EP3143275B1 - Vorrichtung zum einspritzen eines mediums, abgasnachbehandlungsanlage - Google Patents

Vorrichtung zum einspritzen eines mediums, abgasnachbehandlungsanlage Download PDF

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EP3143275B1
EP3143275B1 EP15721223.4A EP15721223A EP3143275B1 EP 3143275 B1 EP3143275 B1 EP 3143275B1 EP 15721223 A EP15721223 A EP 15721223A EP 3143275 B1 EP3143275 B1 EP 3143275B1
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EP
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piston
housing
housing part
armature
magnet armature
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EP15721223.4A
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Thorsten Stoeberl
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a device, in particular a pump-nozzle system, for injecting a medium, in particular a liquid exhaust aftertreatment agent, with a housing in which a piston is mounted axially displaceable, and with an electromagnetic actuator for displacing the piston against a spring force, wherein the actuator has a piston which is associated with the piston for displacing it and can be displaced with magnetic armature.
  • the invention relates to an exhaust aftertreatment system for a motor vehicle with a corresponding device which serves to inject exhaust aftertreatment agent into an exhaust gas stream of an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the device of the cited document has a piston which is mounted axially displaceably in a housing, wherein an electromagnetic actuator is provided for displacement, which actuates or displaces the piston against a spring force, so that a force in one direction only by the actuator is applied while the piston is moved back by spring force to its original position.
  • the actuator has a magnet armature which can be displaced with the piston, so that the magnet armature is moved by generating a magnetic field, thereby entraining the piston.
  • the magnet armature in this case has an opening through which the piston extends axially and is frictionally connected radially to the armature to its entrainment.
  • the aqueous urea solution Since the aqueous urea solution has a low viscosity, it can come in the narrow guides, for example between the piston and the housing, to great wear. When pressure builds forces can also occur that cause the piston is loaded radially, which also results in radially acting forces that lead to increased wear, in particular to adhesion and abrasion.
  • a device of the generic type is also known from the published patent applications DE 10 2006 044 246 A1 . DE 10 2008 005 647 A1 . EP 1 832 739 A1 . US 2012/244014 A1 . US 4,300,873 A or US 4,272,225 A out. These each describe a pump-nozzle system with a magnet armature and with the magnet armature mitverschiebbaren piston. The armature are each guided on an inner side of a housing or housing part of the respective pump-nozzle system.
  • the device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the wear of the device is reduced and thereby the service life is increased.
  • This is inventively achieved in that the armature bears only axially on the piston and is held radially guided on the housing. The leadership of the armature thus takes place in the radial Direction not by the piston, but only by the housing.
  • the fact that the piston abuts only axially on the magnet armature achieved that the piston can not transmit any lateral forces or radial forces on the armature or the armature radial forces on the piston.
  • the fact that the magnet armature is held guided on the housing, the guide surfaces can be increased in a simple manner to improve the leadership and to avoid lateral forces. Due to the axial contact with the piston, transverse forces on the piston are not passed on, so that the contact between the contact between the piston and the housing or bearing point is reduced. This results in a reduced wear of the device.
  • the magnet armature has a cup-shaped longitudinal section with a bottom and a jacket wall, wherein the piston bears axially against the ground.
  • the armature thus comprises radially the piston, wherein the jacket wall is expediently spaced from the piston. Due to the cup-shaped longitudinal section of the magnet armature can be performed well radially on its outer shell wall in the housing and at the same time act on the piston axially with an actuating force.
  • At least one opening is formed in the bottom spaced from the piston.
  • Medium, in particular air or liquid, can flow through the opening in order to allow pressure equalization, so that an actuation of the magnet armature does not build up a pressure which could counteract the generated magnetic force or spring force. This ensures easy operation of the device with very little effort.
  • the jacket wall radially surrounds a housing part of the housing which supports the piston.
  • the jacket wall thus has an inner diameter which is larger than an outer diameter of a piston housing housing part. Characterized in that the jacket wall radially surrounds the housing part, a particularly compact device is ensured. According to the invention, the jacket wall bears radially on the outside of the housing part and is thereby guided radially in the housing part.
