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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halterung für einen Injektor, der insbesondere zum Einbringen eines flüssigen Stoffes in eine Brennkraftmaschine und/oder ein Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist.
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Es ist bekannt, einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine gezielt Flüssigkeiten zuzuführen, um beispielweise eine Verbrennung von Kraftstoff in der Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Behandlung des Abgases zu realisieren. So können solche Injektoren beispielweise eingesetzt werden, um Kraftstoff (z. B. Benzin oder Diesel) in die Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine einzuleiten, wobei diese zu vorgegebenen Zeitpunkten geöffnet und geschlossen werden können. Ebenso ist bekannt, Injektoren einzusetzen, die ein Additiv, beispielweise ein Oxidationsmittel und/oder ein Reduktionsmittel, zum Abgas hinzuzuführen, um dort zu gewünschten Zeitpunkten chemische Reaktionen mit den Schadstoffen des Abgases zu bewirken. Als Additiv kommt beispielweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung in Betracht, so dass im Abgassystem eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden (SCR-Verfahren) durchgeführt werden kann.
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Bei solchen Halterungen für einen Injektor ist zu berücksichtigen, dass diese häufig in einer Umgebung positioniert sind, wo hohe Temperaturen auftreten. So können diese Halterungen beispielweise an einem Motor oder der Abgasleitung befestigt sein. Dabei tritt immer wieder das Problem auf, dass der Injektor vor einer zu hohen thermischen Belastung geschützt werden muss. Hierzu ist bekannt, beispielweise Isolationsmaterialien oder separate Kühlsysteme vorzusehen. Die bekannten Systeme sind jedoch zum Teil technisch sehr aufwendig und/oder sie können noch keinen ausreichenden Schutz für den Injektor realisieren.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Halterung für einen Injektor angegeben werden, die technisch einfach aufgebaut ist, und (gegebenenfalls geregelt) gekühlt werden kann. Zudem soll die Halterung besonders leicht ausgeführt und auf den Betrieb mit deutlichen Temperaturunterschieden angepasst sein.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Halterung für einen Injektor gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Halterung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung weiter und gibt zusätzliche Ausführungsbeispiele an.
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Die erfindungsgemäße Halterung für einen Injektor weist zumindest einen Grundkörper und eine Kappe zur gemeinsamen Aufnahme des Injektors auf. Der Grundkörper ist mit miteinander verbundenen Blechen gebildet, die zusammen zumindest eine Ringkammer bilden, welche sich um die Aufnahme herum erstreckt.
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Hierbei ist bevorzugt, dass der Grundkörper und die Kappe im Wesentlichen so gestaltet sind, dass diese den Injektor praktisch vollständig aufnehmen können. Weiter ist bevorzugt, dass sowohl die Kappe als auch der Grundkörper mit dünnwandigen (metallischen) Bauteilen bereitgestellt wird, um so ein geringes Gewicht der Halterung und eine einfachere Herstellung zu realisieren.
