondere wärmedehnungsbedingte Größenänderungen des Heizelements relativ zu dem Wärmeleitkörper kompensieren. Dadurch, dass die Kontaktschicht außerdem elektrisch leitfähig ausgebildet ist, stellt sie den elektrischen Kontakt unabhängig von Betriebszustand und der relativen Größenänderung des Heizelements und dem Wärmeleitkörper sicher, auch wenn Verschiebungen zwischen Wärmeleitkörper und Heizelement stattfinden.
  • Bevorzugt ist die Kontaktschicht klebrig ausgebildet oder weist zumindest eine klebrige Oberfläche auf. Durch die klebrige Ausführung wird der dauerhafte Berührungskontakt zu dem Wärmeleitkörper einerseits und dem Heizelement andererseits dauerhaft gewährleistet. Insbesondere ist dadurch auch eine Beanspruchung der Kontaktschicht auf Zug möglich, ohne dass hierdurch der elektrische Kontakt beeinträchtigt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktschicht sowohl mit dem Heizelement als auch mit dem Wärmeleitkörper verklebt ist. Damit ist sichergestellt, dass sich die Kontaktschicht weder von dem Wärmeleitkörper noch von dem Heizelement im Betrieb lösen kann und der elektrische Kontakt dauerhaft aufrechterhalten bleibt.
  • Bevorzugt weist die Kontaktschicht Quecksilber und/oder Aluminium auf, um einerseits die Wärmeleitfähigkeit und andererseits die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktschicht zu gewährleisten. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Variante der Kontaktschicht geboten. Selbstverständlich kann die Kontaktschicht auch anderer Füllstoffe zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit aufweisen.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass dem Heizelement mindestens ein elastisch verformbares Spannelement zum Einstellen der Verspannung zugeordnet ist. Durch das Spannelement wird die Anlage des Heizelements insbesondere unter Zwischenschaltung der Kontaktschicht, an dem Wärmeleitkörper sichergestellt.
  • Besonders bevorzugt ist zwischen dem Heizelement und dem Spannelement eine weitere Kontaktschicht, die elektrisch leitfähig und elastisch verformbar ausgebildet ist, angeordnet. Damit sind auch durch das Spannelement eine Wärmeleitung sowie eine elektrische Verbindung sichergestellt. Die weitere Kontaktschicht ist, weil sie wie die vorstehend beschriebene Kontaktschicht ausgebildet ist, ebenfalls elektrisch leitfähig und elastisch verformbar und insbesondere klebrig ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Heizelement zwischen zwei Wärmeleitkörpern oder zwischen zwei Wärmeleitkörperteilen eines Wärmeleitkörpers unter Zwischenschaltung jeweils einer Kontaktschicht, die elektrisch leitfähig und elastisch verformbar ausgebildet ist, angeordnet. Hierbei ist das Heizelement beispielsweise in eine Aufnahme eines Wärmeleitkörpers, die beispielsweise durch zwei Wärmeleitkörperteile des Wärmeleitkörpers umfasst ist, eingesteckt und dort unter Zwischenschaltung einer das Heizelement insbesondere umfassenden Kontaktschicht, wie sie vorstehend beschrieben wurde, gehalten. Alternativ ist das Heizelement in diesem Fall zwischen zwei separaten Wärmeleitkörpern gehalten, wobei das Heizelement mit jedem der Wärmeleitkörper durch jeweils eine Kontaktschicht, wie sie vorstehend beschrieben wurde, verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäße Tankvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Heizvorrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
  • Weiterhin weist die Tankvorrichtung bevorzugt ein Entnahmemodul auf, das zumindest eine Fördereinrichtung zum Fördern des in dem Tank befindlichen Abgasnachbehandlungsmittels zu einer Anwendungseinrichtung, wie beispielsweise einer Einspritzdüse oder zu einem Dosierventil, aufweist, wobei einem einem Tankinnenraum zugeordneten Saugeinlass der Fördereinrichtung die Heizvorrichtung zugeordnet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass zumindest das in der Nähe des Saugeinlass befindliche Abgasnachbehandlungsmittel bei Bedarf durch Bestromen des Heizelements auftaubar ist.
  • Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Tankvorrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
  • Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
    • 1 eine Tankvorrichtung eines Abgasnachbehandlungssystems in einer vereinfachten Darstellung,
    • 2 eine vereinfachte Draufsicht auf eine Heizvorrichtung der Tankvorrichtung,
    • 3 eine weitere Darstellung der Heizvorrichtung und
    • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Heizvorrichtung in einer vereinfachten Draufsicht.
  • 1 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung eine Tankvorrichtung 1 eines hier nicht näher dargestellten Abgasnachbehandlungssystems 2 für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Tankvorrichtung 1 weist einen Tank 3 auf, der zur Aufnahme und Bereitstellung eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels 4 dient. Weiterhin weist die Tankvorrichtung 1 ein Entnahmemodul 5 auf, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Boden des Tanks 3 angeordnet ist. Das Entnahmemodul 5 weist eine Fördereinrichtung 6 auf, die einen dem Tankinnenraum zugewandten Sauganschluss 7 aufweist, und durch eine Druckleitung 8 beispielsweise mit einem Dosierventil verbunden ist, um das Abgasnachbehandlungsmittel 4 von dem Tank 3 zu dem Dosierventil zu fördern. In der Nähe des Saugeinlass 7 ist außerdem eine Heizvorrichtung 9 angeordnet, die elektrisch ansteuerbar ist, um bei Bedarf gefrorenes Abgasnachbehandlungsmittel 4 aufzutauen.
  • 2 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung der Heizvorrichtung 9. Die Heizvorrichtung 9 weist ein elektrisch betreibbares Heizelement 10 auf, das beispielsweise als PTC-Element ausgebildet ist. PTC ist hierbei die Abkürzung für Positive Temperature Coefficient (positiver Temperaturkoeffizient) und bezeichnet beispielsweise Kaltleiterelemente, die einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweisen und insbesondere zur Gruppe der Thermistoren zählt. Bei niedrigen Temperaturen leitet somit das Heizelement den elektrischen Strom besser als bei hohen Temperaturen, wodurch eine automatische Abschaltung des Heizelements bei erhöhter Temperatur erfolgt.
  • Das Heizelement 10 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen zwei Wärmeleitkörpern 11 verspannt angeordnet. Dabei weist das Heizelement 10 im Normalfall einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf, wie teils durch gestrichelte Linien in 2 gezeigt. Durch die Verspannung zwischen den Wärmeleitkörpern 11 können im Heizkörperelement 10 bisher Spannungen entstehen, die aufgrund wärmebedingter Körperdehnung des Heizelements 11 zwischen dem Wärmeleitkörper 11 erzeugt werden. Dabei kann es auch zu einer Art Scherbewegung führen, wie sie in 2 durch durchgezogene Linien in übertriebener Form gezeigt ist. Durch diese hohe Beanspruchung des Heizelements 10 kann dieses im schlimmsten Fall brechen, wodurch die Wärmeleitfähigkeit und auch die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeleitelements 10 reduziert wird.
  • Um dies zu vermeiden, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das Wärmeleitelement 10 unter Zwischenschaltung jeweils einer Kontaktschicht 12 an dem jeweiligen Wärmeleitkörper 11 anliegt. Die jeweilige Kontaktschicht 12 ist dabei elektrisch und wärmeleitfähig ausgebildet und elastisch verformbar. Bei Auftreten von mechanischen Spannungen und/oder Wärmedehnungen insbesondere des Heizelements 10 werden somit dadurch resultierende Bewegungen durch eine elastische Verformung der jeweiligen Kontaktschicht 12 kompensiert, sodass in dem Heizelement 10 selbst und auch in den daran anliegenden Wärmeleitkörpern 11 keine kritischen mechanischen Spannungen auftreten können. Hierdurch ist ein dauerhafter Betrieb der Heizvorrichtung 9 in einfacher und kostengünstiger Art und Weise gewährleistet.
  • Vorteilhafterweise ist die jeweilige Kontaktschicht 12 klebrig ausgebildet, sodass sie sowohl mit dem jeweiligen Wärmeleitkörper 11 als auch mit dem Heizelement 10 verklebt ist, wodurch die jeweilige Kontaktschicht 12 auch auf Zug belastbar ist, ohne dass der elektrische Kontakt und/oder der auch für die Wärmeleitfähigkeit vorteilhafte Berührungskontakt verloren geht.
