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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reduktionsmittel-Dosiereinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere für eine Abgasnachbehandlung. Die Reduktionsmittel-Dosiereinheit ist zum Beispiel mit Reduktionsmittel in Form von wässriger Harnstofflösung (HWL) verwendbar.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Reduktionsmittel-Dosiereinheit anzugeben, welche baulich einfach realisiert ist und dennoch mit vorteilhaft hoher Integrationsdichte und einem optimierten Funktionsvorrat ausgestaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einer Reduktionsmittel-Dosiereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Reduktionsmittel-Dosiereinheit, welche mit einem Abgasnachbehandlungssystem, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendbar ist. Die Reduktionsmittel-Dosiereinheit ist zum Eindüsen von Reduktionsmittel in einen Abgasstrang vorgesehen, insbesondere von Reduktionsmittel in Form von Hamstoff-Wasser-Lösung (HWL). Über das in das Abgas eingedüste Reduktionsmittel können Schadstoffemissionen von Verbrennungskraftmaschinen auf an sich bekannte Weise umweltschonend reduziert werden.
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Bereitgestellt ist die Reduktionsmittel-Dosiereinheit insbesondere für Groß(diesel)motoren, zum Beispiel in Off-Highway-Anwendungen, wie etwa geländegängigen Nutz- oder Sonderfahrzeugen, zum Beispiel auch für Schiffe oder Lokomotiven, weiterhin zum Beispiel für Stromerzeugungsaggregate.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Reduktionsmittel-Dosiereinheit weist eine Mehrzahl von Funktionseinheiten auf, wobei eine Funktionseinheit im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Baugruppe bezeichnet, welche eigenständige Funktionalität ausbildet, zum Beispiel eine Sensorfunktionalität, eine Dosierventilfunktionalität, oder eine davon verschiedene eigenständige Funktionalität, z.B. eine Heizfunktionalität.
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Insbesondere die vorbezeichneten Vorteile der Erfindung erzielend, weist die Reduktionsmittel-Dosiereinheit ferner eine Grundplatte auf, welche die Funktionseinheiten der Reduktionsmittel-Dosiereinheit trägt. Die Grundplatte ist insbesondere als - geometrisch einfache - Platte und bevorzugt quaderförmig bzw. als quaderförmige Grundplatte bereitgestellt (ggf. z.B. verrundet), wodurch sich eine vorteilhaft gute Bearbeitbarkeit bei der Herstellung der Reduktionsmittel-Dosiereinheit ergibt. So ist die Herstellung von Bohrungen und/oder Komponenten-Aufnahmen einhergehend mit der einfachen Abstützbarkeit der Grundplatte vereinfacht, daneben auch die Fertigung der Dosiereinheit im Hinblick auf Einspann- und Umspannschritte, woneben weiterhin auch die Montage nunmehr flexibilisiert möglich ist. Einer komplexen Geometrie geschuldete Montageeinschränkungen entfallen mit der erfindungsgemäßen Reduktionsmittel-Dosiereinheit jetzt z.B. vorteilhaft.
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Mit der Erfindung bildet die Grundplatte weiterhin ein Reduktionsmittel-Leitungssystem aus, an welches eine Anzahl der Funktionseinheiten angebunden ist. Das Reduktionsmittel-Leitungssystem kann auf einfache Weise lediglich mittels Bohrungen in Längen-, Breiten- und Höhenrichtung (mit Bezug auf die Grundplatte) in der Grundplatte bereitgestellt bzw. gebildet werden, so dass aufwändig herzustellende Schrägbohrungen wie im Stand der Technik vorteilhaft entbehrlich sind. Hierdurch ergibt sich eine weiter vereinfachte Herstellung der Dosiereinheit bei äußerst einfachem Handling der Grundplatte (bei Herstellung des Reduktionsmittel-Leitungssystems) aufgrund der Plattengeometrie.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Reduktionsmittel-Dosiereinheit sehen auch vor, dass die Reduktionsmittel-Dosiereinheit zu einer variablen Einlass-/Auslasskonfiguration des Reduktionsmittel-Leitungssystems der Grundplatte eingerichtet ist. Mit anderen Worten kann ein Reduktionsmittel-Einlass und/oder Reduktionsmittel-Auslass je nach geforderter Einbausituation der Reduktionsmittel-Dosiereinheit an unterschiedlichen Positionen an der Grundplatte eröffnet werden, während weitere Einlass- oder Auslassmöglichkeiten, welche in der geforderten Einbausituation nicht benötigt werden, abgesperrt werden können, zum Beispiel durch einfache Deckelung, z.B. mittels (Schraub-)Stopfen.
