DE102018209398A1 - dosing - Google Patents
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Abstract
Dosiermodul (1) zum Einspeisen eines Reduktionsmittels (10) in einen Abgaskanal (3) eines Verbrennungsmotors (4) mit einem Einspritzventil (6) zur Einstellung der Abgabemenge des Reduktionsmittels (10) durch das Dosiermodul (1), einem Dosiermodulbasiskörper (5), an dem das Einspritzventil (6) angeordnet ist, wenigstens einem ringförmigen Kühlfluidkanal (16) im Dosiermodulbasiskörper (5) zum Durchleiten eines Kühlfluids (22), einem Kühlfluidzuleitungskanal (18) zum Zuführen des Kühlfluids (22) zum Kühlfluidkanal (16), einem Kühlfluidableitungskanal (20) zum Abführen des Kühlfluids (22) vom Kühlfluidkanal (16), und einem Leitblech (27), das durch den Kühlfluidkanal (16) verläuft. Das Leitblech (27) teilt den ringförmigen Kühlfluidkanal (16) wenigstens abschnittsweise in einen in Radialrichtung äußeren Kühlfluidkanalbereich (16a) und einen in Radialrichtung inneren Kühlfluidkanalbereich (16b). Der Kühlfluidzuleitungskanal (18) ist horizontal oder von schräg unten zu einer Kühlfluidzuleitungsanschlussstelle (25a) am Dosiermodulbasiskörper (5) hingeführt, und der Kühlfluidzuleitungskanal (20) ist von einer Kühlfluidabführleitungsanschlussstelle (25b) angrenzend an den in Radialrichtung äußeren Kühlkanalbereich (16a) am Dosiermodulbasiskörper (5) nach oben weggeführt.Dosing module (1) for feeding a reducing agent (10) into an exhaust gas duct (3) of an internal combustion engine (4) with an injection valve (6) for setting the amount of the reducing agent (10) dispensed by the dosing module (1), a dosing module base body (5), on which the injection valve (6) is arranged, at least one annular cooling fluid channel (16) in the dosing module base body (5) for passing a cooling fluid (22), a cooling fluid supply channel (18) for supplying the cooling fluid (22) to the cooling fluid channel (16), a cooling fluid discharge channel (20) for removing the cooling fluid (22) from the cooling fluid channel (16), and a guide plate (27) which runs through the cooling fluid channel (16). The guide plate (27) divides the annular cooling fluid channel (16) at least in sections into an outer cooling fluid channel area (16a) in the radial direction and an inner cooling fluid channel area (16b) in the radial direction. The cooling fluid supply channel (18) is led horizontally or obliquely from below to a cooling fluid supply connection point (25a) on the dosing module base body (5), and the cooling fluid supply channel (20) is connected from a cooling fluid discharge line connection point (25b) adjacent to the radially outer cooling channel area (16a) on the dosing module base body. 5) led upwards.
Description
Die Erfindung betrifft ein Dosiermodul zum Einspeisen eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors. Die Erfindung betrifft auch einen Abgasstrang mit einem solchen Dosiermodul.The invention relates to a metering module for feeding a reducing agent into the exhaust line of an internal combustion engine. The invention also relates to an exhaust line with such a metering module.
Stand der TechnikState of the art
Im Bereich der Abgasnachbehandlung sind SCR (Selective Catalytic Reduction) Systeme bekannt, die die Aufgabe haben, Stickstoffoxide (NOx) im Abgas eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, eines Kraftfahrzeuges zu reduzieren.In the field of exhaust gas aftertreatment, SCR (Selective Catalytic Reduction) systems are known which have the task of reducing nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, of a motor vehicle.
Diese Systeme injizieren mittels eines sogenannten Dosiermoduls eine Harnstoffwasserlösung vor einem SCR-Katalysator in den Abgasstrang des Verbrennungsmotors. In chemischen Prozessen wird dann der Harnstoff in Zusammenwirken mit dem SCR-Katalysator in Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umgewandelt. Der Stickstoffgehalt im Abgas wird dabei reduziert.Using a so-called dosing module, these systems inject a urea water solution upstream of an SCR catalytic converter into the exhaust system of the internal combustion engine. In chemical processes, the urea is then converted into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) in cooperation with the SCR catalyst. The nitrogen content in the exhaust gas is reduced.
