DE102009027693A1 - Dosing module for a liquid reducing agent - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dosiermodul (10) für ein flüssiges Reduktionsmittel, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung, zum Eindüsen des Reduktionsmittels in ein Abgasrohr einer Brennkraftmaschine. Das Dosiermodul (10) weist dabei ein Gehäuse (14, 16) auf, das eine Dosiereinrichtung (18) und eine die Dosiereinrichtung (18) betätigende Antriebseinheit (36) umschließt. Die Dosiereinrichtung (18) und die Antriebseinheit (36) sind als separate Baugruppen in das Gehäuse (14, 16) eingesetzt, wobei zumindest der Bereich der Antriebseinheit (36) durch einen Adapterring (42) abdeckbar ist und die Dosiereinrichtung (18) und der Adapterring (42) dichtend mit dem Gehäuse verbunden sind.The invention relates to a metering module (10) for a liquid reducing agent, in particular a urea-water solution, for injecting the reducing agent into an exhaust pipe of an internal combustion engine. The metering module (10) has a housing (14, 16) which encloses a metering device (18) and a drive unit (36) which actuates the metering device (18). The metering device (18) and the drive unit (36) are inserted as separate assemblies in the housing (14, 16), at least the area of the drive unit (36) being coverable by an adapter ring (42) and the metering device (18) and the Adapter ring (42) are sealingly connected to the housing.
Description
Die Erfindung betrifft ein Dosiermodul für ein flüssiges Reduktionsmittel, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.The invention relates to a metering module for a liquid reducing agent, in particular a urea-water solution according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Die vom Gesetzgeber geforderten Emissionsgrenzwerte für Stickoxide erfordern bei Kraft- und Nutzfahrzeugen Abgasnachbehandlungseinrichtungen, die bspw. eine selektive katalytische Reduktion (SCR) der in den Rohemissionen der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxide vornehmen. Dabei wird ein flüssiges Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff-Wasser Lösung) bei Bedarf in das Abgasrohr einer Brennkraftmaschine eingedüst, um die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in einem SCR-Katalysator zu ermöglichen. Dabei zerfällt der Harnstoff zu Ammoniak (NH3), das mit den Stickoxiden (NOX) des Abgases reagiert und diese in unschädliches Wasser (H2O) und unschädlichen Stickstoff (N2) umwandelt. Dieses sogenannte SCR-Verfahren zur Abgasreinigung ist aus dem Stand der Technik bekannt.The emission limit values for nitrogen oxides demanded by the legislature require exhaust aftertreatment devices in motor vehicles and commercial vehicles which, for example, carry out a selective catalytic reduction (SCR) of the nitrogen oxides contained in the raw emissions of the internal combustion engine. In this case, a liquid reducing agent (eg urea-water solution) is injected into the exhaust pipe of an internal combustion engine as needed in order to enable the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in an SCR catalyst. The urea decomposes into ammonia (NH 3 ), which reacts with the nitrogen oxides (NO X ) of the exhaust gas and converts them into harmless water (H 2 O) and harmless nitrogen (N 2 ). This so-called SCR process for exhaust gas purification is known from the prior art.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dosiermodul der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Innenraum des Dosiermoduls von äußeren Einflüssen im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Außerdem soll das Dosiermodul kompakt sein und durch seine Ausgestaltung die Herstellungs- und Installationskosten senken.The object of the invention is to further develop a metering module of the type mentioned above such that the interior of the metering module remains essentially uninfluenced by external influences. In addition, the dosing is to be compact and lower by its design, the manufacturing and installation costs.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dosiereinrichtung und die Antriebseinheit als separate Baugruppen in das Gehäuse eingesetzt sind, wobei die Antriebseinheit durch einen Adapterring in dem Gehäuse positioniert und anschließend fixiert wird und die Dosiereinrichtung und die Antriebseinheit dichtend mit dem Gehäuse verbunden sind. Im Falle der Antriebseinheit kann die Abdichtung mit einer Dichtkappe dichtend verschlossen sein.The object is achieved in that the metering device and the drive unit are used as separate modules in the housing, wherein the drive unit is positioned by an adapter ring in the housing and then fixed and the metering device and the drive unit are sealingly connected to the housing. In the case of the drive unit, the seal can be sealed with a sealing cap.