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Bevorzugt ist die Reduktionsmittel-Dosiereinheit bzw. die Grundplatte hierbei eingerichtet, einen Einlass und/oder auch einen Auslass - bedarfsgerecht - sowohl an einer Stirnseite, einer Längsseite oder auch an einer weiteren Seite, insbesondere Oberseite, der Grundplatte bereitstellen zu können. Hierdurch ist vor allem die Flexibilität im Hinblick auf die Montagemöglichkeiten der Reduktionsmittel-Dosiereinheit vorteilhaft nochmals deutlich gesteigert. Mit der vorstehend erläuterten Lösung kann nunmehr - je vom Einlass zum Auslass - eine Durchströmung der Grundplatte zum Beispiel in einer Längsrichtung (insbesondere von einer Stirnseite zur entgegen gesetzten Stirnseite), weiterhin L-förmig (insbesondere von einer Längsseite zu einer Stirnseite oder von der Oberseite zu einer Stirnseite) oder auch U-förmig (insbesondere von einer Längsseite zur selben Längsseite oder von Oberseite zu Oberseite) erfolgen.
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Gerade auch mit der Variationsmöglichkeit im Hinblick auf Einlass- und Auslass-Positionierung ist die Grundplatte allgemein bevorzugt ausgestaltet, eine Reduktionsmittel-Durchströmung mit Versorgung von Reduktionsmittel an die angebundenen Funktionseinheiten stets über einen einzigen Einlass und einen einzigen Auslass des Reduktionsmittel-Leitungssystems ermöglichen zu können.
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Mit Vorteil wird weiterhin vorgeschlagen, in dem Reduktionsmittel-Leitungssystem wenigstens ein Ausgleichsvolumen für einen Gefrierschutz bereitzustellen, bevorzugt eine Mehrzahl solcher Ausgleichsvolumina. Hierzu kann einer oder bevorzugt eine Mehrzahl von Einlass- und/oder Auslass-Kanälen (Zweigen) des Reduktionsmittel-Leitungssystems abschnittsweise im Durchmesser vergrößert bereitgestellt sein. Bevorzugt ist in einem jeweiligen Ausgleichsvolumen zum Beispiel ein Kompensationselement angeordnet. Ein Kompensationselement kann federelastisch oder als elastisch komprimierbares Element bereitgestellt sein, bevorzugt gebildet zum Beispiel mittels geschlossenporigem Schaumstoff.
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Mit der vorgeschlagenen Reduktionsmittel-Dosiereinheit ist vorgesehen, die Grundplatte auch mit geeigneten Aufnahmen für jeweilige Funktionseinheiten zu versehen, bevorzugt bereitgestellt - insbesondere sämtlich - mittels Bohrungen in Höhenrichtung der Grundplatte (vorteilhaft jedoch ohne Quer-, Längs- oder Schrägbohrungen zu erfordern). Die Aufnahmen sind bevorzugt je über eine Bestückungsseite zugänglich (insbesondere die Oberseite der Grundplatte), so dass - insbesondere neben deren Bildung - auch eine Bestückung der Aufnahmen vorteilhaft sämtlich über eine einzige Seite der Grundplatte erfolgen kann. Demgegenüber kann die Grundplatte bevorzugt auch eine - zur Bestückungsseite insbesondere entgegen gesetzte - Montageseite aufweisen, an welcher die Reduktionsmittel-Dosiereinheit an einem Abgasstrang anbringbar ist (z. B. Unterseite).
