WO2008110407A1

WO2008110407A1 - Dosierventil für ein flüssiges medium, insbesondere abgastraktdosierventil

Info

Publication number: WO2008110407A1
Application number: PCT/EP2008/051121
Authority: WO
Inventors: Armin Strauch
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2008-09-18
Also published as: DE102007011686A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil (1, 25, 49, 54, 64, 66,73) für ein flüssiges Medium, insbesondere Abgastraktdosierventil (2, 24) zum Einspritzen des Mediums in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, aufweisend einen Ventilkörper (3, 26) mit einem Dosierventilkopf (4, 28), einem Dosierventilfuß und mit einer Druckkammer (6, 30), die im Bereich des Dosierventilfußes mindestens eine erste Durchströmungsöffnung (37) und im Bereich des Dosierventilkopfes (4, 28) mindestens eine Spritzöffnung (7, 29) für das Medium aufweist, wobei innerhalb des Ventilköpers (3, 26) eine Ventilnadel (9, 27) zum Freigeben der Spritzöffnung (7, 29) durch mindestens ein in der Druckkammer (6, 30) angeordnetes Betätigungsmittel (10, 31) verlagerbar ist und mindestens ein Kühlkanal (15) zumindest den Dosierventilkopf (4, 28) durchsetzt. Weiter betrifft die Erfindung ein Dosiersystem für eine Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem wie vorstehend beschriebenen Dosierventil (1, 25, 49, 54, 64, 66, 73).

Description

Beschreibung

Titel Dosierventil für ein flüssiges Medium, insbesondere Abgastraktdosierventil

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil für ein flüssiges Medium, insbesondere ein Abgastraktdosierventil zum Einspritzen des Mediums in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine.

Stand der Technik

Zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, in den Abgastrakt ein Medium, wie zum Beispiel Kraftstoff und/oder in Reduktionsmittel wie beispielsweise eine Harnstoff-Wasserlösung, beispielsweise AdBlue, aus einem Vorratstank durch ein Fördermodul zu einem Dosierventil zu fördern, welches eine angeforderte Menge des Mediums in den Abgastrakt abgibt. Das Dosierventil ist dabei derartig in den Abgastrakt integriert, dass seine Spritzöffnung in den Abgastrakt, beispielsweise in ein Abgasrohr gerichtet ist. Die Spritzöffnung kann dabei durch Betätigen einer Ventilnadel freigegeben werden, sodass eine angeforderte Menge des Mediums in das Abgasrohr gespritzt wird. In dem Abgasrohr zerfällt die Harnstoff-Wasserlösung und setzt Ammoniak als ein Reduktionsgas frei. Dies wirkt in einem im Abgastrakt integrierten SCR-Katalysator (SCR = Selective Catalytic Reduction/Selektive katalytische Reduktion) reduzierend auf NO_x, sodass sich zukünftige Abgasgrenzwerte für NO_x einhalten lassen. Zur Regeneration eines Abgasfilters wird anstelle des Reduktionsmittels als Medium Kraftstoff verwendet.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine treten an dem die Spritzöffnung aufweisenden Dosierventilkopf des Dosierventils aufgrund der heißen Abgase sehr hohe Temperaturen auf. Dadurch wird ebenfalls das in dem Dosierventil befindliche flüssige Medium aufgeheizt. Wird durch das Dosierventil Medium in das Abgas eingespitzt, so kühlt die dabei entstandene Medium-Strömung das Dosierventil, insbesondere im Bereich des Dosierventilkopfes. Wenn sich die Brennkraftmaschine im Schub- beziehungsweise Schleppbetrieb befindet, sind sehr hohe Abgastemperaturen zu beobachten. Da in diesem Fall vernachlässigbar wenig Abgase vorhanden sind, pausiert die Medium- Einspritzung und das Dosierventil wird nicht gekühlt.