  • the piston and / or the housing part have at least one Ein Industriesfase or -Rundung.
  • a chamfer is to be understood in particular as meaning a chamfer which is provided at one end of the piston and / or housing part where the piston and housing part first come into contact with one another during assembly.
  • the piston thus has at its end facing the housing part on a Ein Industriesfase and / or the housing at the outer end of a piston stored piston receptacle.
  • the piston preferably has a corresponding insertion chamfer or rounded at both of its ends.
  • the housing part may have a Ein Industriesfase or -Rundung associated with the piston or the armature.
  • the housing part for the piston and the armature each have at least one Ein Industriesfase or - rounding.
  • the armature itself is also provided with a Ein Industriesfase or -Rundung, which is assigned to the housing part.
  • the Ein Industriesfase or -Rundung or Ein Industriesfasen or -Rundonne contribute to the fact that liquid is drawn into the gaps between the piston and the housing part or armature and piston part.
  • pressure builds up in the guide between piston and housing or housing part and magnet armature, which leads to a centering of the components relative to one another.
  • adhesive relationship as mixed friction is avoided and ensures a liquid friction between the piston and the housing part or between the housing part and the gas tanker, which further reduces the wear in the device.
  • the piston is made of ceramic, in particular zirconia ceramic.
  • This material has a high resistance to propagation of cracks and is particularly suitable for connections between ceramic and steel.
  • the housing is made of an austenitic, non-magnetic stainless steel.
  • the housing or the stainless steel is kolsterinstrument. Piston and housing part thus consist of different, in particular foreign material, whereby the adhesion is advantageously avoided.
  • the piston is made as a Kolsterilloner piston austenitic stainless steel.
  • inventive construction there are already fundamental advantages, which have already been explained above and lead to the advantages mentioned in operation.
  • the production of the piston made of stainless steel is possibly cheaper to represent.
  • the piston has a carbon coating in each case.
  • the carbon coating leads to a reduced adhesion.
  • the exhaust aftertreatment system according to the invention with the features of claim 10 is characterized by the inventive design of the device. This results in the already mentioned advantages. Further advantages and features emerge from the previously described.
  • the figure shows a simplified longitudinal sectional view of a device 1, which is designed as a pump-nozzle system and part of an exhaust aftertreatment system for post-treatment of exhaust gas of an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the device 1 has a housing 2, which in the present case is designed in several parts.
  • the housing 2 has a first outer housing part 3 and a second inner housing part 4.
  • the housing part 4 has a piston seat 5, in which a piston 6 is held slidably axially displaceable.
  • the piston receptacle 5 has an inner diameter that substantially corresponds to the outer diameter of the piston 6, so that an advantageous slide bearing for the piston 6 results.
  • the piston receptacle 5 is formed as a blind hole or recess so that it has a single end a tapered diameter.
  • the tapered diameter forms an injection opening 7, which is closed by a valve element 8.
  • the valve element 8 is urged by a spring element 8 ', which is supported on the housing 2, against the housing part 4 on the side facing away from the piston 6 of the flow opening 7.
  • the inlet channel 9 is connected, for example, with a tank providing the exhaust gas aftertreatment agent.
  • the inlet channel 9 and the injection opening 7 both open into a pressure chamber 11 formed by piston 6 and housing part 4. If the piston 6 moves in such a way that the volume of the pressure chamber 11 is increased, exhaust gas aftertreatment agent is sucked in. When the piston 6 moves in the opposite direction, the exhaust gas aftertreatment agent is compressed and exhausted through the injection opening 7 while opening the valve element 8.
  • a spring element 12 is on the one hand provided, which is arranged axially biased between the piston 6 and the housing part 4 in the pressure chamber 11, and on the other hand, an actuator 13 which is designed for the electromagnetic actuation of the piston 6.
  • the actuator 13 has an energizable coil 14, and a magnet armature 15 and optionally a pole core, on which the non-return valve 10 is arranged in the present case.
  • Electromagnetic actuators for the actuation of valves or injection nozzles are known in principle, so that in the present case, not every single detail should be discussed. Of importance in the present case is the design of the armature 15 and its relationship to the piston. 6
  • the magnet armature 15 is cup-shaped, with a bottom 16 and a jacket wall 17.
