DE102012208034A1 - Dosage device for injecting oxidation/reducing agent into exhaust pipe of e.g. diesel engine, has injector nozzle which alters injection angle of oxidation/reducing agent with respect to exhaust gas flow direction in exhaust pipe - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus einer Dosierungsvorrichtung für eine selbstzündende Brennkraftmaschine nach Gattung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 hervor. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist entsprechend eine Dosierungsvorrichtung zur dosierten Zugabe von Oxidations-/Reduktionsmittel als Dosierungsmittel in einen Abgasstrang einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, wie z.B. in den Abgasstrang eines Dieselmotors. Zur Erfüllung gesetzlicher Vorgaben muss das von dem Dieselmotor erzeugte Abgas bestimmte Schadstoff-Grenzwerte einhalten, insbesondere müssen die Partikel- und Stickoxidemissionen möglichst gering gehalten werden, wobei bekannte Abgasnachbehandlungseinrichtungen zur Anwendung kommen. Bekannte übliche Abgasnachbehandlungseinrichtungen sind u.a. Oxidationskatalysatoren (DOC) und Dieselpartikelfilter (DPF) sowie beide in Kombination, NOx-Speicherkatalysatoren (NSK) oder SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction).The invention is apparent from a metering device for a self-igniting internal combustion engine according to the species according to the preamble of independent claim 1. The present invention accordingly provides a metering device for metered addition of oxidizing / reducing agent as metering agent in an exhaust line of a self-igniting internal combustion engine, such as in the exhaust line of a diesel engine. To meet legal requirements, the exhaust gas produced by the diesel engine must comply with certain pollutant limits, in particular, the particle and nitrogen oxide emissions must be kept as low as possible, with known exhaust aftertreatment devices are used. Known customary exhaust aftertreatment devices include oxidation catalysts (DOC) and diesel particulate filter (DPF) and both in combination, NO x storage catalysts (NSK) or SCR catalysts (Selective Catalytic Reduction).
Für eine Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtungen sowie für den Betrieb eines evtl. notwendigen DPF-, NSK- oder SCR-Systems ist es dabei erforderlich, bestimmte Oxidations-/Reduktionsmittel als Dosierungsmittel in den Abgasstrang des Dieselmotors mit einzudosieren bzw. einzuspritzen. Derartige Mittel sind typischerweise Kohlenwasserstoffe (Diesel-Kraftstoff), einerseits zur exothermen chemischen Umsetzung in einem DOC mit dem Ziel, einen DPF zu regenerieren, andererseits zur „Anfettung“ des Abgases mit dem Ziel, einen NOx-Speicherkatalysator zu regenerieren, oder Harnstoffe (Ammoniak) zur selektiven katalytischen Reduktion in einem SCR-Katalysator. Das hierbei für die SCR-Reaktion benötigte Ammoniak wird nicht direkt, d. h. in reiner Form, in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine eingebracht, sondern in Form einer wässrigen Harnstofflösung (HWL). Diese HWL wird dabei vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang eingebracht, wobei aus der beigegebenen Lösung durch eine Hydrolysereaktion Ammoniak und CO2 entstehen. Das so erzeugte Ammoniak kann in dem SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas reagieren, wobei durch die selektive katalytische Reduktion mit einem hohen Wirkungsgrad Stickoxide aus dem Abgas entfernt werden können. For a regeneration of the exhaust aftertreatment devices as well as for the operation of a possibly necessary DPF, NSK or SCR system, it is necessary to meter in or inject certain oxidizing / reducing agents as dosing agent into the exhaust gas line of the diesel engine. Such agents are typically hydrocarbons (diesel fuel), on the one hand for exothermic chemical conversion in a DOC with the aim of regenerating a DPF, on the other hand for "enrichment" of the exhaust gas with the aim of regenerating a NO x storage catalyst, or ureas ( Ammonia) for selective catalytic reduction in an SCR catalyst. The ammonia required in this case for the SCR reaction is not introduced directly, ie in pure form, into the exhaust gas line of the internal combustion engine, but in the form of an aqueous urea solution (HWL). This HWL is introduced before the SCR catalyst in the exhaust gas line, from the added solution by a hydrolysis reaction ammonia and CO 2 are formed. The ammonia thus produced can react in the SCR catalyst at the appropriate temperature with the nitrogen oxides in the exhaust gas, which can be removed from the exhaust gas by the selective catalytic reduction with high efficiency nitrogen oxides.