Im Betrieb des Fahrzeugs entstehen an der Position des Dosiermoduls Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius. Daher wird im Stand der Technik eine Kühlung am Dosiermodul vorgesehen, um Temperaturschäden daran zu verhindern und dessen Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Dies geschieht weniger verbreitet mittels Luftkühlung, häufiger jedoch mittels Wasserkühlung.During operation of the vehicle, temperatures of a few hundred degrees Celsius arise at the position of the dosing module. Therefore, cooling is provided on the metering module in the prior art in order to prevent temperature damage thereon and to ensure its functionality. This is done less widely with air cooling, but more often with water cooling.
Besonders im sogenannten „Hot Shutdown“ (Fahrzeug wird abgeschaltet, und Kühlwasser zirkuliert bei heißer Abgasanlage nicht mehr im Kühlkreislauf, weil die Kühlwasserpumpe mit dem Stopp des Verbrennungsmotors ebenfalls abgestellt wurde) wird das Einspritzventil im Inneren des Dosiermoduls thermisch stark beansprucht, da die Kühlwirkung in dieser Phase nur reduziert gegeben und das Abgassystem noch heiß ist. Ferner steht in diesem Fall nur noch das Kühlwasser im Dosiermodul selbst zur Kühlung zur Verfügung und es ist möglich, dass dieses Kühlwasser zum Sieden beginnt und der Dampf Kühlwasser aus dem Dosiermodul herausdrückt, was sich zusätzlich unvorteilhaft auf die Kühlwirkung auswirkt. Die Funktionsfähigkeit des Einspritzventils als Teil des Dosiermoduls kann durch eine Überhitzung beeinträchtigt werden.Especially in the so-called "hot shutdown" (vehicle is switched off, and cooling water no longer circulates in the cooling circuit when the exhaust system is hot, because the cooling water pump was also switched off when the combustion engine was stopped), the injection valve inside the metering module is subjected to high thermal stresses, because the cooling effect in This phase is only reduced and the exhaust system is still hot. Furthermore, in this case only the cooling water in the metering module itself is available for cooling and it is possible that this cooling water starts to boil and the steam pushes cooling water out of the metering module, which additionally has an unfavorable effect on the cooling effect. The functionality of the injection valve as part of the dosing module can be impaired by overheating.
Offenbarung der Erfindung:Disclosure of the Invention:
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Dosiermodul mit einer verbesserten Kühlung bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the invention to provide a metering module with improved cooling when the internal combustion engine is switched off.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous further developments result from the dependent claims.
Eine erfindungsgemäßes Dosiermodul zum Einspeisen eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, weist Folgendes auf: ein Einspritzventil für die Einstellung der Abgabemenge des Reduktionsmittels durch das Dosiermodul, einen Dosiermodulbasiskörper, an dem das Einspritzventil angeordnet ist, wenigstens einen ringförmigen Kühlfluidkanal im Dosiermodulbasiskörper zum Durchleiten eines Kühlfluids, insbesondere Kühlwassers, und dadurch Kühlen des Dosiermoduls, einen Kühlfluidzuleitungskanal zum Zuführen des Kühlfluids zum Kühlfluidkanal, einen Kühlfluidableitungskanal zum Abführen des Kühlfluids vom Kühlfluidkanal, und ein Leitblech, das durch den Kühlfluidkanal verläuft, zur Strömungsführung des Kühlfluid. Das Leitblech teilt den ringförmigen Kühlfluidkanal wenigstens abschnittsweise in einen in radialer Richtung (Radialrichtung) äußeren Kühlfluidkanalbereich und einen in Radialrichtung inneren Kühlfluidkanalbereich auf. Wenn das Dosiermodul in einer betriebsbereiten Einbaulage am Abgasstrang verbaut ist, ist der Kühlfluidzuleitungskanal horizontal oder schräg von unten zu einer Kühlfluidzuleitungsanschlussstelle am Dosiermodulbasiskörper hingeführt, und der Kühlfluidableitungskanal ist angrenzend an den in Radialrichtung äußeren Kühlkanalbereich von einer Kühlfluidabführleitungsanschlussstelle am Dosiermodulbasiskörper nach oben weggeführt, so dass möglicher Dampf im Kühlfluid darin aufsteigen kann.A dosing