DE102015221160A1

DE102015221160A1 - Injektoranordnung zum Zumessen eines Fluids in einen Abgasstrang

Info

Publication number: DE102015221160A1
Application number: DE102015221160.6A
Authority: DE
Inventors: Franz Thoemmes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Injektoranordnung zum Zumessen eines Fluids, insbesondere eines Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang 9 einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Injektor (2), ein Gehäuse (3) mit einem Hauptkörper (30) und einem Deckel (31), wobei im Deckel (31) eine erste Öffnung (5) vorgesehen ist, durch welche ein Fluidanschluss (4) zum Zuführen des Fluids zum Injektor (2) angeordnet ist, wobei im Deckel (31) ferner eine zweite Öffnung (6) vorgesehen ist, durch welche ein Kabel zur elektrischen Verbindung mit dem Injektor (2) hindurchgeführt ist, wobei der Fluidanschluss (4) an der ersten Öffnung mittels einer ersten Verstemmverbindung (11) fluiddicht fixiert ist, und wobei das Kabel (10) an der zweiten Öffnung (6) mittels einer zweiten Verstemmverbindung (12) fluiddicht fixiert ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Injektoranordnung zum Zumessen eines Fluids, insbesondere eines Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Injektoranordnung.
Zur Reduzierung von Abgasemissionen bei Brennkraftmaschinen werden Reduktionsmittel, z.B. Harnstoff, in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine eingespritzt. Dies erfolgt mittels eines Injektors. Da im Abgasstrang üblicherweise sehr hohe Temperaturen herrschen, sind erhöhte Anforderungen an derartige Harnstoffinjektoren zu stellen. Ein derartiger Injektor ist beispielsweise aus der DE 102013205309 A1 bekannt. Zur Reduzierung der Temperaturen des Injektors ist hierbei ein Kühlkreislauf vorgesehen, welcher um den Injektor herumgeführt ist. Ein elektrischer Anschluss des Injektors wird durch das Gehäuse durch eine Tülle aus einem Elastomer geführt. Bei derartigen Harnstoffinjektoren ergibt sich jedoch ein weiteres Problem, welches sich durch das Auftreten von hoch reaktiven Dämpfen, z.B. Ammoniak, ergeben kann, die im Abgastrakt oder in der Zuleitung auftreten können und insbesondere Elastomere und Kunststoffe angreifen. Derartige Dämpfe können eine Lebensdauer der Injektoranordnung signifikant reduzieren.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Injektoranordnung zum Zumessen eines Fluids, insbesondere eines Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Injektoranordnung resistent gegenüber möglicherweise austretenden, hochreaktiven Dämpfen des einzuspritzenden Fluids ist, die Dämpfe nicht unkontrolliert aus einem Injektorgehäuse austreten können, und ferner auch, dass die Injektoranordnung bei hohen Temperaturen keinen Schaden nimmt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Injektoranordnung einen Injektor sowie ein Gehäuse umfasst, in welchem der Injektor angeordnet ist. Das Gehäuse ist zweiteilig mit einem Hauptkörper und einem Deckel ausgebildet. Der Hauptkörper ist vorzugsweise topfförmig vorgesehen. Im Deckel ist weiter eine erste und eine zweite Öffnung vorgesehen. Ein Fluidanschluss zum Zuführen des Fluids zum Injektor ist durch die erste Öffnung hindurchgeführt, und ein Kabel für einen elektrischen Anschluss des Injektors ist durch die zweite Öffnung hindurchgeführt. Dabei ist der Fluidanschluss an der ersten Öffnung mittels einer ersten Verstemmverbindung fluiddicht fixiert und das Kabel an der zweiten Öffnung mittels einer zweite Verstemmverbindung fluiddicht fixiert. Somit können beide Anschlüsse im Deckel mittels Verstemmverbindungen fluiddicht fixiert werden, so dass insbesondere auf Elastomere oder andere Werkstoffe zur Abdichtung, welche durch möglicherweise auftretende reaktive Dämpfe angegriffen werden können, verzichtet werden kann. Da die Injektoranordnung am Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet ist, treten hierbei auch hohe Temperaturen auf. Hierbei sind die Verstemmverbindungen temperaturbeständig, so dass eine Beschädigung nicht auftreten kann. Die Verstemmverbindungen haben ferner den Vorteil, dass auch bei Auftreten von Vibrationen oder Schüttelbewegungen kein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindungen auftritt.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist der Deckel aus einem Metallmaterial, insbesondere aus Aluminium. Weiter bevorzugt ist auch der Hauptkörper aus einem Metallmaterial, vorzugweise Edelstahl.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Injektoranordnung eine dritte fluiddichte Verstemmverbindung, welche zwischen dem Deckel und dem Hauptkörper des Gehäuses vorgesehen ist. Dadurch kann auch der Deckel auf einfache und kostengünstige Weise fluiddicht mit dem Hauptkörper verbunden werden.
Vorzugsweise weist die Injektoranordnung eine erste Hülse auf, durch welche das Kabel für eine elektrische Kontaktierung hindurchgeführt ist. Hierbei ist zwischen dem Kabel und der Hülse eine fluiddichte Abdichtung vorgesehen, z.B. mittels eines hitzebeständigen Kunststoffs. Die zweite Verstemmverbindung ist dabei zwischen der ersten Hülse und dem Deckel vorgesehen. Dadurch können insbesondere Beschädigungen des Kabels beim Verstemmvorgang vermieden werden.
