DE102009041938B4

DE102009041938B4 - Heizungsanordnung

Info

Publication number: DE102009041938B4
Application number: DE102009041938A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Harr; Gottfried Klein; Thomas Hartmann
Original assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP5746180B2; JP2013505387A; US20120225396A1; DE102009041938A1; WO2011032709A1

Abstract

Heizungsanordnung für einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels zur Verminderung schädlicher Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit: einem Grundgehäuse (5), das in einem unteren Teil des Tanks (1) einsetzbar ist und eine Auslassöffnung (12) in einem vorbestimmten Bereich (11) des Grundgehäuses aufweist; und einer Heizeinrichtung (18) zum Aufheizen des Reduktionsmittels (2), wobei die Heizeinrichtung (18) in dem vorbestimmten Bereich (11) des Grundgehäuses (5) angeordnet ist, und die Heizeinrichtung (18) in in dem vorbestimmten Bereich angeordnete Vertiefungen (16) des Grundgehäuses (5) eingesetzt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungsanordnung für einen Tank, und insbesondere für einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels zur Verminderung schädlicher Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen.
Durch die Verbrennung eines Brennstoffs in Brennkraftmaschinen liegen in den Abgasen der Verbrennung umweltschädliche Stoffe vor, sodass eine zumindest teilweise Reinigung der Abgase erforderlich ist. Insbesondere bei mit Diesel-Brennstoff betriebenen Fahrzeugen muss durch immer weiter verschärfte gesetzliche Bestimmungen bezüglich der Zusammensetzung der Abgase insbesondere der Anteil an Stickoxyden (NOx) erheblich vermindert werden.
In diesem Zusammenhang ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Minderung des Gehalts an Stickoxyden im Abgas gasförmiges Ammoniak (NH₃) als Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingebracht und mit den Stickoxyden des Abgases selektiv zu Stickstoff und Wasser umgesetzt wird. Bei der Anwendung im Bereich der Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge wird zur Bereitstellung von Ammoniak eine im Fahrzeug mitgeführte wässrige Harnstofflösung über ein Dosierventil in das Abgasrohr und somit in die Abgasströmung eingebracht. Bei diesem Vorgang wird aus der wässrigen Harnstofflösung Ammoniak gebildet, und in Verbindung mit einem entsprechenden Katalysator werden die im Abgas enthaltenen Stickoxyde umgewandelt.
Die wässrige Harnstofflösung wird in gleicher Weise wie der Brennstoff in einem separaten Tank bevorratet.
Hinsichtlich eines ganzjährigen Betriebs eines Fahrzeugs in Verbindung mit der Abgasreinigung mittels der wässrigen Harnstofflösung ist zu beachten, dass die wässrige Harnstofflösung bei etwa –11°C ausflockt bzw. gefriert. Der besondere Tank für die wässrige Harnstofflösung bedarf somit einer Heizung, um bei tieferen Temperaturen zumindest einen Teil der im Tank befindlichen Harnstofflösung flüssig zu halten oder zu verflüssigen, sodass eine Einspritzung in den Abgasstrom möglich ist.
Aus der Druckschrift DE 10 2007 055 032 A1 ist ein System zum Temperieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung bekannt, bei der an einer Fluidleitung zwischen dem Tank der Harnstoff-Wasser-Lösung und einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs Heizleiter an der Fluidleitung angeordnet sind, deren Heizleistung in Abhängigkeit von vorbestimmten Parameter gesteuert bzw. geregelt wird. Der Heizleiter kann hierbei ein PTC-Element (Kaltleiter, PTC: Positive Temperature Coefficient) sein. Die Regelung der Heizleistung wird insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperaturerfassung durchgeführt. Die Temperaturerfassung kann dabei die Temperatur der Harnstoff-Wasser-Lösung und/oder eine äußere Umgebungstemperatur sein.
Desweiteren offenbart die Druckschrift DE 10 2006 027 487 A1 einen Fahrzeugtank für ein flüssiges Reduktionsmittel, insbesondere für eine Harnstofflösung, wobei der Tank mehrere Kammern aufweist und in einer der Kammern in Form eines Innenbehälters eine integrierte elektrische Heizung in Verbindung mit einer Saugleitung zur Entnahme der flüssigen Harnstofflösung vorgesehen ist. Der Innenbehälter ist etwa in der Mitte des Tanks angeordnet, sodass dieser Bereich der Harnstofflösung zuerst erwärmt wird.
Die Druckschrift DE 10 2007 050 272 A1 offenbart einen Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, wobei an vorbestimmten Stellen in dem Tank, in dem ein zusätzlicher Innenbehälter vorgesehen ist, das Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Harnstofflösung mittels einer Heizeinrichtung beheizt wird. Die Entnahme der Harnstofflösung geschieht mittels einer entsprechenden Saugleitung und in Verbindung mit einer zugehörigen Rücklaufleitung. Hierbei ist eine thermische Kopplung der Rücklaufleitung mit der Heizeinrichtung vorgesehen, um eine positive Beeinflussung des Auftauens der gefrorenen wässrigen Harnstofflösung bei tiefen Temperaturen positiv zu beeinflussen.
Die Druckschrift DE 10 2006 046 899 A1 einen Tank zur Bevorratung eines Reduktionsmittels, wobei in einem unteren Bereich des Tanks in einem separaten Gehäuseteil eine Heizeinrichtung eingesetzt ist. Mit dem Betrieb der Heizeinrichtung wird ein durch große Kälte erstarrtes Reduktionsmittel im Bereich der Heizeinrichtung aufgetaut, so dass sich zumindest in der Umgebung der Heizeinrichtung ein Anteil an flüssigem Reduktionsmittel bildet. Mit einer ersten und zweiten Entnahmeleitung, die im Bereich der Heizeinrichtung in den flüssigen Anteil des Reduktionsmittels eintauchen, kann dieses entnommen und einer Verbrauchsstelle zugeführt werden. Eine Rücklaufleitung dient zum Rückführen von flüssigem Reduktionsmittel, falls eine größere Menge als zum Verbrauch vorgesehen entnommen wird. In weiteren Ausgestaltungen der bekannten Vorrichtung wird ein in einem separaten Innenbehälter in dem Tank angeordnetes Entnahmerohr mittels einer Heizeinrichtung (Heizspirale) umwickelt, so dass zumindest in der näheren Umgebung und innerhalb des Entnahmerohrs ein erstes Auftauen und Bilden eines flüssigen Reduktionsmittels möglich ist.
Die Druckschrift DE 10 2006 046 899 A1 offenbart einen Tank zur Bevorratung eines Haupttank und einer Abschmelzvorrichtung mit Schmelztank, wobei eine Kaltstartheizung zum Abschmelzen von im Schmelzraum gefrorener Betriebsflüssigkeit (Reduktionsmittel) vorgesehen ist und der Schmelzraum zumindest die Größe des an flüssigem Reduktionsmittel zu verbrauchenden Kaltstartvolumens aufweist. Die Abschmelzvorrichtung kann im Tankinneren des Haupttanks angeordnet sein, wobei die Wärme zum Abschmelzen mittels eines Röhrenheizkörpers in Verbindung mit dem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Ebenfalls können elektrische Heizeinrichtungen insbesondere in Form von Heizstäben vorgesehen sein. Die Heizstäbe weisen Wärmeverteilungsbleche zur besseren Wärmeabgabe an die (gefrorene) Flüssigkeit auf. Auch kann eine Heizeinrichtung außen am Tank angeordnet sein.
