DE102011086426A1 - Dosing module, particularly for metering reducing agent in exhaust pipe of internal combustion engine, has dosing valve surrounded in partial area of cooling body guiding cooling liquid, where cooling body has connecting pieces - Google Patents

Dosing module, particularly for metering reducing agent in exhaust pipe of internal combustion engine, has dosing valve surrounded in partial area of cooling body guiding cooling liquid, where cooling body has connecting pieces Download PDF

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Abstract

The dosing module has a dosing valve surrounded in a partial area of a cooling body (2) guiding the cooling liquid, where the cooling body has connecting pieces (5a,5b) for supplying and removing the cooling liquid. The cooling body has a flow-guiding unit between the connecting pieces, where the flow-guiding unit operates a comparison moderation of the cooling liquid flow by the cooling body. An independent claim is included for a method for designing a dosing module, particularly for metering a reducing agent into an exhaust pipe of an internal combustion engine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dosiermodul, insbesondere zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in ein Abgasrohr einer Brennkraftmaschine, wobei das Dosiermodul zumindest in einem Teilbereich von einem eine Kühlflüssigkeit führenden Kühlkörper umgebenes Dosierventil aufweist und wobei der Kühlkörper mit Anschlussstutzen zur Zuführung und Abführung von Kühlflüssigkeit versehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Auslegung eines solchen Dosiermoduls.The present invention relates to a dosing module, in particular for dosing a reducing agent in an exhaust pipe of an internal combustion engine, wherein the dosing at least in a partial region of a coolant carrying a cooling body surrounded metering valve and wherein the heat sink is provided with connecting pieces for supplying and discharging cooling liquid. Furthermore, the invention relates to a method for designing such a metering module.

Stand der TechnikState of the art

Ein derartiges Dosiermodul ist aus der DE 10 2009 047 375 A1 bekannt. Dieses Dosiermodul weist einen Kühlkörper auf, der beispielsweise als spiralförmig gebogenes Rohr das Dosierventil umgibt. Durch das spiralförmig gebogene Rohr wird die Kühlflüssigkeit hindurch geleitet. Durch die rohrförmige Auslegung des Kühlkörpers ist eine vollständige Umströmung des Dosierventils sichergestellt, wobei aber die Kühlwirkung durch den nur linienförmigen Kontakt zwischen dem Dosierventil und dem Rohr begrenzt ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, einen zylinderförmigen Kühlkörper um das Dosierventil zu positionieren, wobei der zylinderförmige Kühlkörper Anschlussstutzen zur Zuführung und Abführung von Kühlflüssigkeit aufweist. Bei dieser Ausgestaltung besteht die Gefahr, dass sich Totwassergebiete in dem Kühlkörper bilden, in denen die Kühlflüssigkeit nicht ausreichend bewegt wird und die zu erhöhten Temperaturen in diesen Bereichen führen.Such a dosing is from the DE 10 2009 047 375 A1 known. This metering module has a heat sink, which surrounds the metering valve, for example, as a spirally curved tube. Through the spirally curved tube, the cooling liquid is passed through. Through the tubular design of the heat sink, a complete flow around the metering valve is ensured, but the cooling effect is limited by the only linear contact between the metering valve and the tube. A further embodiment provides to position a cylindrical heat sink around the metering valve, wherein the cylindrical heat sink has connecting pieces for the supply and discharge of cooling liquid. In this embodiment, there is the danger that form dead water areas in the heat sink, in which the cooling liquid is not sufficiently moved and lead to elevated temperatures in these areas.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosiermodul bereitzustellen, bei dem die Kühlung durch eine Kühlflüssigkeit verbessert, insbesondere vergleichmäßigt ist.The invention has for its object to provide a metering module, wherein the cooling is improved by a cooling liquid, in particular equalized.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Kühlkörper im Bereich unterhalb und zwischen den Anschlussstutzen eine Strömungsleiteinrichtung aufweist, die eine Vergleichmäßigung der Strömung der Kühlflüssigkeit durch den Kühlkörper bewirkt. Das entsprechende Verfahren zur Auslegung eines Dosiermodul sieht vor, dass in dem Kühlkörper eine durch eine Querschnittsverringerung bewirkte Strömungsleitung so erfolgt, dass zumindest ein totwassergefährdeter Bereich des Kühlkörpers von Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Grundlage dieser Ausgestaltung bzw. des Verfahrens zur Auslegung ist die Analyse eines Kühlkörpers ohne entsprechende Strömungsleiteinrichtung und die Feststellung von möglichen Totwassergebieten, in denen die Kühlflüssigkeit nicht ausreichend bewegt wird. Ein solches Totwassergebiet kann durch beispielsweise einen Kurzschlusspfad gebildet werden, durch den die zugeführte Kühlflüssigkeit auf einfachem Weg den Kühlkörper durchströmt und durch einen Anschlussstutzen wieder verlässt. Die gegenüberliegende Seite zu einem solchen Kurzschlusspfad wird beispielsweise wenig von Kühlflüssigkeit durchströmt.This object is achieved in that the heat sink in the region below and between the connecting piece has a flow guide, which causes a homogenization of the flow of the cooling liquid through the heat sink. The corresponding method for designing a metering module provides that in the heat sink caused by a cross-sectional reduction flow line so that at least one dead-water hazardous area of the heat sink is flowed through by cooling liquid. The basis of this embodiment and the method of interpretation is the analysis of a heat sink without appropriate flow guide and the detection of possible dead water areas in which the cooling liquid is not sufficiently moved. Such a dead water area can be formed by, for example, a short-circuit path through which the supplied cooling liquid flows through the heat sink in a simple way and leaves again through a connecting piece. The opposite side to such a short circuit path, for example, flows through little of coolant.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Strömungsleiteinrichtung eine Querschnittsverringerung in dem Kühlkörper zwischen den Anschlussstutzen, die wiederum in weiterer Ausgestaltung bevorzugt durch eine Einbuchtung in den Kühlkörper gebildet ist. Diese Einbuchtung, die sich auch aus mehreren Einzeleinbuchtungen zusammensetzen kann, ist so angeordnet, dass ein Strömungspfad in einen oder mehreren totwassergefährdeten Bereichen des Kühlkörpers generiert wird. Anstelle der Einbuchtung kann der Kühlkörper auch exzentrisch zu dem Dosierventil angeordnet sein. Weiterhin kann in dem Kühlkörper auch zumindest eine Hülse angeordnet sein, die exzentrisch zu dem Kühlkörper und/oder dem Dosierventil angeordnet ist. Auch durch diese Ausgestaltungen wird die gewünschte Strömungsbeeinflussung erreicht.In a development of the invention, the flow-guiding device is a cross-sectional reduction in the heat sink between the connecting pieces, which in turn is preferably formed by a recess in the heat sink in a further embodiment. This indentation, which can also be composed of several individual indentations, is arranged so that a flow path is generated in one or more areas of the heat sink that are prone to dead water. Instead of the indentation, the heat sink may also be arranged eccentrically to the metering valve. Furthermore, at least one sleeve can be arranged in the heat sink, which is arranged eccentrically to the heat sink and / or the metering valve. Also by these embodiments, the desired flow influencing is achieved.