module according to the invention for feeding a reducing agent into the exhaust line of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, has the following: an injection valve for setting the amount of the reducing agent dispensed by the dosing module, a dosing module base body on which the injection valve is arranged, at least one annular cooling fluid channel in the dosing module base body for passing a cooling fluid, in particular cooling water, and thereby cooling the metering module, a cooling fluid supply duct for supplying the cooling fluid to the cooling fluid duct, a cooling fluid discharge duct for discharging the cooling fluid from the cooling fluid duct, and a guide plate which runs through the cooling fluid duct for guiding the flow of the cooling fluid. The guide plate divides the annular cooling fluid channel at least in sections into an outer cooling fluid channel region in the radial direction (radial direction) and an inner cooling fluid channel region in the radial direction. If the metering module is installed in a ready-to-use installation position on the exhaust line, the cooling fluid supply channel is led horizontally or obliquely from below to a cooling fluid supply connection point on the metering module base body, and the cooling fluid discharge channel is adjacent to the radially outer cooling channel area from a cooling fluid discharge line connection point on the metering module base body, so that it is possible to lead away from the metering module base Steam can rise in the cooling fluid.
Das Dosiermodul wird am Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges vor einem SCR-Katalysator, der die Aufgabe hat, Stickstoffoxide (NOx) im Abgas des Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, zu reduzieren, angeordnet. Mittels des Dosiermoduls wird ein Reduktionsmittel, beispielsweise eine Harnstoffwasserlösung, vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang eingespeist. Der Harnstoff wird in Zusammenwirken mit dem SCR-Katalysator in Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umgewandelt. Der Stickstoffgehalt im Abgas wird dadurch reduziert.The metering module is arranged on the exhaust line of a motor vehicle in front of an SCR catalytic converter, which has the task of reducing nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas of the internal combustion engine, in particular the diesel engine. By means of the metering module, a reducing agent, for example a urea water solution, is fed into the exhaust line before the SCR catalytic converter. Together with the SCR catalyst, the urea is converted into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). This reduces the nitrogen content in the exhaust gas.
Die Angaben „horizontal“, „vertikal“, „oben“ und „unten“ werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung auf das betriebsfähig an einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges verbaute Dosiermodul bezogen verstanden. Das Kraftfahrzeug steht hierfür ebenerdig, d.h. nicht am Hang.In the context of the present description, the information “horizontal”, “vertical”, “top” and “bottom” is understood to refer to the metering module that is operationally installed on an exhaust system of a motor vehicle. The motor vehicle is at ground level for this, i.e. not on a slope.
Als Kühlfluid kommt bevorzugt Kühlwasser, d.h. Wasser, dem Korrosionsinhibitoren, Frostschutzmittel, Siedepunkterhöher und dergleichen zugesetzt sein können, zum Einsatz. Ebenso können andere Fluide, die beispielsweise bei Raumtemperatur flüssig sind, und bei einer Siedetemperatur in ihre Gasphase übergehen, zur Kühlung des Dosiermoduls Verwendung finden.The cooling fluid used is preferably cooling water, ie water to which corrosion inhibitors, antifreeze, boiling point boosters and the like can be added. Likewise, other fluids, for example at room temperature are liquid, and pass into their gas phase at a boiling temperature, are used to cool the metering module.
Der Kühlfluidzuleitungskanal und der Kühlfluidabführkanal können beispielsweise abschnittsweise durch Schläuche oder Rohre gebildet sein.The cooling fluid supply duct and the cooling fluid discharge duct can, for example, be formed in sections by hoses or pipes.