  • 3 zeigt eine weitere Darstellung der Heizvorrichtung 9, wobei hier vergrößert die dem Heizelement 10 zugewandten Oberflächen der Wärmeleitkörper 11 gezeigt sind. Durch die rauen, dem Heizelement 10 zugewandten Oberflächen, wird die Berührungsfläche zwischen dem Heizkörper 10 und den Wärmeleitkörpern 11 im Normalfall reduziert. Durch das vorteilhafte Hinzufügen der Kontaktschicht 12 auf zumindest einer Seite des Heizelements 10 wird die Rauheit ausgeglichen und eine optimale Wärmeübertragung in den zugeordneten Wärmeleitkörper gewährleistet. Zweckmäßigerweise erfolgt dieser Ausgleich auf beiden Seiten oder an den Seiten des Heizelements 10. In 3 ist lediglich aus Anschauungsgründen die Berührungskontaktfläche zu einem der Wärmeleitkörper 11 ohne die Kontaktschicht 12 gezeigt, wodurch die reduzierte Berührungsfläche zwischen Heizelement 10 und Wärmeleitkörper 11 aufgrund der dadurch entstehenden Luftkammern ersichtlich ist. Durch die vorteilhafte Kontaktschicht 12 werden diese Luftkammern ausgeführt und die Wärmeleitfähigkeit verbessert. Hierdurch ist es beispielsweise auch möglich, ein Wärmeleitkörper 11 zu verwenden, der dem Heizkörperelement zugeordnete und nicht vollständig geschlossene Glasfritten aufweist. Durch Zwischenschalten der jeweiligen Kontaktschicht 12 werden Unebenheiten ausgeglichen und die Wärmeleitfähigkeit optimiert.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem das Heizelement 10 einseitig gegen ein Wärmeleitkörper 11 verspannt ist, wobei hierzu ein Spannelement 13 vorhanden ist, das durch elastische Vorspannung das Heizelement 10 gegen den Wärmeleitkörper 11 presst. Das Spannelement 13 ist dazu beispielsweise federartig, insbesondere bogenförmig, wie in 4 gezeigt, ausgebildet und beispielsweise einendig oder beidendig an dem Wärmeleitkörper 11 befestigt und insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet. Durch das Zwischenschalten des Heizelements 10 wird das Spannelement 13 elastisch verformt, wodurch die Vorspannung erzeugt wird.
  • Durch das Vorsehen der Kontaktschicht 12 zwischen dem Wärmeleitkörper 11 und dem Heizelement 10 einerseits und dem Heizelement 10 und dem Spannelement 13 andererseits ist auch in diesem Fall ein größtmöglicher Berührungskontakt zwischen Heizelement 10 und Spannelement 13 sowie Wärmeleitkörper 11 sichergestellt, sodass eine optimale elektrische Leitung sowie Wärmeleitung gewährleistet ist. Auch in einem Extremfall, in welchem das Heizelement 10 in der Vorspannrichtung brechen sollte, wie durch Risse 14 in 4 angedeutet, wäre ein Stromfluss mittels der jeweiligen Kontaktschicht 12 auch bei dem verhältnismäßig kleinen Berührungskontakt zwischen Kontaktschicht 12 und Spannelement 13 sicher gewährleistet, wie durch Pfeile gezeigt. Durch die Elastizität der Kontaktschicht 12 bleibt diese erhalten, auch dann, wenn das Heizelement 10 bricht. Dadurch ist der Weiterbetrieb der Heizvorrichtung 9 auch im Extremfall weiterhin möglich.