Weiter bevorzugt umfasst die Injektoranordnung eine zweite Hülse mit einem radial nach außen gerichteten Bund. Die zweite Hülse ist dabei an der ersten Öffnung angeordnet und der Fluidanschluss ist durch die zweite Hülse hindurchgeführt. Der Fluidanschluss ist dabei fluiddicht an der zweiten Hülse fixiert, vorzugsweise mittels einer Schweißverbindung oder einer Verstemmverbindung. Die erste Verstemmverbindung ist dabei zwischen dem Deckel und der zweiten Hülse, vorzugsweise am Bund, vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist am Injektor ein Injektoranschluss vorgesehen, welcher mit der zweiten Hülse verbunden ist.
Weiter bevorzugt umfasst die Injektoranordnung eine Schweißverbindung zwischen der zweiten Hülse und dem Fluidanschluss.
Besonders bevorzugt ist die Injektoranordnung derart ausgebildet, dass am Deckel ausschließlich Verstemmverbindungen zur Abdichtung des geschlossenen Gehäuses vorgesehen sind. Dadurch kann ein besonders kostengünstig und einfach herstellbares Gehäuse für die Injektoranordnung bereitgestellt werden.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend eine erfindungsgemäße Injektoranordnung, welche an einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Injektoranordnung ist insbesondere eine Anordnung zum Einspritzen eines Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Injektoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Injektoranordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Injektoranordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Injektoranordnung 1 einen Injektor 2, welcher in einem Gehäuse 3 angeordnet ist. Der Injektor 2 ist eingerichtet, um ein Fluid, insbesondere ein Reduktionsmittel wie z.B. eine Harnstoff-Wasser-Lösung, in einen Abgasstrang 9 einer Brennkraftmaschine zuzumessen.
Das Gehäuse 3 ist aus einem metallischen Material, beispielsweise Edelstahl, hergestellt und in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig vorgesehen. Das Gehäuse 3 umfasst dabei einen topfförmigen Hauptkörper 30 und einen den topfförmigen Hauptkörper 30 verschließenden Deckel 31.
Der Deckel 31 ist vorzugsweise aus Aluminium und der Hauptkörper 30 ist vorzugsweise aus Edelstahl.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der Deckel 31 eine erste Öffnung 5 und eine zweite Öffnung 6 auf. Die erste Öffnung 5 dient zur Aufnahme eines Fluidanschlusses 4, über welchen das einzuspritzende Fluid zum Injektor 2 zugeführt wird. Die zweite Öffnung 6 dient zum Durchführen eines Kabels 10 für eine elektrische Kontaktierung des Injektors 2. Der Injektor 2 umfasst einen elektrischen Anschluss 20 (in 1 nur schematisch angedeutet), welcher mit dem Kabel 10 verbunden ist. Hierbei ist zwischen dem Kabel 10 und dem elektrischen Anschluss 20 eine Schweißverbindung 22 ausgebildet.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Kabel 10 durch eine erste Hülse 7 hindurchgeführt. Die erste Hülse 7 ist dabei ebenfalls aus einem metallischen Material, vorzugsweise aus Aluminium, hergestellt. Ein Bereich zwischen der Hülse 7 und dem Kabel 10 ist z.B. mittels eines Kunststoffes fluiddicht abgedichtet.
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, mündet der Fluidanschluss 4 nicht direkt am Injektor 2, sondern in einer zweiten Hülse 8, welche ihrerseits an einem rohrförmigen Injektoranschluss 21 fixiert ist. Die zweite Hülse 8 weist einen radial nach außen gerichteten Bund 80 auf. Eine zweite Schweißverbindung 15 ist zwischen der zweiten Hülse 8 und dem Injektoranschluss 21 vorgesehen.
Zur Abdichtung an der ersten Öffnung 5 im Deckel 31 ist eine erste Verstemmverbindung 11 zwischen dem Deckel 31 und der zweiten Hülse 8 am Bund 80 vorgesehen. Eine zweite Verstemmverbindung 12 ist zwischen der ersten Hülse 7, durch welche das Kabel 10 geführt ist, und dem Deckel 31 vorgesehen. Eine dritte Verstemmverbindung 13 ist zwischen dem Deckel 31 und dem Hauptkörper 30 vorgesehen. Weiterhin ist eine Schweißverbindung 14 zwischen dem Fluidanschluss 4 und der zweiten Hülse 8 vorgesehen.
Somit sind am Deckel 31 ausschließlich Verstemmverbindungen vorgesehen, so dass eine temperaturbeständige, fluiddichte Abdichtung am Deckel 31 gewährleistet ist. Da Verstemmverbindungen relativ einfach und schnell herstellbar sind, können auch Fertigungskosten signifikant reduziert werden. Da im Bereich des Abgasstranges 9 die Temperaturen relativ hoch sind, ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, Elastomerdichtungen oder dgl., welche aufgrund der hohen Temperaturen Beschädigungen erfahren könnten, zu verwenden.
Weiterhin kann erfindungsgemäß der Injektor 2 zuletzt im Gehäuse 3 montiert werden, so dass für eine Montagereihenfolge eine freie Zugänglichkeit für eine Kontaktierung des Kabels 10 am elektrischen Anschluss 20 des Injektors möglich ist. Dadurch können kurze Fertigungszeiten erreicht werden und insbesondere eine sichere elektrische Kontaktierung des elektrischen Anschlusses 20 ermöglicht werden, welche nicht in einem schwer zugänglichen Gehäuse oder dgl. erfolgen muss.
Es sei angemerkt, dass alternativ auch der Fluidanschluss 4 direkt am Injektoranschluss 21 angeordnet werden könnte und die erste Verstemmung zwischen dem Fluidanschluss 4 und dem Deckel 31 vorgenommen werden könnte. Dann kann auf die zweite Hülse 8 verzichtet werden.
Da an der zweiten Hülse 8 ein radial nach außen gerichteter Bund 80 vorgesehen ist, kann die erste Verstemmverbindung 11 zwischen dem Bund 80 und dem Deckel 31 ausgebildet sein, wodurch eine Beschädigung des Fluidanschlusses 4 während des Verstemmvorgangs vermieden werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013205309 A1 [0002]

