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Die Erfindung betrifft eine Tankvorrichtung zur Bevorratung eines flüssigen Mediums zur Schadstoffreduktion in Abgasen.
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Zur Reduzierung eines Stickoxidanteils im Abgas einer Brennkraftmaschine kann eine Abgasnachbehandlung mit wässriger Reduktionsmittellösung und einem SCR-Katalysator durchgeführt werden. Die wässrige Reduktionsmittellösung kann auch als Reduktionsmittel bezeichnet werden. Bevorzugt ist das Reduktionsmittel Harnstoff. Zur Abgasnachbehandlung wird die wässrige Reduktionsmittellösung mit einer Flüssigkeitspumpe zu einem Reduktionsmitteleinspritzventil gepumpt, das die Reduktionsmittellösung stromaufwärts des SCR-Katalysators in einen Abgasstrom in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine zumisst. Für eine Bevorratung des Reduktionsmittels werden überwiegend speziell ausgebildete Tankbehälter genutzt, die ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen können.
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DE 196 02 819 A1 offenbart einen Kraftstoffbehälter. Der Kraftstoffbehälter weist eine Absaugstelle, die durch eine Öffnung im Kraftstoffbehälter gebildet ist. In der Öffnung ist ein Einsatz dicht mit dem Kraftstoffbehälter befestigt, wobei der Einsatz an seiner zu einem Innenraum des Kraftstoffbehälters gerichteten Fläche eine Sollbruchstelle aufweist, deren Verlauf der Größe und Form eines Absaugrohres angepasst ist.
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DE 10 2007 059 848 A1 offenbart eine elektrische Anordnung zur Einbringung in einen eine Flüssigkeit, insbesondere ein Reduktionsmittel zur Entstickung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, enthaltenden Tank. Die elektrische Anordnung umfasst mindestens ein über mindestens eine elektrische Leitung mit Elektrizität beaufschlagbares Element zur Messung beziehungsweise Beeinflussung einer Zustandsgröße der Flüssigkeit, wobei das Element zumindest teilweise mit einer einen Kunststoff aufweisenden Beschichtung bedeckt und zum zumindest teilweisen Eintauchen in die Flüssigkeit eingerichtet ist und wobei der Kunststoff ein Elastomer ist.
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DE 30 18 242 A1 offenbart einen Anschluss eines Funktionsteiles, wie zum Beispiel eine Kraftstoffleitung, ein Filter, ein Messgerät oder dergleichen, an eine Öffnung in einem aus einem Stück hergestellten Kunststoffbehälter, insbesondere ein Kraftstofftank für Fahrzeuge. Im Bereich der Öffnung ist die Wand des Behälters zu einem Stutzen ausgeformt, in dem eine gegenüber der zylindrischen Innenwand des Stutzens elastisch abgedichtete und mit dem Stutzen formschlüssig verbundene Buchse achsparallel angeordnet ist, die das Funktionsteil hält.
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DE 197 55 297 A1 offenbart einen Behälter für Kraftfahrzeuge mit einem an einer Öffnung des Behälters angeordneten Einsatz. An dem Einsatz ist ein Anschlussteil befestigbar. Der Einsatz ist mit seinem Schaftabschnitt innerhalb eines umfangsseitig der Öffnung des Behälters gebildeten Randprofils abdichtend aufgenommen und ist an diesem mittels eines am Schaftabschnitt des Einsatzes umlaufend gebildeten Einfassprofils clipsartig festrastbar. Im Bereich eines Profilgrundes des Einfassprofils ist mindestens eine gegen das Randprofil des Behälters abdichtende, umlaufende Radialdichtung angeordnet.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Tankvorrichtung zur Bevorratung eines flüssigen schadstoffmindernden Mediums zu schaffen, die eine zuverlässige Bevorratung des flüssigen schadstoffmindernden Mediums ermöglicht. Zugleich soll die Tankvorrichtung kostengünstig herstellbar sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Tankvorrichtung zur Bevorratung eines flüssigen Mediums zur Schadstoffreduktion in Abgasen. Die Tankvorrichtung umfasst ein Gefäß zur Bevorratung des flüssigen Mediums mit einer Gefäßwand, die zumindest in einen ersten Kontaktbereich einen ersten Kunststoff aufweist. Des Weiteren umfasst die Tankvorrichtung ein Trägerelement, das in einer Ausnehmung in der Gefäßwand angeordnet ist, das zumindest in einem zweiten Kontaktbereich eine einen zweiten Kunststoff aufweisende Umspritzung aufweist und das in dem zweiten Kontaktbereich im Wesentlichen flüssigkeitsdicht verschweißt und/oder verklebt ist mit dem ersten Kontaktbereich der Gefäßwand.