Die Druckschrift DE 10 2007 022 585 A1 offenbart eine Leitungsdurchführung durch einen Heiztopfdeckel eines Heiztopfs eines Reduktionsmitteltanks, wobei die Leitungsdurchführung in einem unteren Bodenbereich des Tanks angeordnet ist. Im Einzelnen werden vorzugsweise mehrere Leitungen mittels eines Dichtelements einerseits mechanisch gesichert und andererseits nach dem Einsetzen in den Boden des Tanks gegenüber einem Durchströmen des Reduktionsmittels abgedichtet. Die entsprechenden Leitungen können elektrische Leitungen in beliebiger Anzahl sowie auch hydraulische Leitungen sein. Die Leitungen können in das Dichtelement eingegossen werden, und es wird das elastische Dichtelement in eine vorbereitete Öffnung in dem Tank eingesetzt. Im Fall elektrischer Leitungen dienen diese Leitungen zur Zuführung von elektrischer Energie zu einer ebenfalls in dem unteren Teil des Tanks in seinem Inneren angeordneten Heizeinrichtung zum Aufheizen bzw. Auftauen des Reduktionsmittels im Falle tiefer Temperaturen.
Die Druckschrift DE 10 2006 019 050 A1 offenbart einen Vorratstank für ein Reduktionsmittel, wobei in dem Vorratstank ein Innenbehälter vorgesehen ist und dieser eine beheizbare Hülle in Form eines Heizschlauchs aufweist. Mittels des Heizschlauchs, der in einer Vielzahl von Windungen um den Innenbehälter geführt ist, kann das aufgetaute und somit flüssige Reduktionsmittel nach oben entnommen werden. Der Heizschlauch weist eine integrierte Heizeinrichtung, vorzugsweise in Form einer Heizspirale auf.
Derartige Anordnungen von Heizeinrichtungen in einem Tank zur Bevorratung von wässriger Harnstofflösung führen jedoch zu aufwändigen Anordnungen der Heizeinrichtung und der Entnahmerohre, wobei nicht immer ein sicheres Auftauen einer bei tiefen Umgebungstemperaturen gefrorenen Harnstofflösung und damit ein ungestörter Betrieb der kalt gestarteten Brennkraftmaschine gewährleistet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanordnung für einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels (wie einer wässrigen Harnstofflösung) der eingangs genannten Art derart auszugestallten, dass mit vereinfachten Maßnahmen eine verbesserte Erwärmung des fluiden Reduktionsmittels und damit schneller ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine mit einer entsprechenden Abgasreinigung gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Heizungsanordnung für einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen, sowie durch einen Tank zur Bevorratung des fluiden Reduktionsmittels, in welchem die Heizungsanordnung verwendet wird, gemäß den im Patentanspruch 12 angegebenen Merkmalen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Heizungsanordnung für einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels zur Verminderung schädlicher Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen ein Grundgehäuse, das in einem unteren Teil des Tanks einsetzbar ist und eine Auslassöffnung in einem vorbestimmten Bereich des Grundgehäuses aufweist, und eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des Reduktionsmittels, wobei die Heizeinrichtung in dem vorbestimmten Bereich des Grundgehäuses angeordnet ist.
Mit der Anordnung der Heizeinrichtung zum Aufheizen des Reduktionsmittels in dem Grundgehäuse der Heizungsanordnung in einem Bereich des Grundgehäuses, in dem ebenfalls die Ablauföffnung angeordnet ist, ist gewährleistet, dass auch bei sehr tiefen Umgebungstemperaturen und einer langen Abstellzeit eines Fahrzeugs und einem damit verbundenen vollständigen Durchfrieren der wässrigen Harnstofflösung unmittelbar nach dem Starten des Fahrzeugs schnell eine zumindest kleine Menge an wässriger Harnstofflösung in der Umgebung der Heizeinrichtung in der Nähe der Auslassöffnung gebildet wird, sodass rasch ein Einspritzen der wässrigen Harnstofflösung in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine und damit frühzeitig ein Betrieb mit einer gewünschten Abgasreinigung möglich ist. Die Heizeinrichtung ist hierbei in dem vorbestimmten Bereich des Grundgehäuses angeordnet und kann insbesondere die unmittelbare Umgebung um die Auslassöffnung anwärmen. Im weiteren Verlauf des Betriebs kann dann die weitere Umgebung um die Auslassöffnung und schließlich die Gesamtmenge des fluiden Reduktionsmittels in entsprechender Weise aufgewärmt und aufgetaut werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Heizungsanordnung in einem Tank zur Bevorratung des fluiden Reduktionsmittels angeordnet, sodass mittels der Heizeinrichtung der Heizungsanordnung nach einer vorbestimmten Betriebszeit das gesamte fluide Reduktionsmittel im Tank für einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigung angewärmt bzw. aufgetaut werden kann.
Weiter Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patenansprüchen angegeben.
Die in dem vorbestimmten Bereich liegende Heizeinrichtung der Heizungsanordnung kann die Auslassöffnung zumindest teilweise umschließen. Hierbei kann die Heizeinrichtung in Vertiefungen des Grundgehäuses, die in dem vorbestimmten Bereich angeordnet sind, eingesetzt sein, und es können die Vertiefungen entsprechend einer äußeren Form der Heizeinrichtung ausgebildet sein.
Die Heizeinrichtung kann dabei einen Hauptkörper sowie zumindest zwei sich von dem Hauptkörper erstreckende Stabelemente aufweisen. Der Hauptkörper kann ferner eine Teilringstruktur aufweisen, und es können sich die Stabelemente im Wesentlichen in radialer Richtung relativ zur Teilringstruktur von dieser weg erstrecken.
Die Heizeinrichtung der Heizungsanordnung kann zumindest zwei getrennte Teile aufweisen, und es können die Teile in getrennten Vertiefungen in dem vorbestimmten Bereich des Grundgehäuses angeordnet sein.
Die Vertiefungen können in dem vorbestimmten Bereich des Hauptgehäuses in der nach Einsetzten des Hauptgehäuses in den Tank außen liegenden Seite angeordnet sein, und es können auf der innen liegenden Seite (in Richtung des Tankinneren) entsprechende vorstehende Rippen ausgebildet sein.
Eine Wandstärke von Seitenwänden der Vertiefungen und der vorstehenden Rippen kann hierbei zumindest zwei Werte umfassen.
Das Grundgehäuse kann auf der nach dem Einsetzen in den Tank im Inneren des Tanks liegenden Seite ein zumindest teilweise zylindrisches Gehäuseteil mit einer zylindrischen Wand aufweisen, und es können in der zylindrischen Wand Strömungsöffnungen ausgebildet sein.