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Allgemein trägt die Grundplatte erfindungsgemäß eine Reduktionsmittel-Dosierventil-Funktionseinheit, welches Dosierventil zur dosierten Ausdüsung von Reduktionsmittel in einen Abgasstrom bereitgestellt ist, und welches an das Reduktionsmittel-Leitungssystem der Grundplatte angebunden ist, das heißt, um darüber mit Reduktionsmittel für ein Ausdüsen versorgt zu werden. Bevorzugt trägt die Grundplatte weiterhin, insbesondere angebunden an das Reduktionsmittel-Leitungssystem, eine Funktionseinheit in Form eines Temperatursensors und auch eine Funktionseinheit in Form eines Drucksensors. Aufgenommen sind die vorbezeichneten Funktionseinheiten bevorzugt in jeweils in der Grundplatte bereitgestellten Aufnahmen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Reduktionsmittel-Dosiereinheit ist vorgesehen, dass an der Grundplatte wenigstens auch eine Funktionseinheit in Form einer Heizvorrichtung aufgenommen ist, welche bei Bedarf, zum Beispiel bei Tiefsttemperaturen unterhalb -20° C oder gar -30°C, zusätzlich eine Erwärmung der Grundplatte ermöglicht, mithin ein Einfrieren von Reduktionsmittel effektiv verhindert oder ein rasches Auftauen, z.B. bei einer Inbetriebnahme der Reduktionsmittel-Dosiereinheit, bewirkt. Eine jeweilige Heizvorrichtung ist im Rahmen der Erfindung vorzugweise mittels einer bestrombaren Heizpatrone gebildet.
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Allgemein und den Herstellungsprozess der Reduktionsmittel-Dosiereinheit weiter vereinfachend, wird ferner vorgeschlagen, die Reduktionsmittel-Dosierventil-Funktionseinheit und/oder die weiteren Funktionseinheiten je als einteilig handhabbares Modul bereitzustellen.
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An der Grundplatte ist im Rahmen der Erfindung weiterhin die Anlagerung von Komponenten vorgesehen, welche den Funktionsvorrat der Reduktionsmittel-Dosiereinheit noch weiter erhöhen. So sind an der Grundplatte bevorzugt auch ein Dosiereinheit-Deckelgehäuse, insbesondere mit elektrischer Ankontaktierung, eine Befestigungsvorrichtung, eine thermische Isolierung, sowie Anschlussstutzen eines Einlasses und Auslasses je des Reduktionsmittel-Leitungssystems angeordnet.
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Den Gefrierschutz an der Reduktionsmittel-Dosiereinheit mit Vorteil noch weiter erhöhend, wird insbesondere auch vorgeschlagen, dass die Reduktionsmittel-Dosiereinheit eine Reduktionsmittel-Dosierventil-Funktionseinheit trägt, welche mittels wenigstens eines verschieblichen Elements zu einer Eisdruckkompensation in der Lage ist. Ein solches Reduktionsmittel-Dosierventil (Injektor für Reduktionsmittel) ist zum Beispiel in der Druckschrift
DE 10 2012 021 664 A1 näher veranschaulicht. Demgegenüber eine noch weitere Verbesserung darstellend, kann die Reduktionsmittel-Dosierventil-Funktionseinheit eine Ringdichtung aufweisen (s. zum Vergleich Dichtung 86 in der Druckschrift
DE 10 2012 021 664 A1 ), welche im Querschnitt dreieckförmig ist. Eine solche Dichtung kann zwischen dem verschieblichen Element und einer Führung desselben abdichten. Z.B. kann die Dichtung in einer Ringnut (rechteckförmigen Querschnitts) am verschieblichen Element aufgenommen sein und gegen die umfangsseitige Führung dichten oder alternativ in einer Ringnut (rechteckförmigen Querschnitts) der Führung aufgenommen sein und gegen das verschiebliche Element dichten. Die ringförmige Dreiecksdichtung kann bei Verschieben des verschieblichen Elements verkippen, hierbei jedoch die einem Verschieben entgegen gegen wirkende Kraft vorteilhaft gering halten (aufgrund einer schmalen Dichtkontaktfläche). Derart wird zuverlässig eine Eisdruckkompensation sichergestellt.
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Mit der Erfindung wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, welches wenigstens eine wie vorstehend erläuterte Reduktionsmittel-Dosiereinheit aufweist. Vorgesehen ist zum Beispiel, dass das Abgasnachbehandlungssystem eine Mehrzahl von Reduktionsmittel-Dosiereinheiten aufweist, welche über jeweilige Einlässe und Auslässe ihrer Reduktionsmittel-Leitungssysteme in Kommunikation stehen, insbesondere in Reihe geschaltet.
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Letztlich wird auch eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer wie oben erläuterten Reduktionsmittel-Dosiereinheit vorgeschlagen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 exemplarisch und schematisch die Reduktionsmittel-Dosiereinheit gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung in einer Schnittansicht.
- 2 exemplarisch und schematisch die Reduktionsmittel-Dosiereinheit nach 2 in einer weiteren Schnittansicht.
- 3 exemplarisch und schematisch die Reduktionsmittel-Dosiereinheit nach 2 und 3 in noch einer weiteren Schnittansicht.
