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Die Erfindung betrifft ein Dosiermodul zum Eindosieren eines Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Dosiersystem mit einem solchen Dosiermodul.
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Stand der Technik
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Aufgrund stetig steigender gesetzlicher Anforderungen an die Emissionswerte von Brennkraftmaschinen werden zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte die Abgase einer Nachbehandlung unterzogen. Zur Reduzierung des Stickoxidausstosses, insbesondere bei Dieselmotoren, werden Reduktionskatalysatoren eingesetzt, mittels derer die Stickoxid-Emissionen (NOX) deutlich abgesenkt werden können. Bevor die Abgase in den Katalysator gelangen, wird ihnen ein Reduktionsmittel zugeführt, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, welche die Bildung von Ammoniak bewirkt, das wiederum mit den Stickoxiden im nachgeschalteten Katalysator zu harmlosem Stickstoff und Wasser reagiert. Das Eindosieren der wässrigen Harnstofflösung erfolgt über Dosiersysteme, die üblicherweise einen Vorratstank zur Bevorratung des Reduktionsmittels und ein Dosiermodul zum Eindosieren des Reduktionsmittels sowie ein Fördermodul zur Förderung des Reduktionsmittels vom Vorratstank zum Dosiermodul umfassen.
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Zum direkten Eindosieren des Reduktionsmittels in den Abgasstrang des Kraftfahrzeugs muss das Dosiermodul nahe dem Abgasstrang angeordnet werden. Das Dosiermodul ist somit hohen Temperaturen ausgesetzt.
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Um ein möglichst temperaturrobustes Dosiermodul zu schaffen, wird in der
WO 2014/048611 A1 ein Dosiermodul mit einer Kühlung vorgeschlagen. Zur Realisierung der Kühlung weist das Dosiermodul einen Kühlkörper auf, der an einen Kühlkreislauf des Fahrzeugs angeschlossen ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass ein außerhalb des Kühlkörpers liegendes und damit hohen Temperaturen ausgesetztes Anschlussstück, über welches die Zuleitung für das Reduktionsmittel kontaktiert wird, anstelle aus Kunststoff aus einem metallischen Material gefertigt wird.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein temperaturrobustes Dosiermodul zum Eindosieren eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das unterschiedlichen Einbausituationen gerecht wird und zudem einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wir das Dosiermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Ferner wird ein Dosiersystem mit einem solchen Dosiermodul vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das zum Eindosieren eines Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagene Dosiermodul umfasst ein Gehäuse zur Aufnahme eines Dosierventils, wobei am Gehäuse mindestens ein Fluidanschluss über ein metallisches Anschlussstück ausgebildet ist. Der Fluidanschluss kann insbesondere dem Anschluss einer Reduktionsmittelzulaufleitung, einer Kühlmittelzulaufleitung und/oder einer Kühlmittelrücklaufleitung dienen. Erfindungsgemäß ist das metallische Anschlussstück zumindest abschnittsweise biegeelastisch ausgeführt.
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Durch die zumindest abschnittsweise biegeelastische Ausführung des Anschlussstücks kann der Fluidanschluss zur Verbindung mit einer Fluidleitung beliebig orientiert werden, um den jeweiligen Bauraumerfordernissen Rechnung zu tragen. Das heißt, dass ein Anschlussstück für eine Vielzahl von Einbausituationen geeignet ist. Das Vorhalten unterschiedlicher Anschlussstücke zur Realisierung unterschiedlicher Anschlusswinkel kann somit entfallen.
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Ferner wird durch die Verwendung eines metallischen Werkstoffs die Robustheit des Anschlussstücks gegenüber hohen Temperaturen erhöht. Soll das Anschlussstück dem Anschluss einer Fluidleitung bzw. eines Schlauchs aus Kunststoff dienen, wird vorgeschlagen, dass das Anschlussstück eine vergleichsweise große Länge aufweist, so dass die Fluidleitung bzw. der Schlauch weiter weg vom Abgasstrang zu liegen kommt. Auf diese Weise kann die Temperaturrobustheit des Dosiermoduls weiter erhöht werden.