  • the jacket wall 17 has an inner diameter which substantially corresponds to the outer diameter of the housing part 4, so that the magnet armature 15 is held axially slidably mounted on the housing part 4. Radially, the armature 15 is thus on the housing part 4.
  • the bottom 16 of the armature 15 is associated with one end of the piston 6 such that the piston 6 abuts axially against the bottom 16. Between piston 6 and armature 15 thus an axial abutment surface 18 is formed. Radially spaced from the piston 6 and in particular the abutment surface 18 are provided in the bottom a plurality of evenly distributed over the circumference in particular arranged openings 19, which serve to equalize the pressure.
  • the armature 15 further has at its the housing part 4 facing the end facing the housing part 4 Ein beneficiafase 20.
  • the housing part 4 is at its the armature 15 facing the end with a radially outward Ein manufacturedfase 21 and a radially inner Ein manufacturedfase 22 is provided so that the Ein manufacturedfase 21 the armature 15 and the Ein manufacturedfase 22 is associated with the piston 6.
  • the piston 6 also has at its the pressure chamber 11 end facing a Ein manufacturedfase 23. Also at the opposite end 6 of the piston is provided with a Einriosfase.
  • the device 1 has the advantage that the armature 15 is not radially guided by the piston 6, but on the housing part 4. Thus, results between the piston 6 and armature 15 is a small axial abutment surface 18. The piston 6 and the armature 15 are thus decoupled with respect to each other occurring transverse forces. The magnetic force required for compression is transmitted axially from the armature 15 to the piston 6.
  • the resetting of the piston 6 is effected by the spring element 12, which in the present case is designed as a helical spring.
  • the return operation does not or hardly contributes to the wear of the device 1 due to an advantageously low spring force selected. Between the housing part 4 and the magnet armature 15 no wear is generated due to the large radial bearing surface and the purely axial movement of the magnet armature 15, because the armature 15 undergoes little or no transverse forces.
  • the piston made of ceramic, in particular zirconia ceramic and the housing 2, in particular the housing part 4, made of an austenitic, non-magnetic stainless steel, the additionally is kolsterinstrument, are manufactured.
  • the piston 6 and the housing part 4 or the housing 2 thus consist of foreign material, whereby adhesion between them is avoided.
  • Ein Industriesfase 23 is particularly easy to install.
  • the piston 6 is smooth and, if it is made of hard, martensitic stainless steel, can additionally be protected against adhesion via a carbon layer / carbon coating.
  • a Kolsterized piston 6 made of austenitic stainless steel can be used as the basis for a carbon coating.
  • the piston 6 then expediently has sufficient basic hardness in order to avoid breakage of the carbon coating under load.
  • the lead-in chamfers 20 to 23 are preferably made small to ensure that the carbon coating can not chip off at these locations.
  • insertion recesses may also be provided on the piston 6, the housing part 4 and / or the magnet armature 15.
  • not all Ein Industriesfasen 20-23 (or Ein Industriesrundungen) must be provided.
  • the Ein Industriesfasen 20, 21 serving the magnetic armature guide can be omitted if necessary, for example, to reduce costs. Due to the larger diameter of the sliding bearing between the armature 15 and the housing part 4 (compared to the sliding bearing between the piston 6 and housing part 4) sufficiently large diameter can be selected, which by itself reduce the wear or avoid.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere ein Pumpe-Düse-System, zum Einspritzen eines Mediums, insbesondere eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels, mit einem Gehäuse, in welchem ein Kolben axial verschieblich gelagert ist, und mit einem elektromagnetischen Aktor zum Verschieben des Kolbens entgegen einer Federkraft, wobei der Aktor einen dem Kolben zu dessen Verschieben zugeordneten und mitverschiebbaren Magnetanker aufweist.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasnachbehandlungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung, die dazu dient, Abgasnachbehandlungsmittel in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs einzuspritzen.