Insbesondere kann die Heizeinrichtung der Heizungsanordnung spaltfrei in die Vertiefungen eingesetzt sein. Die Heizeinrichtung kann auch in den Vertiefungen des Grundgehäuses eingegossen sein. Hierbei wird ein guter Wärmeübergang zu dem Reduktionsmittel gewährleistet. Ferner wird durch das Eingießen der Heizeinrichtung die Fertigung vereinfacht.
Gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels zur Verminderung schädlicher Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen eine Heizungsanordnung gemäß den vorstehenden Angaben. Die Heizungsanordnung kann hierbei insbesondere in eine Bodenfläche des Tanks eingesetzt sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Gesamtdarstellung in Form einer Teilschnittansicht eines Tanks zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels, in den die Heizanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist,
2 eine Schnittansicht der Heizungsanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
3 eine perspektivische Darstellung eines Grundgehäuses der Heizungsanordnung gemäß 2 aus der Sicht von unten,
4 eine perspektivische Darstellung der in das Grundgehäuse der Heizungsanordnung einzusetzenden Heizeinrichtung,
5 eine perspektivische Darstellung des Grundgehäuses der Heizungsanordnung gemäß 3, bei der die Heizeinrichtung gemäß 4 eingesetzt ist,
6 eine perspektivische Darstellung der Heizungsanordnung gemäß 2 aus der Sicht von oben,
7 eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B gemäß 6, und
8 einen Horizontalschnitt (Bereich C-C in 6) durch eine der Rippen der Heizungsanordnung gemäß 6.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
1 zeigt in einer Teilschnittansicht einen Tank 1, wie er beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder in einer sonstigen Einrichtung angeordnet sein kann, bei der in Verbindung mit dem Betrieb einer Brennkraftmaschine, und insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine eine Abgasreinigung unter Verwendung eines fluiden Reduktionsmittels 2 durchgeführt werden soll. Im vorliegenden Fall ist vorzugsweise das Reduktionsmittel 2 eine wässrige Harnstofflösung, die gemäß der vorstehenden Beschreibung in Verbindung mit dem Stand der Technik in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und wobei in Verbindung mit entsprechenden vorbestimmten chemischen Reaktionen eine Umwandlung der Abgase und damit eine gewünschte Abgasreinigung erzielt wird. Der Tank 1 ist somit ganz oder zumindest teilweise mit dem fluiden Reduktionsmittel 2, beispielsweise mit der wässrigen Harnstofflösung, gefüllt. Eine Heizungsanordnung 3 ist in dem Tank 1 angeordnet, und insbesondere an einer vorbestimmten Position, vorzugsweise in einem unteren Bodenelement des Tanks 1 eingesetzt.
Die Heizungsanordnung 3 umfasst ein mehrteilig ausgebildetes oder vorzugsweise einstückig ausgebildetes Grundgehäuse 5, das in einem unteren Bereich des Grundgehäuses 5 einen Flansch 6 aufweist, mittels dessen das Grundgehäuse 5 der Heizungsanordnung 3 in den Tank 1 in eine entsprechende Öffnung eingesetzt werden kann. Das Grundgehäuse 5 wird in der Öffnung (die beispielsweise im Bodenelement des Tanks angeordnet ist) befestigt und hinsichtlich des fluiden Reduktionsmittels 2 ausreichend abgedichtet.
Die Heizungsanordnung 3 ist des Weiteren mit einem Entnahmerohr 7 verbindbar, wobei mittels des Entnahmerohrs 7 (das auch in Form eines Schlauchs vorgesehen sein kann) eine zur Abgasreinigung erforderliche Menge des fluiden Reduktionsmittels 2 entnommen und über nicht gezeigte Ventileinrichtungen und Einspritzeinrichtungen in die Abgasanlage der nicht gezeigten Brennkraftmaschine eingebracht werden kann.
In der Darstellung gemäß 1 ist die in den Tank 1 einsetzbare Heizungseinrichtung 3 im Wesentlichen symmetrisch im Bezug auf die Form und Abmessungen des Tanks 1 eingesetzt. Die vorliegende Erfindung ist hierauf jedoch nicht festgelegt, und es kann der Tank 1 neben einer quaderförmigen Ausführung einer beliebigen Ausführung und Formgestaltung aufweisen, wobei die Heizungsanordnung 3 auch unsymmetrisch zur Formgestaltung in den Tank 1 einsetzbar ist und lediglich gewährleistet sein soll, dass sich die Heizungsanordnung 3 nach dem Einsetzten in den Tank 1 mit einer beliebigen Formgebung vorzugsweise am tiefsten Punkt des Tanks 1 befindet. Zur Veranschaulichung der gesamten Anordnung des Tanks 1 und der in den Tank 1 einsetzbaren Heizungsanordnung 3 wurde eine beispielhafte Darstellung mit im wesentlichem symmetrischen Verhältnissen gewählt.
Gemäß der Darstellung in 2 sind weitere Einzelheiten der Heizungsanordnung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung angegeben. Insbesondere zeigt 2 eine Schnittansicht der Heizungsanordnung 3, wie sie in den Tank 1 eingesetzt werden kann.
Die Heizungsanordnung 3 umfasst das Grundgehäuse 5, das in einem oberen Bereich gemäß der Darstellung in 2, d. h. einem Bereich, der oberhalb des Bodenelements des Tanks 1 liegt, eine zylindrische Wand 8 aufweist, die aus der durch den Flansch 6 gebildeten Ebene um ein vorbestimmtes Maß in den 1 und 2 nach oben ragt. Die zylindrische Wand 8 bildet somit ein zylindrisches Gehäuseteil des Grundgehäuses 5, das oben offen ist und das bei einem mit dem fluiden Reduktionsmittel 2 gefüllten Tank 1 ebenfalls im Sinne kommunizierender Röhren mit dem Reduktionsmittel 2 gefüllt ist. Die Durchströmung des zylindrischen Gehäuseteils innerhalb der zylindrischen Wand 8 des Grundgehäuses 5 wird durch Strömungsöffnungen 9 gewährleistet.
Zur Erfassung der Temperatur des Reduktionsmittels 2 innerhalb der zylindrischen Wand 8 (d. h. innerhalb des im Wesentlichen zylindrischen Gehäuseteils) ist an einer Stelle innerhalb der zylindrischen Wand 8 und vorzugsweise an dieser ein Temperatursensor 10 angeordnet. Der Temperatursensor 10 kann an einer beliebigen Stelle innerhalb der zylindrischen Wand 8 angeordnet sein, und es können mehrere Temperatursensoren an weiteren Stellen vorgesehen sein, deren jeweilige Erfassungssignale einer nicht gezeigten zentralen Steuerungseinrichtung zur Auswertung der Temperaturerfassung zugeführt wenden. Zusätzlich können weitere Temperatursensoren an vorbestimmten Stellen außerhalb der zylindrischen Wand 8 vorgesehen sein, insbesondere an Stellen innerhalb des Tanks 1, wobei ebenfalls deren jeweilige Erfassungssignale der (nicht gezeigten) Steuerungseinrichtung zur Auswertung zugeführt werden.