Um das Dosierventil insbesondere im Bereich des Dosierventil kopfes zu kühlen sind üblicherweise Zusatzeinspritzungen vorgesehen, die jedoch zu einem erhöhten Verbrauch des Mediums führen.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß ist ein Dosierventil für ein flüssiges Medium, insbesondere ein Abgastraktdosierventil zum Einspritzen des Mediums in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, vorgesehen, das einen Ventilkörper mit einem Dosierventil köpf, einem Dosierventilfuß und mit einer Druckkammer aufweist, die im Bereich des Dosierventilfußes mindestens eine erste Durchströmungsöffnung und im Bereich des Dosierventil kopfes mindestens eine Spritzöffnung für das Medium aufweist, wobei innerhalb des Ventilkörpers eine Ventilnadel zum Freigeben der Spritzöffnung durch mindestens ein in der Druckkammer angeordnetes Betätigungsmittel verlagerbar ist und mindestens ein Kühlkanal zumindest den Dosierventilkopf durchsetzt. Es ist also ein Dosierventil für ein flüssiges Medium vorgesehen, das einen Ventilkörper mit einer Druckkammer aufweist, die dosierventil kopfseitig die Spritzöffnung und dosierventilfußseitig die erste Durchströmungsöffnung aufweist, wobei innerhalb der Druckkammer ein Betätigungsmittel zum Verlagern der Ventilnadel angeordnet ist. Durch die Anordnung der Durchströmungsöffnung und der Spritzöffnung an zwei unterschiedlichen Enden (Kopf- und Fußende) der Druckkammer wird das darin befindliche Betätigungsmittel sowie die Ventilnadel bei einem Einspritzvorgang durch das durch die Durchströmungsöffnung nachströmende Medium gekühlt. Dies hat den Vorteil, dass im Bereich der beweglichen Elemente des Dosierventils, wie dem Betätigungsmittel und der Ventilnadel, eventuell entstandene Ablagerungen aufgrund eines überhitzten Mediums fortgespühlt werden. Das Betätigungselement ist dabei vorteilhafterweise als eine Magnetspule ausgebildet, die mit einem an der Ventilnadel angeordneten Anker zusammenwirkt. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß mindestens ein Kühlkanal vorgesehen, der zumindest den Dosierventilkopf durchsetzt. Durch ein durch den Kühlkanal strömendes Medium wird das Dosierventil, insbesondere im Bereich des Dosierventilkopfes, ständig gekühlt, sodass eine Überhitzung des einzuspritzenden Mediums und der Dosierventilkomponenten verhindert wird. Darüber hinaus erlaubt die Kühlung im Bereich des Dosierventil kopfes die Verwendung von Materialien, die eine nicht so hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen, sodass Materialien gewählt werden können, die vor Allem in Bezug auf Kosten Vorteile aufweisen. Auch ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung des Dosierventils eine Anordnung des Dosierventils an heißen Stellen, wie zum Beispiel nahe an einem Turbolader. Vorteilhafterweise kann das Dosierventil eine integrierte Komponente einer Brennkraftmaschine darstellen. Dies führt zu Vorteilen bei der Fertigung, Montage, Logistik und der Qualitätsüberwachung, da das Dosierventil nicht separat bereitgestellt und verbaut werden muss. Durch die vorteilhafte Ausbildung des Dosierventils wird Letzteres so nicht nur während eines Einspritzvorgangs, sondern auch im verschlossenen Zustand der Spritzöffnung gekühlt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kühlkanal als ein separater Durchströmungskanal ausgebildet. Das bedeutet, dass der separate Durchströmungskanal in keiner direkten strömungstechnischen Verbindung mit dem einzuspritzenden Medium, beispielsweise über die Druckkammer, in Verbindung steht. Der separate Durchströmungskanal bildet vorteilhafterweise einen Abschnitt eines Kühlkreislaufs durch den Kühlmedium gefördert wird.

Vorteilhafterweise ist der separate Durchströmungskanal in einen

Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine integrierbar oder von dem flüssigen, einzuspritzenden Medium durchströmt. Der Durchströmungskanal wird also von dem Kühlmittel, welches gleichzeitig zum Kühlen der Brennkraftmaschine verwendet wird, durchströmt oder von dem einzuspritzenden Medium selbst, wobei in letzterem Fall, der Durchströmungskanal in einen Umwälzkreislauf für das Medium integrierbar ist. Das bedeutet, dass das Medium zum Einen durch die Durchströmungsöffnung im Bereich des Dosierventilfußes in die Druckkammer einströmt und zum Anderen entlang des separaten Durchströmungskanals den Dosierventil köpf durchströmt. Als Kühlmedium können also das Kühlmittel oder das Medium verwendet werden. Durch die Kühlung des Ventilkopfes kann das Dosierventil nahe an der Brennkraftmaschine, wie bereits gesagt, verbaut werden, wodurch die Strecke, in der das Medium mit dem Abgas in dem Abgastrakt vermischt wird, also zwischen Dosierventil und zum Beispiel SCR-Katalysator, vergrößert wird, wodurch der NOχ-Konvertierungs-Wirkungsgrad ansteigt. Darüber hinaus verdampfen die eingespritzten Tröpfchen des Mediums besser, wodurch die NO_x- Konvertierungs-Rate vergrößert wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Druckkammer im Bereich des Dosierventil kopfes mindestens eine zweite Durchströmungsöffnung auf. Die Druckkammer weist somit also drei Öffnungen auf: Die erste Durchströmungsöffnung, die zweite Durchströmungsöffnung und die Spritzöffnung. Zweckmäßigerweise ist eine der Durchströmungsöffnungen als Einströmöffnung und die andere als Ausströmöffnung ausgebildet, sodass Medium durch die eine Durchströmungsöffnung in die Druckkammer einströmen kann und durch die andere heraus. Zweckmäßigerweise ist die Einströmöffnung einer Zulaufleitung und die Ausströmöffnung einer Rücklaufleitung zuordenbar. Vorteilhafterweise bilden dabei die erste Durchströmungsöffnung, die Druckkammer und die zweite Durchströmungsöffnung den Kühlkanal. Hierbei ist der Kühlkanal also nicht als ein separater Durchströmungskanal, sondern als ein integrierter Durchströmungskanal ausgebildet, der zumindest bereichsweise von der Druckkammer gebildet wird.