- 4 exemplarisch und schematisch die Grundplatte der Reduktionsmittel-Dosiereinheit nach den 2 mit 4 in einem ersten Bestückungszustand.
- 5 exemplarisch und schematisch die Grundplatte nach 5 in einem zweiten Bestückungszustand.
- 6 exemplarisch und schematisch eine Ansicht der Grundplatte nach den 5 und 6 das Reduktionsmittel-Leitungssystem sowie die in der Grundplatte gebildeten Aufnahmen in einer transparenten Ansicht veranschaulichend.
- 7 exemplarisch und schematisch die Grundplatte der Reduktionsmittel-Dosiereinheit nach den 5 mit 7 in einer Draufsicht mit angedeutetem Reduktionsmittel-Leitungssystem.
- 8 exemplarisch und schematisch eine Ansicht der Reduktionsmittel-Dosiereinheit nach 2 mit 4.
- 9 exemplarisch und schematisch ein Strukturschaubild eines Abgasnachbehandlungssystems, mit welchem die erfindungsgemäße Reduktionsmittel-Dosiereinheit verwendbar ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Die 1 mit 3 zeigen exemplarisch und schematisch eine erfindungsgemäße Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1, welche für das Ausdüsen von Reduktionsmittel bereitgestellt ist, insbesondere für das Ausdüsen von Reduktionsmittel in Form von Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL).
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Die Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 umfasst eine Mehrzahl von Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9, welche je als eigenständig funktionale Baugruppe bereitgestellt sind, das heißt mit eigenständigem Funktionsvorrat. Die jeweiligen Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 sind insbesondere je einteilig als Modul gebildet und insoweit einfach handhabbar.
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Wie 1 - die Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 im Längsschnitt zeigend - beispielsweise veranschaulicht, umfasst die Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 eine Reduktionsmittel-Dosierventil-Funktionseinheit 3 (nachfolgend als erste Funktionseinheit 3 bezeichnet) in Form eines Reduktionsmittel-Injektors bzw. eines Reduktionsmittel-Dosierventils. Über die erste Funktionseinheit 3 kann - bei geeignet gesteuerter Bestromung derselben - Reduktionsmittel ausgedüst werden, d.h. an einem Düsenende 11 derselben. Thermisch geschirmt ist die erste Funktionseinheit 3 an deren Düsenende 11 mittels eines insbesondere kuppelförmigen Hitzeschilds 13.
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Die erste Funktionseinheit 3 ist im Wesentlichen gemäß dem in der Druckschrift
DE 10 2012 021 664 A1 (deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird) beschriebenen Reduktionsmittel-Injektor gebildet (dessen Funktionalität an sich als bekannt angesehen wird). Beachtlich ist jedoch, dass die erste Funktionseinheit 3 zu einer Eisdruck-Kompensation eingerichtet ist, wozu dieselbe einen verschieblichen Kolben 15 aufweist, welcher umfangsseitig gegen eine Führungswand eines Gehäuses 17 der ersten Funktionseinheit 3 gedichtet ist.
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Zur Abdichtung zwischen den relativ verschieblichen Partnern Gehäuse 17 und Kolben 15 ist eine im Querschnitt dreieckförmige Dichtung 19, insbesondere Ringdichtung 19, in einer Nut 21 des Gehäuses 17 (alternativ des Kolbens 15) gelagert. Die Dichtung 19 bewirkt eine Gleitdichtung am Kolben 15 (alternativ am Gehäuse 17) und ist bei Verschieben des Kolbens 15 (infolge eines Einfrierens von Reduktionsmittel) zu einem Verkippen in der Lage (in Verschieberichtung A), so dass im Falle eines Verschiebens die zu überwindenden Kräfte vorteilhaft gering gehalten werden können. Hieraus resultiert gegenüber vorbekannten Lösungen eine verbessert zuverlässige Verschieblichkeit, mithin eine zuverlässige Eisdruckkompensation.
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Wie insbesondere 1 oder z.B. 2 weiter veranschaulicht, weist die Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 weiterhin eine Drucksensor-Funktionseinheit 5 (nachfolgend als zweite Funktionseinheit 5 bezeichnet) auf, welche durch einen Drucksensor gebildet ist. Daneben, siehe zum Beispiel 1, umfasst die Reduktionsmittel-Dosiereinheit eine Temperatursensor-Funktionseinheit 7 (nachfolgend als dritte Funktionseinheit 7 bezeichnet), welche durch einen Temperatursensor 7 gebildet ist. Die zweite 5 und dritte 7 Funktionseinheit sind zur elektrischen Signalgebung eingerichtet und in der Lage, Druck- bzw. Temperaturinformation zu liefern.