Dampf im Kühlfluidkanal kann in der nach oben weggeführten Kühlfluidabführkanal nach oben steigen, bewegt sich damit in Strömungsrichtung des Kühlfluids und kann dadurch den Kühlfluidtransport durch den Kühlfluidableitungskanal unterstützen bzw. antreiben. Dadurch wird auch die Kühlfluidzirkulation im Kühlfluidkanal verbessert. Dies wirkt sich positiv auf die Kühlung des Dosiermoduls aus.Steam in the cooling fluid channel can rise upward in the cooling fluid discharge channel, thus moving in the flow direction of the cooling fluid and can thereby support or drive the cooling fluid transport through the cooling fluid discharge channel. This also improves the cooling fluid circulation in the cooling fluid channel. This has a positive effect on the cooling of the dosing module.
Da der Kühlfluidzuleitungskanal horizontal oder von unten an den Dosiermodulbasiskörper herangeführt ist, wird die Wahrscheinlichkeit von einem Einströmen von Dampf in den Kühlfluidzuleitungskanal verringert. Ein Abbremsen der Strömung des Kühlfluids durch entgegen der Strömungsrichtung aufsteigenden Dampf wird damit vermieden und das Durchströmen des Kühlfluids durch den Kühlfluidzuleitungskanal, den Kühlfluidkanal und den Kühlfluidableitungskanal verbessert.Since the cooling fluid supply duct is guided horizontally or from below to the dosing module base body, the probability of steam flowing into the cooling fluid supply duct is reduced. A braking of the flow of the cooling fluid by steam rising counter to the flow direction is thus avoided and the flow of the cooling fluid through the cooling fluid supply duct, the cooling fluid duct and the cooling fluid discharge duct is improved.
Das Leitblech verläuft im Kühlfluidkanal und dient der Strömungsführung des Kühlfluids bzw. Kühlwassers. Dadurch, dass das Leitblech den ringförmigen Kühlfluidkanal wenigstens abschnittsweise in einen in Radialrichtung äußeren Kühlfluidkanalbereich und einen in Radialrichtung inneren Kühlfluidkanalbereich aufteilt, wird das Kühlfluid ebenfalls in zwei Ringschalen aufgeteilt. In Radialrichtung innen bedeutete dabei hinsichtlich des ringförmig um das Einspritzventil verlaufenden Kühlkanals, nahe dem Einspritzventil und in Radialrichtung außen bedeutet weiter davon entfernt. Die Hitzeeinwirkung am Abgasstrang kommt von außen an das Dosiermodul, wodurch Dampfblasen auch bevorzugt in der äußeren Ringschale des Dosiermoduls entstehen. Das Leitblech hält diese Dampfblasen außen im in Radialrichtung äußeren Kühlfluidkanalbereich, von wo aus diese nach oben in den Kühlfluidableitungskanal abgegeben werden. Dabei steigen die Dampfblasen im Kühlfluid nach oben, werden durch den Kühlfluidkanal transportiert und gelangen bevorzugt in den an den Kühlfluidkanal durchgehend angeschlossenen Kühlfluidableitungskanal. Die Dampfblasen treiben durch ihren Aufstieg in dem ansteigenden Kühlfluidableitungskanal den Transport des Fluids an.The baffle runs in the cooling fluid channel and serves to guide the flow of the cooling fluid or cooling water. Because the guide plate divides the annular cooling fluid channel at least in sections into an outer cooling fluid channel region in the radial direction and an inner cooling fluid channel region in the radial direction, the cooling fluid is likewise divided into two annular shells. In the radial direction on the inside meant with regard to the cooling channel running in a ring around the injection valve, near the injection valve and in the radial direction on the outside means further away. The heat on the exhaust line comes from the outside of the metering module, whereby vapor bubbles are also preferably generated in the outer ring shell of the metering module. The baffle keeps these vapor bubbles outside in the radially outer cooling fluid channel area, from where they are discharged upwards into the cooling fluid discharge channel. The vapor bubbles in the cooling fluid rise upward, are transported through the cooling fluid channel and preferably reach the cooling fluid discharge channel connected continuously to the cooling fluid channel. The vapor bubbles drive the transport of the fluid through their rise in the rising cooling fluid discharge channel.