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Bevorzugt ist das metallische Anschlussstück als Metall-Leitung ausgeführt, die mindestens einen flexiblen Abschnitt aufweist. Beispielsweise kann die Metall-Leitung in zumindest einem Abschnitt eine wellenförmige oder faltenbalgähnliche Profilierung zur Herstellung des flexiblen Abschnitts aufweisen. Durch die Ausführung als Metall-Leitung kann das Anschlussstück besonders kostengünstig hergestellt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das metallische Anschlussstück mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden ist, wobei vorzugsweise der Stoffschluss über eine Verschweißung hergestellt ist. Über die stoffschlüssige Verbindung wird nicht nur eine dauerhaft sichere Verbindung, sondern ferner eine fluiddichte Verbindung des Anschlussstücks mit dem Gehäuse erreicht. Eine zusätzliche Abdichtung, beispielsweise durch Einlegen eines O-Rings aus einem Elastomermaterials ist somit entbehrlich. Da Dichtelemente aus einem Elastomermaterial zudem temperaturempfindlich sind, wird durch den Verzicht auf ein solches Dichtelement die Temperaturrobustheit des Dosiermoduls weiter erhöht.
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Des Weiteren bevorzugt weist das Anschlussstück einenends einen biegesteifen Abschnitt zur stoffschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse auf. Beispielsweise kann der biegesteife Abschnitt durch einen Abschnitt der Metall-Leitung gebildet werden, der keine Profilierung aufweist. Der biegesteif ausgeführte Abschnitt erleichtert die Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse. Insbesondere wird das Setzen der Schweißnaht vereinfacht.
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Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Anschlussstück anderenends einen biegesteifen Abschnitt zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Leitung aufweist. Der biegesteife Abschnitt bildet eine Art Stutzen aus, auf den die Leitung einfach aufgesteckt bzw. aufgepresst werden kann. Auf diese Weise wird ein Kraftschluss bzw. Presssitz erzielt, der verhindert, dass sich die Leitung von dem Anschlussstück löst. Über den Presssitz kann zudem eine fluiddichte Verbindung der Leitung mit dem Anschlussstück hergestellt werden.
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Vorzugsweise ist die Leitung, die es mit dem Anschlussstück zu verbinden gilt, eine Reduktionsmittelzulaufleitung, eine Kühlmittelzulaufleitung oder eine Kühlmittelrücklaufleitung. Die Leitung kann Bestandteil des Dosiermoduls oder Bestandteil eines Dosiersystems sein.
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Vorteilhafterweise ist die Leitung aus Kunststoff hergestellt, so dass es sich bei der Leitung auch um einen Schlauch handeln kann. Die Verwendung einer Kunststoffleitung erleichtert die Herstellung der Verbindung der Leitung mit dem metallischen Anschlussstück, da die Leitung einfach aufgesteckt bzw. aufgepresst werden kann.
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Darüber hinaus wird ein Dosiersystem zum Eindosieren eines Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Dosiermodul sowie mit einer Reduktionsmittelzulaufleitung, mittels welcher das Dosiermodul mit einem Fördermodul verbindbar ist, vorgeschlagen. Die Vorteile des Dosiermoduls erstrecken sich auch auf das Dosiersystem, das demzufolge temperaturrobust sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist. Denn die Reduktionsmittelzulaufleitung kann in einfacher Weise durch Aufstecken bzw. Aufpressen mit dem entsprechenden metallischen Anschlussstück des Dosiermoduls verbunden werden. Ferner kann der Anschluss aufgrund des zumindest abschnittsweise biegeelastisch ausgeführten metallischen Anschlussstücks beliebig im Raum orientiert werden, so dass das Dosiersystem für eine Vielzahl unterschiedlicher Einbausituationen geeignet ist. Mit zunehmender Länge des Anschlussstücks kann zudem der Anschluss in einer gewissen Entfernung zum Abgasstrang realisiert werden, so dass die Reduktionsmittelzulaufleitung weniger temperaturbelastet ist.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dosiersystems wird vorgeschlagen, dass eine Kühlmittelzulaufleitung und/oder eine Kühlmittelrücklaufleitung für den Anschluss des Dosiermoduls an ein Kühlsystem vorgesehen ist. Das Dosiersystem weist demnach eine Kühlung auf, durch welche die Robustheit des Dosiersystems gegenüber hohen Temperaturen weiter erhöht wird. Die Kühlmittelzulaufleitung und/oder die Kühlmittelrücklaufleitung sind vorzugsweise ebenfalls wie die Reduktionsmittelzulaufleitung über ein metallisches Anschlussstück an das Dosiermodul angeschlossen, wobei das metallische Anschlussstück zumindest abschnittsweise elastisch ausgebildet ist, so dass auch dieser Anschluss bzw. diese Anschlüsse beliebig im Raum orientierbar ist bzw. sind.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Dosiermodul gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
- 2 eine schematische Seitenansicht des Dosiermoduls der 1 und
- 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Dosiermodul gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Dem Längsschnitt der 1 ist ein Dosiermodul 1 mit einem mehrteilig ausgeführten Gehäuse 2 zu entnehmen, in dem ein Dosierventil 3 aufgenommen ist. Mittels des Dosierventils 3 ist ein Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Harnstofflösung in einen Abgasstrang (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs eindüsbar. Das Dosiermodul 1 wird hierzu derart an den Abgasstrang angebaut, dass das Gehäuse 2 mit dem Dosierventil 3 zumindest abschnittsweise in einen abgasführenden Bereich des Abgasstrangs hineinragt. Da in diesem Bereich sehr hohe Temperaturen herrschen, ist das Dosiermodul besonders robust gegenüber hohen Temperaturen auszulegen.