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Ebenfalls von der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 umfasst sind, s. z.B. 2 oder 4, zwei Heizvorrichtungs- Funktionseinheiten 9 (nachfolgend als vierte Funktionseinheiten 9 bezeichnet). Die vierten Funktionseinheiten 9 sind je als Heizpatrone bereitgestellt und dazu vorgesehen, im Bedarfsfall, zum Beispiel bei Tiefsttemperaturen eine Erwärmung an der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 zu bewirken, das heißt im Zuge einer Bestromung derselben. Hierdurch kann sowohl ein rasches Erwärmen der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 als auch ein zuverlässiges Verhindern eines Einfrierens unterstützt werden.
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Erfindungsgemäß, siehe zum Beispiel 1 bis 8, umfasst die Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 weiterhin eine Grundplatte 23, welche als Träger für die Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 bereitgestellt ist und die Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 trägt. Die Grundplatte 23 ist als quaderförmige Platte bereitgestellt, insbesondere vorteilhaft kompakter Abmessungen. Die Grundplatte 23 weist beispielsweise eine Länge im Bereich von 12cm bis 16cm auf, daneben zum Beispiel eine Breite im Bereich zwischen 10cm bis 12cm und eine Höhe im Bereich von zum Beispiel 3cm bis 5cm. Hergestellt ist die Grundplatte 23 bevorzugt aus Metall, zum Beispiel aus Aluminium oder Stahl, zum Beispiel auch mittels einer Legierung.
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Um die Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 positionstreu zu tragen bzw. zu haltern, ist die Grundplatte 23 mit geeigneten Aufnahmen 25, 27, 29, 31 für dieselben versehen, welche je mittels Bohrungen, teils insbesondere Stufenbohrungen, in die Grundplatte 23 gearbeitet sind, s. z.B. 4 mit 7. Aufgrund der guten Abstützfähigkeit und vorteilhaft einfacher Spannmöglichkeit der Grundplatte 23 können diese Aufnahmen 25, 27, 29, 31 mit geringem Handlingaufwand gefertigt werden, wobei zur Ausbildung der jeweiligen Aufnahmen 25, 27, 29, 31 mit der erfindungsgemäßen Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 vorteilhaft nur solche Bohrungen in der Grundplatte 23 gebildet sind, welche sich in der Höhenrichtung (von der Oberseite 33 zur Unterseite 35) der Grundplatte 23 erstrecken und auf einfache Weise sämtlich von der Oberseite 33 ausgehend in die Grundplatte 23 gearbeitet werden können.
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Eine erste Aufnahme 25 für die erste Funktionseinheit 3 ist hierbei zentral durch die Grundplatte 23 hindurchgeführt, s. z.B. 4, i.e. als Durchgangsöffnung. Weiterhin sind jeweilige Aufnahmen 27, 29 für die zweite 5 und dritte 7 Funktionseinheit je als Sackloch mittels Stufenbohrungen bereitgestellt, woneben an der Grundplatte 23 auch Bohrungen 31 für die vierten Funktionseinheiten 9 (sowie für deren Befestigung) gebildet sind. Mit dieser Ausgestaltung können die Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 ersichtlich sämtlich seitens einer Bestückungsseite 33 (Oberseite) in die Grundplatte 23 eingebracht werden, so dass auch der Handlingaufwand während der Komponentenbestückung vorteilhaft gering ausfällt, vgl. z.B. 4 und 5, welche Stadien einer Bestückung veranschaulichen.
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Zur dauerhaften aber lösbaren Befestigung der jeweiligen, von der Grundplatte 23 getragenen Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 sind Schraubverbindungen (mittels Gewindeabschnitten an der Grundplatte 23 und den Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9) vorgesehen, welche neben einer einfachen Verbindung auch einen unaufwändigen Komponententausch ermöglichen.
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Nunmehr insbesondere mit Bezug auf 1 bis 3 sowie 6 und 7 bildet die Grundplatte 23 weiterhin ein Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 aus, an welches eine Anzahl der Funktionseinheiten 3, 5, 7 angebunden ist. Bei der aufgezeigten Lösung sind die erste 3 bis dritte 7 Funktionseinheit je an das Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 angebunden, welches insbesondere als Leitungsnetz in der Grundplatte 23 bereitgestellt ist.