Das Grundgehäuse 5 der Heizungsanordnung 3 umfasst einen vorbestimmten Bereich 11 innerhalb der zylindrischen Wand 8 und mit der Funktion eines Bodens des gebildeten zylindrischen Gehäuseteils des Grundgehäuses 5. Der vorbestimmte Bereich 11 des Grundgehäuses 5 kann somit in der durch den Flansch 6 gebildeten Ebene oder in einer hierzu benachbarten (im Wesentlichen parallelen) Ebene gemäß der Darstellung in 2 darüber oder darunter angeordnet sein.
Vorzugsweise in der Mitte des vorbestimmten Bereichs 11 ist eine Auslassöffnung 12 vorgesehen, mittels der aus dem zylindrischen Gehäuseteil innerhalb der zylindrischen Wand 8 und somit aus dem Tank 1 das Reduktionsmittel 2 entnommen werden kann. Unmittelbar an der Auslassöffnung 12 ist eine Filtereinrichtung 13 angeordnet, mittels der das durch die Auslassöffnung 12 bei einer Entnahme strömende Reduktionsmittel 2 hinsichtlich möglicher Verunreinigungen gefiltert wird, um beispielsweise bei einer Einspritzung des entnommenen Reduktionsmittels 2 in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine Störungen der Einspritzeinrichtung zu vermeiden.
Ebenfalls mit der Auslassöffnung 12 kommunizierend ist eine Auslasskammer 14 angeordnet, die von dem entnommenen Reduktionsmittel 2 durchströmt wird, und an die das bereits in 1 gezeigte Entnahmerohr 7 angeschlossen werden kann. Vorzugsweise wird das Entnahmerohr 7 über eine steuerbare Ventileinrichtung 15 an die Heizungsanordnung 3, und insbesondere an die Auslasskammer 14 angeschlossen. Das zu entnehmende fluide Reduktionsmittel 2 strömt somit von dem Tank 1 in den zylindrischen Gehäuseteil innerhalb der zylindrischen Wand 8 über die Filtereinrichtung 13 und die Auslassöffnung 12 in dem vorbestimmten Bereich 11 des Grundgehäuses 5 in die Auslasskammer 14, und von dort über die steuerbare Ventileinrichtung 15 mittels des Entnahmerohrs 7 zur weiteren Verarbeitung in Richtung der Brennkraftmaschine, und insbesondere in Richtung der zugehörigen Abgasanlage.
Der vorbestimmte Bereich 11 des Grundgehäuses 5 (d. h. der Bodenbereich des zylindrischen Gehäuseteils innerhalb der zylindrischen Wand 8) weist an vorbestimmten Stellen rillenförmige oder schlitzförmige Vertiefungen 16 auf, die gemäß der Darstellung in 2 von unten in den vorbestimmten Bereich 11 gebildet sind, sodass in dem besonderen Bereich der rillenförmigen oder schlitzförmigen Vertiefungen 16 auf der oberen Seite des vorbestimmten Bereichs 11 hervorstehende Rippen 17 ausgebildet sind.
In die rillenförmigen oder schlitzförmigen Vertiefungen 16, die auf der Oberseite des vorbestimmten Bereichs 11 gemäß 2 zu den hervorstehenden Rippen 17 führen, kann eine Heizeinrichtung 18 eingesetzt werden, die nahezu den gesamten Raum innerhalb der Vertiefungen 16 ausfüllt und vorzugsweise spaltfrei oder lediglich mit einem sehr geringen Spalt innerhalb der Vertiefungen 16 angeordnet werden kann. Über in 2 nicht dargestellte elektrische Anschlussleitungen kann die Heizeinrichtung 18 angeschlossen und mit elektrischer Leistung zur Abgabe einer entsprechenden Wärme versorgt werden. Die mittels der Heizeinrichtung 18 bereitgestellte Wärme wird über die Wandstärke der Vertiefungen 16 bzw. der hervorstehenden Rippen 17 auf das in dem Tank 1 angeordnete Reduktionsmittel 2 übertragen, sodass das Reduktionsmittel auf diese Weise aufgewärmt werden kann. Insbesondere wird das in der Nähe der Rippen 17 befindliche Reduktionsmittel 2 zuerst aufgeheizt.
In 2 ist mit Bezugszeichen 19 eine elektrische Anschlusseinheit bezeichnet, wobei über die Anschlusseinheit 19 die elektrische Leistung zur Heizeinrichtung 18 zugeführt und Erfassungssignale von Temperatursensoren, wie des Temperatursensors 10 an der zylindrischen Wand 8 oder eines weiteren Temperatursensors 10 in der Auslasskammer 14 nach Außen übertragen werden können. Innerhalb der Anschlusseinheit 19 kann somit eine beliebige Steckeranordnung oder Verbindungsanordnung vorgesehen sein. Die Anschlusseinheit 19 kann ebenfalls weitere elektrische und/oder elektronische Bauteile und Schaltungen aufweisen, die als eine Steuerungseinheit dienen können.
Die weitere Ausgestaltung der Heizeinrichtung 18 sowie Ihre Anordnung in dem Hauptgehäuse 5 der Heizungsanordnung 3 wird nachstehend im einzelnen in Verbindung mit den weiteren 3 bis 6 beschrieben.
Gemäß der Darstellung in 2 wurde bereits angegeben, dass in den rillenförmigen oder schlitzförmigen Vertiefungen 16 die Heizeinrichtung 18 eingesetzt ist. 3 zeigt eine Darstellung der Heizungsanordnung 3, wobei im Vergleich zur Schnittdarstellung von 2 der Blick schräg von unten auf das Grundgehäuse 5 gerichtet ist. In dem Grundgehäuse 5 der Heizungsanordnung 3 sind die Vertiefungen 16 erkennbar, wobei die Vertiefungen 16 eine gerade oder gekrümmte Form sowie Verzweigungen aufweisen können. 3 zeigt in einem mittleren Bereich innerhalb der Anordnung der Vertiefungen 16 die Auslasskammer (Ausströmkammer) 14, die einerseits die in 3 nicht dargestellte Auslassöffnung 12 (2) abdeckt und an die das Entnahmerohr 7 direkt oder über weitere Einrichtungen angeschlossen werden kann. Das Entnahmerohr 7 sowie weitere in 2 gezeigte Einrichtungen auf der Unterseite des Grundgehäuses 5 sind zur verbesserten Darstellung der Vertiefungen 16 weggelassen.
4 zeigt eine Ausführungsform der Heizeinrichtung 18, wobei die gezeigte Ausführungsform der Heizeinrichtung 18 eine ringförmige oder, wie es in der Abbildung gezeigt ist, eine teilringförmige Struktur bzw. Teilringstruktur 20 aufweist. Die Teilringstuktur 20 oder eine ringförmige Anordnung bilden einen Hauptkörper der Heizeinrichtung 18. An der Teilringstruktur 20 sind mehrere stabförmige Elemente oder Stabelemente 21 ausgebildet. Die Stabelemente 21 können als getrennte Teile hergestellt und an die Teilringstruktur 20 angesetzt werden, oder es kann die Heizeinrichtung 18 in ihrer Gesamtheit als eine einstückige Einheit gebildet werden.