Beispielsweise ist das Leitblech als Gitter ausgebildet und erlaubt eine Durchströmung von Kühlfluid zu einem gewissen Maße, wobei eine Trennwirkung von in Radialrichtung äußerem erwärmten zu in Radialrichtung innerem weniger erwärmten Kühlfluid trotzdem erzielt wird. Ebenso kann das Leitblech nur in einem oberen Bereich des Kühlkanals vorgesehen sein und beispielsweise bis auf eine Höhe knapp unterhalb, beispielsweise 1 cm unterhalb, der Kühlfluidzuleitungsanschlussstelle geführt sein, um darunter einen Kühlfuidaustausch zwischen dem in Radialrichtung inneren Kühlfluidkanalbereich und dem in Radialrichtung äußeren Kühlfluidkanalbereich zu ermöglichen.For example, the baffle plate is designed as a grid and allows cooling fluid to flow through to a certain extent, with a separating effect from cooling fluid that is heated in the radial direction to less heating in the radial direction inside is nevertheless achieved. Likewise, the baffle plate can only be provided in an upper area of the cooling channel and, for example, can be led to a height just below, for example 1 cm below, the cooling fluid supply connection point, in order to enable a cooling fluid exchange between the cooling fluid channel area that is in the radial direction and the cooling fluid channel area that is in the radial direction ,
Gemäß einer Ausführungsform des Dosiermoduls mündet der Kühlfluidzuleitungskanal in den in Radialrichtung inneren Kühlfluidkanalbereich ein. Ein Teil des Kühlfluidzuleitungskanals ist dabei beispielsweise mittels einer Hülse gebildet, die von in Radialrichtung außen in den Dosiermodulbasiskörper bis in den in Radialrichtung inneren Kühlfluidkanalbereich hineinragt. Das Hineinragen des Kühlfluidzuleitungskanals in den in Radialrichtung inneren Kühlfluidkanalbereich verbessert eine Trennung des in den Kühlkanal einströmenden Kühlfluids von dem Kühlfluid, das im Kühlkanal in Radialrichtung außen angeordnet, stark erwärmt und dadurch dampfhaltig sein kann. Die Wahrscheinlichkeit von einem Einströmen von Dampf aus diesem erwärmten, in Radialrichtung äußeren, Kühlfluid in den Kühlfluidzuleitungskanal wird dadurch verringert.According to one embodiment of the metering module, the cooling fluid supply duct opens into the cooling fluid duct region that is inner in the radial direction. Part of the cooling fluid supply channel is formed, for example, by means of a sleeve which projects from the outside in the radial direction into the metering module base body into the cooling fluid channel region which is inner in the radial direction. The protrusion of the cooling fluid supply channel into the cooling fluid channel region, which is inner in the radial direction, improves a separation of the cooling fluid flowing into the cooling channel from the cooling fluid, which is arranged radially on the outside in the cooling channel, is strongly heated and can therefore contain steam. The probability of an inflow of steam from this heated, radially outer cooling fluid into the cooling fluid supply channel is thereby reduced.
Gemäß einer Ausführungsform des Dosiermoduls umfasst das Dosiermodul zusätzlich einen Wärmespeicher, der thermisch leitend mit dem Kühlfluidableitungskanal verbunden ist, um den Kühlfluidableitungskanal zu kühlen und damit möglichen Dampf im Kühlfluid zu kondensieren. Um noch wirkungsvoller zu verhindern, dass sich Dampf bzw. Gasblasen in dem Kühlfluidableitungskanal, insbesondere im Bereich eines höchsten Punkts des Kühlfluidableitungskanals, ansammeln können und diese den Durchfluss dort behindern, ist zusätzlich der Wärmespeicher vorgesehen. Der Wärmespeicher ist im Betrieb kühler als der temporär erwärmte Kühlfluidableitungskanal und kann daher von dieser Wärme aufnehmen und diesen damit kühlen. Durch die Kühlung des Kühlfluidableitungskanals