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Das Reduktionsmittel-Leitungssystem 37, s. insbesondere 6 und 7, ist mittels einer Anzahl von Kanälen bzw. Bohrungen in Querrichtung der Grundplatte 23 gebildet (zwei Kanäle 39, 41), weiterhin mit einer Anzahl von Kanälen bzw. Bohrungen in Längsrichtung (zwei Kanäle 43, 45) und einer Anzahl von Kanälen bzw. Bohrungen in der Höhenrichtung (zwei Kanäle 47, 49). Wie 6 insbesondere veranschaulicht, ist hierbei mit der vorgeschlagenen Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 vorteilhaft keine Schrägbohrung zur Ausbildung des Reduktionsmittel-Leitungssystems 37 erforderlich.
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Die erste 39 und zweite 41 Bohrung in Breitenrichtung (Querbohrung), welche je ausgehend von derselben Längsseite 51 in die Grundplatte 23 gearbeitet sind, sind in Längsrichtung der Grundplatte 23 betrachtet insbesondere vor und hinter der zentralen Aufnahme 25 gebildet. Die Querbohrungen 39, 41 erstrecken sich je hin zu einer jeweiligen Anschlussaufnahme 53 in der Grundplatte 23, welche als Stufenbohrung seitens der Oberseite 33 der Grundplatte 23 in dieselbe eingebracht ist und mit der Querbohrung (andernends) 39 bzw. 41 kommuniziert. Bereitgestellt ist eine jeweilige Anschlussaufnahme 53 hierbei für je einen Anschlussstutzen 55, das heißt um einen Einlass 57 bzw. Auslass 59 des Reduktionsmittel-Leitungssystems 37 zu bilden, s. z.B. 5 und 6. An längsseitigen Endabschnitten 61 sind die Querbohrungen 39, 41 im Durchmesser vergrößert und können mittels jeweiliger Stopfenelemente 63 abgesperrt werden.
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Insbesondere mit Bezug auf 6 und 7 schneidet eine jede Querbohrung 39, 41 weiterhin je mit einer Längsbohrung 43 bzw. 45, insbesondere rechtwinklig, wobei eine Längsbohrung 43, 45 je ausgehend von einer jeweiligen Stirnseite 65 bzw. 67 in die Grundplatte 23 gearbeitet ist. Die Längsbohrungen 43, 45 sind je mit der Längsachse der Grundplatte 23 ausgerichtet und erstrecken sich je bis zur zentralen Aufnahme 25, das heißt in dieselbe ausmündend. An jeweiligen stirnseitigen Endabschnitten 69 sind auch die Längsbohrungen 43, 45 im Durchmesser vergrößert und können, siehe zum Beispiel 5, ebenfalls mit einem Stopfenelement 63 abgesperrt sein bzw. werden.
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Wie 6 insbesondere veranschaulicht, ist an die erste Längsbohrung 43 (und auch die erste Querbohrung 39) weiterhin die Aufnahme 27 für die zweite Funktionseinheit 5 strömungsmäßig angebunden, so dass mit Einbringen der zweiten Funktionseinheit 5 in die Aufnahme 27 auch dieselbe an das Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 angebunden ist. Hierzu schneidet die die Aufnahme 27 für die zweite Funktionseinheit 5 bildende Stufenbohrung (endseitig) mit dem ersten Leitungskreuz aus erster Längs- 43 und erster Querbohrung 39. Damit wird es der zweiten Funktionseinheit 5 auf einfache Weise ermöglicht, ein Druckniveau des Reduktionsmittels direkt am Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 innerhalb der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 zu erfassen.
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Wie 6 auch veranschaulicht, ist an die zweite Längsbohrung 45 (und auch die zweite Querbohrung 41) weiterhin die Aufnahme 29 der dritten Funktionseinheit 7 strömungsmäßig angebunden, so dass mit Einbringen der dritten Funktionseinheit 7 in die Aufnahme 29 auch dieselbe an das Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 angebunden ist. Hierzu schneidet die die Aufnahme 29 für die dritte Funktionseinheit 7 bildende Stufenbohrung (endseitig) mit dem zweiten Leitungskreuz aus zweiter Längs- 45 und zweiter Querbohrung 41. Damit wird es der dritten Funktionseinheit 7 auf einfache Weise ermöglicht, die Temperatur des Reduktionsmittels unmittelbar am Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 innerhalb der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 zu erfassen.