    • Stand der Technik
  • Vorrichtungen und Abgasnachbehandlungsanlagen der Eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschine beziehungsweise Verbrennungsmotor muss aufgrund der Abgasgesetzgebungen unter anderem der Schadstoff NOX reduziert werden. Als ein effizientes Verfahren hat sich das sogenannte SCR-Verfahren (SCR = Selektive Katalytische Reduktion) erwiesen, bei dem der Schadstoff NOX unter Zuhilfenahme von flüssigem Reduktionsmittel zu Stickstoff und Wasser reduziert wird. Das Abgasnachbehandlungsmittel wird von einer Vorrichtung, die auf dem Pumpe-Düse-Prinzip beruht, von einem Tank angesaugt und in das Abgas eingedüst, wo es stromabwärts der Eindüsstelle in einem Katalysator mit dem Abgas zur Reduktion der Schadstoffe reagiert. Der Einsatz des Pumpe-Düse-Systems für die Eindüsung von wässriger Harnstofflösung als Abgasnachbehandlungsmittel ist beispielsweise aus der EP 1 878 920 B1 bereits bekannt.
  • Die Vorrichtung aus der genannten Druckschrift weist einen Kolben auf, der in einem Gehäuse axial verschieblich gelagert ist, wobei zum Verschieben eine elektromagnetischer Aktor vorgesehen ist, der den Kolben entgegen einer Federkraft betätigt beziehungsweise verschiebt, so dass durch den Aktor eine Kraft nur in eine Richtung aufgebracht wird, während der Kolben durch Federkraft wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Der Aktor weist dabei einen mit dem Kolben mitverschiebbaren Magnetanker auf, so dass durch Erzeugen eines Magnetfeldes der Magnetanker bewegt wird und dadurch den Kolben mitnimmt. Der Magnetanker weist dabei eine Öffnung auf, durch welche der Kolben sich axial erstreckt und reibschlüssig radial mit dem Magnetanker zu dessen Mitnahme verbunden ist. Da die wässrige Harnstofflösung eine geringe Viskosität hat, kann es in den engen Führungen, beispielsweise zwischen Kolben und Gehäuse, zu großem Verschleiß kommen. Beim Druckaufbau können darüber hinaus Kräfte auftreten, die dazu führen, dass der Kolben radial belastet wird, wodurch sich auch radial wirkende Kräfte ergeben, die zu einem erhöhten Verschleiß, insbesondere zu Adhesion und Abrasion, führen.
  • Eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art geht auch aus den Offenlegungsschriften DE 10 2006 044 246 A1 , DE 10 2008 005 647 A1 , EP 1 832 739 A1 , US 2012/244014 A1 , US 4,300,873 A oder US 4,272,225 A hervor. Diese beschreiben jeweils ein Pumpe-Düse-System mit einem Magnetanker und einem mit dem Magnetanker mitverschiebbaren Kolben. Die Magnetanker sind dabei jeweils an einer Innenseite eines Gehäuses oder Gehäuseteils des jeweiligen Pumpe-Düse-Systems geführt.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Verschleiß der Vorrichtung verringert und dadurch die Lebensdauer erhöht wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Magnetanker an dem Kolben nur axial anliegt und radial an dem Gehäuse geführt gehalten ist. Die Führung des Magnetankers erfolgt somit in radialer Richtung nicht durch den Kolben, sondern allein durch das Gehäuse. Darüber hinaus wird dadurch, dass der Kolben nur axial an dem Magentanker anliegt, erreicht, dass der Kolben keine Querkräfte beziehungsweise Radialkräfte auf den Magnetanker oder der Magnetanker Radialkräfte auf den Kolben übertragen kann. Dadurch, dass der Magnetanker an dem Gehäuse geführt gehalten ist, lassen sich die Führungsflächen auf einfache Art und Weise vergrößern, um die Führung zu verbessern und Querkräfte zu vermeiden. Durch die axiale Anlage an dem Kolben werden Querkräfte an den Kolben nicht weitergegeben, so dass der Berührungskontakt von Kolben und Gehäuse beziehungsweise Lagerstelle verringert wird. Hierdurch ergibt sich ein verringerter Verschleiß der Vorrichtung.