werden Gasblasen in dem Kühlfluidableitungskanal kondensiert und entfernt. Der Wärmespeicher ist beispielsweise oberhalb des Dosiermodulbasiskörpers angeordnet. Ferner ist der Wärmespeicher bevorzugt an oder unterhalb des höchsten Punktes des Kühlfluidableitungskanals angeordnet, um Gasblasen im Kühlfluid durch Kondensation zu entfernen, bevor sie sich dort ansammeln können. Der Wärmespeicher bietet den Vorteil von einem technisch einfachen, störungsunanfälligen Aufbau und einem geringen Platzbedarf. Der Wärmespeicher unterscheidet sich von Kühlrippen dahingehend, dass er massiver gestaltet ist, daher eine hohe Wärmekapazität besitzt und viel Wärmeenergie in kurzer Zeit aufnehmen kann.According to one embodiment of the dosing module, the dosing module additionally comprises a heat store, which is connected in a thermally conductive manner to the cooling fluid discharge duct in order to cool the cooling fluid discharge duct and thus to condense possible steam in the cooling fluid. In order to prevent even more effectively that steam or gas bubbles can collect in the cooling fluid discharge duct, in particular in the region of a highest point of the cooling fluid discharge duct, and that these hinder the flow there, the heat store is additionally provided. The heat accumulator is cooler in operation than the temporarily heated cooling fluid discharge duct and can therefore absorb heat from it and thus cool it. By cooling the cooling fluid discharge channel, gas bubbles in the cooling fluid discharge channel are condensed and removed. The heat store is arranged, for example, above the base of the metering module. Furthermore, the heat accumulator is preferably arranged at or below the highest point of the cooling fluid discharge duct in order to remove gas bubbles in the cooling fluid by condensation before they can accumulate there. The heat accumulator offers the advantage of a technically simple, fault-resistant construction and a small space requirement. The heat storage differs from cooling fins in that it is more solid, therefore has a high heat capacity and can absorb a lot of heat energy in a short time.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Dosiermoduls ist der Wärmespeicher als Wärmespeicherplatte, insbesondere im Wesentlichen aus Stahl oder Aluminium gefertigt, ausgeführt. Durch den plattenförmigen Aufbau kann Wärme gut vom Kühlfluidableitungskanal abgeleitet werden. Das wärmekapazitiv relevante Volumen des Wärmespeichers kann dabei entfernt von dem eigentlichen Kühlfluidableitungskanal vorgesehen werden. Dies bietet Vorteile hinsichtlich der räumlichen Anordnung. Ferner kann ein plattenförmiger, d.h. flacher, Wärmespeicher, besonders gut an einem Kraftfahrzeug befestigt werden und auch dazu dienen als Halterung für ein Rohr oder einen Schlauch, in dem der Kühlfluidableitungskanal gebildet ist, zu dienen. Die Materialstärke der Wärmespeicherplatte kann beispielsweise bei 4 bis 20 mm liegen, um eine große Wärmeableitungskapazität zu bieten.According to a further embodiment of the metering module, the heat store is as Heat storage plate, in particular essentially made of steel or aluminum. The plate-like structure allows heat to be dissipated well from the cooling fluid discharge duct. The heat capacity relevant volume of the heat accumulator can be provided away from the actual cooling fluid discharge duct. This offers advantages in terms of spatial arrangement. Furthermore, a plate-shaped, ie flat, heat accumulator can be attached particularly well to a motor vehicle and can also serve as a holder for a tube or a hose in which the cooling fluid discharge duct is formed. The material thickness of the heat storage plate can be, for example, 4 to 20 mm in order to offer a large heat dissipation capacity.