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Das derart ausgebildete Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 ist hierbei vorteilhaft auch eingerichtet, einen Einlass und Auslass variabel konfigurieren zu können. In Abhängigkeit der vorgegebenen Einbausituation der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 kann beispielsweise ein Einlass 57 oder Auslass 59 von der Oberseite 33 an die Längs- 51 oder Stirnseite 63 bzw. 65 verlegt werden, wozu lediglich der Absperrstopfen 63 gegen einen Anschlussstutzen 55 (und umgekehrt) getauscht werden muss. Sogar eine Umkehr einer Durchströmungsrichtung ist mit dem ersichtlich symmetriebehafteten Reduktionsmittel-Leitungssystem 37 (und der vorgeschlagenen Strömungsanbindung der Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9) daneben möglich.
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Wie 2 oder 5 zum Beispiel weiterhin veranschaulicht, sind die endseitig vergrößerten Abschnitte 69, 61 der Längs- und Querbohrungen als auch der Bohrungen 47, 49 in Höhenrichtung des Reduktionsmittel-Leitungssystems 37 (das heißt von Zweigen des Reduktionsmittel-Leitungssystems) insbesondere auch dazu bereitgestellt, je ein Ausgleichsvolumen im Rahmen eines Gefrierschutzes zu bilden, wobei darin insbesondere je ein Kompensationselement 71 aufgenommen ist. Ein Kompensationselement 71 ist bevorzugt mittels eines geschlossenporigen Schaumstoffeinsatzes gebildet, alternativ zum Beispiel mittels eines federbelasteten Elements oder anderweitig.
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Nachfolgend wird eine mögliche Reduktionsmitteldurchströmung der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 noch kursorisch erläutert.
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Ausgehend von dem Reduktionsmitteleinlass 57 wird das druckbeaufschlagte Reduktionsmittel über das erste Leitungskreuz 39, 43 an die zentrale Aufnahme 25 geführt, wobei es in einen Ringraum 73 einströmt, s. z.B. 1, welcher mittels der Umfangswand der zentralen Aufnahme 25 und der ersten Funktionseinheit 3 dieselbe umgebend gebildet ist (und welcher mittels Ringdichtungen 75 gegen die Grundplatte 23 abgedichtet ist). Ausgehend von dem Ringraum 73 ist das Reduktionsmittel über Stichkanäle 77 (z.B. 4 bis 8 Stichkanäle 77 verteilt über den Umfang der ersten Funktionseinheit 3) an einen Düsenraum 79 der ersten Funktionseinheit 3 versorgbar, aus welchem dieses mit Öffnen der Düsennadel 81 über die Düsenanordnung 83 ausdüsbar ist. Das insoweit mit dem Ringkanal 73 um die erste Funktionseinheit 3 herum geführte Reduktionsmittel ist weiterhin über das zweite Leitungskreuz 41, 45, welches ebenfalls (entgegengesetzt zum ersten Leitungskreuz 39, 43) an die zentrale Aufnahme 25 bzw. den Ringraum 73 geführt ist, weiterhin abführbar, das heißt über das zweite Leitungskreuz 41, 45 an den Auslass 59.
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Wie 1 beispielsweise veranschaulicht, ist die Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 vorteilhaft auch zu einer Befestigung an einem Abgasstrang, bevorzugt einem Katalysator, eingerichtet, wozu die Grundplatte 23 Befestigungselemente 85 trägt, welche in jeweiligen Durchgangsbohrungen 87 (von der Oberseite 33 zur Unterseite 35 der Grundplatte 23) aufgenommen sind. An einer Montageseite 35 (Unterseite ) der Grundplatte 23 treten die Befestigungselemente 85, bevorzugt als Schraubelemente bereitgestellt, aus der Grundplatte 23 aus. Im Rahmen der vorgeschlagenen Anordnung wird hierbei vorgesehen, Isolierelemente 89, welche gegen thermische Überlastung der Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 wirken, um die Endabschnitte der Befestigungselemente 85 anzuordnen, bevorzugt Keramikscheiben 89.
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Wie 8 zum Beispiel weiterhin zeigt, weist die Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 einen einhäusenden Deckel 91 auf, welcher bereitgestellt ist, die Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 im Zusammenwirken mit der Grundplatte 23 zu kapseln. An dem Deckel 91, welcher mit der Grundplatte 23 verschraubt ist (über Bohrungen 93 in Höhenrichtung an der Grundplatte 23) sind vorteilhaft auch zentrale Anschlussstecker 95 für die elektrische Anbindung der Funktionseinheiten 3, 5, 7, 9 festgelegt. Eine Abdichtung zwischen Deckel 91 und Grundplatte 23 kann hierbei auf einfache Weise mit einer Ringdichtung 97 erfolgen, z.B. 5.