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Eine Herstellung der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung kann beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens erfolgen, bei dem zum Beispiel das Trägerelement als Vorspritzling in der Gefäßwand angeordnet wird. Das Gefäß kann beispielsweise im Wesentlichen aus dem ersten Kunststoff bestehen. Das Trägerelement kann vorteilhafterweise in einem gewünschten Bereich des Gefäßes angeordnet werden, beispielsweise in einem Bereich, der in den überwiegenden Fallen mit dem flüssige Medium bedeckt ist. Ein Anordnen und/oder ein zumindest teilweises Herausführen des Trägerelements und/oder von Anschlüssen aus dem Gefäß ist unabhängig von einer Einlassöffnung und/oder einem Luftvolumen oberhalb eines maximalen Flüssigkeitspegels möglich. Das Trägerelement, das beispielsweise zumindest ein Sensorelement und/oder eine weitere elektrische Komponente aufweisen kann, kann in der Ausnehmung der Gefäßwand derart angeordnet werden, dass das zumindest eine Sensorelement und/oder die Komponente nur zum Teil innerhalb des Gefäßes angeordnet ist. Dies kann einen Beitrag leisten, eine Zuverlässigkeit des Sensorelements und/oder der Komponente zu erhöhen, da das flüssige Medium bei winterlichen Temperaturen, beispielsweise bei unter –10°C, einfrieren kann.
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Das Trägerelement kann in dem zweiten Kontaktbereich flüssigkeitsdicht gekoppelt sein, insbesondere verbunden sein, mit dem ersten Kontaktbereich der Gefäßwand. Das flüssige Medium kann vorzugsweise ein Reduktionsmittel aufweisen, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung. Das Reduktionsmittel kann starke korrosive und/oder chemisch aggressive Eigenschaften aufweisen. Eine Kunststoffverbindung zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich kann eine langlebige zuverlässige flüssigkeitsdichte Kopplung des Trägerelements mit der Gefäßwand ermöglichen. Die Kopplung kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung und/oder einer Klebeverbindung erzeugt werden. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und eine kompakte Bauweise. Für eine Befestigung des Trägerelements sind keine weiteren Befestigungsmittel erforderlich, die die Gefäßwand durchdringen und aufgrund von Toleranzen, zum Beispiele einer Schraubendurchmessertoleranz, eine Dichtheit der Kopplung des Trägerelements mit der Gefäßwand nachteilig beeinflussen. Des Weiteren wird die Dichtheit der Kopplung zwischen der Gefäßwand und dem Träger-element beispielsweise nicht nachteilig beeinträchtigt durch die korrosive Eigenschaften des flüssigen Mediums. Der erste und zweite Kunststoff können derart gewählt werden, dass die Kunststoffe einen ähnlichen oder einen im Wesentlichen gleichen Temperaturkoeffizient aufweisen, so dass nahezu keine thermischen Spannungen im Kopplungsbereich auftreten.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen der erste und der zweite Kunststoff Polyethylen auf oder bestehen aus Polyethylen. Polyethylen kann vorteilhafterweise ausreichend chemisch beständig gegenüber dem flüssigen Medium sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Trägerelement eine Sensorvorrichtung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Sensorvorrichtung ein Temperatursensorelement. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, die Temperatur des flüssigen Mediums in dem Gefäß zu erfassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Temperatursensorelement einen elektrischen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Temperatursensorelement an einem in das Gefäß hineingerichteten Ende des Trägerelements angeordnet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausnehmung in räumlicher Nähe zu einer Entnahmeöffnung der Tankvorrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die Entnahmeöffnung in der Tankvorrichtung derart angeordnet, dass eine näherungsweise vollständige Entleerung des Tanks