Die Funktionstüchtigkeit einer Entfernung der Gasblasen mittels des Wärmespeichers ist nicht durch die Menge an Gas begrenzt. Sowohl Stahl als auch Aluminium als Werkstoff für den Wärmespeicher weisen eine hohe spezifische Wärmekapazität auf, so dass der Wärmespeicher bei geringen gewünschten Abmessungen eine hohe Wärmekapazität bieten kann. Stahl bietet als Material eine besonders hohe Festigkeit und ermöglicht vielfältige Verbindungsmöglichkeiten für den Wärmespeicher, da es besonders gut schweißbar ist. Aluminium hat dabei den Vorteil von einem geringen Gewicht. Es können auch Legierungen von Stahl oder Aluminium zum Einsatz kommen.The functionality of removing the gas bubbles by means of the heat store is not limited by the amount of gas. Both steel and aluminum as a material for the heat store have a high specific heat capacity, so that the heat store can offer a high heat capacity with small desired dimensions. Steel offers a particularly high strength as a material and enables a variety of connection options for the heat accumulator, since it is particularly easy to weld. Aluminum has the advantage of low weight. Alloys of steel or aluminum can also be used.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Dosiermoduls weist der Wärmespeicher ein Volumen von 20 bis 90 cm3 auf. Ein Volumen des Wärmespeichers von 20 bis 90 cm3 bietet bei geringem Bauraum eine gute Wärmekapazität, um Temperaturspitzen an dem Kühlfluidableitungskanal schnell abzukühlen, um Dampf im Kühlwasser durch Kondensation zu reduzieren.According to a further embodiment of the metering module, the heat store has a volume of 20 to 90 cm 3 . A volume of the heat accumulator of 20 to 90 cm 3 offers a good heat capacity in a small installation space in order to rapidly cool temperature peaks in the cooling fluid discharge duct in order to reduce steam in the cooling water by condensation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Dosiermoduls sind am Kühlfluidableitungskanal Kühlrippen vorgesehen. Die Kühlrippen ermöglichen auf Grund ihrer großen Oberfläche eine gute Wärmeableitung von Wärme vom Kühlfluidableitungskanal an die Umgebung. Es kann auch eine Kombination aus dem Wärmespeicher und den Kühlrippen zum Einsatz kommen.According to a further embodiment of the metering module, cooling fins are provided on the cooling fluid discharge duct. Due to their large surface area, the cooling fins enable good heat dissipation of heat from the cooling fluid discharge duct to the surroundings. A combination of the heat accumulator and the cooling fins can also be used.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Dosiermoduls verläuft der Kühlfluidableitungskanal zwischen den Kühlrippen und dem Wärmespeicher. Durch diese Anordnung wird eine besonders gute Kühlung des Kühlfluidableitungskanals erreicht, da auf der einen Seite des Kühlfluidableitungskanalumfangs Wärme an den Wärmespeicher, beispielsweise die Wärmespeicherplatte, abgegeben werden kann und an der anderen Seite des Kühlfluidableitungskanalumfangs Wärme mittels der Kühlrippen abgegeben werden kann. Die Kühlung durch den Wärmespeicher und die Kühlrippen ergänzen sich dabei gut. Während kurzfristige Temperaturspitzen gut in den Wärmespeicher mit seiner hohen Wärmekapazität bedingt durch seine Materialstärke abgegeben werden kann, können die Kühlrippen über ihre große Oberfläche viel Wärmeenergie pro Zeit an die Umgebung abgegeben. Mit dieser Anordnung ergibt sich somit ein gutes Zeitverhalten der Kühlung des Kühlfluidableitungskanals sowohl bei Temperaturspitzen im Kühlfluid als auch hinsichtlich der ständigen Wärmeabführung.According to a further embodiment of the dosing module, the cooling fluid discharge channel runs between the cooling fins and the heat accumulator. This arrangement achieves particularly good cooling of the cooling fluid discharge duct, since heat can be given off to the heat accumulator, for example the heat storage plate, on one side of the cooling fluid discharge duct circumference and heat can be emitted by means of the cooling ribs on the other side of the cooling fluid discharge duct circumference. The cooling by the heat accumulator and the cooling fins complement each other well. While short-term temperature peaks can be released into the heat accumulator with its high heat capacity due to its material thickness, the cooling fins can release a large amount of thermal energy into the environment over time thanks to their large surface area. With this arrangement, this results in a good time behavior of the cooling of the cooling fluid discharge channel, both in the case of temperature peaks in the cooling fluid and with regard to the constant heat dissipation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Dosiermoduls ist der Kühlfluidzuleitungskanal in einem ersten Winkel von 0 bis 80 Grad zur Horizontale zum Dosiermodulbasiskörper hingeführt und/oder der Kühlfluidableitungskanal in einem zweiten Winkel von 0 bis 80 Grad zur Vertikale von dem Dosiermodulbasiskörper weggeführt.According to a further embodiment of the dosing module, the cooling fluid supply channel is led from the dosing module base body at a first angle of 0 to 80 degrees to the horizontal and / or the cooling fluid discharge channel is led away from the dosing module base body at a second angle from 0 to 80 degrees to the vertical.