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Das heißt mit anderen Worten auch, dass der Grundkörper mindestens zwei, gegebenenfalls komplex geformte, Ringbleche aufweist, die teilweise einen Hohlraum begrenzen. Die Bleche sind dann so zusammengefügt, dass deren Hohlräume zusammen die zumindest eine Ringkammer bilden. Dabei ist vorgesehen, dass die zumindest eine Ringkammer um eine innen liegende Aufnahme für den Injektor herum ausgebildet ist. Somit ist es möglich, den Injektor in der Halterung so zu platzieren, dass ein wesentlicher Anteil des Injektors von der radial außen anliegenden Ringkammer umschlossen ist. Die Ringkammer dient insbesondere dazu, einen Abstand des Injektors hin zur äußeren Oberfläche der Halterung zu realisieren, so dass die Ringkammer dazu genutzt werden kann, eine Hitzebarriere für den Injektor darzustellen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Halterung wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Ringkammer wenigstens teilweise auch von einem Gehäuse eines integrierten Injektors gebildet ist. Dies heißt mit anderen Worten auch, dass die miteinander verbundenen Bleche nicht allein die Ringkammer vollständig umschließen müssen, sondern diese können beispielweise hin zur Aufnahme einen Spalt zueinander bilden, an dem dann das Gehäuse eines integrierten Injektors positioniert ist. In diesem Fall ist die zumindest eine Ringkammer dann (nur) durch das erste Blech, das zweite Blech und das Gehäuse des integrierten Injektors begrenzt. Dies hat beispielweise den Vorteil, dass für den Fall, dass die Ringkammer mit einem Kühlmedium beaufschlagt wird, dieses Kühlmedium in direktem Kontakt mit dem Gehäuse des Injektors kommen kann und somit eine effektive Kühlung erreicht wird. Außerdem kann so Material für die Halterung des Injektors eingespart werden, wodurch das Gewicht und Materialkosten weiter reduziert werden können.
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Darüber wird als vorteilhaft angesehen, dass die Bleche des Grundkörpers miteinander verlötete Tiefziehbauteile sind. Ganz besonders bevorzugt ist, dass die Bleche dann einen Überlappungsbereich ausbilden, in dem eine dichte Lötverbindung (insbesondere als umlaufende Naht) vorgesehen ist. Als Tiefziehbauteile kommen beispielsweise Bleche mit einer Dicke von 0,1 bis 2 mm [Millimeter] in Betracht, wobei als Material beispielsweise Edelstahl, Stahl oder Aluminium verwendet werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Halterung wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper mit dem Gehäuse eines integrierten Injektors verklebt ist. Dies trifft insbesondere für die Variante zu, dass auch das Gehäuse eines integrierten Injektors dazu genutzt wird, die zumindest eine Ringkammer zu begrenzen. Somit ist besonders bevorzugt, dass jeweils ein Blech benachbart zu dem Bereich des Gehäuses, das dort zur Ausbildung der Ringkammer genutzt wird, jeweils eine Klebeverbindung ausgeführt ist. Solche Klebeverbindungen lassen sich sehr einfach und mit geringem Kostenaufwand bereitstellen. Die Dichtheit des Systems kann gegebenenfalls durch geeignete Dichtungen, die benachbart zur zumindest einer Klebverbindung ausgeführt ist, realisiert werden.
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Darüber hinaus wird auch vorgeschlagen, dass die zumindest eine Ringkammer eine Aufweitung hat, in der ein elektrischer Motor eines integrierten Injektors zumindest teilweise positioniert ist. Hiermit wird insbesondere realisiert, dass z. B. die Spule des elektrischen Motors zum Betrieb des integrierten Injektors gekühlt werden kann. Die Aufweitung hat dabei zur Folge, dass die Halterung sehr platzsparend ausgebildet sein kann. So ist die Ringkammer beispielweise im Bereich der Fixierung zur Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Abgasanlage mit einem kleineren mittleren Radius ausgeführt, als dies weiter weg von der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Abgasanlage der Fall ist. Auch wenn grundsätzlich möglich ist, jeden Bereich mit einer separaten Ringkammer auszuführen, ist bevorzugt, dass nur genau eine einzelne Ringkammer mit den Blechen des Grundkörpers ausgeformt ist.
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Einer Weiterbildung der Halterung zur Folge führt ein elektrischer Anschluss eines integrierten Injektors zwischen dem Grundkörper und der Kappe aus der Halterung heraus. Das heißt mit anderen Worten insbesondere, dass die Halterung so ausgeführt ist, dass der Injektor praktisch vollständig in der Halterung aufgenommen ist, insbesondere nach Art eines Sandwichs zwischen der (oberen) Kappe und einem (unteren) Grundköper. Der elektrische Anschluss dient insbesondere dazu, einen Motor beziehungsweise eine Dosiervorrichtung für die Zufuhr eines Injektionsfluides zu kontrollieren. Gerade in Nachbarschaft zu der aufgeweiteten Ringkammer kann eine geschützte Positionierung des elektrischen Anschlusses erfolgen. Zudem wird so ein ausreichend großer Abstand hin zur heißen Umgebung erreicht, insbesondere im Zusammenspiel mit einer in der Ringkammer realisierten, aktiv geregelten Kühlung.