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Das Reduktionsmittel wird dem Dosiermodul 1 über eine Reduktionsmittelzulaufleitung 7 zugeführt, die hierzu mit einem Anschlussstück 4 des Dosiermoduls 1 verbunden wird (siehe 2). Das metallische Anschlussstück 4 ist weist einen ersten endseitigen Abschnitt 4.2 auf, mittels dessen es mit dem Gehäuse 2 des Dosiermoduls 1 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Durch den Stoffschluss wird eine dauerhafte Verbindung und darüber hinaus eine Abdichtung erreicht. An den Abschnitt 4.2, der biegesteif ist, schließt sich ein Abschnitt 4.1 an, der biegeelastisch ist. Die Elastizität wird vorliegend durch eine wellenförmige Profilierung des Abschnitts 4.1 erreicht. An den Abschnitt 4.1 schließt sich wiederum ein biegesteifer Abschnitt 4.3 an, der einen stutzenartigen Endabschnitt zur Verbindung mit der Leitung 7 ausbildet.
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Das Anschlussstück 4 ist im Bereich einer Stirnfläche des Gehäuses 2 angeordnet und in axialer Richtung orientiert. Aufgrund des biegeelastischen Abschnitts 4.1 kann jedoch die Orientierung den Bauraumerfordernissen in alle Raumrichtungen durch Biegen variiert werden (siehe Pfeil 11). Dadurch ist eine größtmögliche Flexibilität gewährleistet.
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Seitlich am Gehäuse 2 ist ein weiteres Anschlussstück 6 ausgebildet, das dem Anschluss einer Kühlmittelrücklaufleitung 9 dient. Ferner ist ein Anschlussstück 5 für eine Kühlmittelzulaufleitung 8 vorgesehen (siehe 2), die im Längsschnitt der 1 nicht dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 bzw. 2 sind die Anschlussstücke 5, 6 in herkömmlicher Weise aus Metall ausgebildet und in der Weise mit Leitungen 8, 9 aus Kunststoff verbindbar, dass SAE-Anschlüsse ausgebildet werden.
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Gemäß der in der 3 dargestellten Weiterbildung können aber auch die Anschlussstücke 5, 6 analog dem Anschlussstück 4 ausgebildet sein. Das heißt, dass gemäß der 3 jedes Anschlussstück 5, 6 aus zumindest drei Abschnitten 5.1, 5.2, 5.3 bzw. 6.1, 6.2, 6.3 besteht, wobei jeweils der mittlere Abschnitt 5.1, 6.1 biegeelastisch ausgeführt ist. Auf diese Weise können auch diese Anschlüsse beliebig im Raum orientiert werden (siehe Pfeil 12). Da im Längsschnitt der 3 das Anschlussstück 5 für die Kühlmittelzulaufleitung 8 nicht dargestellt ist, sind die jeweiligen Bezugszeichen in Klammern gesetzt.
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Allen Ausführungen gemein ist vorliegend ein stirnseitig angeordneter Steckeranschluss 10, der dem Anschluss mindestens einer elektrischen Leitung 13 dient.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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