Bei der Zugabe des Dosierungsmittels, also bei der Einspritzung der Oxidations-/Reduktionsmittel in den Abgasstrang, ist eine möglichst gleichmäßige Verteilung im Abgasmassenstrom überaus vorteilhaft. Eine daraus resultierende gleichmäßige Anströmung der Abgasnachbehandlungseinrichtungen durch das Oxidations-/Reduktionsmittel führt zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung und dadurch zu einer gleichmäßigen Umsetzung der eingespritzten Oxidations-/Reduktionsmittel. Eine bekannte Art der Einspritzung erfolgt mittels einer Einspritzvorrichtung wie z. B. einer Dosierpumpe und eines Injektors, wobei das Oxidations-/Reduktionsmittel üblicherweise mit einem starren Einspritzwinkel in den Abgasstrang eingespritzt wird. Da sowohl der Abgasmassenstrom als auch die Abgasgeschwindigkeit im Betrieb des Dieselmotors jedoch ständig variieren können, kann ein starrer Einspritzwinkel dazu führen, dass das zerstäubte Oxidations-/Reduktionsmittel betriebspunktabhängig nie in gleichbleibender Weise der Abgasströmung beigegeben werden kann, wodurch eine konstante Durchdringung des gesamten Abgasrohrquerschnitts durch das Oxidations-/Reduktionsmittel nicht gewährleistet werden kann. Bei der Optimierung der Zerstäubung des Oxidations-/Reduktionsmittels in das Abgasrohr tritt darüber hinaus das Problem auf, dass der Teil der Abgasrohrinnenwand, der der Dosierungsvorrichtung direkt gegenüberliegt, oft betriebspunktabhängig nicht das gleiche Ausmaß der Wandbenetzung durch das Oxidations-/Reduktionsmittel erfährt. When adding the dosing agent, ie when injecting the oxidation / reducing agent in the exhaust line, the most uniform possible distribution in the exhaust gas mass flow is extremely advantageous. A resulting uniform flow of the exhaust aftertreatment devices by the oxidation / reducing agent leads to a uniform temperature distribution and thereby to a uniform conversion of the injected oxidation / reducing agent. A known type of injection by means of an injection device such. B. a metering pump and an injector, wherein the oxidizing / reducing agent is usually injected with a rigid injection angle in the exhaust line. Since both the exhaust gas mass flow and the exhaust gas velocity during operation of the diesel engine can vary continuously, however, a rigid injection angle can cause the atomized oxidation / reducing agent depending on the operating point never be added in a consistent manner the exhaust gas flow, whereby a constant penetration of the entire exhaust pipe cross section through the oxidizing / reducing agent can not be guaranteed. In addition, in optimizing the atomization of the oxidizer / reducer into the exhaust pipe, there is the problem that the portion of the exhaust pipe inner wall directly opposite the metering apparatus often does not experience the same extent of wall wetting by the oxidizer / reducer depending on the operating point.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Dosierungsvorrichtung für eine selbstzündende Brennkraftmaschine zum Einspritzen von Oxidations-/Reduktionsmittel in ein Abgasrohr eines Abgasstrangs der Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Zerstäubungseigenschaften, wie z.B. der Einspritzwinkel bzw. die Einspritzrichtung an die Abgasströmungseigenschaften (Abgasströmungsgeschwindigkeit, etc.) angepasst werden kann, um so für eine verbesserte Gemischaufbereitung und damit außerdem für eine Mengeneinsparung des Dosierungsmittels zu sorgen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die erfindungsgemäße Dosierungsvorrichtung zumindest eine Einspritzdüse aufweist und angepasst ist, einen Einspritzwinkel des Oxidations-/Reduktionsmittels bezüglich einer Strömungsrichtung des in dem Abgasrohr strömenden Abgases zu ändern. Das bedeutet, dass die Einspritzung des Dosierungsmittels durch die Dosierungsvorrichtung dadurch optimiert werden kann, dass eine bewegliche bzw. neigbare Einspritzdüse oder Einspritzdüsenspitze im oder am Abgasrohr angebracht ist, deren