Gemäß einem weiteren Verfahren zur Auslegung eines solchen Dosiermoduls bzw. der Strömungsleiteinrichtung wird der Kühlkörper gleichmäßig von Kühlflüssigkeit durchströmt. Dies kann beispielsweise durch eine sich ändernde Ausbildung der Strömungsleiteinrichtung entlang des Kühlkörpers erreicht sein, die beispielsweise durch eine sich ändernde Höhe der Einbuchtung gebildet wird.According to a further method for designing such a dosing module or the flow-guiding device, the cooling body is uniformly flowed through by cooling liquid. This can be achieved, for example, by a changing design of the flow guide along the heat sink, which is formed for example by a changing height of the indentation.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.Advantageous developments of the invention are described in the drawings, in which an illustrated in the figures embodiment of the invention is described in detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1 eine Seitenansicht eines mit einem Dosiermodulgehäuse verbundenen Kühlkörpers eines Dosiermoduls und 1 a side view of a connected to a Dosiermodulgehäuse heat sink of a dosing and

2 einen Querschnitt durch einen Kühlkörper im Bereich einer Strömungsleiteinrichtung. 2 a cross section through a heat sink in the region of a flow guide.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt ein Dosiermodulgehäuse 1, das mit einem Kühlkörper 2 verbunden ist. In das Dosiermodulgehäuse 1 wird ein nicht dargestelltes Dosierventil den Kühlkörper 2 durchdringend eingesetzt. Das Dosierventil ragt dabei mit einer Ventilspitze in eine Öffnung 3 des Kühlkörpers 2 hinein, wobei durch das Dosierventil beziehungsweise die Öffnung 3 Dosierflüssigkeit in die Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eindosiert wird. Die Brennkraftmaschine ist insbesondere eine mit Dieselkraftstoff betriebene selbstzündende Brennkraftmaschine. Das Dosierventil wird von einem Deckel 4 in dem Dosiermodulgehäuse 1 bzw. dem Kühlkörper 2 fixiert und das Dosierventil ist im Bereich des Übergangs zwischen dem Kühlkörper 2 und dem Dosiermodulgehäuse 1 gegenüber diesen Bauteilen abgedichtet. Ebenfalls ist die Ventilspitze im Bereich der Öffnung abgedichtet, so dass in diesen Bereichen keine Kühlflüssigkeit entweichen kann. Der Kühlkörper 2 weist Anschlussstutzen 5a, 5b auf, die zur Zuführung und Abführung von Kühlflüssigkeit in bzw. aus dem Kühlkörper 2 dienen. Die Anschlussstutzen 5a, 5b sind beispielsweise mit dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine, oder aber mit dem Kreislauf des Reduktionsmittels verschaltet. 1 shows a Dosiermodulgehäuse 1 that with a heat sink 2 connected is. In the dosing module housing 1 an unillustrated metering valve is the heat sink 2 used penetratingly. The metering valve protrudes with a valve tip into an opening 3 of the heat sink 2 into, through the metering valve or the opening 3 Dosing liquid is metered into the exhaust pipe of an internal combustion engine. The internal combustion engine is in particular a self-igniting internal combustion engine operated with diesel fuel. The dosing valve is covered by a lid 4 in the dosing module housing 1 or the heat sink 2 fixed and the metering valve is in the region of the transition between the heat sink 2 and the dosing module housing 1 sealed against these components. Also, the valve tip is sealed in the region of the opening, so that in these areas no cooling liquid can escape. The heat sink 2 has connecting pieces 5a . 5b on, for the supply and discharge of cooling fluid into or out of the heat sink 2 serve. The connecting pieces 5a . 5b are interconnected, for example, with the cooling circuit of the internal combustion engine, or with the circuit of the reducing agent.