Vorteilhafterweise bildet die erste Durchströmungsöffnung eine Einströmöffnung oder eine Ausströmöffnung und die zweite Durchströmungsöffnung eine

Ausströmöffnung oder eine Einströmöffnung für das Medium. Dadurch kann das Medium auch im geschlossenen Zustand der Ventilnadel des Dosierventils durch die Druckkammer und entlang der Betätigungseinrichtung und der Ventilnadel strömen. Durch die vorteilhafte Anordnung der zweiten Durchströmungsöffnung im Bereich des Dosierventil kopfes ist ebenfalls eine Durchströmung im Bereich des Ventil kopfes gewährleistet, sodass das Dosierventil ebenfalls im Bereich des Dosierventil kopfes gekühlt wird. Natürlich ist auch eine Kombination aus dem integrierten Durchströmungskanal und dem separaten Durchströmungskanal denkbar. Durch die Kühlung des Dosierventils beziehungsweise des Mediums kann das Dosierventil bei einem niedrigeren Betriebsdruck arbeiten, als ein nicht gekühltes Dosierventil, wodurch die Tröpfchendurchmesser des eingespritzten Mediums jedoch vergrößert werden. Aufgrund der hohen Temperaturdifferenz, beziehungsweise da aufgrund des gekühlten Dosierventils eine erhöhte Abgastemperatur möglich ist, wird die Verdampfung der Tröpfchen gefördert, sodass vergleichbare NO_x-Konvertierungsraten wie bei kaltem Abgas mit kleinen Tröpfchengrößen möglich sind. Da nunmehr größere Tröpfchendurchmesser erlaubt sind, ist das Dosierventil einfacher und vor allem kostengünstiger herstellbar. Darüber hinaus sind auch die übrigen Systemkomponenten des Dosierventils, wie beispielsweise das Betätigungsmittel und Dichtungen des Dosierventils für ein niedrigeres Druckniveau kostengünstiger herstellbar.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Dosierventil, bevorzugt der Ventilkörper, mindestens einen ersten Förderkanal auf. Besonders bevorzugt ist der Förderkanal einstückig durch den Ventilkörper, beispielsweise in Form einer Bohrung oder einer sonstigen Aussparung, ausgebildet. Zweckmäßigerweise korrespondiert die zweite Durchströmungsöffnung mit dem ersten Förderkanal, sodass durch die zweite Durchströmungsöffnung strömendes Medium durch den ersten Förderkanal strömt. Führt der Förderkanal dabei in Richtung der Längserstreckung des Dosierventils, so wird das Dosierventil zwei Mal von dem Medium durchströmt, wodurch die Kühlwirkung verbessert wird. Besonders bevorzugt ist der erste Förderkanal als Rücklaufkanal oder als Zulaufkanal für das Medium ausgebildet. Entsprechend bilden, wie bereits gesagt, die erste Durchströmungsöffnung eine Einström- oder Ausströmöffnung und die zweite Durchströmungsöffnung eine Ausström- oder Einströmöffnung für das Medium. Hierbei strömt also das Medium beispielsweise durch die erste

Durchströmungsöffnung im Bereich des Dosierventilfußes in die Druckkammer ein, durch die zweite Durchströmungsöffnung im Bereich des Dosierventil kopfes aus der Druckkammer heraus und in den Rücklaufkanal. Dadurch ist eine dauerhafte Durchströmung des Dosierventils insbesondere im Bereich des Dosierventil kopfes auch bei geschlossenem Dosierventil, also wenn die Ventil nadel auf ihrem Ventilsitz im Dosierventil köpf beispielsweise auf einer Ventilscheibe aufsitzt, gewährleistet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Druckkammer im Bereich des Dosierventil kopfes eine dritte Durchströmungsöffnung auf, die als Einströmöffnung oder Ausströmöffnung ausgebildet ist. Es ist also eine dritte Durchströmungsöffnung im Bereich des Dosierventilkopfes vorgesehen, durch die Medium in die Druckkammer ein- oder aus ihr herausströmen kann. Hierbei ist es möglich, dass beispielsweise durch die erste Durchströmungsöffnung Medium in die Druckkammer einströmt und durch die zweite und die dritte Durchströmungsöffnung wieder ausströmt. Ebenso ist es denkbar, dass Medium durch die zweite und die dritte Durchströmungsöffnung in die Druckkammer einströmt und durch die erste (dosierventilfußseitige) Durchströmungsöffnung wieder herausströmt. Der Kühlungseffekt für das Dosierventil ist dabei im Wesentlichen der gleiche.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung korrespondiert die dritte Durchströmungsöffnung mit dem ersten Förderkanal oder mit einem zweiten Förderkanal. Korrespondiert die dritte Durchströmungsöffnung beispielsweise mit dem zweiten Förderkanal, so ist die erste