Einspritzposition und deren Einspritzrichtung bzw. Einspritzwinkel variabel an den jeweilig vorliegenden Abgasmassenstrom angepasst werden kann. Beispielsweise kann bei hohen Abgasmassenströmen ein nahezu senkrecht zu der Abgasströmungsrichtung stehender Einspritzwinkel von Vorteil sein, da eine derartige Ausrichtung der Dosierungsvorrichtung einem Mitreißen kleiner Zerstäubungstropfen durch die starken Strömungskräfte derart entgegenwirken dann, dass eine verbesserte Durchdringung des Dosierungsmittels durch die Abgasströmung hindurch in Richtung der gegenüberliegenden Abgasrohrinnenwand erreicht wird. Demgegenüber kann bei niedrigen Abgasmassenströmen ein im Verhältnis dazu spitzerer Winkel vorteilhaft sein, da dann eine übermäßige Benetzung der gegenüberliegenden Abgasrohrinnenwand, die bei einem senkrechten Einspritzwinkel und bei geringer Abgasströmungsgeschwindigkeit auftritt, verringert werden kann. Das bedeutet, dass mit einer oben beschriebenen Dosierungsvorrichtung die Änderung des Einspritzwinkels im direkten Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem Abgasrohr umgesetzt werden kann. The metering device according to the invention for a self-igniting internal combustion engine for injecting oxidant / reducing agent into an exhaust pipe of an exhaust line of the internal combustion engine with the features of independent claim 1 has the advantage that the atomization properties, such as the injection angle or the injection direction of the exhaust gas flow characteristics (exhaust gas flow velocity , etc.), so as to provide for improved mixture preparation and thus also for a quantity saving of the dosing agent. This is achieved in particular in that the dosing device according to the invention has at least one injection nozzle and is adapted to change an injection angle of the oxidation / reduction agent with respect to a flow direction of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe. This means that the injection of the dosing agent can be optimized by the metering device, that a movable or tiltable injector or injector tip is mounted in or on the exhaust pipe, the injection position and the injection direction or injection angle can be variably adapted to the respective present exhaust gas mass flow. For example, at high exhaust gas mass flows, an injection angle that is nearly perpendicular to the exhaust gas flow direction may be advantageous, since such an orientation of the dosing device counteracts the entrainment of small atomization droplets by the strong flow forces in such a way that an improved penetration of the Dosing agent is achieved by the exhaust gas flow in the direction of the opposite exhaust pipe inner wall. In contrast, at low exhaust gas mass flows, a sharper angle may be advantageous because then excessive wetting of the opposed exhaust pipe inner wall, which occurs at a perpendicular injection angle and low exhaust gas flow rate, can be reduced. That is, with a metering device as described above, the change in the injection angle can be reacted in direct proportion to the flow velocity of the exhaust gas in the exhaust pipe.
Weiter vorteilhaft ist es, die Dosierungsvorrichtung so anzupassen, dass ein Abstand zwischen der Einspritzdüse der Dosierungsvorrichtung und einer Längsmittelachse des Abgasrohrs verändert werden kann. Eine derartige Verstellbarkeit des Abstands zwischen Einspritzdüse und Abgasrohrmittelachse trägt ferner dazu bei, eine Benetzung der gegenüberliegenden Rohrinnenwand zu regulieren und an den jeweiligen vorliegenden Abgasmassenstrom anzugleichen. It is also advantageous to adapt the dosing device so that a distance between the injection nozzle of the dosing device and a longitudinal central axis of the exhaust pipe can be changed. Such an adjustability of the distance between the injection nozzle and the exhaust pipe center axis also contributes to regulate a wetting of the opposite pipe inner wall and to match the respective present exhaust gas mass flow.