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Zudem wird als vorteilhaft angesehen, dass die zumindest eine Ringkammer mit einem Kühlmediumzulauf und einem Kühlmediumablauf verbindbar ist. Hierzu können beispielweise Löcher in den Blechen, insbesondere in nur einem einzigen Blech, vorgesehen sein, über die der Zulauf beziehungsweise der Ablauf des Kühlmediums realisiert werden kann. Als Kühlmedium kommt hierbei insbesondere Wasser in Betracht.
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Weiterhin wird hier auch vorgeschlagen, dass die Kappe mit einem Injektionsfluidanschluss verbindbar ist und zumindest Zentrierungsmittel oder Dehnungskompensationsmittel aufweist, bevorzugt ist beides vorhanden. Als Injektionsfluid kommt beispielweise Kraftstoff oder Reduktionsmittel, wie beispielweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung, in Betracht. Hierzu kann die Kappe beispielweise eine Art Stecker oder Stutzen aufnehmen, über den das Injektionsfluid hin zum integrierten Injektor geleitet wird. Dazu liegt die Kappe beispielweise auch fluiddicht an dem Grundkörper und/oder dem elektrischen Anschluss des integrierten Injektors an. So kann der Injektor aus einem Innenraum der Kappe bzw. aus dem Stecker das zu fördernde Injektionsfluid bedarfsgerecht abziehen. Zur Vermeidung von Fehlfunktionen ist es daher sinnvoll, die Kappe bzw. den Stecker gegenüber dem integrierten Injektor auszurichten. Dies erfolgt insbesondere zur Gewährleistung der Dichtheit zwischen Kappe und Injektor. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass das Injektionsfluid gegebenenfalls gefrieren kann, was regelmäßig mit einer Volumenzunahme des Injektionsfluids im Bereich der Kappe bzw. des Steckers einhergeht. Um nunmehr in einem vorgegebenen Maße auch solche thermischen Volumenänderungen kompensieren zu können, sollte die Kappe mit wenigstens einem Dehnungskompensationsmittel versehen sein, das bevorzugt in der Kappe integriert ist. Das Dehnungskompensationsmittel ist insbesondere so ausgeführt, dass in einem Teilvolumen des Innenraums der Kappe die gesamte Volumenausdehnung des dort versammelten Injektionsfluids und/oder eine daraus resultierende Verlagerung des Steckers kompensiert werden kann. Somit ist das Dehnungskompensationsmittel vorzugsweise ein separates Bauteil in der Kappe, beispielweise ausgeführt mit mindestens einem Federelement.
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Die Erfindung findet insbesondere Einsatz bei einer Einspritzvorrichtung für ein Fluid mittels eines Injektors, wobei der Injektor in einer Halterung der hier erfindungsgemäß beschriebenen Art integriert ist und die zumindest eine Ringkammer mit einem Kühlmediumkreislauf verbunden ist. Eine solche Einspritzvorrichtung kann insbesondere im Zusammenhang mit der Zufuhr eines Fluids zur Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise einer Abgasleitung eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sein. Das Fluid kann dabei in einem separaten Reservoir bevorratet und bedarfsgerecht zum Injektor geleitet werden. Ebenso ist ein Kühlmediumkreislauf vorgesehen, wobei beispielweise Wasser nach Art eines Kreislaufes wiederholt durch die Ringkammer der Halterung hindurch gefördert wird, so dass dort eine effektive Kühlung stattfinden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung aufzeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen regelmäßig gleiche Bauteile. Es zeigen schematisch:
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1: einen Querschnitt durch eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Halterung mit integriertem Injektor, und
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2: ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Einspritzvorrichtung.