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Magnetanker einen becherförmigen Längsschnitt mit einem Boden und einer Mantelwand aufweist, wobei der Kolben axial an dem Boden anliegt. Der Magnetanker umfasst somit radial den Kolben, wobei die Mantelwand zweckmäßigerweise beabstandet zu dem Kolben liegt. Durch den becherförmigen Längsschnitt kann der Magnetanker radial an seiner Mantelaußenwand gut in dem Gehäuse geführt werden und gleichzeitig den Kolben axial mit einer Betätigungskraft beaufschlagen.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass in dem Boden beabstandet zu dem Kolben wenigstens eine Öffnung ausgebildet ist. Durch die Öffnung kann Medium, insbesondere Luft oder Flüssigkeit, strömen, um einen Druckausgleich zu ermöglichen, so dass durch eine Betätigung des Magnetankers nicht ein Druck aufgebaut wird, der der erzeugten Magnetkraft oder Federkraft entgegenwirken könnte. Dadurch wird ein leichter Betrieb der Vorrichtung mit sehr geringem Kraftaufwand gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Mantelwand ein den Kolben lagerndes Gehäuseteil des Gehäuses radial umfängt. Die Mantelwand weist somit einen Innendurchmesser auf, der größer ist als ein Außendurchmesser eines den Kolben lagernden Gehäuseteils. Dadurch, dass die Mantelwand das Gehäuseteil radial umfängt, wird eine besonders kompakt bauende Vorrichtung gewährleistet. Erfindungsgemäß liegt die Mantelwand radial an der Außenseite des Gehäuseteils an und wird dadurch radial in dem Gehäuseteil geführt.
  • Hierdurch erfolgt also die Führung des Magnetankers an dem Gehäuse in besonders kompakter Form.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kolben und/oder das Gehäuseteil wenigstens eine Einführfase oder -Rundung aufweisen. Unter eine Einführfase ist dabei insbesondere eine derartige Fase zu verstehen, die an einem Ende des Kolbens und/oder Gehäuseteils dort vorgesehen ist, wo Kolben und Gehäuseteil bei der Montage zuerst in Kontakt miteinander treten. Insbesondere weist der Kolben somit an seinem dem Gehäuseteil zugewandten Ende eine Einführfase auf und/oder das Gehäuse an dem außenliegenden Ende einer den Kolben lagernden Kolbenaufnahme. Der Kolben weist vorzugsweise an beiden seiner Enden eine entsprechende Einführfase oder -Rundung auf. Das Gehäuseteil kann dabei eine Einführfase oder -Rundung aufweisen, die dem Kolben oder dem Magnetanker zugeordnet ist. Vorzugsweise weist das Gehäuseteil für den Kolben und den Magnetanker jeweils wenigstens eine Einführfase oder - Rundung auf. Insbesondere ist auch vorgesehen, dass der Magnetanker selbst ebenfalls mit einer Einführfase oder -Rundung versehen ist, die dem Gehäuseteil zugeordnet ist. Die Einführfase oder -Rundung beziehungsweise Einführfasen oder -Rundungen tragen dazu bei, dass Flüssigkeit in die Spalte zwischen Kolben und Gehäuseteil beziehungsweise Magnetanker und Kolbenteil hineingezogen wird. Dadurch kommt es in der Führung zwischen Kolben und Gehäuse oder Gehäuseteil und Magnetanker zu einem Druckaufbau, der zu einer Zentrierung der Bauteile zueinander führt. Darüber hinaus wird Haftbeziehungsweise Mischreibung vermieden und eine Flüssigreibung zwischen Kolben und Gehäuseteil beziehungsweise zwischen Gehäuseteil und Magentanker gewährleistet, die den Verschleiß in der Vorrichtung weiter verringert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben aus Keramik, insbesondere aus Zirkonoxid-Keramik gefertigt ist. Dieses Material weist einen hohen Widerstand gegen Ausbreitung von Rissen auf und eignet sich insbesondere für Verbindungen zwischen Keramik und Stahl.