Die Dosierungsvorrichtung ist in einer bevorzugten Ausführung an einer Außenwand des Abgasrohrs angeordnet, genauer gesagt an einer dafür vorgesehenen Öffnung in der Abgasrohrwand, so dass eine Fluidverbindung zwischen der Einspritzdüse und dem Inneren des Abgasrohrs besteht. Der Übergang zwischen Dosierungsvorrichtung und Abgasrohrwandöffnung ist vorzugsweise mit einer elastischen Abdichtung, beispielsweise aus Kunststoff, nach außen hin fluiddicht abgedichtet, um eine Flexibilität bei der Lageänderung der Dosierungsvorrichtung bei Fluiddichtheit gegenüber der Umgebung zu gewährleisten. Die Änderung des Einspritzwinkels der Dosierungsvorrichtung erfolgt bei einer denkbaren Ausführung mittels eines elektrischen Stellmotors, der die Lage der Dosierungsvorrichtung bzw. der Einspritzdüseneinheit verändern kann, oder aber durch eine motorlose Stellglied-Feder-Anordnung, die wiederum den Vorteil hat, dass kein separater Stellmotor angesteuert werden muss. Stattdessen erfolgt dabei eine Änderung des Einspritzwinkels durch die Strömungskraft der Abgasströmung selbst, die durch den Abgasmassenstrom auf ein Stellglied wirkt, welches innerhalb des Abgasrohrs in dem Abgasmassenstrom angeordnet ist und in direkter Wirkverbindung mit der Dosierungsvorrichtung steht. The metering device is arranged in a preferred embodiment on an outer wall of the exhaust pipe, more precisely at a designated opening in the exhaust pipe wall, so that there is a fluid connection between the injection nozzle and the interior of the exhaust pipe. The transition between the metering device and the exhaust pipe wall opening is preferably fluid-tightly sealed to the outside with an elastic seal, for example made of plastic, in order to ensure flexibility in the position change of the metering device in the event of fluid tightness with respect to the environment. The change in the injection angle of the metering device takes place in a conceivable embodiment by means of an electric servomotor that can change the position of the metering device or the injector unit, or by a motorless actuator-spring arrangement, which in turn has the advantage that no separate actuator controlled must become. Instead, there is a change in the injection angle by the flow force of the exhaust gas flow itself, which acts through the exhaust gas mass flow to an actuator which is disposed within the exhaust pipe in the exhaust gas mass flow and is in direct operative connection with the metering device.
In einer alternativen Ausführung kann die Dosierungsvorrichtung als Dosierungsrohr oder als Teil eines Dosierungsrohrs ausgeführt sein, das zumindest teilweise in dem Abgasrohr angeordnet ist, und das bezüglich seiner Längsachse drehbar gelagert ist. Dadurch kann festgelegt werden, in welcher Position bzw. Drehstellung die Dosierungsvorrichtung innerhalb des Abgasrohrs im Betrieb angeordnet sein soll, und ein Einspritzwinkel kann durch eine Drehung des Dosierungsrohrs um dessen Längsachse bedarfsabhängig an den jeweiligen Abgasmassenstrom angepasst werden. Weiterhin kann das derart ausgeführte Dosierungsrohr entlang seiner Rohrlängsachse in das Abgasrohr hinein einbringbar sein, also je nach Wunsch in das Abgasrohr hinein- und aus diesem herausbewegt werden, so dass über den Einspritzwinkel hinaus auch eine räumliche Anordnung der Dosierungsvorrichtung innerhalb des Abgasrohrs an den jeweiligen Abgasmassenstrom angepasst werden kann. Dadurch kann beispielsweise bei mehreren Düsen festgelegt werden, welche Anzahl an Einspritzdüsen sich in dem Abgasrohr im Betrieb befinden soll bzw. wieviele Einspritzdüsen zum Einsatz kommen sollen. Der Übergang zwischen Dosierungsvorrichtung und Abgasrohr ist dabei vorzugsweise mit einer Abdichtung fluiddicht abgedichtet, die beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff oder aus einer Metalldichtung bestehen kann. In an alternative embodiment, the metering device may be designed as a metering tube or as part of a metering tube, which is at least partially disposed in the exhaust pipe, and which is rotatably mounted with respect to its longitudinal axis. As a result, it can be determined in which position or rotational position the metering device should be arranged within the exhaust pipe during operation, and an injection angle can be adapted to the respective exhaust gas mass flow as required by rotation of the metering tube about its longitudinal axis. Furthermore, the metering tube designed in this way can be introduced into the exhaust pipe along its pipe longitudinal axis, ie moved into and out of the exhaust pipe as desired, so that beyond the injection angle also a spatial arrangement of the metering device within the exhaust pipe to the respective exhaust gas mass flow can be adjusted. As a result, it can be determined, for example in the case of a plurality of nozzles, which number of injection nozzles is to be in operation in the exhaust pipe or how many injection nozzles are to be used. The transition between dosing device and exhaust pipe is preferably sealed fluid-tight with a seal, which may for example consist of an elastic plastic or a metal seal.