Die Teilringstruktur 20 weist eine Ausnehmung 22 auf, die gemäß der Darstellung in 3 durch den dazwischen angeordneten Teil des Grundgehäuses 5 eingenommen wird. Wird somit die in 4 gezeigte Heizeinrichtung 18 in die entsprechend ausgebildeten und der Form der Heizeinrichtung 18 folgenden Vertiefungen 16 eingesetzt, dann entsteht eine Anordnung, wie sie in 5 gezeigt ist. Hierbei ist die Heizeinrichtung 18 nahezu spaltfrei in die Vertiefungen 16 eingesetzt, sodass in der Heizeinrichtung 18 nach einer entsprechenden Ansteuerung mit einer elektrischen Leistung entstehende Wärme lediglich über die Wände der Vertiefungen (siehe 2) nach außen an das die hervorstehenden Rippen 17 umgebende Reduktionsmittel 2 abgegeben werden kann. Die in der Heizeinrichtung 18 gebildete Wärme muss somit lediglich die Wände der rillenförmigen oder schlitzförmigen Vertiefungen 16 bzw. der hervorstehenden Rippen 17 durchdringen.
Die Ausnehmung 22 bewirkt ebenfalls eine hinsichtlich Größe und Lage entsprechende Aussparung 22a in dem vorbestimmten Bereich 11 des Grundgehäuses 5. Die Aussparung 22a ist in der nachstehen noch beschriebenen 6 dargestellt.
Die Heizeinrichtung 18 wird somit nach dem Einsetzten in die Vertiefungen 16 formschlüssig gehalten. Hierbei kann die Heizeinrichtung 18 bündig mit der unteren Oberfläche des vorbestimmten Bereichs 11 abschließen, oder in einer vorbestimmten Weise tiefer in den Vertiefungen 16 angeordnet sein.
In der Schnittdarstellung der 2 sind die einzelnen Komponenten der Heizeinrichtung 18 in den Vertiefungen 16 angedeutet. Die Schnittdarstellung gemäß 2 zeigt somit gemäß 5 einen Schnitt etwa entlang einer Linie A-A, sodass die entsprechenden Vertiefungen 16 (oder Rippen 17) und die Komponenten der Heizeinrichtung 18, insbesondere die Stabelemente 21 gemäß 2 in ihrer jeweiligen Längsausdehnung geschnitten dargestellt werden.
Im Vergleich zur Darstellung von 5 zeigt 6 ebenfalls eine perspektivische Darstellung, die jedoch die gegenüberliegende Seite des vorbestimmten Bereichs 11 des Grundgehäuses 5 zeigt. Der Blick ist somit auf das Grundgehäuse 5 schräg von oben (relativ zu 2, d. h. aus dem Inneren das Tanks 1) gerichtet.
Aus einer Hauptebene des vorbestimmen Bereichs 11 ragen die Rippen 17 hervor, unter denen eingesetzt die Heizeinrichtung 18 (nicht erkennbar in 6) vorgesehen ist. Es ist jedoch aus der Darstellung von 6 erkennbar, dass die Rippen im Wesentlichen der äußeren Form der Heizeinrichtung 18 gemäß 4 folgen.
Die Anordnung der Rippen 17 in Verbindung mit der Teilringstruktur 20 der Heizeinrichtung 18 sowie den Stabelementen 21 zeigt, dass die innerhalb der Rippen 17 angeordnete Heizeinrichtung 18 unmittelbar benachbart zu der in 6 nicht gezeigten Auslassöffnung 12 und auch unmittelbar benachbart zu der über der Auslassöffnung 12 befindlichen Filtereinrichtung 13 angeordnet ist. Mit der Teilringstruktur 20 benachbart zu der Filtereinrichtung 13 wird erreicht, dass im Falle eines bei tiefen Umgebungstemperaturen nahezu vollständig durchgefrorenen Reduktionsmittels 2 unmittelbar zu Beginn eines Betriebs des Fahrzeugs und damit einer Zufuhr der Leistung zur Heizungseinrichtung 18 ein kleiner Bereich in der Umgebung der Filtereinrichtung 13 oder der Auslassöffnung 12 angewärmt wird. Es ist somit gewährleistet, dass sehr schnell eine zumindest geringe Menge des Reduktionsmittels 2 in flüssiger Form vorliegt, die zum Einbringen in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine geeignet ist. Insbesondere trägt die Teilringstruktur 20 in der Nähe der Auslassöffnung 12 oder der Filtereinrichtung 13 zu einem schnellen Aufheizen der unmittelbaren Umgebung der Filtereinrichtung 13 bei.
Die vorstehend bereits angegebene Ausnehmung 22 bewirkt die hinsichtlich Größe und Lage entsprechende Aussparung 22a in dem vorbestimmten Bereich 11 des Grundgehäuses 5. Die in 6 dargestellte Aussparung 22a im vorbestimmten Bereich 11 stellt somit einen Zuflußbereich für das fluide Reduktionsmittel 2 dar. Wurde nach dem Auftauen durch die Heizeinrichtung 18 das fluide Reduktionsmittel 2 im Bereich der Auslassöffnung 12 verflüssigt, dann kann auf einfache Weise das Reduktionsmittel 2 der Auslassöffnung 12 zuströmen.
Die weitere Umgebung um die Filtereinrichtung 13, und somit der weitere Raum innerhalb der zylindrischen Wand 8 wird mittels der weiteren Komponenten der Heizeinrichtung 18, d. h. der Vielzahl der Stabelemente 21 bewirkt.
Die Stabelemente 21 gemäß 4 weisen eine vorbestimmte Länge in ihrer Erstreckungsrichtung auf, die derart bestimmt ist, dass sie sich in radialer Richtung von der Teilringstruktur 20 erstrecken, jedoch einen bestimmten Abstand zur zylindrischen Wand 8 aufweisen. Die Vertiefungen und Rippen 17 erstrecken sich somit gemäß der Darstellung in 6 ebenfalls nicht bis zur zylindrischen Wand, wobei um die Rippen 17 eine Strömungsebene in dem vorbestimmten Bereich 11 gebildet wird, sodass das fluide oder mittels der Heizeinrichtung 18 verflüssigte Reduktionsmittel 2 auf einfache Weise zur Auslassöffnung 12 strömen kann. In der Nähe der Heizeinrichtung 18, d. h. in der Nähe der Wärme abgebenden Rippen 17 flüssig gewordenes Reduktionsmittel 2 kann somit von jeder Position innerhalb des vorbestimmten Bereichs 11 der Auslassöffnung 12 zuströmen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass bereits kleine Mengen an verflüssigtem Reduktionsmittel 2 dem Tank 1 entnommen und zur Abgasreinigung genutzt werden können.