Das Gehäuse des Dosiermoduls ist ein im Wesentlichen zylindrischer Körper und erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass eine Dosiereinrichtung mit der Membran und die Antriebseinheit jeweils in das Gehäuse eingesetzt werden können. Die Seite des Gehäuses mit der eingesetzten Antriebseinheit wird durch den Adapterring und die Dichtkappe unter Berücksichtigung einer elektrischen Kontaktierung der die Antriebseinheit betätigenden Elektromagnete, mit geeigneten Mitteln dicht verschlossen. In entsprechender Weise wird die entgegengesetzte Seite des Gehäuses mit der Dosiereinrichtung mit geeigneten Mitteln dicht verschlossen. Das bedeutet, dass das Dosiermodul zwar aus verschiedenen, separat gefertigten Baugruppen bei der Montage zusammengesetzt wird, anschließend jedoch eine hermetisch abgeschlossene Einheit bildet.The housing of the metering module is a substantially cylindrical body and according to the invention designed such that a metering device with the membrane and the drive unit can each be inserted into the housing. The side of the housing with the drive unit used is tightly sealed by the adapter ring and the sealing cap, taking into account an electrical contacting of the electromagnet actuating the drive unit, by suitable means. In a corresponding manner, the opposite side of the housing is sealed with the metering device by suitable means. This means that the dosing module is composed of different, separately manufactured assemblies during assembly, but then forms a hermetically sealed unit.
Dadurch wird die Funktionssicherheit des Dosiermoduls auch bei einem komplett in Wasser untergetauchten Dosiermodul nicht beeinträchtigt. Eine solche Situation stellt sich zum Beispiel immer dann ein, wenn ein Nutzfahrzeug (z. B. ein Traktor) in einem unter Wasser stehendem Reisfeld eingesetzt wird. Ein verbesserter allgemeiner Schutz gegen Schmutz und Spritzwasser ist außerdem gegeben.As a result, the reliability of the dosing is not affected even with a dipped completely in water dosing. Such a situation arises, for example, whenever a commercial vehicle (eg a tractor) is used in a submerged paddy field. An improved general protection against dirt and spray is also given.
Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawing, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention without any explicit reference being made thereto. Advantageous developments can be found in the subclaims.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung und/oder der erfindungsgemäße Adapterring durch Schweißen und/oder Verstemmen mit dem Gehäuse verbunden. Beides stellen unlösbare und dichte Verbindungen dar, da beim Verstemmen eine kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen zwei Werkstücken durch plastisches Verformen hergestellt wird. Diese Verformung eines Randbereiches des Werkstücks erfolgt in einer Weise, dass sie sich unlösbar ineinander verkeilen. Im Gegensatz zum Schweißen, wobei beide Werkstücke aus Metall hergestellt sein müssen und eine stoffschlüssige Verbindung eingehen, lassen sich durch Verstemmen auch unterschiedliche Werkstoffe, wie bspw. Kunststoff und Metall zusammenfügen. Dies ermöglicht die Herstellung bspw. des Adapterrings oder des Gehäuses auch aus Kunststoff. Alternativ ist auch eine stoffschlüssige Verbindung, wie zum Beispiel Löten, denkbar.Advantageously, the metering device according to the invention and / or the adapter ring according to the invention is connected to the housing by welding and / or caulking. Both represent indissoluble and dense connections, since during caulking a non-positive and positive connection between two workpieces is produced by plastic deformation. This deformation of an edge region of the workpiece takes place in such a way that they become indissolubly wedged into one another. In contrast to welding, wherein both workpieces must be made of metal and enter into a cohesive connection, can be joined together by caulking different materials, such as. Plastic and metal. This allows the production of, for example, the adapter ring or the housing also made of plastic. Alternatively it is also a cohesive connection, such as soldering, conceivable.