Alternativ zu einem in das Abgasrohr einbringbaren Dosierungsrohrs kann das Dosierungsrohr das Abgasrohr vollständig durchdringen, also durch das Abgasrohr hindurchragend angeordnet sein, so dass eine Lagerung des drehbar gelagerten Dosierungsrohrs an zwei gegenüberliegenden Stellen bzw. Aussparungen des Abgasrohrs ausgeführt ist, wodurch eine möglichst stabile Lagerung des Dosierungsrohrs innerhalb des Abgasrohrs erreicht werden kann. Die Übergänge zwischen Dosierungsvorrichtung und Abgasrohr sind dabei vorzugsweise mit flexiblen Abdichtungen fluiddicht abgedichtet. Es sind aber auch Metalldichtungen denkbar.As an alternative to a metering tube which can be introduced into the exhaust pipe, the metering pipe can completely penetrate the exhaust pipe, ie be projecting through the exhaust pipe, so that a bearing of the rotatably mounted metering pipe is formed at two opposite points or recesses of the exhaust pipe, thereby ensuring the most stable possible bearing Dosing tube can be achieved within the exhaust pipe. The transitions between metering device and exhaust pipe are preferably sealed fluid-tight with flexible seals. But there are also metal seals conceivable.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann die Dosierungsvorrichtung als beweglicher Körper ausgebildet sein, der zumindest zwei rotatorischen Freiheitsgrade aufweist und durch einen Halterungsarm in dem Abgasrohr gehalten wird, vorzugsweise mittig in dem Abgasrohr, also in der Nähe einer Längsmittelachse des Abgasrohrs. Der Körper ist dabei innerhalb seiner Freiheitsgrade frei beweglich und kann sich dadurch mit einer sich verändernden Strömung des Abgases ausrichten, um damit immer eine entsprechende Lage zu der Abgasströmung einzunehmen. Der Körper kann weiterhin über ein Kugelgelenk mit dem Halterungsarm verbunden sein, so dass er entsprechend mit drei Rotationsfreiheitsgraden versehen ist, um sich vollständig an die Abgasströmung anpassen zu können und sich mit dieser auszurichten. Eine Rückstellung des Körpers in seine Ausgangsstellung kann dabei durch Rückstellfedern erfolgen. Der Halterungsarm kann so vorgesehen sein, dass er in seiner Längsrichtung, also in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Abgasrohrs, bewegbar ausgebildet ist, so dass die Lage des Körpers innerhalb des Abgasrohrs verändert werden kann, je nach Bedarf angepasst an den jeweilig vorliegenden Abgasmassenstrom und die dadurch erforderliche bzw. optimale Stellung der Dosierungsvorrichtung in dem Abgasrohr.In a further preferred embodiment, the metering device may be formed as a movable body having at least two rotational degrees of freedom and is held by a support arm in the exhaust pipe, preferably centrally in the exhaust pipe, ie in the vicinity of a longitudinal central axis of the exhaust pipe. The body is freely movable within its degrees of freedom and can thereby align itself with a changing flow of the exhaust gas in order to always assume a corresponding position to the exhaust gas flow. The body may also be connected to the support arm via a ball joint so that it is correspondingly provided with three rotational degrees of freedom in order to be able to fully adapt to and align with the exhaust gas flow. A provision of the body in its initial position can be done by return springs. The mounting arm can be provided so that it is designed to be movable in its longitudinal direction, that is in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the exhaust pipe, so that the position of the body within the exhaust pipe can be changed, adapted as needed to the particular exhaust gas mass flow present and the thereby required or optimal position of the metering device in the exhaust pipe.
Die vorhergehend beschriebene Dosierungsvorrichtung in jeder der genannten Ausführungen kann ferner Widerstandselemente in Form von Stabkörpern oder dergleichen aufweisen, die an der Dosierungsvorrichtung angebracht sein können, vorzugsweise in einer Querrichtung des Abgasrohrs. Die Widerstandselemente sollen dabei einen Widerstand gegen die Abgasströmung darstellen, so dass Strömungsturbulenzen in der Abgasströmung erzeugt werden, durch die eine Durchmischung des Dosierungsmittels mit dem Abgas verbessert werden kann. Weiterhin kann die Dosierungsvorrichtung eine Kühlungseinrichtung aufweisen, um einer unerwünschten Erhitzung der Dosierungsvorrichtung durch die heißen Abgase im Abgasrohr entgegenzuwirken. Dies kann beispielsweise durch ein Kühlmedium erreicht werden, dass einem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine entnommen wird und das vorzugsweise innerhalb der Dosierungsvorrichtung zirkuliert wird. Dadurch kann einer schnellen Dosierungsmittelalterung entgegengewirkt werden. Weiterhin kann die Dosierungsvorrichtung mit einer Schwingungseinrichtung versehen sein, die die Dosierungsvorrichtung bzw. die Einspritzdüse mit Schwingungen