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9 zeigt nunmehr ein Abgasnachbehandlungssystem 99 für eine Brennkraftmaschine, welches mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Reduktionsmittel-Dosiereinheiten 1 gebildet ist.
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Das Abgasnachbehandlungssystem 99 umfasst einen Reduktionsmittelvorrat (Tank) 101 sowie eine Fördereinheit 103, welche in einem Reduktionsmittelkreis 105 angeordnet ist und neben einer Pumpe 107 zum Beispiel einen Filter, Sensoren und ein Druckhalteventil 109 aufweisen kann. Über die Fördereinheit 103 wird Reduktionsmittel (HWL) aus dem Vorrat 101 zum Beispiel mit einem Systemdruck von ca. zehn bar an die Reduktionsmittel-Dosiereinheiten 1 gefördert.
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Die Reduktionsmittel-Dosiereinheiten 1 sind bei dem vorgeschlagenen Abgasnachbehandlungssystem 99 zum Beispiel über ihre jeweiligen Einlässe 57 und Auslässe 59 in Reihe geschaltet und somit auf einfache Weise sämtlich mit Reduktionsmittel in dem Kreis 105 durchströmbar. Mit Vorteil gewährleistet eine jeweilige Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1, einhergehend mit einem wie vorstehend beschriebenen Funktionsvorrat, neben einer Reduktionsmittel-Ausdüsung hierbei stets auch die Lieferung aktueller Betriebsinformation mit Bezug auf einen zugeordneten Abgasstrang, d.h. insbesondere an ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine.
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Ersichtlich, so sei abschließend angemerkt, wird mit der Erfindung eine Reduktionsmittel-Dosiereinheit 1 bereitgestellt, bei welcher alle notwendigen Komponenten für eine Temperaturmessung, Druckmessung, Reduktionsmittelführung, Gefrierschutz, Beheizung und Reduktionsmittel-Ausbringung insbesondere an einer geometrisch einfachen, kompakten Grundplatte 23 vereinigt sind, weiterhin insbesondere mit den zusätzlichen Vorteilen der variabel ausbildbaren Anbindbarkeit an einen Reduktionsmittelströmungsstrang nebst äußerst einfacher Herstellung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reduktionsmittel-Dosiereinheit
- 3
- erste Funktionseinheit
- 5
- zweite Funktionseinheit
- 7
- dritte Funktionseinheit
- 9
- vierte Funktionseinheit
- 11
- Düsenende
- 13
- Hitzeschild
- 15
- Kolben
- 17
- Gehäuse
- 19
- Dichtung
- 21
- Nut
- 23
- Grundplatte
- 25
- Aufnahme (für erste Funktionseinheit)
- 27
- Aufnahme (für zweite Funktioneinheit)
- 29
- Aufnahme (für dritte Funktionseinheit)
- 31
- Aufnahme (für vierte Funktionseinheit)
- 33
- Oberseite
- 35
- Unterseite
- 37
- Reduktionsmittel-Leitungssystem
- 39
- Querkanal
- 41
- Querkanal
- 43
- Längskanal
- 45
- Längskanal
- 47
- Hochkanal
- 49
- Hochkanal
- 51
- Längsseite
- 53
- Anschlussaufnahme
- 55
- Anschlussstutzen
- 57
- Einlass
- 59
- Auslass
- 61
- Endabschnitt
- 63
- Stopfenelement
- 65
- Stirnseite
- 67
- Stirnseite
- 69
- Endabschnitt
- 71
- Kompensationselement
- 73
- Ringraum
- 75
- Ringdichtung
- 77
- Stichkanal
- 79
- Düsenraum
- 81
- Düsennadel
- 83
- Düsenanordnung
- 85
- Befestigungselement
- 87
- Durchgangsbohrung
- 89
- Isolierelement
- 91
- Deckel
- 93
- Bohrungen
- 95
- Anschlusstecker
- 97
- Ringdichtung
- 99
- Abgasnachbehandlungssystem
- 101
- Reduktionsmittelvorrat
- 103
- Fördereinheit
- 105
- Kreis
- 107
- Pumpe
- 109
- Druckhalteventil
- A
- Verschieberichtung