  • Vorzugsweise ist das Gehäuse dabei aus einem austenitischen, unmagnetischen Edelstahl gefertigt. Dadurch werden Adhesionen zwischen Kolben und Gehäuse beziehungsweise Gehäuseteil vermieden. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Gehäuse beziehungsweise der Edelstahl kolsterisiert ist. Kolben und Gehäuseteil bestehen somit aus unterschiedlichen, insbesondere artfremden Materialien, wodurch die Adhesion vorteilhaft vermieden wird.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kolben als kolsterisierter Kolben aus austenitischem Edelstahl gefertigt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergeben sich bereits grundsätzliche Vorteile, die zuvor bereits erläutert worden und zu den genannten Vorteilen im Betrieb führen. Die Fertigung des Kolbens aus Edelstahl ist gegebenenfalls kostengünstiger darstellbar.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kolben in jedem Fall eine Kohlenstoffbeschichtung aufweist. Insbesondere bei einer Ausbildung aus austenithischem Edelstahl führt die Kohlenstoffbeschichtung zu einer verringerten Adhesion.
  • Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dazu zeigt die einzige
    • Figur
    eine vorteilhafte Vorrichtung einer Abgasnachbehandlungsanlage zum Einspritzen eines flüssigen Abgasnachbehandlungsnachbehandlungsmittels in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung.
  • Die Figur zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine Vorrichtung 1, die als Pumpen-Düsen-System ausgebildet ist und Teil einer Abgasnachbehandlungsanlage zum Nachbehandeln von Abgas einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs darstellt. Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das vorliegend mehrteilig ausgebildet ist. Dabei weist das Gehäuse 2 einen ersten außenliegenden Gehäuseteil 3 und ein zweites innenliegendes Gehäuseteil 4 auf. Das Gehäuseteil 4 weist eine Kolbenaufnahme 5 auf, in welcher ein Kolben 6 axial verschieblich gleitgelagert gehalten ist. Die Kolbenaufnahme 5 weist dabei einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Kolbens 6 entspricht, so dass sich eine vorteilhafte Gleitlagerung für den Kolben 6 ergibt. Die Kolbenaufnahme 5 ist als Sacklochbohrung oder -Vertiefung ausgebildet, so dass sie einendig einen verjüngten Durchmesser aufweist. Der verjüngte Durchmesser bildet dabei eine Einspritzöffnung 7, die durch ein Ventilelement 8 verschlossen wird. Das Ventilelement 8 wird dazu durch ein Federelement 8', das sich an dem Gehäuse 2 abstützt, gegen das Gehäuseteil 4 auf der dem Kolben 6 abgewandten Seite der Durchströmungsöffnung 7 gedrängt. In die Kolbenaufnahme 5 mündet weiterhin ein Zulaufkanal 9, dem ein Rückschlagventil 10 zugeordnet ist. Der Zulaufkanal 9 ist beispielsweise mit einem das Abgasnachbehandlungsmittel bereitstellenden Tank verbunden. Der Zulaufkanal 9 und die Einspritzöffnung 7 münden beide in eine von Kolben 6 und Gehäuseteil 4 gebildete Druckkammer 11. Bewegt sich der Kolben 6 derart, dass das Volumen der Druckkammer 11 vergrößert wird, so wird Abgasnachbehandlungsmittel angesaugt. Bewegt sich der Kolben 6 in die entgegengesetzte Richtung, so wird das Abgasnachbehandlungsmittel komprimiert und durch die Einspritzöffnung 7 unter Öffnung des Ventilelements 8 ausgedüst.
  • Zum Verschieben des Kolbens 6 ist einerseits ein Federelement 12 vorgesehen, das zwischen dem Kolben 6 und dem Gehäuseteil 4 in der Druckkammer 11 axial vorgespannt angeordnet ist, und andererseits ein Aktor 13, der zur elektromagnetischen Betätigung des Kolbens 6 ausgebildet ist. Der Aktor 13 weist eine bestrombare Spule 14 auf, sowie einen Magnetanker 15 und optional einen Polkern, an welchem vorliegend das Rückschlagventil 10 angeordnet ist. Elektromagnetische Aktoren zur Betätigung von Ventilen oder Einspritzdüsen sind grundsätzlich bekannt, so dass vorliegend nicht auf jedes Detail einzeln eingegangen werden soll. Von Bedeutung ist vorliegend die Ausbildung des Magnetankers 15 sowie dessen Beziehung zu dem Kolben 6.