Durchströmungsöffnung bevorzugt als Einströmöffnung und die zweite Durchströmungsöffnung ebenfalls als Einströmöffnung ausgebildet, sodass der erste Förderkanal als Zulaufkanal und der zweite Förderkanal als Rücklaufkanal ausgebildet ist. Der vorteilhafte Kühlkanal wird hierbei durch die drei Durchströmungsöffnungen sowie durch die Druckkammer gebildet. Da das Medium im Betrieb ständig durch das Dosierventil beziehungsweise den Dosierventilkörper strömt, führt ein im Moment der Einspritzung auftretender Druckeinbruch (durch Verlagern der Ventilnadel) im schlimmsten Fall nicht zur Kavitation in dem Dosierventil.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der erste Förderkanal als Durchströmungskanal ausgebildet. Das bedeutet, dass der erste Kanal wie der separate Durchströmungskanal von dem Medium durchströmt wird, wobei jedoch durch die zweite und/oder dritte Durchströmungsöffnung eine strömungstechnische Verbindung zu dem Medium in der Druckkammer besteht, sodass Medium aus der Druckkammer in den Durchströmungskanal strömen und wegtransportiert werden kann.

Vorteilhafterweise ist die zweite und/oder dritte Durchströmungsöffnung seitlich oder längs zu der Ventilnadel ausgerichtet. Durch die seitliche Anordnung/Ausrichtung wird die Bruch-/Rissgefahr bei Eisdruckbelastung nach Gefrieren eines gefüllten Dosierventils wirksam verhindert.

Ferner betrifft die Erfindung ein Dosiersystem für eine Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Dosiersystem ein Dosierventil, wie es vorstehend beschrieben wurde, aufweist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Dosiersystem einen Umwälzkanal auf, der mit der ersten Durchströmungsöffnung und/oder der zweiten und/oder der dritten Durchströmungsöffnung korrespondiert, wobei dem Umwälzkanal vorteilhafterweise eine Förderpumpe zugeordnet ist, die das Medium durch den Umwälzkanal fördert. Dadurch kann lokal das flüssige Medium durch das Dosierventil gepumpt werden. Zusätzlich ist dem Umwälzkanal vorteilhafterweise eine Kühleinrichtung zugeordnet, die das durchströmende/umgewälzte Medium kühlt. Alternativ zu der Förderpumpe kann das Medium auch allein aufgrund von Dichteunterschieden durch den Umwälzkanal gefördert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften

Dosierventils mit einem separaten Durchströmungskanal,

Figuren 2a und 2b ein erstes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Dosierventils mit drei Durchströmungsöffnungen,

Figuren 3a und 3b ein zweites Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes

Dosierventil mit einem integrierten Durchströmungskanal, Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Dosierventils mit einem integrierten Durchströmungskanal,

Figuren 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Dosierventils mit einem integrierten Durchströmungskanal,

Figuren 6a und 6b ein fünftes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Dosierventils mit einem integrierten Durchströmungskanal,

Figuren 7a und 7b ein sechstes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Dosierventils mit einem integrierten Durchströmungskanal und

Figur 8 ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Dosiersystems.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Die Figur 1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel ein Dosierventil 1 eines hier nicht näher dargestellten Dosiersystems für die Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine. Das Dosierventil 1 ist vorteilhafterweise als Abgastraktdosierventil 2 ausgebildet. Das Dosierventil 1 ist im Querschnitt ausschnittsweise dargestellt. Das Dosierventil 1 weist einen Ventilkörper 3 mit einem Dosierventilkopf 4 auf. Das dargestellte Dosierventil 1 ist im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet. Im Inneren ist ein Hohlraum 5 angeordnet, der eine Druckkammer 6 bildet. Die Druckkammer 6 weist im Bereich des Dosierventil kopfes 4 eine Spritzöffnung 7 auf, die in einer die Druckkammer 6 abschließende Ventilscheibe 8 ausgebildet ist. Innerhalb des Ventilkörpers 3 beziehungsweise der Druckkammer 6 ist eine Ventilnadel 9 axial verschiebbar gelagert, wobei sie durch ein Federelement gegen die Ventilscheibe 8 gedrückt wird, sodass die Spritzöffnung 7 verschlossen ist. In der Druckkammer 6 ist darüber hinaus ein Betätigungselement 10 angeordnet, welches in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Magnetspule 11 ausgebildet ist. Die Magnetspule 11 wirkt dabei zusammen mit einem hier nicht dargestellten Ventilnadel-Anker zum Verlagern der Ventilnadel 9 in Richtung des Pfeils 12 entgegen der Federkraft des Federelements, sodass die Spritzöffnung 7, wie dargestellt, freigegeben wird. Im geschlossenen Zustand liegt die Ventilnadel 9 dichtend auf der Ventilscheibe 8 auf. Durch eine hier nicht dargestellte Durchströmungsöffnung in dem dem Dosierventilkopf gegenüberliegenden Bereich des Dosierventilfußes strömt ein flüssiges Medium, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Reduktionsmittel, wie zum Beispiel eine Harnstoff- Wasserlösung (AdBlue), in Richtung des Pfeils 13 in die Druckkammer 6 ein. Wird die Ventilnadel 9 durch die Magnetspule 11 in Richtung des Pfeils 12 verlagert, wodurch die Spritzöffnung 7 freigegeben wird, kann das Medium durch die Spritzöffnung 7 in Richtung des Pfeils 14 in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine gespritzt werden. Beim Durchströmen der Druckkammer 6 kühlt dabei das Medium sowohl das Betätigungselement 10, sowie die

Ventilnadel 9 und den Dosierventil köpf 4 und spült eventuelle Ablagerungen aus der Druckkammer heraus.