Mit Hilfe des Dosiermoduls wird – wie ausgeführt – ein Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstoff, in das Abgasrohr der Brennkraftmaschine eingespritzt, wobei das Reduktionsmittel in einem nachfolgenden Katalysator gewünschte chemische Reaktionen auslöst. Da das Abgasrohr durch die heißen Verbrennungsgase der Brennkraftmaschine stark erwärmt wird, muss das in das Abgasrohr hineinragende Dosiermodul zumindest teilweise gekühlt werden, um unzulässige Temperaturen von Komponenten des Dosiermoduls abzuhalten und eine Verdampfung des Reduktionsmittels in dem Dosierventil zu vermeiden.With the aid of the dosing module, as has been stated, a reducing agent, for example urea, is injected into the exhaust pipe of the internal combustion engine, wherein the reducing agent triggers desired chemical reactions in a subsequent catalyst. Since the exhaust pipe is strongly heated by the hot combustion gases of the internal combustion engine, the dosing module projecting into the exhaust pipe must be at least partially cooled in order to prevent inadmissible temperatures of components of the dosing and to avoid evaporation of the reducing agent in the metering valve.

Der Kühlkörper 2 ist im Wesentlichen zylindertopfförmig ausgebildet und weist im Bereich unterhalb der Anbindung an das Dosiermodulgehäuse 1 und im Bereich zwischen den Anschlussstutzen 5a, 5b eine eine Strömungsleiteinrichtung darstellende Einbuchtung 6 auf. Die Einbuchtung 6 erstreckt sich über nahezu die gesamte Höhe des Kühlkörpers 2 und ist nur in dem oberen Bereich der Anbindung an das Dosiermodulgehäuse 1 nicht vorhanden. In diesem Bereich des Nichtvorhandenseins der Einbuchtung 6 besteht eine direkte Strömungsverbindung 7 zwischen den Anschlussstutzen 5a, 5b, die aber nicht ausreicht, um die gesamte Menge der Kühlflüssigkeit durchzuleiten. Hinzu kommt der Impuls der Strömung, der das Kühlwasser nach unten drückt. Das Dosierventil ist so in den Kühlkörper 2 eingesetzt beziehungsweise die Einbuchtung 6 weist eine solche Tiefe auf, dass zwischen der Einbuchtung 6 und dem Dosierventil eine gegenüber den übrigen Bereichen reduzierte Strömungsverbindung verbleibt. Durch diese Ausgestaltung ist eine gleichmäßige Durchströmung des Kühlkörpers 2 von Kühlflüssigkeit gegeben. Insbesondere wird dass Auftreten von Totwassergebieten beispielsweise im Bereich der Anbindung des Kühlkörpers 2 an das Dosiermodulgehäuse 1 vermieden.The heat sink 2 is essentially cylindrical-cup-shaped and has in the area below the connection to the Dosiermodulgehäuse 1 and in the area between the connecting pieces 5a . 5b an indentation representing a flow-guiding device 6 on. The indentation 6 extends over almost the entire height of the heat sink 2 and is only in the upper area of the connection to the Dosiermodulgehäuse 1 unavailable. In this area of the absence of the dent 6 there is a direct flow connection 7 between the connecting pieces 5a . 5b , but not enough to pass through the entire amount of cooling liquid. Added to this is the momentum of the flow, which pushes the cooling water downwards. The metering valve is in the heat sink 2 used or the indentation 6 has such a depth that between the indentation 6 and the metering valve remains a reduced compared to the other areas flow connection. By this configuration, a uniform flow through the heat sink 2 given by cooling fluid. In particular, the occurrence of dead water areas, for example, in the region of the connection of the heat sink 2 to the dosing module housing 1 avoided.