  • Vorliegend ist der Magnetanker 15 becherförmig ausgebildet, mit einem Boden 16 und einer Mantelwand 17. Die Mantelwand 17 weist einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Gehäuseteils 4 entspricht, so dass der Magentanker 15 an dem Gehäuseteil 4 axial gleitgelagert gehalten ist. Radial liegt der Magnetanker 15 somit auf dem Gehäuseteil 4 auf. Der Boden 16 des Magnetankers 15 ist einem Ende des Kolbens 6 derart zugeordnet, dass der Kolben 6 an dem Boden 16 axial anliegt. Zwischen Kolben 6 und Magnetanker 15 ist somit eine axiale Stoßfläche 18 ausgebildet. Radial beabstandet zu dem Kolben 6 und insbesondere der Stoßfläche 18 sind in dem Boden mehrere über den Umfang insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnete Öffnungen 19 vorgesehen, die zum Druckausgleich dienen.
  • Der Magnetanker 15 weist weiterhin an seinem dem Gehäuseteil 4 zugewandten Ende eine dem Gehäuseteil 4 zugewandte Einführfase 20 auf. Ebenso ist das Gehäuseteil 4 an seinem dem Magnetanker 15 zugewandten Ende mit einer radial außenliegenden Einführfase 21 und einer radial innenliegenden Einführfase 22 versehen, so dass die Einführfase 21 dem Magnetanker 15 und die Einführfase 22 dem Kolben 6 zugeordnet ist. Der Kolben 6 weist ebenfalls an seinem der Druckkammer 11 zugewandten Ende eine Einführfase 23 auf. Auch an dem gegenüberliegenden Ende 6 ist der Kolben mit einer Einführfase versehen.
  • Die Vorrichtung 1 hat den Vorteil, dass der Magnetanker 15 nicht durch den Kolben 6 radial geführt ist, sondern an dem Gehäuseteil 4. Somit ergibt sich zwischen Kolben 6 und Magnetanker 15 eine nur kleine axiale Stoßfläche 18. Der Kolben 6 und der Magnetanker 15 sind somit hinsichtlich auftretender Querkräfte zueinander entkoppelt. Die zur Verdichtung erforderliche Magnetkraft wird vom Magnetanker 15 auf den Kolben 6 axial übertragen. Die Zurückstellung des Kolbens 6 erfolgt durch das Federelement 12, das vorliegend als Schraubenfeder ausgebildet ist. Der Rückstellvorgang trägt aufgrund einer vorteilhaft gering gewählten Federkraft nicht oder kaum zum Verschleiß der Vorrichtung 1 bei. Zwischen dem Gehäuseteil 4 und dem Magnetanker 15 wird aufgrund der großen radialen Auflagefläche und der rein axialen Bewegung des Magnetankers 15 kein Verschleiß erzeugt, weil der Magnetanker 15 keine oder kaum Querkräfte erfährt.
  • Durch die Einführfasen wird das tribologische System zwischen Kolben 6 und Gehäuseteil 4 sowie zwischen Gehäuseteil 4 und Magnetanker 15 optimiert. Die Einführfasen 20 bis 23 tragen dazu bei, dass Flüssigkeit, insbesondere das flüssige Abgasnachbehandlungsmittel, in die Spalte zwischen den einzelnen Bauteilen hineingezogen wird. Dadurch kommt es in den Führungen zwischen Kolben 6 und Gehäuseteil 4 sowie zwischen Gehäuseteil 4 und Magnetanker 15 zu einem Druckaufbau, der zu einer Zentrierung und einer optimierten Gleitlagerung führt. Durch diese Maßnahme wird Haft- beziehungsweise Mischreibung vermieden und eine Flüssigreibung gewährleistet, die verschleißfrei oder zumindest verschleißarm die Vorrichtung 1 schont und dadurch die Lebensdauer der Vorrichtung deutlich verlängert.