beaufschlagen kann, durch die einer Verstopfung der Einspritzdüse entgegengewirkt werden kann. Die Schwingungseinrichtung kann dabei eine Ultraschalleinrichtung sein, beispielsweise ein piezoelektrischer Quarz- oder Keramikschwinger, durch den die Dosierungsvorrichtung mit Ultraschall beaufschlagt werden kann, um so eine möglicherweise bereits vorliegende Verstopfung bzw. Verkokung der Einspritzdüse zu lösen. Dabei kann beispielsweise das vorhergehend genannte Kühlmedium als Schallübertragungsmedium dienen, was den Vorteil mit sich bringt, dass der Schall von innen heraus in die Dosierungsvorrichtung eingebracht werden kann, um eine möglichst umfassende Schallübertragung bis zu den Einspritzdüsen hin zu gewährleisten. Weiterhin ist es bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungen generell denkbar, dass die mehreren Einspritzdüsen in ihrer Beschaffenheit, wie z.B. der Einspritzlochgeometrie, des Sprühwinkels, der Sprührichtung, etc., unterschiedlich ausgeführt sind, wodurch einer bestimmten Abgasrohrform bzw. einem bestimmten Abgasströmungsbild Rechnung getragen werden kann. The above-described metering device in each of the mentioned embodiments may further comprise resistance elements in the form of rod bodies or the like, which may be attached to the metering device, preferably in a transverse direction of the exhaust pipe. The resistance elements are intended to represent a resistance to the exhaust gas flow, so that flow turbulences are generated in the exhaust gas flow, through which mixing of the dosing agent with the exhaust gas can be improved. Furthermore, the dosing device may include a cooling device to counteract undesirable heating of the dosing device by the hot exhaust gases in the exhaust pipe. This can be achieved for example by a cooling medium that is taken from a cooling circuit of the internal combustion engine and that is preferably circulated within the metering device. As a result, rapid dosing agent aging can be counteracted. Furthermore, the dosing device can be provided with a vibration device which can act on the dosing device or the injection nozzle with vibrations, by which a blockage of the injection nozzle can be counteracted. The vibration device may be an ultrasonic device, for example, a piezoelectric quartz or ceramic oscillator, through which the metering device can be subjected to ultrasound, so as to solve a possibly existing clogging or coking of the injection nozzle. In this case, for example, serve the aforementioned cooling medium as a sound transmission medium, which brings with it the advantage that the sound can be introduced from the inside out in the metering device to ensure the widest possible sound transmission to the injectors out. Furthermore, in the previously described embodiments it is generally conceivable that the plurality of injectors may vary in their nature, such as e.g. the injection hole geometry, the spray angle, the spray direction, etc., are designed differently, whereby a certain exhaust pipe shape or a specific exhaust gas flow pattern can be taken into account.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and explained in more detail in the following description of the preferred embodiments.
Es zeigen:Show it:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Eine erste Ausführungsform der Dosierungsvorrichtung
Eine zweite Ausführungsform einer Dosierungsvorrichtung
In
Eine weitere, vierte Ausführungsform der Dosierungsvorrichtung
Letztendlich zeigt
In einer weiteren Weiterbildung der oben beschriebenen Ausführungsformen kann eine Wasserkühlung für die Dosierungsvorrichtungen
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104265426A (en) * | 2014-09-16 | 2015-01-07 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | Exhaust system and automobile |
US9664082B2 (en) | 2014-06-02 | 2017-05-30 | Caterpillar Inc. | Reductant dosing system having staggered injectors |
US10920647B2 (en) | 2018-09-11 | 2021-02-16 | Liebherr-Components Colmar Sas | Combustion engine |
US11274582B2 (en) | 2016-12-22 | 2022-03-15 | Perkins Engines Company Limited | Flow hood assembly |
-
2012
- 2012-05-14 DE DE201210208034 patent/DE102012208034A1/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9664082B2 (en) | 2014-06-02 | 2017-05-30 | Caterpillar Inc. | Reductant dosing system having staggered injectors |
CN104265426A (en) * | 2014-09-16 | 2015-01-07 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | Exhaust system and automobile |
CN104265426B (en) * | 2014-09-16 | 2016-08-24 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | Gas extraction system and automobile |
US11274582B2 (en) | 2016-12-22 | 2022-03-15 | Perkins Engines Company Limited | Flow hood assembly |
US10920647B2 (en) | 2018-09-11 | 2021-02-16 | Liebherr-Components Colmar Sas | Combustion engine |
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