Claims

Injektoranordnung zum Zumessen eines Fluids, insbesondere eines Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang (9) einer Brennkraftmaschine, umfassend – einen Injektor (2), – ein Gehäuse (3) mit einem Hauptkörper (30) und einem Deckel (31), – wobei im Deckel (31) eine erste Öffnung (5) vorgesehen ist, durch welche ein Fluidanschluss (4) zum Zuführen des Fluids zum Injektor (2) angeordnet ist, – wobei im Deckel (31) ferner eine zweite Öffnung (6) vorgesehen ist, durch welche ein Kabel zur elektrischen Verbindung mit dem Injektor (2) hindurchgeführt ist, – wobei der Fluidanschluss (4) an der ersten Öffnung mittels einer ersten Verstemmverbindung (11) fluiddicht fixiert ist, und – wobei das Kabel (10) an der zweiten Öffnung (6) mittels einer zweiten Verstemmverbindung (12) fluiddicht fixiert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (31) aus einem Metallmaterial, insbesondere aus Aluminium, hergestellt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte, fluiddichte Verstemmverbindung (13) zwischen dem Deckel (31) und dem Hauptkörper (30) des Gehäuses.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Hülse (7), durch welche das Kabel (10) hindurchgeführt ist, wobei zwischen dem Kabel (10) und der ersten Hülse (7) eine fluiddichte Abdichtung vorgesehen ist und die zweite Verstemmverbindung (12) zwischen der ersten Hülse (7) und dem Deckel (31) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Hülse (8) mit einem radial nach außen gerichteten Bund (80), wobei der Fluidanschluss (4) an der zweiten Hülse (8) mündet und an der zweiten Hülse (8) fluiddicht fixiert ist, wobei die erste Verstemmverbindung (11) zwischen dem Deckel (31) und der zweiten Hülse (8) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (2) einen Injektoranschluss (21) umfasst, welcher mit der zweiten Hülse (8) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Schweißverbindung zwischen der zweiten Hülse (8) und dem Fluidanschluss (4).
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckel (31) ausschließlich Verstemmverbindungen vorgesehen sind.
Brennkraftmaschine, umfassend eine Injektoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche an einem Abgasstrang (9) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.