  • Vorteilhafterweise ist außerdem vorgesehen, dass der Kolben aus Keramik, insbesondere aus Zirkonoxid-Keramik und das Gehäuse 2, insbesondere das Gehäuseteil 4, aus einem austenitischen, unmagnetischen Edelstahl, der zusätzlich kolsterisiert ist, gefertigt sind. Der Kolben 6 und das Gehäuseteil 4 beziehungsweise das Gehäuse 2 bestehen somit aus artfremden Materialien, wodurch Adhesion zwischen diesen vermieden wird. An dem Keramik-Kolben 6 ist die Einführfase 23 besonders einfach anzubringen. Der Kolben 6 ist glatt und kann, falls er aus hartem, martensitischem Edelstahl besteht, zusätzlich über eine Kohlenstoffschicht/Kohlenstoffbeschichtung gegenüber Adhesion geschützt werden. Alternativ kann auch ein kolsterisierter Kolben 6 aus austenitischem Edelstahl als Basis für eine Kohlenstoffbeschichtung hergenommen werden. Der Kolben 6 weist dann zweckmäßigerweise eine ausreichende Grundhärte auf, um ein Brechen der Kohlenstoffbeschichtung bei Belastung zu vermeiden. Die Einführfasen 20 bis 23 sind vorzugsweise klein ausgebildet, um zu gewährleisten, dass die Kohlenstoffbeschichtung an diesen Stellen nicht abplatzen kann. Alternativ zu den Einführfasen 20-23 können auch Einführrundungen an Kolben 6, Gehäuseteil 4 und/oder Magnetanker 15 vorgesehen sein. Auch müssen nicht alle Einführfasen 20-23 (beziehungsweise Einführrundungen) vorgesehen sein. Insbesondere können die der Magnetankerführung dienenden Einführfasen 20, 21 auch bei Bedarf entfallen, um beispielsweise Kosten zu verringern. Aufgrund des größeren Durchmessers der Gleitlagerung zwischen Magnetanker 15 und Gehäuseteil 4 (im Vergleich zu der Gleitlagerung zwischen Kolben 6 und Gehäuseteil 4) können ausreichend große Durchmesser gewählt werden, die von sich aus bereits den Verschleiß verringern oder vermeiden.

Claims (8)

  1. Vorrichtung (1), insbesondere Pumpe-Düse-System, zum Einspritzen eines Mediums, insbesondere eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels, mit einem Gehäuse (2), in welchem ein Kolben (6) axial verschieblich gelagert ist, und mit einem elektromagnetischen Aktor (13) zum Verschieben des Kolbens (6) entgegen einer Federkraft, wobei der Aktor (13) einen dem Kolben (6) zu dessen Verschiebung zugeordneten und mitverschiebbaren Magnetanker (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (15) an dem Kolben nur axial anliegt und radial an dem Gehäuse (2) geführt gehalten ist, wobei der Magnetanker (15) einen becherförmigen Längsschnitt mit einem Boden (16) und einer Mantelwand (17) aufweist, wobei der Kolben (6) axial an dem Boden (16) anliegt, und wobei die Mantelwand (17) ein den Kolben (6) lagerndes Gehäuseteil (4) des Gehäuses (2) radial umfängt und radial an einer Außenseite des Gehäuseteils (4) anliegt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Boden (16) wenigstens eine Öffnung (19) beabstandet zu dem Kolben (6) ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6), der Magnetanker (15) und/oder das Gehäuseteil (4) wenigstens eine Einführfase und/oder -Rundung aufweisen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) aus Keramik, insbesondere aus Zirkonoxid-Keramik gefertigt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2), insbesondere das Gehäuseteil (4), aus einem austenitischen, unmagnetischen Edelstahl gefertigt ist, der insbesondere kolsterisiert ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) als kolsterisierter Kolben aus austenitischem Edelstahl gefertigt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) eine Kohlenstoffbeschichtung aufweist.
  8. Abgasnachbehandlungsanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung (1) zum Einspritzen eines Abgasnachbehandlungsmittels in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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