möglich ist. Eine Anordnung des Trägerelements in räumlicher Nähe der Entnahmeöffnung kann daher vorteilhafterweise ein Erfassen der Temperatur und/oder einer weiteren Messgröße des flüssigen Mediums auch bei einem niedrigen Flüssigkeitspegel in dem Gefäß ermöglichen. Insbesondere kann die Ausnehmung in einer Bodenwand des Gefäßes angeordnet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Trägerelement eine Arretierungsvorrichtung zur mechanischen und/oder elektrischen Kopplung von zumindest einer weiteren Baugruppe. Dies ermöglicht, dass die Baugruppe bei Bedarf ausgetauscht oder hinzugefügt oder ausgebaut werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerelement an einem nach außen, aus dem Gefäß heraus, gerichteten zweiten Ende elektrische Anschlüsse auf, die vorgegeben elektrisch gekoppelt sind mit der Sensorvorrichtung und/oder Arretierungsvorrichtung. Dies ermöglicht, das Sensorelement und/oder die zumindest eine weitere Baugruppe von außerhalb des Gefäßes zu kontaktieren. Die elektrischen Anschlüsse können beispielsweise als Steckverbinder ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Baugruppe einen Ultraschallsensor.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Tankvorrichtung und
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Tankvorrichtung.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Tankvorrichtung 110 zur Bevorratung eines flüssigen Mediums zur Schadstoffreduktion in Abgasen kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Das flüssige Medium zur Schadstoffreduzierung kann vorzugsweise ein Reduktionsmittel und/oder ein Reduktionsmittelvorläufer, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, aufweisen.
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1 zeigt ein Abgasnachbehandlungssystem 1 mit einem Ansaugtrakt 10, einem Brennraum 26, einem Abgastrakt 14, einer Abgasrückführung 60 und einem Reduktionsmittelzuführsystem 100.
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Die Abgasrückführung 60 weist eine Abgasrückführleitung 66 auf. Die Abgasrückführleitung 66 zweigt stromabwärts des Brennraums 26 von dem Abgastrakt 14 ab und mündet stromaufwärts des Brennraums 26 in den Ansaugtrakt 10. In der Abgasrückführleitung 66 ist ein Abgasrückführventil 68 angeordnet, mittels dem die zurückgeleitete Abgasmenge gesteuert werden kann. Mittels der Abgasrückführleitung 66 kann Abgas in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden, um so den Sauerstoffgehalt in dem angesaugten, für den Brennraum 26 bestimmten Gasgemisch zu senken, und so die Emission von Stickoxiden zu senken.
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In dem Abgastrakt ist ein Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) angeordnet. Ein stromabwärts des SCR-Katalysators 34 angeordneter Oxidationskatalysator kann aus dem SCR-Katalysator 34 austretendes NO zu NO2 oxidieren.
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Dem Abgastrakt 14 ist vorzugsweise ein Reduktionsmittelzuführsystem 100 zugeordnet. Das Reduktionsmittelzuführsystem 100 umfasst eine Tankvorrichtung 110 zum Aufnehmen des Reduktionsmittels. Das Reduktionsmittelzuführsystem 100 hat weiter verschiedene hydraulische Aggregate wie eine Reduktionsmittelpumpe 130, ein Druckregelventil 140 und ein Reduktionsmitteleinspritzventil 64. Mittels der Reduktionsmittelpumpe 130 kann das Reduktionsmittel aus der Tankvorrichtung 110 über eine Reduktionsmittelleitung 120 zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 geleitet werden. Durch entsprechendes Ansteuern des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 kann dann das Reduktionsmittel dem Abgastrakt 14 zugemessen werden, wobei die Einspritzrichtung sowohl in Richtung des Abgasstroms als auch in Richtung entgegen dem Abgasstrom erfolgen kann. Das Pumpen des Reduktionsmittels aus der Tankvorrichtung 110 hin zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 trägt zu einem vorteilhaften Zumessen des Reduktionsmittels bei.