7 zeigt eine weitere Schnittansicht gemäß einer Linie B-B, wie sie in 6 gezeigt ist. In dem Teilausschnitt des vorbestimmten Bereichs 11 sind auf der oberen Oberfläche die Rippen 17 gezeigt, die in Verbindung mit den Vertiefungen 16 auf der Unterseite des vorbestimmten Bereichs 11 stehen. In den Vertiefungen 16 sind die einzelnen Komponenten der Heizeinrichtung 18 angeordnet. Hierbei werden die Stabelemente 20 mit dieser Darstellung mit einem Schnitt schräg zu ihrer Längsausdehnung erfasst. Oberhalb des vorbestimmten Bereichs 11 und der hervorstehenden Rippen 17 befindet sich das Reduktionsmittel 2.
8 zeigt eine weitere Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Anordnung der Heizeinrichtung 18 bzw. ihrer Komponenten in den Vertiefungen 16 oder den Rippen 17. Die Schnittdarstellung entspricht einem Schnitt in horizontaler Richtung entsprechend der Fläche C-C von 6 oder der Linie C-C von 7, wobei mit dieser Linie eine senkrecht zur Bildebene der 7 verlaufende Ebene angedeutet ist. In dieser zum vorbestimmten Bereich 11 parallelen Schnittebene gemäß 8 ist die Heizeinrichtung 18 bzw. ist ein Stabelement 21 gezeigt, das innerhalb von Seitenwänden 23 der Rippen 17 oder der Vertiefung 16 angeordnet ist. Die Seitenwände 23 umschließen die Komponenten der Heizeinrichtung 18 fest und nahezu spaltfrei, damit ein optimaler Übergang für die in der Heizeinrichtung 18 bereitgestellte Wärme gebildet wird. Der Wärmeübergang ist in 8 mittels der Pfeile P bezeichnet. Hierbei durchdringt die in der Heizeinrichtung 18 bereitgestellte Wärme die Seitenwände 23, um auf das Reduktionsmittel 2 überzugehen, dass innerhalb der zylindrischen Wand 8 vorliegt und die Rippen 17 umströmt.
Die Seitenwände 23 der Rippen 17 oder der Vertiefungen 16 können dabei eine vorbestimmte Dicke oder Wandstärke aufweisen.
Gemäß der Darstellung in 8 und auch entsprechend einer Andeutung bei den Rippen von 6 kann neben der Möglichkeit einer einheitlichen Dicke der Seitenwände 23 (einheitliche Wandstärke) an bestimmten Stellen eine unterschiedliche Wandstärke vorgesehen sein.
Wird ein Bereich 24 mit einer dünneren Wandstärke d1 als ein Bereich mit normaler Wandstärke und somit als ein Normalbereich bezeichnet, dann wird dem gegenüber ein weiterer Bereich 25 mit einer vergrößerten Wandstärke d2 als ein Dickenbereich bezeichnet. Der Normalbereich 24 weist die im Wesentlichen gleichförmige Wandstärke d1 auf, während der Dickenbereich 25 die vergrößerte Wandstärke d2 aufweist. Der lichte Raum innerhalb der Vertiefungen 16 ist im Vergleich zu der gegenüber dem Reduktionsmittel 2 freiliegenden Oberfläche der Seitenwand 23 mit den Seitenwänden als ebene Flächen ausgeführt, sodass die Heizeinrichtung 18 mit ihren jeweiligen Komponenten in gewünschter Weise annähernd spaltfrei eingesetzt werden kann und ein für den Wärmeübergang erforderlicher mechanischer Kontakt gebildet wird.
In Folge der unterschiedlichen Wandstärken d1 < d2 wird der Wärmedurchgang vorzugsweise durch die geringere Wandstärke und somit im Normalbereich 24 erfolgen. Der Dickenbereich 25 wird einen etwas geringeren Durchgang bewirken. Mit dem Dickenbereich 25 wird jedoch insgesamt die mechanische Stabilität der Rippen 17 bzw. der Vertiefungen 16 verbessert, und es werden Vorteile hinsichtlich der Füllung einer Form (eines Werkzeugs) bei der Herstellung des Grundgehäuses 5 erzielt.
Die verschiedenen Wandbereiche, wie der Normalbereich 24 und der Dickenbereich 25 sind in 6 in entsprechender Weise dargestellt. Die verschiedenen Dickebereiche der Seitenwand 23 liegen nicht nur im Bereich der Anordnung der Stabelemente 21 der Heizeinrichtung 18 und der zugehörigen Vertiefungen 16 oder Rippen 17 vor, sondern auch bei den Vertiefungen 16 und Rippen 17 der Teilringstruktur 20. Dies ist in 6 gezeigt.
Das Grundgehäuse 5 kann aus einem metallischen Material bestehen. Vorzugsweise besteht jedoch das Grundgehäuse 5 aus einem nicht metallischen Material, und insbesondere aus einem gegenüber dem Reduktionsmittel 2 beständigen Kunststoffmaterial, das vorzugsweise mittels einer Kunststoffspritztechnik gebildet wird. Die Dickenbereiche 25 der Seitenwände 23 mit einer größeren Wandstärke d2 dienen somit der besseren Formfüllung bei der Kunststoffspritztechnik, während die Normalbereiche 24 mit der geringeren Wandstärke d1 einen optimalen Wärmeübergang der von der Heizeinrichtung 18 erzeugten Wärme auf das Reduktionsmittel 2 gewährleisten.
Wie es in den 4 bis 6 gezeigt ist, weist die Heizeinrichtung 18 eine Teilringstruktur 20 und die Stabelemente 21 auf, und es kann die Heizeinrichtung 18 einstückig gebildet werden. Die Heizeinrichtung 18 und die zugehörige Form der Vertiefungen 16 und Rippen 17 ist derart ausgebildet, dass zumindest teilweise innerhalb des vorbestimmten Bereichs 11 des Grundgehäuses 5 die Auslassöffnung 12 bzw. die Filtereinrichtung 13 umschlossen ist. Dies erfolgt im Wesentlichen durch die Teilringstruktur 20. Die Stabelemente 21 sind Sternförmig an der Teilringstruktur 20 angeordnet und erstrecken sich in radialer Richtung ausgehend von der Teilringstruktur 20, wenn in einem mittleren Bereich innerhalb der Teilringstruktur 20 ein Mittelpunkt angenommen wird, der beispielsweise gemäß 6 etwa mittig in der nicht gezeigten Auslassöffnung 12 bzw. in der Filtereinrichtung 13 angeordnet ist.
Während mittels der Teilringstruktur 20 vorzugsweise die unmittelbare Umgebung der Auslassöffnung 12 oder der Filtereinrichtung 13 im Hinblick auf das Reduktionsmittel 2 aufgewärmt wird, erfolgt mittels der Stabelemente 21 in den Rippen 17 das Aufwärmen der weiteren Umgebung des Reduktionsmittels 2 innerhalb des durch die zylindrische Wand 8 definierten zylindrischen Gehäuseteils des Grundgehäuses 5. Dies gewährleistet, dass sehr schnell bei einem gefrorenen Reduktionsmittel 2 ein zumindest kleiner Bereich des Volumens des Reduktionsmittels 2 verflüssigt werden kann, sodass der Betrieb der Brennkraftmaschine einschließlich einer Abgasreinigung bereits bei einem frühen Betriebszustand gewährleistet ist.