Um ein Kühlen des Dosierventilkopfes 4 auch im nichtbetätigten Zustand der Ventilnadel 9 zu gewährleisten, ist ein Kühlkanal 15 vorgesehen, der als separater Durchströmungskanal 16 den Dosierventil köpf 4 durchsetzt. Dazu weist der Ventilkörper 3 im Bereich des Dosierventil kopfes 4 eine Einlassöffnung 17 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Auslassöffnung 18 auf, sodass ein Kühlmedium entlang der Pfeile 19 durch den Durchströmungskanal 16 strömen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der

Durchströmungskanal 16 dadurch gebildet, dass der Ventilkörper 3 eine Außenwand 20 aufweist, die beabstandet zu einer die Druckkammer 6 umschließenden Innenwand 21 angeordnet ist, sodass zwischen Innenwand 21 und Außenwand 20 ein Freiraum 22 besteht. Damit das Kühlmedium vorteilhaft den Dosierventil köpf 4 durchströmt ist ein Dichtelement 23 vorgesehen, das in dem Hohlraum 22 zwischen Innenwand 21 und Außenwand 20 des Ventilkörpers 3 liegt und den separaten Durchströmungskanal 16 dadurch nach oben schließt. Im nichtbetätigten Zustand des Dosierventils 1 wird also der Dosierventil köpf 4 weiterhin durch das durch den Förderkanal 16 strömende Kühlmedium gekühlt. Dabei kann der separate Durchströmungskanal 16 in einen Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine integriert sein, sodass er von Brennkraftmaschinen- Kühlmittel (als Kühlmedium) durchströmt wird. Alternativ dazu kann durch den Förderkanal 16 das einzuspritzende Medium mittels eines extra Förderkreislaufs für das Medium geführt werden.

Der Dosierventilkopf 4 ist im Betrieb der temperaturmäßig am stärksten belastete Bereich und damit der empfindlichste Bereich des Dosierventils 1. Dementsprechend muss dort kontinuierlich Wärme abgeführt werden. Durch die vorteilhafte Kühlung des Dosierventils 1 beziehungsweise des Dosierventil kopfes 4 wird eine ungewollte „Wärmebehandlung" des Ventilmaterials bei Betrieb verhindert und somit Festigkeits- und Funktionsbeeinträchtigungen vermieden.

Die Figuren 2a und 2b zeigen in einem Ausführungsbeispiel ein vorteilhaftes als Abgastraktdosierventil 24 ausgebildetes Dosierventil 25. Die Figur 2a zeigt das Dosierventil 25 in einem Querschnitt. Das Dosierventil 25 weist einen im

Wesentlichen (auf dem Kopf stehenden) T-förmigen Ventilkörper 26 auf, in dem eine Ventilnadel 27 axial verschiebbar gelagert ist. Im dargestellten Zustand verschließt die Ventilnadel 27 eine im Dosierventilkopf 28 angeordnete Spritzöffnung 29. Der Dosierventil köpf 28 wird dabei von dem Querbalken des T- förmigen Ventilkörpers 26 gebildet. Der Ventilkörper 26 weist ferner eine Druckkammer 30 auf, in der die Ventilnadel 27 und ein Betätigungsmittel 31 , durch das die Ventilnadel 27 verlagert werden kann, angeordnet sind. Das Betätigungsmittel 31 ist dabei als Magnetspule 32 ausgebildet, die mit einem hier nicht dargestellten Magnetanker der Ventilnadel 27 zusammenwirkt. Das Betätigungsmittel 31 verlagert die Ventilnadel bei Betätigung entgegen einer Federkraft eines Federelements 33. Die Ventilnadel 27 ist im Querschnitt ebenfalls T-förmig ausgebildet, wobei ihr Querbalken 34 mit dem Federelement 33 zusammenwirkt und an seinem Außenumfang in einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Abschnitt 35 des Ventilkörpers 26 gelagert ist. Der Abschnitt 35 bildet dabei - im Querschnitt gesehen - den Längsbalken, des (auf dem Kopf stehenden) T-förmigen Dosierventils 24. In dem Abschnitt 35 ist ebenfalls das Betätigungsmittel 31 angeordnet. An einem Dosierventilfuß 36, der von dem Abschnitt 35 des Ventilkörpers 26 gebildet wird, ist an dem Abschnitt 35 eine Durchströmungsöffnung 37 ausgebildet. Ein den Querbalken 38 bildender Abschnitt 39 des Ventilkörpers 26 weist an seinen Enden 40 und 41 jeweils eine Durchströmungsöffnung 42 beziehungsweise 43 auf. In dem Querbalken 34 der Ventilnadel 27 sind mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Durchbrüche 44, zum Beispiel Durchbohrungen, längs zu der Ventilnadel 27 ausgebildet. Die Durchströmungsöffnungen 37, 42 und 43 können jeweils als Einlass- oder 5 Auslassöffnung ausgebildet sein. Dabei kann das einzuspritzende Medium jeweils in Richtung einer der Pfeilgruppen 45, 46 oder 47 durch das Dosierventil 1 strömen. Strömt das Medium in Richtung der Pfeile 45 so sind die Durchströmungsöffnungen 37 und 42 als Einlassöffnung und die Durchströmungsöffnung 43 als Auslassöffnung ausgebildet. Das durch die io Durchströmungsöffnung 37 in die Druckkammer 30 einströmende Medium strömt an dem Betätigungselement 31 entlang, durch die Durchbrüche 44 der Ventilnadel 27 und anschließend durch die Durchströmungsöffnung 43 aus dem Dosierventil heraus. Gleichzeitig strömt durch die Durchströmungsöffnung 42 das Medium in die Druckkammer 30 ein. In diesem Fall bildet die Druckkammer