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Eine Steuervorrichtung 35 kann ausgebildet und angeordnet sein, abhängig von in dem Brennraum und/oder in der Tankvorrichtung 110 erfassten Messgrößen eine Dosierung des Reduktionsmittels zu steuern.
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Um eine möglichst genaue Dosierung des Reduktionsmittels zu ermöglichen, können ein oder mehrere Parameter, zum Beispiel die Reduktionsmittelkonzentration, des Reduktionsmittels erfasst und/oder ermittelt werden. Eine Veränderung der Reduktionsmittelkonzentration kann beispielsweise aus Zersetzungsreaktionen und/oder einer Aufkonzentrierung durch Verdunstung resultieren. Zum Erfassen der jeweiligen Parameter können in der Tankvorrichtung 110 ein oder mehrere Sensorelemente angeordnet werden. Da die jeweiligen Parameter beispielsweise eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, kann vorteilhafterweise auch die Temperatur des Reduktionsmittels erfasst werden.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Tankvorrichtung. Die Tankvorrichtung 110 umfasst ein Gefäß 220 zur Bevorratung des Reduktionsmittels mit einer Gefäßwand 222, die zumindest in einem ersten Kontaktbereich einen ersten Kunststoff aufweist. Des Weiteren umfasst die Tankvorrichtung 110 ein Trägerelement 230, das in einer Ausnehmung 224 in der Gefäßwand 222 angeordnet ist, das zumindest in einem zweiten Kontaktbereich eine einen zweiten Kunststoff aufweisende Umspritzung aufweist und das in dem zweiten Kontaktbereich im Wesentlichen flüssikeitsdicht gekoppelt ist mit dem ersten Kontaktbereich der Gefäßwand 222. Beispielsweise können der erste und zweite Kunststoff im Wesentlichen gleiche chemische Komponenten aufweisen. Beispielsweise können der erste Kunststoff und der zweite Kunststoff Polyethylen aufweisen, insbesondere aus Polyethylen bestehen.
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Die Ausnehmung 224, in der das Trägerelement 230 angeordnet ist, ist beispielsweise in räumlicher Nähe zu einer Entnahmeöffnung der Tankvorrichtung 110 angeordnet. Beispielsweise ist die Ausnehmung 224 in einer Bodenwand des Gefäßes 220 angeordnet.
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Das Trägerelement 230 umfasst eine Sensorvorrichtung 240 beispielsweise mit einem Temperatursensorelement. Das Temperatursensorelement kann zum Beispiel einen elektrischen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen. Das Trägerelement 230 weist an einem nach außen, aus dem Gefäß 220 heraus, gerichteten zweiten Ende elektrische Anschlüsse auf, die vorgegeben elektrisch gekoppelt sein können mit der Sensorvorrichtung 240.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Tankvorrichtung. Im Vergleich zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Trägerelement 230 in diesem Fall eine Arretierungsvorrichtung 250 auf zur mechanischen und/oder elektrischen Kopplung einer Baugruppe. Die Baugruppe kann beispielsweise einen Ultraschallsensor umfassen.
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Die Tankvorrichtung 110 kann ein oder mehrere solcher Trägerelemente aufweisen. Die Trägerelemente 230 können unterschiedlich ausgebildet sein. Das jeweilige Trägerelement 230 kann zum Beispiel eine Sensorvorrichtung 240 oder eine Arretierungsvorrichtung oder eine Sensorvorrichtung 240 und eine Arretierungsvorrichtung 250 umfassen.