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Dosiermoduls ist die Kühlfluidzuleitungsanschlussstelle so angeordnet, dass ein oberer Teil des Kühlfluidkanals höher liegt als die Kühlfluidzuleitungsanschlussstelle und ein unterer Teil des Kühlfluidkanals tiefer liegt als die Kühlfluidzuleitungsanschlussstelle. Sollte es dazu kommen, dass der Dampf nicht vollständig von dem nach oben weggeführten Kühlfluidzuleitungskanal aufgenommen werden kann, so verhindert der seitliche Anschluss des Kühlfluidzuleitungskanals ein Leerlaufen des gesamten Kühlwasservolumens des Kühlkanals, da zumindest in dem Bereich, der tiefer als die Anschlussstelle des seitlich sich anschließenden Kühlfluidzuleitungskanals am Dosiermodulbasiskörper liegt, Kühlfluid verbleibt. Der Dampf kann dabei über das restliche Kühlwasservolumen im Bereich unterhalb der Kühlfluidzuleitungsanschlussstelle strömen ohne dieses aus dem Kühlfluidkanal herauszudrücken.According to a further embodiment of the dosing module, the cooling fluid supply connection point is arranged in such a way that an upper part of the cooling fluid channel lies higher than the cooling fluid supply connection point and a lower part of the cooling fluid channel lies lower than the cooling fluid supply connection point. If it happens that the steam cannot be completely absorbed by the cooling fluid supply duct leading upwards, the lateral connection of the cooling fluid supply duct prevents the entire cooling water volume of the cooling duct from draining, since at least in the area that is deeper than the connection point of the side connection Cooling fluid supply channel is on the dosing module base body, cooling fluid remains. The steam can flow over the remaining cooling water volume in the area below the cooling fluid supply connection point without forcing it out of the cooling fluid channel.
Ein erfindungsgemäßer Abgasstrang zur Abführung der Abgase eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselmotors, weist ein erfindungsgemäßes Dosiermodul und einen SCR-Katalysator auf. Das Dosiermodul ist dem SCR-Katalysator vorgeschaltet angeordnet.An exhaust line according to the invention for removing the exhaust gases from an internal combustion engine, in particular a diesel engine, has a metering module according to the invention and an SCR catalytic converter. The dosing module is arranged upstream of the SCR catalytic converter.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors mit einem Dosiermodul zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in einen Abgaskanal des Abgasstrangs in einer schematischen Darstellung.1 shows an exhaust system of an internal combustion engine with a metering module for injecting a reducing agent into an exhaust duct of the exhaust system in a schematic representation. -
2 zeigt ein Dosiermodul gemäß dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung;2 shows a dosing module according to the prior art in a schematic representation; -
3 zeigt ein Dosiermodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung;3 shows a dosing module according to a first embodiment in a schematic representation; -
4 zeigt das Dosiermodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung;4 shows the dosing module according to the first embodiment in a schematic representation; -
5 zeigt das Dosiermodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit zwei alternativen Verläufen des Kühlfluidzuleitungskanals und des Kühlfluidableitungskanals in einer schematischen Darstellung;5 shows the dosing module according to the first embodiment with two alternative courses of the cooling fluid supply channel and the cooling fluid discharge channel in a schematic representation; -
6 zeigt ein Dosiermodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung;6 shows a dosing module according to a second embodiment in a schematic representation; -
7 zeigt ein Dosiermodul gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung; und7 shows a dosing module according to the second embodiment in a schematic sectional view; and -
8 zeigt ein Dosiermodul gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung.8th shows a dosing module according to a third embodiment in a schematic sectional view.
Figurenbeschreibungfigure description
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.Several embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying figures.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures, the same reference numerals designate identical or functionally identical components, unless stated otherwise.
Das Dosiermodul
Das Dosiermodul
Bei diesem bekannten Dosiermodul
Der Kühlfluidableitungskanal
Im Betrieb strömt das Kühlfluid
Dampf
Da nur der Kühlfluidableitungskanal
Ein Leitblech
Dampfblasen
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wärmespeicher
Der Wärmespeicher
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