15 30 zusammen mit den Durchströmungsöffnungen 42 und 43 einen integrierten Durchströmungskanal 48. Wobei die Durchströmungsöffnung 43 beispielsweise derart gestaltet ist, dass sie mit einer Rücklaufleitung des Dosierventilsystems verbindbar ist, über die das Medium zurück befördert wird. Die Figur 2b zeigt das Dosierventil 24 in einer Draufsicht, wobei der integrierte Durchströmungskanal

20 48 gestrichelt angedeutet ist. Bei jeder der drei Durchströmungsvarianten 45, 46 oder 47 wird eine stetige Kühlung des Ventilkopfes 28 durch das einzuspritzende Medium gewährleistet. Dies führt zu den oben bereits genannten Vorteilen.

Die Figuren 3a und 3b zeigen ein Dosierventil 49, das im Wesentlichen dem 25 Dosierventil 25 der Figuren 2a und 2b entspricht, sodass für die bereits bekannten Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Im Querschnitt weist das Dosierventil 49 ebenfalls eine (auf dem Kopf stehende) T-Form auf, wobei hier der Abschnitt 35 den Abschnitt 39 durchsetzt, sodass letzterer in zwei Förderkanäle 50 und 51 30 geteilt wird, wobei die Durchströmungsöffnungen 42 und 43 in dem Abschnitt 35 ausgebildet sind. Das Medium kann das Dosierventil 1 ebenfalls in jeweils eine der durch die den Verlauf des Kühlkanals 15 definierenden Pfeilgruppen 45, 46 oder 47 angezeigten Richtungen durchströmen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Figuren 3a und 3b liegt ein weiterer Vorteil darin, dass 35 der Abschnitt 35 auf einfache Art und Weise in den Abschnitt 39 eingebracht, beispielsweise eingepresst, werden kann. So kann der Abschnitt 39 beispielsweise ein Teil eines Dosierventil-Leitungssystems sein, welches das Medium fördert. Auch hier wird der Dosierventilkopf 28 bei einem geschlossenen Dosierventil 49 durch das strömende Medium gekühlt, wobei für den Fall, dass 5 das Medium in Richtung der Pfeile 45 strömt, der Förderkanal 50 als Zulaufkanal 52 und der Förderkanal 51 als Rücklaufkanal 53 ausgebildet ist. Die Figur 3b zeigt das Dosierventil 49 in einer Draufsicht.

Alternativ zu den in den Figuren 2a bis 3b dargestellten Dosierventilen 49 und 25 io ist auch ein beispielsweise L-förmiges Dosierventil denkbar mit nur einer

Durchströmungsöffnung 37 und einer zweiten Durchströmungsöffnung 42, wobei der Kühlkanal 15 durch die Durchströmungsöffnung 37, die Druckkammer 30 und die Durchströmungsöffnung 42 gebildet wird.

15 Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Dosierventils 54 in einer Querschnittsdarstellung. In der Figur 4 dargestellte, aus den vorherigen Figuren bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Folgenden soll nur auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen werden. Das Dosierventil 54 entspricht im Wesentlichen dem Dosierventil 25 der

20 Figuren 2a und 2b. Ein wesentlicher Unterschied besteht in der Form des Dosierventils 54. Der Dosierventilkopf 28 des Ventilkörpers 26 weist eine abgeschrägte, eine etwa V-förmige Spitze bildende Form auf, sodass im eingebauten Zustand das Dosierventil 54 zumindest bereichsweise von heißen Abgasen abschirmbar ist. Darüber hinaus wird der Ventilkörper 26 aus einem

25 Innenkörper 55, in dem das Betätigungselement 31 angeordnet und die

Ventilnadel 27 verschiebbar gelagert ist, und einem Außenkörper 56 gebildet. Zwischen Innenkörper 55 und Außenkörper 56 sind über dem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Umfang des Dosierventils 54 beziehungsweise des Ventilkörpers 26 mindestens zwei Förderkanäle 50 angeordnet, mit denen