  • Durch die für den jeweiligen Anwendungsfall spezifische Auslegung der jeweiligen Kontaktschicht 12 kann durch Wahl des E-Moduls, der Schichtdicke und der Wärmeleitfähigkeit die Scherspannung bei hohen Anpresskräften, beispielsweise von mehr als 300 Newton, die zum Überbrücken von hohen Oberflächenrauigkeiten von beispielsweise mehr als 8 Rz, so reduziert werden, dass diese zu keinen Rissen und damit Kontaktverlusten zwischen den PTC-Schichten führen. Besonders großflächige Heizelemente, insbesondere PTC-Elemente, von beispielsweise mehr als 10 mm2, können trotz eines Bruchs oder Riss der elektrische sowie der wärmeleitfähige Berührungskontakt durch die jeweilige Kontaktschicht 12 aufrecht erhalten werden. Insbesondere durch die klebrige Ausbildung der Kontaktschicht 12 bleibt die Haftung der Bruchstücke zueinander und an dem Wärmeleitkörperelement und/oder Spannelement weiterhin erhalten, sodass die Heizleistung der Heizvorrichtung 9 nicht oder kaum beeinträchtigt wird. Dadurch werden Stromsprünge insbesondere in der Heizphase verhindert. Durch die Reduzierung der Luftspalte zwischen Heizelement 10 und Wärmeleitkörper 11 und/oder Spannelement 13 wird außerdem eine verbesserte Wärmeübertragung gewährleistet, wodurch insgesamt eine Erhöhung der Heizleistung der Heizvorrichtung 9 aufgrund der verbesserten Wärmeabfuhr ermöglicht ist.

Claims (10)

  1. Elektrische Heizvorrichtung (9), insbesondere für ein Abgasnachbehandlungssystem (2) eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Wärmeleitkörper (11) und mit zumindest einem elektrisch betreibbaren Heizelement (10), insbesondere PTC-Element, wobei das Heizelement (10) gegen den Wärmeleitkörper (11) verspannt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zwischen dem Heizelement (10) und dem Wärmeleitkörper (11) angeordnete Kontaktschicht (12) vorhanden ist, die elektrisch leitfähig und elastisch verformbar ausgebildet ist.
  2. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (12) klebrig ist oder zumindest eine klebrige Oberfläche aufweist.
  3. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (12) sowohl mit dem Heizelement (10) als auch mit dem Wärmeleitkörper (11) verklebt ist.
  4. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (12) Quecksilber und/oder Aluminium aufweist.
  5. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizelement (10) mindestens ein elastisch verformbares Spannelement (13) zum Einstellen der Verspannung zugeordnet ist.
  6. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Heizelement (10) und dem Spannelement (13) eine weitere Kontaktschicht (12), die elektrisch leitfähig und elastisch verformbar ausgebildet ist, angeordnet ist.
  7. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (10) zwischen zwei Wärmeleitkörpern (11) oder zwischen zwei Wärmeleitkörperteilen unter Zwischenschaltung jeweils einer Kontaktschicht (12), die elektrisch leitfähig und elastisch verformbar ausgebildet ist, angeordnet ist.
  8. Tankvorrichtung (1) für ein Abgasnachbehandlungssystem (2) eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Tank (3) zur Aufnahme und Bereitstellung eines insbesondere flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels (4), und mit zumindest einer Heizvorrichtung (9) zum Erwärmen des in dem Tank (3) befindlichen Abgasnachbehandlungsmittels (4), gekennzeichnet durch die Ausbildung der Heizvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Tankvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Entnahmemodul (5), das zumindest eine Fördereinrichtung (6) zum Fördern des in dem Tank (3) befindlichen Abgasnachbehandlungsmittels (4) zu einer Anwendungseinrichtung aufweist, wobei ein dem Tankinnenraum zugeordneten Saugeinlass (7) der Fördereinrichtung (6) die Heizvorrichtung (9) zugeordnet ist.
  10. Abgasnachbehandlungssystem (2) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Tankvorrichtung (1) zur Bereitstellung eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels (4), eine Einspritzeinrichtung zum dosierten Einspritzen des flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels (4) in einen Abgasstrang des Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Tankvorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9.
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ATE330165T1 (de) * 2004-01-23 2006-07-15 Dbk David & Baader Gmbh Heizclip für eine fluidleitung
DE102012213417A1 (de) * 2012-07-31 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Aufheizeinrichtung für einen Betriebs-/Hilfsstoff mit Ausgleichselement
DE102016206250A1 (de) * 2016-04-14 2017-10-19 Robert Bosch Gmbh Elektrische Heizeinrichtung für einen Versorgungstank eines Fahrzeugs, Verfahren

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