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1 zeigt in einem Querschnitt schematisch den Aufbau einer Halterung 1 für einen Injektor 2, der hier bereits in die Halterung 1 integriert ist. Unten in 1 ist die Verbrennungskraftmaschine 21 zu erkennen, wobei der Grundkörper 3 der Halterung 1 in einem Kanal beziehungsweise einer Öffnung der Verbrennungskraftmaschine 21 hineinragend angeordnet ist. Der Grundkörper 3 ist hierbei mit einem ersten Blech 6 und einem zweiten Blech 7 ausgebildet. Dabei ist die Ausgestaltung so, dass das zweite Blech 7 praktisch komplett die äußere Oberfläche des Grundkörpers 3 ausbildet. Das zweite Blech 7 und das erste Blech 6 sind dabei als Tiefbauteile ausgeführt. Das erste Blech 6 bildet im oberen Bereich des Grundkörpers 3 einen Anlagebereich beziehungsweise Überlappungsbereich mit dem zweiten Blech 7 aus, wobei dort eine Lotverbindung 24 ausgeführt ist. Das erste Blech 6 erstreckt sich nun beabstandet zum zweiten Blech 7 in innere Bereiche des zweiten Blechs 7. Durch diesen Abstand des ersten Bleches 6 und des zweiten Bleches 7 wird eine Ringkammer 8 gebildet. Die Kontur des ersten Bleches 6 ist dabei so gewählt, dass eine passende Aufnahme 5 für den Injektor 2 gebildet ist.
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Bei der hier veranschaulichten Ausführungsvariante wird die Ringkammer 8 nicht allein durch das erste Blech 6 und das zweite Blech 7 gebildet. Vielmehr dient hier auch ein Gehäuse 9 des Injektors 2 teilweise zur Begrenzung der Ringkammer 8. Hierzu sind das erste Blech 6 und das zweite Blech 7 voneinander beabstandet an dem Gehäuse 9 anliegend ausgeführt. In diesen Anlagebereichen ist eine Klebverbindung 23 ausgeführt, so dass das erste Blech 6 und das zweite Blech 7 jeweils mit dem Gehäuse 9 des Injektors 2 verklebt sind. Aus Dichtigkeitsgründen kann es sinnvoll sein, benachbart zu der oberen Klebverbindung 23 eine zusätzliche Dichtung 22 vorzusehen, beispielweise nach Art eines O-Ringes, so dass verhindert wird, dass in der Ringkammer 8 befindliches Kühlmedium dort austritt.
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Die 1 veranschaulicht weiter, dass der Injektor 2 einen zentralen elektrischen Motor 11 aufweist, wobei dort der Injektor 2 verbreitert ist. Um hier eine passende Aufnahme 5 auszubilden, ist eine Aufweitung 10 der Ringkammer 8 vorgesehen. Dadurch kann erreicht werden, dass sich auch außen um den elektrischen Motor 11 des Injektors 2 Kühlmedium befindet, der den dauerhaften Betrieb des Injektors 2 gewährleistet. In dem äußeren zweiten Blech 7 sind hierfür entsprechende Maßnahmen, beispielweise Öffnungen, zur Realisierung eines Kühlmediumzulaufs 13 und eines Kühlmediumablaufs 14 vorgesehen, wobei bevorzugt ist, dass der Kühlmediumzulauf 13 näher zum Auslass des Injektors 2 beziehungsweise näher zur heißen Befestigung der Halterung 1 positioniert ist.