30 jeweils eine Durchströmungsöffnung 42 oder 43 korrespondiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel strömt das Medium entlang der Pfeile 47 durch das Dosierventil 54, sodass die Durchströmungsöffnung 37 als Einlassöffnung 58 und die Durchströmungsöffnungen 42 und 43 jeweils als Auslassöffnung 59 beziehungsweise 60 ausgebildet sind. Der das Dosierventil

35 54 beziehungsweise den Dosierventil köpf 28 kühlende Kühl kanal 15 wird dabei durch die Einlassöffnung 58, die Druckkammer 30, sowie die Auslassöffnungen 59 und 60 und die damit korrespondierenden, als Rücklaufkanäle 61 beziehungsweise 62 ausgebildeten Förderkanäle 50 gebildet. Vorteilhafterweise sind der Innenkörper 55 und der Außenkörper 56 einstückig miteinander 5 ausgebildet. Darüber hinaus wird die Ventilnadel 27 durch einen zusätzlichen in der Druckkammer 30 angeordneten Stützring 63 geführt. Natürlich sind auch andere als die hier dargestellten, einen Kühlkanal definierende Durchströmungsrichtungen (entsprechend der Pfeile 45 oder 46 der Figuren 2a und 3a) möglich.

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Figur 5 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein Dosierventil 64, das im Wesentlichen dem Dosierventil 54 aus der Figur 4 entspricht, wobei der Dosierventil köpf 28 keine Schräge aufweist und in den Rücklauf kanälen 61 und 62 vorteilhafterweise Kühlrippen 65 vorgesehen sind, die zur besseren

15 Wärmeübertragung dienen. Wie beim Dosierventil 54 in der Figur 4 sind auch die Durchströmungsöffnungen 42 und 43 des Dosierventils 64 seitlich zu der Ventilnadel 27 angeordnet, wodurch die Bruch-/Rissgefahr bei Eisdruckbelastung nach Gefrieren des Mediums (durch die Längsschlitzung) wirksam verhindert wird. Auch hier sind andere Durchströmungsrichtungen

20 entsprechend der Figuren 2 oder 3 (46/45) als die dargestellte Durchströmungsrichtung 47 möglich.

Die Figuren 6a und 6b zeigen in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein Dosierventil 66, welches dem Dosierventil 1 aus der Figur 1 ähnlich ist. Es

25 unterscheidet sich dahingehend, dass in der Ventilscheibe 8 zwei Durchströmungsöffnungen 67 und 68 ausgebildet sind, die von der Druckkammer 6 in den Kühlkanal 15 führen. Die Durchströmungsöffnungen 67 und 68 sind dabei aus Auslassöffnungen ausgebildet, sodass das in der Druckkammer 6 befindliche Medium durch die Durchströmungsöffnungen 67 und

30 68 aus der Druckkammer 8 heraus in den Kühlkanal 15 strömt, wobei in Unterschied zu dem Dosierventil 1 aus der Figur 1 die Einlassöffnung 17 und Auslassöffnung 18 nicht vorgesehen sind, sodass das Medium beziehungsweise das Reduktionsmittel entlang der Pfeile 69 durch den Hohlraum 22 zwischen der Innenwand und der Außenwand zurückströmt. Das Dichtelement 23 ist hierbei

35 ebenfalls nicht vorgesehen. Die Figur 6b zeigt einen Schnitt durch das Dosierventil 66 aus der Figur 6a entlang der Linie A-A, die durch die Ventilscheibe 8 führt. Dabei weist die Ventilscheibe 8 jeweils zwei Durchströmungsöffnungen 67 und 68 auf. Jeweils 5 zwei Durchströmungsöffnungen 67 und 68 münden dabei in einer Aussparung

70 beziehungsweise 71 der Ventilscheibe 8. Hierbei kann das Medium beziehungsweise das Reduktionsmittel also auch im geschlossenen Zustand der Spritzöffnung 29 durch den Dosierventil köpf 4 in oder entgegen der Richtung der Pfeile 69 strömen und diesen kühlen. Natürlich ist auch eine Kombination der io Dosierventile 1 und 66 denkbar, bei der mindestens eine

Durchströmungsöffnung 67 oder 68 in der Ventilscheibe 8 ausgebildet ist, und in den Durchströmungskanal 16 mündet, sodass letzterer nicht als separater Durchströmungskanal 16, sondern wie in der Figur 2a durch die Pfeile 45 gezeigt als integrierter Durchströmungskanal ausgebildet ist. Die Aussparungen 70 und

15 71 bilden dabei einen die Spritzöffnung 29 aufweisenden Steg 72.