2 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Kühlkörpers 2 gemäß 1 mit der Einbuchtung 6. Durch die Einbuchtung 6 wird die neben der Einbuchtung 6 eingeleitete Kühlflüssigkeit daran gehindert, auf direkt kurzem Weg zu dem gegenüberliegenden Anschlussstutzen 5b zu gelangen, sondern es wird eine Strömung um das Dosierventil herum durch den Kühlkörper 2 erzwungen. 2 shows a cross-sectional view of the heat sink 2 according to 1 with the indentation 6 , Through the indentation 6 will be next to the indentation 6 introduced cooling liquid prevented from it, directly on the short way to the opposite connection piece 5b but it gets a flow around the metering valve through the heat sink 2 enforced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009047375 A1 [0002] DE 102009047375 A1 [0002]

Claims (6)

Dosiermodul, insbesondere zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in ein Abgasrohr einer Brennkraftmaschine, wobei das Dosiermodul ein in einem Teilbereich von einem Kühlflüssigkeit führenden Kühlkörper umgebenes Dosierventil aufweist, und wobei der Kühlkörper (2) Anschlussstutzen (5a, 5b) zur Zuführung und Abführung von Kühlflüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (2) im Bereich unterhalb und zwischen den Anschlussstutzen (5a, 5b) eine Strömungsleiteinrichtung aufweist, die eine Vergleichmäßigung der Kühlflüssigkeitsströmung durch den Kühlkörper (2) bewirkt.Metering module, in particular for metering a reducing agent into an exhaust pipe of an internal combustion engine, wherein the metering module has a metering valve which is surrounded by a cooling liquid in a partial region, and wherein the heat sink ( 2 ) Connecting piece ( 5a . 5b ) for the supply and removal of cooling liquid, characterized in that the heat sink ( 2 ) in the area below and between the connecting pieces ( 5a . 5b ) has a flow guiding device, which is a homogenization of the cooling liquid flow through the heat sink ( 2 ) causes. Dosiermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung eine Querschnittsverringerung in dem Kühlkörper (2) zwischen den Anschlussstutzen (5a, 5b) ist.Metering module according to claim 1, characterized in that the flow guide means a reduction in cross-section in the heat sink ( 2 ) between the connecting pieces ( 5a . 5b ). Dosiermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverringerung durch eine Einbuchtung (6) in dem Kühlkörper (2) gebildet ist.Dosing module according to claim 2, characterized in that the cross-sectional reduction by a recess ( 6 ) in the heat sink ( 2 ) is formed. Dosiermodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung einen Strömungspfad der Kühlflüssigkeit in zumindest einen totwassergefährdeten Bereich des Kühlkörpers (2) bewirkt.Dosing module according to one of the preceding claims, characterized in that the flow-guiding device has a flow path of the cooling liquid into at least one area of the cooling body endangered by 2 ) causes. Verfahren zur Auslegung eines Dosiermoduls, insbesondere zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in ein Abgasrohr einer Brennkraftmaschine, wobei das Dosiermodul ein zumindest in einem Teilbereich von einem eine Kühlflüssigkeit führenden Kühlkörper (2) umgebenes Dosierventil aufweist, und wobei der Kühlkörper (2) mit Anschlussstutzen (5a, 5b) zur Zuführung und Abführung von Kühlflüssigkeit versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkörper (2) eine durch eine Strömungsleiteinrichtung bewirkte Strömungsleitung so erfolgt, dass zumindest ein totwassergefährdeter Bereich des Kühlkörpers (2) von Kühlflüssigkeit durchströmt wird.Method for designing a metering module, in particular for metering a reducing agent into an exhaust pipe of an internal combustion engine, wherein the metering module comprises a cooling body (at least in a partial region) leading from a coolant ( 2 ) and the heat sink ( 2 ) with connecting pieces ( 5a . 5b ) is provided for the supply and discharge of cooling liquid, characterized in that in the heat sink ( 2 ) a flow line caused by a flow conduction takes place in such a way that at least one area of the heat sink endangered by 2 ) is flowed through by cooling liquid. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (2) gleichmäßig von Kühlflüssigkeit durchströmt wird.Method according to claim 5, characterized in that the heat sink ( 2 ) is flowed through evenly by cooling liquid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009047375A1 (en) 2009-12-02 2011-06-09 Robert Bosch Gmbh Device for cooling dosing module, particularly for feeding reducing agent into exhaust tract of internal combustion engine, comprises dosing module, which is assigned cooling unit, by which coolant is flowed through

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