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Oberhalb des Grundkörpers 3 ist die Kappe 4 vorgesehen. Dabei ist auch die Kappe 4 als ein im Wesentlichen zylindrisches, einseitig verschlossenes Tiefziehbauteil ausgeführt. Diese Kappe 4 nimmt einen Stecker 25 (nach Art eines Injektionsfluidanschlusses 25) auf, der mit dem integrierten Injektor 2 zusammenwirkt. Die Kappe 4 ist mit dem Grundkörper 3, hier insbesondere mit dem ersten Blech 6 durch Löten verbunden. In einem mittleren Bereich der Halterung 1, also zwischen Grundkörper 3 und Kappe 4 ragt der elektrische Anschluss 12 des Injektors 2 heraus. Dort können dann die Steuerleitungen angeschlossen werden, die den Betrieb des Injektors 2 regeln. In der Regel wird die äußere Form der Kappe 4 so gestaltet sein, dass der Stecker 25 für den Anschluss des Injektionsfluids auf dem Injektor 2 zentriert ist, so dass eine dichte Verbindung des Steckers 25 mit dem Injektor 2 realisiert ist. Hierfür können aber auch besonders geeignete Führungsflächen beziehungsweise Führungskanten (an der Kappe 4) vorgesehen sein. Da in dem Stecker 25 gegebenenfalls Injektionsfluid für einen langen Zeitraum zwischengelagert wird, beispielweise bei einem langen Stillstand des Kraftfahrzeuges, ist zu berücksichtigen, dass sich das Injektionsfluid dort wegen Eisbildung hinsichtlich des Volumens vergrößern kann. Dies kann dazu führen, dass gegebenenfalls der Kontakt zwischen Stecker 25 und Injektor 2 verändert wird. Um dies zu kompensieren, ist hier im Bereich der Kappe 2 eine Tellerfeder als Dehnungskompensationsmittel 17 vorgesehen, die eine (exakt begrenzte) Relativbewegung zur Druckentlastung ermöglicht.
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2 veranschaulicht schematisch noch einmal einen möglichen Aufbau solcher Einspritzvorrichtungen 18. Zu erkennen ist hierbei die Verbrennungskraftmaschine 21 mit der Abgasleitung 26 im Kraftfahrzeug 20, wobei eine Halterung 1 an der Verbrennungskraftmaschine 21 und/oder der Abgasleitung befestigt dein kann. So kann von dem integrierten Injektor 2 in die Verbrennungskraftmaschine 21 und/oder die Abgasleitung 26 das gewünschte Injektionsfluid zugegeben werden, dass in einem geeigneten Reservoir 27 bevorratet und mittels des Injektionsfluidanschlusses 15 zugeführt wird. Die Halterung 1, insbesondere der Grundkörper 3 der Halterung 1 ist dabei mit einem (gemeinsamen) Kühlmediumkreislauf 19 verbunden, so dass stets Kühlmedium mit einer gewünschten Tiefentemperatur der Ringkammer in dem Grundkörper 3 zugeführt werden kann.
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Somit löst die vorliegende Erfindung zumindest teilweise die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme. Insbesondere wird eine Halterung für einen Injektor angegeben, die technisch einfach aufgebaut ist, und (gegebenenfalls geregelt) gekühlt werden kann. Zudem ist die Halterung besonders leicht ausgeführt und auf den Betrieb mit deutlichen Temperaturunterschieden angepasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halterung
- 2
- Injektor
- 3
- Grundkörper
- 4
- Kappe
- 5
- Aufnahme
- 6
- erstes Blech
- 7
- zweites Blech
- 8
- Ringkammer
- 9
- Gehäuse
- 10
- Aufweitung
- 11
- elektrischer Motor
- 12
- elektrischer Anschluss
- 13
- Kühlmediumzulauf
- 14
- Kühlmediumablauf
- 15
- Injektionsfluidanschluss
- 16
- Zentrierungsmittel
- 17
- Dehnungskompensationsmittel
- 18
- Einspritzvorrichtung
- 19
- Kühlmediumkreislauf
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Motor
- 22
- Dichtung
- 23
- Klebverbindung
- 24
- Lotverbindung
- 25
- Stecker
- 26
- Abgasleitung
- 27
- Reservoir