Die Figuren 7a und 7b zeigen in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein geöffnetes Dosierventil 73, welches im Wesentlichen dem Dosierventil 66 der Figuren 6a und 6b entspricht. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass 20 das Medium (anders herum) durch das Dosierventil entlang der Pfeile 74 strömt. Darüber hinaus weist die Ventilscheibe 8 anstatt der zwei Aussparungen 70 und

71 eine kreisringsförmige Aussparung 75 auf, die einen ebenfalls kreisringförmigen Steg 76 bildet, der die Spritzöffnung 29 aufweist. Anstelle der in der Figur 2 dargestellten Durchströmungsöffnungen 67 und 68, die in dem

25 vorliegenden Beispiel der Figuren 7a und 7b als Einlassöffnungen ausgebildet sind, können auch weniger oder, wie in der Figur 6b dargestellt, mehr Durchströmungsöffnungen vorgesehen sein. Durch die kreiszylinderförmige Ausbildung des Stegs 76, der die Spritzöffnung 29 aufweist, wird der Dosierventil köpf 4 besonders vorteilhaft gekühlt. Darüber hinaus ist es denkbar,

30 die Ventilscheibe 8 und/oder die Spritzöffnung kegelförmig auszubilden, um die Wärmeabfuhr zu verbessern.

Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein vorteilhaftes Dosierventilsystem mit einem Dosierventil 77, welches einem der vorstehenden beschriebenen 35 Dosierventile 1 , 25, 49, 54, 64, 66 oder 73 entspricht. Das Dosierventil 77 ist an eine Zulaufleitung 78 angeschlossen, über die dem Dosierventil 77 ein Reduktionsmittel zugeführt wird. Über einen Rücklaufkanal 79, der eine Förderpumpe 80 aufweist, wird das Medium durch das Dosierventil gefördert beziehungsweise umgewälzt, um das Dosierventil 77 zu kühlen. Denkbar ist auch lediglich die Rücklaufleitung 79 ohne die Förderpumpe 80 zu verwenden, und aufgrund der Temperatur und damit einhergehenden Dichteunterschiede ein Umwälzen des Mediums zu bewirken. Auch kann in der Rücklaufleitung 79 ein Kühler integriert sein, der das hindurchströmende Medium vorteilhaft kühlt. Durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eines vorteilhaften Dosierventils wird es möglich, das Dosierventil, insbesondere den

Dosierventilkopf, zu kühlen, auch wenn die Spritzöffnung verschlossen ist. Wie bereits gesagt, kann das Medium ein Kraftstoff, insbesondere der Kraftstoff der Brennkraftmaschine sein.

Claims

Ansprüche

1. Dosierventil (1 ,25,49,54,64,66,73) für ein flüssiges Medium, insbesondere Abgastraktdosierventil (2, 24) zum Einspritzen des Mediums in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, aufweisend einen Ventilkörper (3,

26) mit einem Dosierventil köpf (4, 28), einem Dosierventilfuß und mit einer Druckkammer (6, 30), die im Bereich des Dosierventilfußes mindestens eine erste Durchströmungsöffnung (37) und im Bereich des Dosierventil kopfes (4, 28) mindestens eine Spritzöffnung (7, 29) für das Medium aufweist, wobei innerhalb des Ventilköpers (3, 26) eine

Ventilnadel (9, 27) zum Freigeben der Spritzöffnung (7, 29) durch mindestens ein in der Druckkammer (6, 30) angeordnetes Betätigungsmittel (10, 31 ) verlagerbar ist und mindestens ein Kühlkanal (15) zumindest den Dosierventilkopf (4, 28) durchsetzt.

2. Dosierventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (15) als ein separater Durchströmungskanal (16) ausgebildet ist.

3. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der separate Durchströmungskanal (16) in einen

Kühlmittel kreislauf der Brennkraftmaschine integrierbar oder von dem Medium durchströmt ist.

4. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (30) im Bereich des

Dosierventilskopfes (28) mindestens eine zweite Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) aufweist.

5. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (15) als integrierter

Durchströmungskanal (48) ausgebildet ist.

6. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchströmungsöffnung (37), die Druckkammer (30) und die zweite Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) den Kühlkanal (15) bilden.

7. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchströmungsöffnung (37) eine

Einströmöffnung oder eine Ausströmöffnung und die zweite Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) eine Ausströmöffnung oder eine Einströmöffnung für das Medium bildet.

8. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26) mindestens einen ersten Förderkanal (50, 51 ) aufweist.

9. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) mit dem ersten Förderkanal (50, 51 ) korrespondiert.

10. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Förderkanal (50, 51 ) als Rücklaufkanal (53) oder als Zulaufkanal (52) für das Medium ausgebildet ist.

11. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (30) im Bereich des Dosierventil kopfes (28) eine dritte Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) aufweist, die als Einströmöffnung oder Ausströmöffnung ausgebildet ist.

12. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) mit dem ersten Förderkanal (50) oder mit einem zweiten Förderkanal (51 ) korrespondiert.

13. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Förderkanal (50) den Durchströmungskanal (48) bildet.

14. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und/oder dritte Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) seitlich oder längs zu der Ventilnadel (27) ausgerichtet ist.

15. Dosiersystem für eine Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch ein Dosierventil (1 , 25, 49, 54, 64, 66, 73) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

16. Dosiersystem nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen

Umwälzkanal, der mit der ersten Durchströmungsöffnung (37) und//oder der zweiten und/oder der dritten Durchströmungsöffnung (42, 43; 67, 68) korrespondiert.

17. Dosiersystem nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwälzkanal (79) eine Förderpumpe (80) und/oder eine Kühleinrichtung aufweist.