Möglich ist auch, dass die Dosiereinrichtung und/oder die Dichtkappe durch eine Schnappverbindung, insbesondere eine mit einem Sicherungsring zusammenwirkende Schnappverbindung, mit dem Gehäuse verbunden sind. Bei Schnappverbindungen wird die Elastizität mindestens eines Werkstoffs, meistens Kunststoff oder Stahl, der zu fügenden Bauteile für die Verbindung zweier Werkstücke ausgenutzt. Bei Schnappverbindungen verformt sich ein Fügeteil elastisch und verhakt sich anschließend in vorgesehene Angriffsvorsprünge lösbar oder unlösbar mit dem anderen Fügeteil. Dabei kann die Schnappverbindung in den Angriffsvorsprüngen außenfassend oder innenfassend sein.It is also possible that the metering device and / or the sealing cap are connected by a snap connection, in particular a cooperating with a snap ring snap connection with the housing. In snap connections, the elasticity of at least one material, usually plastic or steel, exploited the components to be joined for the connection of two workpieces. In snap connections, a joining part deforms elastically and then hooked into intended attack projections releasably or permanently with the other joining part. In this case, the snap connection can be in the attack projections outside or inside.
Der Sicherungsring, der die Schnappverbindung umschließt, ist im Wesentlichen eine Verliersicherung. Dies ist eine besonders montagefreundliche Ausführungsform, die ein Zusammenfügen ohne nennenswerten Zeitaufwand ermöglicht.The circlip surrounding the snap connection is essentially a captive. This is a particularly assembly-friendly embodiment, which allows an assembly without significant expenditure of time.
Außerdem ist möglich, dass die Dosiereinrichtung und/oder die Dichtkappe durch eine Bördelverbindung mit dem Gehäuse verbunden sind. Man versteht unter einer Bördelverbindung das Umformen eines Randes runder oder ovaler metallischer Bleche mit einer Bördelmaschine oder von Hand. Das Blech wird bei der Umformung gestaucht. Dazu verwendet man ein Bördeleisen, d. h. ein Werkzeug, welches eine abgerundete Kante hat. Auch die Bördelverbindung kann eine sichere und dichte Verbindung garantieren.It is also possible that the metering device and / or the sealing cap are connected by a flared connection with the housing. It is understood by a crimped the forming of a rim round or oval metallic sheets with a crimping machine or by hand. The sheet is compressed during forming. For this one uses a flaring iron, d. H. a tool that has a rounded edge. The crimp connection can also guarantee a secure and tight connection.
Ferner ist möglich, dass die Dosiereinrichtung und/oder die Dichtkappe durch eine Self-Clinch-Verbindung mit dem Gehäuse verbunden sind. Bei einer Self-Clinch-Verbindung wird durch Einpressen eines Arretierungselements, bspw. in eine Nut, ein Verstemmen bewirkt. Auch dies kann eine sichere und dichte Verbindung garantieren.It is also possible that the metering device and / or the sealing cap are connected by a self-clinch connection with the housing. In a self-clinching connection, crimping is effected by press-fitting a locking element, for example into a groove. This too can guarantee a secure and tight connection.
Allen Befestigungsmöglichkeiten gemeinsam ist, dass auf die bekannten verschleiß- und alterungsanfälligen Elastomer-Dichtelemente im thermisch und chemisch hochbelasteten Reduktionsmittel-Bereich verzichtet werden kann. Die Befestigungsmöglichkeiten selbst sind darüber hinaus im Wesentlichen ebenfalls keiner Alterung unterworfen. Dies macht die Vorrichtung kostengünstig und langlebig.Allen mounting options in common is that can be dispensed with the known wear and aging-prone elastomer sealing elements in the thermally and chemically highly loaded reducing agent area. Moreover, the fixing possibilities themselves are essentially likewise not subject to any aging. This makes the device inexpensive and durable.