In der 6 ist an den Grundgehäuse 5 ein weiterer Bereich 26 gezeigt. Dieser Bereich 26 ist hinsichtlich der zylindrischen Wand 8 ausgespart und liegt nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs 11 bzw. innerhalb der zylindrischen Wand 8. Der weitere Bereich 26 betrifft die Möglichkeit einer Anordnung einer Sensoreinrichtung zur Erfassung des Füllstands bzw. der Füllmenge an Reduktionsmittel 2 im Tank 1. Vorzugsweise kann die Sensoreinrichtung im Bereich 26 angeordnet und in Form eines Ultraschallsensors ausgebildet sein, mittels dessen eine Füllhöhe erfasst werden kann. In Verbindung mit den bekannten Abmessungen des Tanks 1 kann somit die Füllmenge bestimmt werden.
Gemäß 4 wurde die Heizeinrichtung 18 mit einer Teilringstruktur 20 und einer Mehrzahl von Stabelementen 21 gezeigt.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Heizeinrichtung 18 auch in Form eines geschlossenen Rings ausgebildet sein, sodass an Stelle einer Teilringstruktur 20 eine Ringstruktur ohne eine Ausnehmung 22 gebildet wird. An die Ringstruktur als alternative Ausführungsform können in gleicher Weise wie in der Darstellung der 4 Stabelemente 21 entsprechend einer vorbestimmten Anzahl einstückig ausgebildet oder als getrennte Komponenten angesetzt werden.
In diesem Fall wird bei Vorliegen einer Ringstruktur ohne Ausnehmung 22 der Bereich der Auslassöffnung 12 bzw. der Filtereinrichtung 13 vollständig umschlossen, wobei ebenfalls in gleicher Weise wie bei der Heizeinrichtung 18 gemäß 4 die Wärmeabgabe der Heizeinrichtung 18 einen Bereich in der Nähe der Auslassöffnung 12 oder der Filtereinrichtung 13 bevorzugt und frühzeitig erwärmt wird.
Gemäß einer weiteren Abwandlung kann die Heizeinrichtung 18 auch mehrteilig ausgeführt sein, wobei die einzelnen Teile hinsichtlich der Versorgung mit einer elektrischen Leistung getrennt angesteuert werden können, sodass wahlweise und in Abhängigkeit von vorliegenden Betriebszuständen und Bedingungen die einzelnen Teile der Heizeinrichtung 18 individuell, in Gruppen oder gemeinsam mit elektrischer Leistung versorgt werden können. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von einer erfassten Außentemperatur (Umgebungstemperatur) oder einer Temperatur des Reduktionsmittels 2 die der Heizeinrichtung 18 zuzuführende Heizleistung genau und bedarfsabhängig gesteuert werden.
Die Heizeinrichtung 18 kann beispielsweise eine in der Art konzentrischer Ringe angeordnete Mehrzahl von Teilringstrukturen aufweisen, so dass die Ausbildung der Ausnehmung 22 und der Aussparung 22a (6) möglich ist. Die Ausnehmungen 22 der jeweiligen Teilringstrukturen sind dabei derart ausgerichtet, dass eine gemeinsame fluchtende Ausnehmung gebildet wird. Dies führt zu dem vorstehend beschriebenen günstigen Strömungsweg für das fluide Reduktionsmittel. Bei einer Mehrzahl von Teilringstrukturen in konzentrischer Anordnung kann der äußere Teilring die Stabelemente 21 aufweisen.
In Verbindung mit der mehrteiligen Ausführung der Heizeinrichtung 18 und insbesondere der Ausbildung der Heizeinrichtung 18 mit zwei oder mehreren konzentrischen Teilringstrukturen oder Ringstrukturen können die einzelnen Komponenten der gesamten Heizeinrichtung 18 bedarfsabhängig getrennt oder gemeinsam angesteuert werden können. Insbesondere kann eine Ringstruktur oder Teilringstruktur, die in unmittelbarer Nachbarschaft zur Filtereinrichtung 13 und um die Auslassöffnung 12 angeordnet ist, zuerst angesteuert und mit (im Bedarfsfall zeitweilig erhöhter) elektrischer Leistung versorgt werden, sodass der Bereich um die Auslassöffnung 12 oder die Filtereinrichtung 13 bevorzugt zuerst aufgewärmt bzw. aufgetaut wird.
Bei der vorstehenden Beschreibung, beispielsweise gemäß der in den 3 bis 5 gezeigten Anordnung, wurde die Heizeinrichtung 18 in die vorbereiteten Vertiefungen 16 im vorbestimmten Bereich 11 des Grundgehäuses 5 eingesetzt. Die Heizeinrichtung 18 wurde annähernd spaltfrei für einen guten Wärmeübergang zu dem Reduktionsmittel 2 durch die Vertiefungen 16 aufgenommen.
In einer alternativen Anordnung kann während der Herstellung des Grundgehäuses 5 vorzugsweise mittels eines Kunststoffgussverfahrens (Spritzgussverfahren) die Heizeinrichtung 18 in gleicher Form, wie sie in 4 angegeben ist, und an gleicher Stelle, wie es in 6 in Verbindung mit den Rippen 17 gezeigt ist, in das Grundgehäuse 5 eingegossen werden. In diesen Fall ist abweichend von 5 die Heizeinrichtung 18 nach der Fertigstellung des Grundgehäuses 5 (mit Ausnahme entsprechender nicht gezeigter Anschlussleitungen) durch Umschließen der Heizeinrichtung 18 mit dem Material des Grundgehäuses 5 nicht mehr zugänglich. Vielmehr ist die Heizeinrichtung vollständig mit dem Material des Grundgehäuses 5 vergossen.
Das Eingießen der Heizeinrichtung 18 bei der Herstellung des Grundgehäuses 5 gewährleistet ebenfalls die gewünschte nahezu spaltfreie Anordnung der Heizeinrichtung 18 innerhalb der Vertiefungen 16 im vorbestimmten Bereich 11 des Grundgehäuses 5, sodass ein guter Wärmeübergang sichergestellt ist. Die Anordnung (Lage) der Heizeinrichtung 18 mittels des Eingießens bei der Herstellung des Grundgehäuses 5 ist die gleiche, wie sie in Verbindung mit dem Einsetzen in die Vertiefungen 16 erzielt wird. Die Fertigung kann auf diese Weise beschleunigt werden, und es ist die Heizeinrichtung 18 weitgehend von äußeren Einwirkungen (Beschädigung, Verschmutzung) geschützt.
Gemäß einer weiteren Alternative können die in den 6 und 8 gezeigten Normalbereiche 24 mit geringerer Wandstärke und die Dickenbereiche 25 mit größerer Wandstärke in regelmäßigen Abständen angeordnet sein. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht festgelegt, und es können die Dickenbereiche 25 oder Normalbereiche 24 in unterschiedlicher Anzahl und mit unterschiedlichen Abständen und einer unterschiedlichen Längsausdehnung entlang den Stabelementen 21 oder der Teilringstruktur 20 gebildet werden. Desweiteren besteht die Möglichkeit, insbesondere die Wandstärke d2 des Dickenbereichs 25 an verschiedenen Stellen der Anordnung der jeweiligen Dickenbereiche 25 unterschiedlich zu wählen, vorausgesetzt, die Wandstärke d2 ist größer als die Wandstärke d1 des Normalbereichs 24.
Gemäß der Darstellung in 6 sind die Bereich der verschiedenen Wandstärken d1 und d2, d. h. die Normalbereiche 24 und Dickenbereiche 25 in Verbindung mit den Seitenwänden 23 der Vertiefung 16 oder der Rippen 17 angegeben. In der Darstellung von 6 sind die im Wesentlichen horizontalen Flächen der Rippen 17 eben und mit gleichförmiger Wandstärke ausgebildet. In gleicher Weise wie die Seitenwände 23 können jedoch auch die oberen Oberflächen der Rippen 17 entsprechende Normalbereiche und Dickenbereiche mit jeweils unterschiedlichen Wandstärken aufweisen.
Hinsichtlich der äußeren Form der Heizeinrichtung 18, wie sie beispielshaft in 4 gezeigt ist, können unterschiedliche Formen und auch unterschiedliche Ausgestaltungen der Stabelemente 21 vorgesehen sein. In jedem Fall ist es erforderlich, dass die in dem vorbestimmten Bereich 11 des Grundgehäuses 5 angeordneten Vertiefungen 16 (und damit auch der Rippen 17) hinsichtlich ihrer äußeren Form auf die Heizeinrichtung 18 abgestimmt sein müssen, damit die Heizeinrichtung 18 einstückig oder mehrteilig in die Vertiefungen 16 annähernd spaltfrei eingesetzt werden kann, damit ein optimaler Wärmeübergang über die jeweiligen Seitenwände 23 zu dem Reduktionsmittel 2 gewährleistet ist.
Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Heizeinrichtung 18 getrennt von der Anordnung des Grundgehäuses 5 mit einer entsprechenden Ummantelung zu versehen, sodass die Heizeinrichtung 18 gegenüber dem Reduktionsmittel 2 isoliert (verkapselt) ist, und es kann die mit einer Ummantelung versehene Heizeinrichtung auf dem vorbestimmten Bereich 11 des Grundgehäuses 5 angeordnet werden, wobei die gleiche Grundstruktur wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erforderlich ist, damit der Bereich der Auslassöffnung 12 oder der Filtereinrichtung 13 ganz oder zumindest Teilweise umschlossen und die Heizeinrichtung sich in der Nahe der Auslassöffnung 12 oder Filtereinrichtung 13 befindet. In diesem Fall sind entsprechende elektrische Zuleitungen zur Heizeinrichtung 18 vorzusehen.
Die Heizeinrichtung 18 kann im Allgemeinen aus einem Metallwerkstoff, wie beispielsweise Aluminium, bestehen, und es können in der Heizeinrichtung 18 entsprechende Heizwendel mit Widerstandsdrähten ausgebildet sein. Alternativ können in dem metallenen Körper der Heizeinrichtung 18 auch PTC Elemente (Kaltleiter) als Warme abgebende Elemente eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben.
Für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ist es jedoch selbstverständlich, dass die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß den beschriebenen Figuren und die für die jeweiligen Bauteile und Komponenten verwendeten Bezugszeichen in den Figuren und der Beschreibung sowie die beispielhaften Angaben nicht einschränkend auszulegen sind.
Auch sind die in den einzelnen Figuren angegebenen Formen und Proportionen für ein besseres Verständnis schematisch und vereinfacht dargestellt. Die Erfindung ist somit auf die angegebenen Darstellungen und insbesondere auf Dimensionen nicht beschränkt.
Vielmehr werden als zur Erfindung gehörig sämtliche Ausführungsformen und Varianten angesehen, die unter die beigefügten Patentansprüche fallen.

Claims

Heizungsanordnung für einen Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels zur Verminderung schädlicher Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit: einem Grundgehäuse (5), das in einem unteren Teil des Tanks (1) einsetzbar ist und eine Auslassöffnung (12) in einem vorbestimmten Bereich (11) des Grundgehäuses aufweist; und einer Heizeinrichtung (18) zum Aufheizen des Reduktionsmittels (2), wobei die Heizeinrichtung (18) in dem vorbestimmten Bereich (11) des Grundgehäuses (5) angeordnet ist, und die Heizeinrichtung (18) in in dem vorbestimmten Bereich angeordnete Vertiefungen (16) des Grundgehäuses (5) eingesetzt ist.
Heizungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtung (18) in dem vorbestimmten Bereich (11) die Auslassöffnung (12) zumindest teilweise umschließt.
Heizungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Vertiefungen entsprechend einer äußeren Form der Heizeinrichtung (18) ausgebildet sind.
Heizungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Heizeinrichtung (18) einen Hauptkörper (20) sowie zumindest zwei sich von dem Hauptkörper erstreckende Stabelemente (21) aufweist.
Heizungsanordnung nach Anspruch 4, wobei der Hauptkörper (20) eine Teilringstruktur aufweist und sich die Stabelemente (21) im Wesentlichen in radialer Richtung relativ zur Teilringstruktur erstrecken.
Heizungsanordnung nach Anspruch 4, wobei die Heizeinrichtung (18) zumindest 2 getrennte Teile aufweist und die Teile in getrennten Vertiefungen in dem vorbestimmten Bereich (11) des Grundgehäuses (5) angeordnet sind.
Heizungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Vertiefungen (16) in dem vorbestimmten Bereich (11) des Grundgehäuses (5) in der nach Einsetzen des Grundgehäuses in den Tank (1) außen liegenden Seite angeordnet sind, und auf der innen liegenden Seite entsprechende vorstehende Rippen (17) ausgebildet sind.
Heizungsanordnung nach Anspruch 7, wobei eine Wandstärke von Seitenwänden (23) der Vertiefungen (16) und der vorstehenden Rippen (17) zumindest zwei Werte (d1, d2) umfasst.
Heizungsanordnung nach Anspruch 7, wobei das Grundgehäuse (5) auf der nach dem Einsetzen innerhalb des Tanks (1) liegenden inneren Seite ein zumindest teilweise zylindrisches Gehäuseteil mit einer zylindrischen Wand (8) aufweist, und in der zylindrischen Wand Strömungsöffnungen (9) ausgebildet sind.
Heizungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Heizeinrichtung (18) spaltfrei in die Vertiefungen (16) eingesetzt ist.
Heizungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Heizeinrichtung (18) in den Vertiefungen (16) des Grundgehäuses (5) eingegossen ist.
Tank zur Bevorratung eines fluiden Reduktionsmittels zur Verminderung schädlicher Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit: einer Heizungsanordnung (18) nach einem der Patentansprüche 1 bis 11.
Tank nach Anspruch 12, wobei die Heizungsanordnung (3) in eine Bodenfläche des Tanks (1) eingesetzt ist.