Vorteilhaft ist auch, dass die Dosiereinrichtung als integraler Bestandteil einen Flansch zum Befestigen am Abgasrohr aufweist. Die Dosiereinrichtung ist also im Flansch integriert. Dabei kann auf einen Haltekörper für die Dosiereinrichtung verzichtet werden, die Haltefunktion übernimmt das Material des Flansches. Damit entfällt eine zusätzliche Verbindungsstelle zwischen dem Gehäuse des Dosiermoduls und der Dosiereinrichtung, die zusätzlich abgedichtet werden müsste. Dies führt zu einem kompakt aufgebauten Dosiermodul. Außerdem reduzieren sich die Herstellungs- und Montagekosten.It is also advantageous that the metering device has an integral part of a flange for attachment to the exhaust pipe. The metering device is thus integrated in the flange. It can be dispensed with a holding body for the metering device, the holding function takes over the material of the flange. This eliminates an additional connection point between the housing of the dosing and the metering device, which would also be sealed. This leads to a compact dosing module. In addition, the manufacturing and assembly costs are reduced.
Ferner ist vorteilhaft, dass das Dosiermodul durch Kühlmittel kühlbar ist. Dazu weist das Dosiermodul, insbesondere im Bereich des Flansches und/oder im Bereich der Dichtkappe, bevorzugt umlaufende Kühlmittelkanäle auf. Damit kann besonders der thermisch stark belastete Bereich des Dosiermoduls, der mit dem Abgasrohr in Verbindung steht, gekühlt werden. Aber es ist auch möglich, dass die Dichtkappe ebenfalls Kühlmittelkanäle zum Kühlen der Antriebseinheit aufweist. Wenn sich die Dichtkappe bis zum Flansch erstreckt, kann über die Kühlmittelkanäle in der Dichtkappe das gesamte Dosiermodul gekühlt werden. Dies hat den Vorteil, dass einerseits die Kühlwasseranschlüsse vom sensiblen Flanschbereich ferngehalten werden können, also beliebig, aber vorzugsweise im Bereich der elektrischen Kontaktierung im entgegengesetzten Bereich des Flansches an einem Ende der Dichtkappe vorgesehen sein können. Andererseits kann die Umgebungstemperatur der wärmeempfindlichen Magnetspule des Elektromagneten auf die Kühlwassertemperatur begrenzt werden. Dadurch können auch die elektrischen Steckkontakte weitestgehend kalt kontaktiert werden. Durch die Kühlung wird erreicht, dass das Dosiermodul neben den Wasser- und Schmutzeinflüssen auch vor Temperatureinflüssen geschützt wird.Furthermore, it is advantageous that the metering module can be cooled by coolant. For this purpose, the metering module, in particular in the region of the flange and / or in the region of the sealing cap, preferably has circulating coolant channels. This can be cooled especially the thermally heavily loaded area of the dosing, which is in communication with the exhaust pipe. But it is also possible that the sealing cap also has coolant channels for cooling the drive unit. When the sealing cap extends to the flange, the entire dosing module can be cooled via the coolant channels in the sealing cap. This has the advantage that on the one hand the cooling water connections can be kept away from the sensitive flange area, that is, as desired, but can preferably be provided in the region of the electrical contacting in the opposite region of the flange at one end of the sealing cap. On the other hand, the ambient temperature of the thermosensitive magnetic coil of the electromagnet can be limited to the cooling water temperature. As a result, the electrical plug contacts can be contacted largely cold. The cooling ensures that the metering module is protected from the effects of water and dirt and also from the effects of temperature.
Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained by way of example with reference to FIGS. Show it:
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die Ventilgruppe
Entgegen der Ausströmrichtung des Reduktionsmittels ist die Ventilgruppe
Die Antriebseinheit
Die
In
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |