WO2011107122A1 - Reduktionsmittel-dosier- und einspritzmodul für die abgasreinigung bei verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Reduktionsmittel-dosier- und einspritzmodul für die abgasreinigung bei verbrennungskraftmaschinen Download PDF

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a reducing agent metering and injection module for mounting to a reduction catalyst containing exhaust pipe for hot exhaust gases of an internal combustion engine, wherein the module for a liquid reducing agent, a metering device and downstream thereof has an injection nozzle.
  • the invention is concerned with such a module for the purification of the exhaust gases of a variable load combustion engine.
  • module of the type defined above which serves to inject an aqueous urea solution into an exhaust pipe of a diesel engine, which contains a reduction catalyst to which or in which the atomized urea solution mixed with the exhaust gases is applied
  • a reduction catalyst to which or in which the atomized urea solution mixed with the exhaust gases is applied
  • the invention is also suitable for the injection of other, present in liquid form reducing agent for the selective catalytic reduction of others Exhaust components of internal combustion engines.
  • a module of the type defined above must be attached to an exhaust pipe so that its injection nozzle is located in or in the immediate vicinity of an opening in a wall of the exhaust pipe, are in machine operation without special measures except the injector and other elements of the module due to heat conduction and / or thermal radiation exposed to high temperatures, by which in particular the metering device can be damaged or rendered completely inoperative.
  • the invention is based, which was based on the object of keeping the heat input in temperature-sensitive elements of such a metering and injection module that is basically unavoidable in machine operation as small as possible in a module of the type defined at the outset.
  • the metering devices of the present metering and injection modules usually contain valves, which are actuated by an electromagnet or other electrically controlled actuators.
  • the heat input in relation to the reducing agent injected upstream of the injection nozzle, temperature-sensitive elements of the module is mainly reduced by the fact that the injection nozzle arranged in a nozzle support tube is connected to the metering device via a supply tube containing at least one flow channel for the reducing agent, the material cross-sectional area which determines the heat conduction in relation to its length between the injection nozzle and the upstream of the temperature-sensitive element of the latter Module, that is usually the metering device, is as small as possible (without endangering the mechanical stability of the supply tube), including for the dimensioning of the Zuluungsungs tube
  • the aforesaid length L of the flow channel formed by the supply tube is at least 20 mm
  • Supply tube is at least 3 mm "1 , and
  • the ratio V 2 between the material cross-sectional area and the flow channel cross-sectional area of the feeder tube (or the sum of the cross-sectional areas of the flow channels formed by the feeder tube) is at least 2.5 and at most 50, preferably 9.
  • said length L is at least 30 mm, more preferably at least 40 mm, but at most 50 mm
  • Vi is greater than 10 and smaller than 30 mm "1 , even better at least 18 mm “ 1 and still better at least 22 mm “1 , wherein it has proved to be extremely advantageous if Vi is 22 to 23 mm "1 ; finally, it is recommended for V 2 that this ratio be at least 2.8, more preferably greater than 4, and most preferably greater than 6, with V 2 being found to be 8 to 10 most advantageously.
  • L is about 45 mm, the outer diameter of the supply tube about 1.6 mm and the inner diameter, that is, the diameter of its flow channel, about 0.5 mm.
  • the average wall thickness of the supply tube for stability reasons is at least 0.2 mm and preferably about 0.5 mm. Since in preferred embodiments of the module according to the invention, the injection quantity (at a predetermined pressure on the metering device side facing the Zu effetsrschreibchens) by the flow cross-section of the outlet opening of the injection nozzle, that is, the narrowest point of this outlet opening should be determined, it is recommended that the smallest Cross-sectional area of the inlet to the injection nozzle forming flow channel of the supply tube is at least as large as the flow cross-sectional area of the outlet opening of the injection nozzle.
  • the injection nozzle could contain a valve for the liquid reducing agent, in particular a valve which opens at a predetermined feed pressure for the reducing agent, as is the case for example with a valve with a spring-loaded or spring-loaded valve member.
  • a valveless injection nozzle so that the flow path formed by the supply tube and the injection nozzle in the flow direction is open. This not only determines the response of the module exclusively by the metering device, but also prevents that at low ambient temperatures and when no reducing agent is injected, standing in the injector and the supply tube reducing agent freezes, thereby expanding and thereby damage these components.
  • the total cross-sectional area of the supply tube is only a fraction of the internal cross-sectional area of the nozzle holder tube (along the supply tube), so that the supply tube and the inner wall surface of the nozzle holder tube at a considerable distance from each other.
  • even better heat protection for the supply tube can be brought about, namely by a gas filled annular chamber between the supply tube and the nozzle holder tube.
  • the module In order to provide the best possible shielding of the supply pipe, it is also recommended to design the module so that the nozzle holder pipe extends over more than half the length of the supply pipe and preferably over at least the entire length of the supply pipe between the injection nozzle and the end region of the metering device feed tube.
  • a preferred embodiment of the module according to the invention comprises an outer holding or casing tube enclosing the nozzle holder tube, wherein it is particularly advantageous if the outer holding tube and the nozzle holder tube form a gas-filled annular chamber between them.
  • the module according to the invention In order to ensure that the injection nozzle is protected as well as possible against the high exhaust gas temperatures, it is recommended to design the module according to the invention so that I extend the nozzle holder tube in the longitudinal direction of the supply tube up to an end face of the injection nozzle facing away from the latter.
  • the end region of the nozzle holder tube facing away from the metering device is closed gas-tight except for a passage opening for the reducing agent to be injected, wherein embodiments are recommended in which the end of the nozzle holder tube and the injection nozzle facing away from the metering device, preferably gas-tight, abut against each other; This makes it possible to prevent the hot exhaust gases from penetrating into the module around the injection nozzle and exposing the end face of the injection nozzle facing the exhaust pipe more than unavoidably to the hot exhaust gases.
  • preferred embodiments of the module according to the invention are characterized in that it comprises a first assembly containing the injection nozzle, the supply tube, the nozzle holder tube and the metering device and a second assembly containing the outer support tube, wherein the two assemblies are positively connected to each other by means of a particular releasable connection device since such a connecting device can be obtained by an appropriate selection of the materials used for the latter and / or by a corresponding chende cross-sectional configuration of the connecting device or its parts can be designed so that it introduces as little heat from the first module in the second module.
  • cooling ribs can be realized in manufacturing technology easiest by being formed by arranged on the receiving sleeve metal discs, which are arranged in the longitudinal direction of the receiving sleeve at intervals from each other.
  • connection of the two assemblies by means of a connecting device with the lowest possible (axial) thermal conductivity can be achieved most simply by moving radially on the second assembly with respect to the outer holding tube provided on the outside of the extending annular first retaining flange and the first assembly is provided at one of the injector end portion of the receiving sleeve with a radially outwardly extending therefrom annular second retaining flange and the connecting device comprises a two retaining flanges at least predominantly enclosing strap, which from each other remote flanks of the two retaining flanges at least partially overlaps.
  • the two retaining flanges could also be connected to each other by other suitable connecting means, for example by connecting means in the manner of a union nut, which then has the smallest possible Have cross-section and / or should be made of a material with the lowest possible thermal conductivity.
  • the first retaining flange is formed by an annular retaining flange piece fastened to the second structural group, in particular on the outer retaining tube, whose cross section lies in a diameter plane of the retaining flange piece through recesses is essentially reduced to the following elements:
  • connection device for the two modules has a tensioning strap
  • a metal strap with free strap ends which is almost closed to a ring and which can be tightened by reducing the ring diameter by means of a tensioning screw, the annular area of the tensioning strap being in an in one
  • Diameter level lying cross section has an approximately U-shaped, opening towards the supply tube profile, the two legs are mutually inclined and form an opening in the radial direction inwardly acute angle with each other.
  • a plate-like holding plate which has a peripheral edge region that can be gas-tightly connected to the exhaust gas line, and a passage opening for a jacket tube enclosing the injection nozzle and the supply tube (Nozzle holder tube or outer holding tube), which is gas-tight welded to the edge of the passage opening.
  • this jacket tube does not have to be connected directly to the exhaust pipe, but the wall of the exhaust pipe may have an opening covered by the holding plate whose edge extends a short distance from said jacket tube so as to achieve the narrowest possible gap through which exhaust gases pass can.
  • Embodiments of the retaining plate in which it is stepped along its circumferential edge region to be connected to the exhaust pipe in the direction of the metering device, that is to say when the module is mounted in the direction away from the wall of the exhaust pipe, as well as to the shape of the exhaust pipe, are particularly advantageous Formed with the module mounted between the retaining plate and the wall of the exhaust pipe, a gas-filled, enclosed by the peripheral edge portion of the retaining plate insulating gap.
  • a shield-like shielding member is recommended with a recess for the passage of the injection nozzle and the supply tube enclosing jacket tube (nozzle holder tube or outer holding tube), said shielding facing the metering of the module Side of the retaining plate at a distance from this is immediately adjacent.
  • the arrangement of the metering device in a protective and holding sleeve holding the latter is recommended, in which the metering device is also fixed in particular;
  • Such a sleeve can serve not only the even better shielding of the metering device against harmful temperature influences, but also the protection of the metering device from splashing water, falling rocks and the like.
  • an inventive module is often exposed to corrosive influences - except the hot exhaust gases often reducing agent acting corrosive, but also on the streets discharged de-icing salts and the like -, we recommend the use of stainless steel for the metallic parts of the module, especially for the injection nozzle Supply tube, the nozzle holder tube, the outer holding tube, the aforementioned connection device, the cooling fins, the housing of the metering device, the protective sleeve, the mentioned holding plate and / or the aforementioned shield-like shielding.
  • FIG. 1A shows a longitudinal section through the attached to an exhaust pipe SCR injection device.
  • FIG. 1B shows the portion of the injection device marked in dash-dotted lines in FIG. 1A on a larger scale;
  • FIG. a plan view of a to be welded to the exhaust pipe retaining plate of the injection device; an isometric view of a to be welded to this holding plate shielding of the injection device; an isometric view of a designed as a receiving sleeve first holding member for a metering device of the injection device; a plan view of a Halteflanschteil on which the said receiving sleeve is supported; an isometric view of a said retaining flange portion supporting the sealing washer; a plan view of a disc-shaped end seal of the injection device; an isometric view of a clamping band for connecting two modules of the injection device with each other, and a section through an injection nozzle of the injection device.
  • FIG. 1 shows a designated as a whole with 10 injection device according to the invention, the most essential components are a dosing device 12, not shown in detail, a in Fig. 1 only in a side views drawn injector 14 and especially an inventively designed supply tube 16, over which the metering device 12 and the injection nozzle 14 are connected to each other.
  • An inlet port 18 of the metering device 12 shown in section in FIG. 1 is liquid-tightly fitted with a connecting piece 20, via which, as indicated by an arrow F, the metering device 12 from a tank for an aqueous urea solution, not shown, by means of a also not darg Horen pump, as indicated by the arrow F, an aqueous urea solution is supplied.
  • FIG. 1 also shows, in section, a shielding part 24 which serves the purpose of protecting the parts serving to supply the urea solution to the inlet connection 18 from harmful influences such as high temperatures.
  • the injection device 10 has a metallic outer holding tube 26, in particular of circular cross-section, which projects into an exhaust pipe 28 with its injection unit 10 mounted and thus extends through an opening 28a in the exhaust pipe wall 28b, the axis of the holding tube 26 forms an acute angle with the axis 28c of the exhaust pipe 28.
  • the opening 28a is so large that its edge extends at a distance from the holding tube 26.
  • Fig. 1 is still a part of a relative to the exhaust stream upstream of a catalyst body arranged mixer 30 for turbulence of the exhaust gases and the injected urea solution shown schematically; this catalyst, in conjunction with the ammonia (NH 3 ) resulting from the urea solution, reduces nitrogen oxides to nitrogen and H 2 O.
  • NH 3 ammonia
  • the mounting of the holding tube 26 on the exhaust pipe 28 is a designed according to the invention and in particular according to FIG. 2 formed holding plate 32, which preferably consists essentially of a shield-like flange area 32a and a collar 32b formed on the latter, which is penetrated by the holding tube 26.
  • holding plate 32 which preferably consists essentially of a shield-like flange area 32a and a collar 32b formed on the latter, which is penetrated by the holding tube 26.
  • FIG. 1 As indicated in Fig. 1, is shown in FIG. 1 upper edge portion of the collar 32 b around a gas-tight welded to the holding pipe 26, and the flange portion 32a is inventively designed such that its outer peripheral portion 32a 1 via a visible in FIG.
  • shielding plate 38 is provided by the invention at least the largest part at a considerable distance from the exhaust pipe wall 28b; If the axis of the injection device or holding tube 26 designated 10a in FIG. 1 runs obliquely to the exhaust pipe axis 28c and as a result the right-hand side of the injection device 10 is more or less remote from the exhaust pipe wall 28b as shown in FIG. 1, the shielding plate 38 becomes so according to the invention designed and arranged so that at least its largest part at the acute angle between the exhaust pipe wall 28b and the injection device 10 extends. As shown in FIG.
  • the shielding plate 38 has an open-edged recess 38a, so that it can be pushed onto the collar 32b of the holding plate 32; Furthermore, the shielding plate 38 is fixed to the holding plate 32, in the illustrated embodiment by spot welding at several points in that area in which the shielding in the Near its recess 38a rests against the retaining plate 32. In place of the shielding plate shown in the drawing, another, in particular roughly disc-shaped shielding element could occur, which has an opening for the passage of the holding tube 26, and instead of a metallic shielding could also be a shield of another, mechanically sufficiently strong and temperature-resistant material be used.
  • a retaining flange piece 40 is fixed, which is preferably a metallic rotary member, that is, a machined machining member on a lathe; if it is a metal part, it can - as indicated in Fig. 1 - be connected by means of a circumferential, gas-tight weld with the upper end portion of the holding tube 26.
  • the retaining flange piece 40 is provided with a plurality of recesses circulating about the axis 10 a, with three such recesses 40 a, 40 b and 40 c in the embodiment shown in FIG.
  • the lower end portion of the metering device 12 according to FIG. 1 has an outer diameter reduced relative to the adjoining portion of the metering device and is inserted into a receiving sleeve 42 shown in FIG.
  • the receiving sleeve 42 is supported on a Garflanschteil 44 shown in Figure 5, which has the shape of a circular disk in a plan view, the Garflansch Pacific 40 largely covers and has a central opening 44a, which is enclosed by an annular collar 44b; In addition, the Garflanschteil 44 for each projection 42b of the receiving sleeve 42 has a Einsteckschlitz 44c (see Fig.
  • cooling plates 46 are pushed onto the receiving sleeve 42, which have substantially the shape of preferably perforated discs, each of which is provided with an annular collar 46 a, which serves to the cooling plates 46 fitting on the receiving sleeve 42 on the one hand and on the other to position the cooling plates in the direction of the axis 10a relative to each other and the receiving sleeve 42 - for fixing the axial positions of the cooling plates 46, however, two parts are still required in the illustrated embodiment, which hereinafter be described, but one of these two parts could also be omitted if the collar 46a of FIG. 1 lowest cooling plate 46 would be supported directly on the Garflanschteil 44.
  • a nozzle holder tube 50 is arranged within the holding tube 26, the diameter of which has been selected such that an outer, air-filled annular gap 52 is located between the two tubes and an inner gas-filled annular gap 54 between the nozzle holder tube 50 and the supply tube 16
  • the nozzle holder tube 50 has a radially inwardly projecting, flange-like annular shoulder 50a, which has an outer annular region of FIG. 1 engages below the lower end face of the injection nozzle 14, wherein this annular region and the annular shoulder 50a are tightly pressed against each other, in particular gas-tight, and a slight projection 14a of the injection nozzle 14 enclosed by this annular region (see FIG.
  • the injection nozzle 14 is fixedly positioned in the axial direction in the nozzle holder tube 50, the relatively thin wall of the nozzle holder tube 50 is rolled after insertion of the injector 14 and the Zu effetsrschreibchens 16 in the nozzle holder tube 50 at the upper end of the injector or otherwise deformed so that the wall of the nozzle holder tube 50 forms one or more projections 50b which bear against the top of the injection nozzle 14.
  • the retaining flange part 44 and the nozzle holder tube 50 are welded together in a gas-tight manner in accordance with the invention.
  • Fig. 1 shows a Garflansch Sharing 40 enclosing strap 60 from a profiled, relatively thin-walled metal strip, which is designed in the manner of a hose clamp or pipe clamp and of which Fig. 8 shows an isometric view.
  • This strap forms with a ring portion 62 (see Fig. 8) - seen in the direction of the axis 10a - an almost closed annular region, to which two seen in the axial direction approximately rectilinear clamping straps 64 follow, in each of which a hole for the passage of a in FIG 8 together with a clamping nut with 66 designated clamping screw.
  • the clamping band 60 has a cross-sectional profile which is recognizable in particular in FIG.
  • sealing disk 68 shown in FIG. 6, the shape of which in a plan view corresponds approximately to a circular disk with a central opening 68a; this sealing disc can be fitted onto the collar 44b of the retaining flange part 44 and serves for the axial sealing between the retaining flange piece 40 and the retaining flange part 44.
  • Fig. 1 still shows a spacer ring 70 between the collar 46a of the lowermost cooling plate 46 and the Garflanschteil 44, but this spacer ring could also be omitted with appropriate dimensional ratios.
  • FIG. 7 also shows a central passage opening 72a of the end seal 72, which releases a nozzle opening 14b of the injection nozzle 14.
  • annular sealing bead 72b embossed in the end seal 72 which is a height-elastic full or half bead projecting in the direction of the injection nozzle 14, the comb of which is lower than that shown in FIG End face of the annular shoulder 50a of the nozzle holder tube 50 is gas-tight and liquid-tight pressed.
  • a gas-filled insulating gap is provided between the seal 72 and the end face of the injection nozzle 14 facing away from the supply pipe 16.
  • Fig. 1 The protection and attachment of the metering device 12 is shown in Fig. 1, in particular metallic protective sleeve 80 which encloses the metering device 12 and with a according to FIG. 1 lower annular collar 80a the support flange 42a of the receiving sleeve 42 engages below and due to a measure to be described is pressed against the uppermost heat sink 46.
  • metallic protective sleeve 80 which encloses the metering device 12 and with a according to FIG. 1 lower annular collar 80a the support flange 42a of the receiving sleeve 42 engages below and due to a measure to be described is pressed against the uppermost heat sink 46.
  • the supply pipe 16 is formed by a relatively long metal tube, the total cross-sectional area in relation to its length between the injector 14 and the metering device 12 is extremely small and the wall thickness is only so large that the supply tube has the required mechanical stability, even to the fluid pressure of the fluid delivered by the aforementioned pump through the tube.
  • the length of the supply pipe is to be understood as meaning the length of its flow channel 16a, irrespective of whether the latter and the holding pipes 50 and 26 have a straight course or a different course, as illustrated in FIG .
  • the cross-sectional area of the tube wall 16b should be larger than the cross-sectional area of the flow channel 16a, for the sake of the lowest possible
  • Heat input from the injection nozzle 14 in the metering device 12 preferably at most about eight to ten times the cross-sectional area of the flow channel 16a amount.
  • the supply tube 16 can also contain more than one flow channel, in particular two flow channels, in which case the sum of the cross-sectional areas of these flow channels replaces the cross-sectional area of the one flow channel 16a.
  • the supply tube 16 terminates inside the metering device 12 where it is to be connected to an outlet of a metering or control valve of the metering device 12. For a tight introduction tion of the feed tube 16 in the metering device 12 provides a penetrated by the supply tube seal, in particular a in Fig.
  • the Invention ⁇ proper injection device according to the invention in several areas designed that as little heat as possible is introduced into the dosing device and that there is a strong drop in temperature between the injection nozzle and the dosing device.
  • the following designs contribute in particular, both in their entirety and individually:
  • the thin supply tube 16 with a small cross-sectional area of its wall in relation to the length of its flow channel or its flow channels.
  • FIG. 9 the interior of the injection nozzle 14 is shown only schematically, since the interior of the injection nozzle can be designed in different ways
  • the shown in Fig. 9 lower portion of the supply tube 16 is liquid-tightly connected to the injection nozzle 14 around, in particular welded, and the Flow channel 16a of the supply tube 16 merges into a flow channel 14c of the injection nozzle 14, which at the nozzle Opening 14b ends.
  • the nozzle opening 14b may be tapered in cross-section.
  • the injection nozzle 14 is formed so that it can produce a cone-shaped spray 100 shown in Fig. 1, which is directed to the mixer 30.
  • the holding plate 32 is designed and adapted to the exhaust pipe 28 and attached to the holding tube 26 so that at least one of the following features and preferably all of the following features results:
  • the remote from the metering device 12 free end of the injection device 10 terminates in the opening 28a of the exhaust pipe wall 28b or passes through this opening only slightly.
  • the axis 10 a of the injection nozzle 14 forms an acute angle with the exhaust pipe axis 28 c, which is directed in the direction of the mixer 30.
  • the axis of the spray jet 100 generated by the injection nozzle 14 forms an acute angle with the exhaust pipe axis 28c.
  • the side facing away from the metering device 12 front side of the injection device 10 is oriented with respect to the in Fig. 1 indicated by an arrow G flow direction of the exhaust gases so that the exhaust stream is not directed against this end face of the injection device 10 but the axis of the nozzle opening of the injection nozzle 14th forms an acute angle with the flow direction of the exhaust gases or is approximately rectified with this flow direction.

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Abstract

Reduktionsmittel-Dosier- und Einspritzmodul zum Anbauen an eine einen Reduktionskatalysator enthaltende Abgasleitung für heiße Abgase einer insbesondere mit wechselnder Last betriebenen Verbrennungskraftmaschine, wobei das Modul für ein flüssiges Reduktionsmittel eine Dosiervorrichtung sowie stromabwärts derselben eine Einspritzdüse aufweist; um bei einem solchen Modul während des Maschinenbetriebs den Wärmeeintrag in temperaturempfindliche Elemente des Moduls möglichst klein zu halten, wird das Modul so gestaltet, dass die Einspritzdüse in einem Düsen-Halterohr angeordnet und mit der Dosiervorrichtung über ein mindestens einen Strömungskanal für das Reduktionsmittel enthaltendes Zuleitungsröhrchen verbunden ist, wobei (a) die Länge L des Strömungskanals mindestens 20 mm, (b) das Verhältnis V1 zwischen L und der Gesamtquerschnittsfläche des Zuleitungsröhrchens mindestens 3 mm-1, und (c) das Verhältnis V2 zwischen der Materialquerschnittsfläche und der Strömungskanal-Querschnittsfläche des Zuleitungsröhrchens mindestens 2,5 und höchstens 50 beträgt.

Description

REDUKTIONSMITTEL-DOSIER- UND EINSPRITZMODUL
FÜR DIE ABGASREINIGUNG BEI VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINEN
Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmittel-Dosier- und Einspritzmodul zum Anbauen an eine einen Reduktionskatalysator enthaltende Abgasleitung für heiße Abgase einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Modul für ein flüssiges Reduktionsmittel eine Dosiervorrichtung sowie stromabwärts derselben eine Einspritzdüse aufweist.
Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem solchen Modul für die Reinigung der Abgase eines mit wechselnder Last betriebenen Verbrennungsmotors.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Moduls der vorstehend definierten Art erläutert und diskutiert, das der Einspritzung einer wässrigen Harnstofflösung in eine Abgasleitung eines Dieselmotors dient, welche einen Reduktionskatalysator enthält, auf den oder in den die mit den Abgasen ver- mischte, zerstäubte Harnstofflösung aufgebracht wird, um in den Abgasen enthaltene Stickoxide zu Stickstoff und H20 zu reduzieren (selektive kataly- tische Reduktion - kurz SCR genannt), grundsätzlich eignet sich die Erfindung jedoch auch für das Einspritzen anderer, in flüssiger Form vorliegender Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion anderer Abgas- bestandteile von Verbrennungsmaschinen. Bei der katalytischen Reduktion von Stickoxiden mittels Harnstoff zerfällt dieser in den heißen Abgasen zu Ammoniak (NH3), welches mit den Stickoxiden (NOx) reagiert, so dass sich als Reaktionsprodukte Stickstoff und H20 ergeben. Vorrichtungen zum dosierten Einspritzen eines flüssigen Abgas-Nachbehandlungsmittels werden zum Beispiel in der WO 2008151908 AI sowie in der EP 2 132 420 AI beschrieben. Da ein Modul der eingangs definierten Art an eine Abgasleitung so angebaut werden muss, dass sich seine Einspritzdüse in oder in der unmittelbaren Nachbarschaft einer Öffnung in einer Wand der Abgasleitung befindet, sind im Maschinenbetrieb ohne besondere Maßnahmen außer der Einspritzdüse auch andere Elemente des Moduls infolge Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung hohen Temperaturen ausgesetzt, durch die insbesondere die Dosiervorrichtung geschädigt oder völlig funktionsuntüchtig gemacht werden kann.
Hier setzt nun die Erfindung an, welcher die Aufgabe zugrunde lag, bei einem Modul der eingangs definierten Art den im Maschinenbetrieb grundsätzlich nicht zu vermeidenden Wärmeeintrag in temperaturempfindliche Elemente eines solchen Dosier- und Einspritzmoduls möglichst klein zu halten; in diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass die Dosiervorrichtungen der in Rede stehenden Dosier- und Einspritzmodule üblicherweise Ventile enthalten, welche durch einen Elektromagneten oder andere elektrisch gesteuerte Betätigungsvorrichtungen betätigt werden.
Da sich nicht vermeiden lässt, dass die Einspritzdüse im Betrieb den heißen Abgasen mehr oder minder stark ausgesetzt ist, wird nach dem Grundge- danken der Erfindung der Wärmeeintrag in bezüglich des einzuspritzenden Reduktionsmittels stromaufwärts der Einspritzdüse gelegene, temperaturempfindliche Elemente des Moduls hauptsächlich dadurch vermindert, dass die in einem Düsen-Halterohr angeordnete Einspritzdüse mit der Dosiervorrichtung über ein mindestens einen Strömungskanal für das Reduktionsmittel ent- haltendes Zuleitungsröhrchen verbunden wird, dessen für die Wärmeleitung ausschlaggebende Materialquerschnittsfläche im Verhältnis zu seiner Länge zwischen der Einspritzdüse und dem der Letzteren stromaufwärts benachbarten, temperaturempfindlichen Element des Moduls, das heißt in der Regel der Dosiervorrichtung, möglichst klein ist (ohne die mechanische Stabilität des Zuleitungsröhrchens zu gefährden), wozu für die Dimensionierung des Zulei- tungsröhrchens erfindungsgemäß Folgendes vorgeschlagen wird : (a) Die vorgenannte Länge L des vom Zuleitungsröhrchen gebildeten Strömungskanals beträgt mindestens 20 mm,
(b) das Verhältnis Vi zwischen L und der Gesamtquerschnittsfläche des
Zuleitungsröhrchens beträgt mindestens 3 mm"1, und
(c) das Verhältnis V2 zwischen der Materialquerschnittsfläche und der Strömungskanal-Querschnittsfläche des Zuleitungsröhrchens (bzw. der Summe der Querschnittsflächen der vom Zuleitungsröhrchen gebildeten Strömungskanäle) beträgt mindestens 2,5 und höchstens 50, vorzugsweise 9.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Moduls beträgt die besagte Länge L mindestens 30 mm, noch besser mindestens 40 mm, je- doch höchstens 50 mm, Vi ist größer als 10 und kleiner als 30 mm"1, besser noch mindestens 18 mm"1 und noch besser mindestens 22 mm"1, wobei es sich als äußert vorteilhaft erwiesen hat, wenn Vi 22 bis 23 mm"1 beträgt; schließlich wird für V2 empfohlen, dass dieses Verhältnis mindestens 2,8 beträgt, noch besser größer als 4 und am besten größer als 6 ist, wobei es sich am vorteilhaftesten erwiesen hat, wenn V2 8 bis 10 beträgt.
Bei einer Ausführungsform, welche sich als außerordentlich günstig erwiesen hat, beträgt L ca. 45 mm, der Außendurchmesser des Zuleitungsröhrchens ca. 1,6 mm und dessen Innendurchmesser, das heißt der Durchmesser seines Strömungskanals, ca. 0,5 mm.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Moduls beträgt die mittlere Wandstärke des Zuleitungsröhrchens aus Stabilitätsgründen mindestens 0,2 mm und vorzugsweise ca. 0,5 mm. Da bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Moduls die Einspritzmenge (bei vorgegebenem Druck an der der Dosiervorrichtung zugewandten Seite des Zuleitungsröhrchens) durch den Strömungsquerschnitt der Austrittsöffnung der Einspritzdüse, das heißt der engsten Stelle dieser Aus- trittsöffnung, bestimmt werden sollte, wird empfohlen, dass die kleinste Querschnittsfläche des den Zulauf zu der Einspritzdüse bildenden Strömungskanals des Zuleitungsröhrchens mindestens gleich groß ist wie die Strömungsquerschnittsfläche der Austrittsöffnung der Einspritzdüse. Prinzipiell könnte die Einspritzdüse ein Ventil für das flüssige Reduktionsmittel enthalten, und zwar insbesondere ein Ventil, welches bei einem vorgegebenen Einspeisedruck für das Reduktionsmittel öffnet, so wie dies beispielsweise bei einem Ventil mit einem federnden oder federbelasteten Ventilglied der Fall ist. Bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Moduls, welche sich durch eine ventillose Einspritzdüse auszeichnen, so dass der von dem Zuleitungsröhrchen und der Einspritzdüse gebildete Strömungspfad in Durchströmrichtung offen ist. Dadurch wird nicht nur das Ansprechverhalten des Moduls ausschließlich durch die Dosiervorrichtung bestimmt, sondern auch vermieden, dass bei tiefen Außentemperaturen und wenn kein Reduktions- mittel eingespritzt wird, in der Einspritzdüse und dem Zuleitungsröhrchen stehendes Reduktionsmittel gefriert, sich dabei ausdehnt und dadurch diese Bauteile beschädigt.
Damit das Zuleitungsröhrchen durch das Düsenhalterohr möglichst gut gegen- über hohen Temperaturen abgeschirmt wird, empfiehlt sich eine Gestaltung, bei der die Gesamtquerschnittsfläche des Zuleitungsröhrchens nur einen Bruchteil der Innenquerschnittsfläche des Düsenhalterohrs (und zwar längs des Zuleitungsröhrchens) beträgt, so dass das Zuleitungsröhrchen und die Innenwandfläche des Düsenhalterohrs in einem erheblichen Abstand vonein- ander verlaufen. Dadurch lässt sich ohne weiteres ein noch besserer Hitzeschutz für das Zuleitungsröhrchen herbeiführen, nämlich durch eine gas- gefüllte Ringkammer zwischen dem Zuleitungsröhrchen und dem Düsenhalterohr.
Im Sinne einer möglichst guten Abschirmung des Zuleitungsröhrchens wird auch empfohlen, das Modul so zu gestalten, dass sich das Düsenhalterohr über mehr als die halbe Länge des Zuleitungsröhrchens erstreckt und vorzugsweise über zumindest nahezu die gesamte Länge des Zuleitungsröhrchens zwischen Einspritzdüse und dem der Dosiervorrichtung zugewandten Endbereich des Zuleitungsröhrchens.
Für eine noch bessere Abschirmung des Zuleitungsröhrchens weist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ein das Düsenhalterohr umschließendes äußeres Halte- oder Mantelrohr auf, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn das äußere Halterohr und das Düsenhalterohr zwischen sich eine gasgefüllte Ringkammer bilden.
Um zu erreichen, dass schon die Einspritzdüse vor den hohen Abgastemperaturen möglichst gut geschützt wird, ist es empfehlenswert, das erfindungsgemäße Modul so zu gestalten, dass ich das Düsenhalterohr in Längsrichtung des Zuleitungsröhrchens bis zu einer von Letzterem abgewandten Stirnfläche der Einspritzdüse erstreckt. In diesem Sinne ist es auch vorteilhaft, wenn der von der Dosiervorrichtung abgewandte Endbereich des Düsenhalterohrs bis auf eine Durchlassöffnung für das einzuspritzende Reduktionsmittel insbesondere gasdicht verschlossen ist, wobei Ausführungsformen empfohlen werden, bei denen das von der Dosiervorrichtung abgewandte Ende des Düsenhalterohrs und die Einspritzdüse dicht, vorzugsweise gasdicht, gegeneinander anliegen; dadurch lässt sich verhindern, dass die heißen Abgase um die Einspritzdüse herum in das Modul eindringen können und die der Abgasleitung zugekehrte Stirnseite der Einspritzdüse mehr als unvermeidbar den heißen Abgasen aus- gesetzt ist. Bei Ausführungsformen mit einem äußeren Halte- oder Mantelrohr empfiehlt sich Entsprechendes für die Längserstreckung und den der Einspritzdüse benachbarten Endbereich des äußeren Halterohrs, wobei Ausführungsformen besonders vorteilhaft sind, bei denen das von der Dosiervorrichtung abgewandte Ende des äußeren Halterohrs insbesondere ringsum gasdicht mit einer Dichtungsscheibe verbunden ist, welche die Einspritzdüse überdeckt, eine deren Austrittsöffnung freigebende Öffnung aufweist sowie die Ringkammer zwischen dem Düsenhalterohr und dem äußeren Halte- oder Mantelrohr mindestens abdeckt oder gar gasdicht verschließt, und zwar insbesondere mittels einer in die Dichtungsscheibe eingeprägten, senkrecht zur Dichtungsscheibenebene elastisch verformbaren Abdichtsicke, welche um die Austrittsöffnung der Einspritzdüse herum gegen das Ende des Düsenhalterohrs oder den Düsenkörper abdichtend angepresst wird. Erfindungsgemäß wird empfohlen, zwischen der Dichtungsscheibe und einer vom Zuleitungsröhrchen abgewandten Stirnfläche der Einspritzdüse einen gasgefüllten Isolierspalt vorzusehen.
Zur weiteren Verkleinerung des Wärmeeintrags in bezüglich des einzuspritzen- den Reduktionsmittels stromaufwärts des Zuleitungsröhrchens liegende Elemente des erfindungsgemäßen Moduls, insbesondere in dessen Dosiervorrichtung, ist es äußerst vorteilhaft, das Modul in Baugruppen aufzuteilen, welche durch Verbindungsmittel miteinander verbunden werden, die in Längsrichtung des Zuleitungsröhrchens ein möglichst geringes Wärmeleitvermögen aufweisen. Deshalb zeichnen sich bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Moduls dadurch aus, dass dieses eine die Einspritzdüse, das Zuleitungsröhrchen, das Düsenhalterohr und die Dosiervorrichtung enthaltende erste Baugruppe sowie eine das äußere Halterohr enthaltende zweite Baugruppe aufweist, wobei die beiden Baugruppen mittels einer insbesondere lösbaren Verbindungsvorrichtung formschlüssig miteinander verbunden sind, da sich eine solche Verbindungsvorrichtung durch eine entsprechende Auswahl der für die Letztere verwendeten Werkstoffe und/oder durch eine entspre- chende Querschnittsgestaltung der Verbindungsvorrichtung bzw. ihrer Teile so gestalten lässt, dass sie möglichst wenig Wärme von der ersten Baugruppe in die zweite Baugruppe einleitet. Um die Dosiervorrichtung vor einer Überhitzung noch besser zu schützen, wird ferner vorgeschlagen, einen der Einspritzdüse zugewandten Endbereich der Dosiervorrichtung in eine sich in Richtung auf die Einspritzdüse erstreckende Aufnahmehülse einzustecken, an deren Außenumfang Kühlrippen vorgesehen sind; diese Kühlrippen lassen sich fertigungstechnisch am einfachsten dadurch realisieren, dass sie von auf der Aufnahmehülse angeordneten Metallscheiben gebildet werden, welche in Längsrichtung der Aufnahmehülse in Abständen voneinander angeordnet sind.
Bei Ausführungsformen mit einer mindestens den einen Endbereich der Dosiervorrichtung haltenden Aufnahmehülse lässt sich die Verbindung der genannten beiden Baugruppen durch eine Verbindungsvorrichtung mit möglichst kleiner (axialer) Wärmeleitfähigkeit am einfachsten dadurch verwirklichen, dass an der zweiten Baugruppe ein sich bezüglich des äußeren Halterohrs in radialer Richtung nach außen erstreckender ringförmiger erster Halteflansch vorgesehen und die erste Baugruppe an einem der Einspritzdüse zugewandten Endbereich der Aufnahmehülse mit einem sich von dieser in radialer Richtung nach außen erstreckenden ringförmigen zweiten Halteflansch versehen wird sowie die Verbindungsvorrichtung ein die beiden Halteflansche mindestens überwiegend umschließendes Spannband aufweist, welches die voneinander abgewandten Flanken der beiden Halteflansche zumindest bereichsweise übergreift. Da sich ein solches Spannband, auch wenn es von einem Metallband gebildet wird, mit einem äußerst geringen Querschnitt gestalten lässt, wird auf diese Weise ein geringes axiales Wärmeleitvermögen bewerkstelligt; grundsätzlich ließen sich die beiden Halteflansche aber auch durch andere geeignete Verbindungsmittel miteinander verbinden, zum Beispiel durch Verbindungsmittel nach Art einer Überwurfmutter, welche dann einen möglichst geringen Querschnitt aufweisen und/oder aus einem Werkstoff mit möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden sollte.
Im Sinne einer möglichst geringen (axialen) Wärmeübertragung ist es von Vorteil, wenn der erste Halteflansch von einem an der zweiten Baugruppe, insbesondere an dem äußeren Halterohr befestigten ringförmigen Halte- flanschstück gebildet wird, dessen in einer Durchmesserebene des Halte- flanschstücks liegender Querschnitt durch Aussparungen im Wesentlichen auf die folgenden Elemente reduziert ist:
(a) zwei in axialer Richtung des Halteflanschstücks im Abstand voneinander angeordnete, Stirnseiten des Halteflanschstücks bildende Flanken, welche vorteilhafterweise gegenüber der axialen Richtung so geneigt sind, dass sie sich in radialer Richtung nach außen einander annähern, sowie
(b) ein radial innerer Befestigungsbereich des Halteflanschstücks zum Anbringen des Letzteren an der zweiten Baugruppe.
Wenn die genannten Flanken des Halteflanschstücks in der geschilderten Weise gegeneinander geneigt sind, lässt sich erreichen, dass bei entsprechender Gestaltung der Verbindungsvorrichtung und damit insbesondere des Spannbandes die beiden Baugruppen in axialer Richtung gegeneinander verspannt werden, so dass sich die Verbindung zwischen den beiden Baugruppen in axialer Richtung auch ohne Weiteres gasdicht gestalten lässt.
Weist die Verbindungsvorrichtung für die beiden Baugruppen ein Spannband auf, wird empfohlen, für dieses ein nahezu zu einem Ring geschlossenes Metallband mit freien Bandenden zu verwenden, welche unter Verkleinerung des Ringdurchmessers mittels einer Spannschraube gegeneinander anziehbar sind, wobei der ringförmige Bereich des Spannbandes in einem in einer
Durchmesserebene liegenden Querschnitt ein ungefähr U-förmiges, sich zum Zuleitungsröhrchen hin öffnendes Profil aufweist, dessen beide Schenkel gegeneinander geneigt sind und einen sich in radialer Richtung nach innen öffnenden spitzen Winkel miteinander bilden.
Für die Minimierung des Wärmeeintrags in das an der Abgasleitung ange- brachte erfindungsgemäße Modul wird ferner empfohlen, dieses mit einem schildartigen Halteblech zu versehen, welches einen mit der Abgasleitung gasdicht verbindbaren, insbesondere verschweißbaren Umfangsrandbereich und eine Durchtrittsöffnung für ein die Einspritzdüse und das Zuleitungsröhrchen umschließendes Mantelrohr (Düsenhalterohr oder äußeres Halterohr) aufweist, welches mit dem Rand der Durchtrittsöffnung gasdicht verschweißt ist. Dann muss dieses Mantelrohr nicht unmittelbar mit der Abgasleitung verbunden werden, sondern die Wandung der Abgasleitung kann eine vom Halteblech überdeckte Öffnung aufweisen, deren Rand in einem geringen Abstand von dem genannten Mantelrohr verläuft, um so einen möglichst engen Spalt zu erzielen, durch den Abgase hindurchtreten können. Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen des Halteblechs, bei denen dieses entlang seines mit der Abgasleitung zu verbindenden Umfangsrandbereichs in Richtung auf die Dosiervorrichtung, das heißt bei montiertem Modul in Richtung weg von der Wandung der Abgasleitung, abgestuft sowie an die Gestalt der Abgasleitung so angepasst ist, dass sich bei montiertem Modul zwischen dem Halteblech und der Wand der Abgasleitung ein gasgefüllter, vom Umfangsrandbereich des Halteblechs umschlossener Isolierspalt bildet.
Zur noch besseren Abschirmung temperaturempfindlicher Elemente des erfin- dungsgemäßen Moduls gegenüber der heißen Abgasleitung empfiehlt sich ein schildartiges Abschirmelement mit einer Aussparung für den Durchtritt eines die Einspritzdüse und das Zuleitungsröhrchen umschließenden Mantelrohrs (Düsenhalterohr oder äußeres Halterohr), wobei dieses Abschirmelement der der Dosiervorrichtung des Moduls zugewandten Seite des Halteblechs im Abstand von dieser unmittelbar benachbart ist. Vor allem dann, wenn das erfindungsgemäße Modul für die Verwendung an einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, empfiehlt sich die Anordnung der Dosiervorrichtung in einer die Letztere haltenden Schutz- und Haltehülse, in der die Dosiervorrichtung insbesondere auch festgelegt ist; eine solche Hülse kann nicht nur der noch besseren Abschirmung der Dosiervorrichtung gegen schädliche Temperatureinflüsse dienen, sondern auch dem Schutz der Dosiervorrichtung vor Spritzwasser, Steinschlag und dergleichen.
Da ein erfindungsgemäßes Modul häufig korrosiven Einflüssen ausgesetzt ist - außer den heißen Abgasen dem oft korrosiv wirkenden Reduktionsmittel, aber auch auf den Straßen ausgebrachten Auftausalzen und dergleichen -, empfiehlt sich die Verwendung von Edelstahl für die metallischen Teile des Moduls, insbesondere für die Einspritzdüse, das Zuleitungsröhrchen, das Düsenhalterohr, das äußere Halterohr, die erwähnte Verbindungsvorrichtung, die Kühlrippen, das Gehäuse der Dosiervorrichtung, deren Schutzhülse, das erwähnte Halteblech und/oder das erwähnte schildartige Abschirmelement.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in ihrer Ausgestaltung als SCR-Injektionseinrichtung; in der Zeichnung zeigen :
Fig. 1A einen Längsschnitt durch die an ein Abgasrohr angebaute SCR- Injektionseinrichtung ;
Fig. 1B den in Figur 1A strichpunktiert markierten Bereich der Injektionseinrichtung in einem größeren Maßstab; eine Draufsicht auf ein am Abgasrohr anzuschweißendes Halteblech der Injektionseinrichtung; eine isometrische Darstellung eines an diesem Halteblech anzuschweißenden Abschirmblechs der Injektionseinrichtung; eine isometrische Darstellung eines als Aufnahmehülse gestalteten ersten Halteelements für eine Dosiervorrichtung der Injektionseinrichtung; eine Draufsicht auf ein Halteflanschteil, auf dem sich die genannte Aufnahmehülse abstützt; eine isometrische Darstellung einer das genannte Halteflanschteil abstützenden Dichtscheibe; eine Draufsicht auf eine scheibenförmige Abschlussdichtung der Injektionseinrichtung ; eine isometrische Darstellung eines Spannbandes zum Verbinden zweier Baugruppen der Injektionseinrichtung miteinander, und einen Schnitt durch eine Einspritzdüse der Injektionseinrichtung.
Die Fig. 1 zeigt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Injektionseinrichtung, deren wesentlichste Bestandteile eine in ihren Einzelheiten nicht dargestellte Dosiervorrichtung 12, eine in Fig. 1 nur in einer Seiten- ansieht gezeichnete Einspritzdüse 14 und vor allem ein erfindungsgemäß gestaltetes Zuleitungsröhrchen 16 sind, über welches die Dosiervorrichtung 12 und die Einspritzdüse 14 miteinander verbunden sind. Auf einen nur an seinem gemäß Fig. 1 oberen Ende im Schnitt dargestellten Einlassstutzen 18 der Dosiervorrichtung 12 ist flüssigkeitsdicht ein Anschlussstück 20 aufgesetzt, über welches, wie durch einen Pfeil F angedeutet, der Dosiervorrichtung 12 aus einem nicht gezeigten Tank für eine wässrige Harnstofflösung mittels einer gleichfalls nicht dargstellten Pumpe, wie durch den Pfeil F angedeutet, eine wässrige Harnstofflösung zugeführt wird.
Bei der Dosiervorrichtung 12, deren Funktionsprinzip nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, handelt es sich um eine an sich bekannte Flüssigkeitsdosiervorrichtung, welche insbesondere ein elektromagnetisch betätigtes Dosierventil für die Harnstofflösung enthält, und die Fig. 1 lässt einen
Anschlussstutzen 22 für die Durchführung einer nur schematisch angedeuteten elektrischen Steuerleitung 22a erkennen. Schließlich zeigt die Fig. 1 im Schnitt noch ein Abschirmteil 24, welches dem Zweck dient, die der Zuführung der Harnstofflösung zum Einlassstutzen 18 dienenden Teile vor schädlichen Einflüssen wie hohe Temperaturen zu schützen.
In ihrem gemäß Fig. 1 unteren Bereich besitzt die Injektionseinrichtung 10 ein metallisches äußeres Halterohr 26 mit insbesondere kreisförmigem Querschnitt, welches bei montierter Injektionseinrichtung 10 mit seinem unteren Endbereich in ein Abgasrohr 28 hineinragt und sich dabei durch eine Öffnung 28a in der Abgasrohrwand 28b so hindurcherstreckt, dass die Achse des Halterohrs 26 mit der Achse 28c des Abgasrohrs 28 einen spitzen Winkel bildet. Um einen Wärmeübergang von der Abgasrohrwand 28b auf das Halterohr 26 zu vermeiden, ist die Öffnung 28a so groß, dass ihr Rand im Abstand vom Halterohr 26 verläuft.
In Fig. 1 ist noch ein Teil eines bezüglich des Abgasstroms stromaufwärts eines Katalysatorkörpers angeordneten Mischers 30 für eine Verwirbelung der Abgase und der eingedüsten Harnstofflösung schematisch dargestellt; dieser Katalysator reduziert im Zusammenwirken mit dem sich aus der Hamstoff- lösung ergebenden Ammoniak (NH3) Stickoxide zu Stickstoff und H20.
Der Befestigung des Halterohrs 26 am Abgasrohr 28 dient ein erfindungsgemäß gestaltetes und insbesondere gemäß Fig. 2 ausgebildetes Halteblech 32, welches vorzugsweise im Wesentlichen aus einem schildartigen Flansch- bereich 32a und einem an letzteren angeformten Kragen 32b besteht, der vom Halterohr 26 durchsetzt wird. Wie in Fig. 1 angedeutet, ist der gemäß Fig. 1 obere Randbereich des Kragens 32 b ringsum mit dem Halterohr 26 gasdicht verschweißt, und der Flanschbereich 32a ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass sein Außenumfangsbereich 32a1 über eine in Fig. 1 erkennbare umlaufende Stufe oder Abkröpfung in den radial innerhalb des Außenumfangs- bereichs befindlichen Teil des Flanschbereichs 32a übergeht, so dass nach dem gasdichten Verschweißen des Außenumfangsbereichs 32a' mit der Abgasrohrwand 28b ein ungefähr kreisringförmiger Gasspalt 34 zwischen dem Flansch- bereich 32a und der Abgasrohrwand 28b verbleibt, durch den erfindungsgemäß ein großflächiger Kontakt zwischen dem Halteblech 32 und der im Betrieb hohe Temperaturen aufweisenden Abgasrohrwand 28b vermieden wird - die den Gasspalt 34 füllenden Abgase haben im Vergleich zu einem Metall einen sehr geringen Wärmeinhalt und eine außerordentlich geringe Wärme- leitfähigkeit.
Um die Abschirmung der Injektionseinrichtung 10 gegenüber der im Betrieb heißen Abgasrohrwand 28b noch weiter zu verbessern, ist erfindungsgemäß ein in den Fig. 1 und 3 dargestelltes Abschirmblech 38 vorgesehen, von dem erfindungsgemäß mindestens der größte Teil mit deutlichem Abstand von der Abgasrohrwand 28b verläuft; wenn die in Fig. 1 mit 10a bezeichnete Achse der Injektionseinrichtung bzw. des Halterohrs 26 schräg zur Abgasrohrachse 28c verläuft und infolgedessen die gemäß Fig. 1 rechte Seite der Injektionseinrichtung 10 von der Abgasrohrwand 28b mehr oder minder abgewandt ist, wird das Abschirmblech 38 erfindungsgemäß so gestaltet und angeordnet, dass zumindest sein größter Teil in dem spitzen Winkel zwischen der Abgasrohrwand 28b und der Injektionseinrichtung 10 verläuft. Wie die Fig. 3 zeigt, hat bei der bevorzugten Ausführungsform das Abschirmblech 38 eine randoffene Aussparung 38a, so dass es sich auf den Kragen 32b des Halteblechs 32 aufschieben lässt; ferner ist das Abschirmblech 38 am Halteblech 32 befestigt, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform durch Punktschweißen an mehreren Stellen in demjenigen Bereich, in dem das Abschirmblech in der Nähe seiner Aussparung 38a am Halteblech 32 anliegt. An die Stelle des zeichnerisch dargestellten Abschirmblechs könnte auch ein anderes, insbesondere ungefähr scheibenförmiges Abschirmelement treten, welches eine Öffnung für den Durchtritt des Halterohrs 26 aufweist, und statt eines metalli- sehen Abschirmelements könnte auch ein Abschirmelement aus einem anderen, mechanisch hinreichend festen und temperaturbeständigen Werkstoff verwendet werden.
Am gemäß Fig. 1 oberen Ende des Halterohrs 26 ist ein Halteflanschstück 40 befestigt, bei dem es sich vorzugsweise um ein metallisches Drehteil, d.h. um ein auf einer Drehmaschine durch zerspanende Bearbeitung hergestelltes Teil handelt; wenn es sich um ein Metallteil handelt, kann es - wie in Fig. 1 angedeutet - mittels einer umlaufenden, gasdichten Schweißnaht mit dem oberen Endbereich des Halterohrs 26 verbunden werden. Das Halteflanschstück 40 ist erfindungsgemäß mit mehreren um die Achse 10a umlaufenden Aussparungen versehen, bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform mit drei derartigen Aussparungen 40a, 40b und 40c, um die Querschnittsfläche des Halteflansch- stücks 40 möglichst klein zu halten, so dass es in Richtung der Achse 10a möglichst wenig Wärme in Richtung auf die Dosiervorrichtung 12 übertragen kann. Ferner ist es vorteilhaft, wenn, wie in Fig. 1 dargestellte, eine obere und eine untere Flanke 40d bzw. 40e des Halteflanschstücks 40 schräg zur Achse 10a verlaufen und gegeneinander so geneigt sind, dass sie in bezüglich der Achse 10a radialer Richtung aufeinander zu verlaufen - der Sinn dieser schrägen Flanken wird aus dem Folgenden noch ersichtlich werden. Zur Ver- größerung der Stabilität der Verbindung zwischen dem Halteflanschstück 40 und dem Halterohr 26 greift das obere Ende des letzteren passend in eine weitere Aussparung 40f des Halteflanschstücks 40 ein, welche an ihrem gemäß Fig. 1 oberen Ende am Halteflanschstück eine Ringschulter und damit einen Anschlag beim Aufstecken des Halteflanschstücks auf das Halterohr 26 bildet. Der gemäß Fig. 1 untere Endbereich der Dosiervorrichtung 12 hat einen gegenüber dem anschließenden Bereich der Dosiervorrichtung reduzierten Außendurchmesser und ist in eine in Fig. 4 dargestellte Aufnahmehülse 42 eingesteckt, welche an ihrem oberen Ende einen Abstützflansch 42a zum Abstützen der Dosiervorrichtung 12 und an ihrem unteren Ende mehrere, längs des Hülsenumfangs im Abstand voneinander angeordnete Vorsprünge 42b aufweist. Die Aufnahmehülse 42 stützt sich auf einem in Fig. 5 dargestellten Halteflanschteil 44 ab, welches in einer Draufsicht die Gestalt einer Kreisscheibe hat, das Halteflanschstück 40 weitgehend überdeckt und eine zentrale Öffnung 44a aufweist, welche von einem ringbundförmigen Kragen 44b umschlossen wird; außerdem weist das Halteflanschteil 44 für jeden Vorsprung 42b der Aufnahmehülse 42 einen Einsteckschlitz 44c auf (siehe Fig. 5), so dass sich das Halteflanschteil 44 auf die Aufnahmehülse 42 aufstecken lässt, worauf die beiden Teile auf der gemäß Fig. 1 unteren Seite des Halte- flanschteils 44 an den Vorsprüngen 42b und den Einsteckschlitzen 44c gasdicht miteinander verschweißt werden.
Zuvor werden jedoch auf die Aufnahmehülse 42 mehrere (bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform 5) Kühlbleche 46 aufgeschoben, welche im Wesentlichen die Gestalt von vorzugsweise gelochten Scheiben haben, deren jede mit einem ringbundförmigen Kragen 46a versehen ist, der dazu dient, die Kühlbleche 46 zum einen passend auf die Aufnahmehülse 42 aufzustecken und zum anderen die Kühlbleche in Richtung der Achse 10a relativ zueinander sowie zur Aufnahmehülse 42 zu positionieren - zur Festlegung der axialen Positionen der Kühlbleche 46 sind bei der dargestellten Ausführungsform jedoch noch zwei Teile erforderlich, welche im Folgenden noch beschrieben werden, das eine dieser beiden Teile könnte jedoch auch entfallen, wenn sich der Kragen 46a des gemäß Fig. 1 untersten Kühlblechs 46 unmittelbar auf dem Halteflanschteil 44 abstützen würde. Wie die Fig. 1 erkennen lässt, ist innerhalb des Halterohrs 26 ein Düsenhalterohr 50 angeordnet, dessen Durchmesser so gewählt wurde, dass sich zwischen den beiden Rohren ein äußerer, luftgefüllter Ringspalt 52 und zwischen dem Düsenhalterohr 50 sowie dem Zuleitungsröhrchen 16 ein innerer gasgefüllter Ringspalt 54 ergibt, dessen radiale Breite erfindungsgemäß um ein Vielfaches größer ist als diejenige des äußeren Ringspalts 52. An seinem gemäß Fig. 1 unteren Ende hat das Düsenhalterohr 50 eine in radialer Richtung nach innen vorspringende, flanschartige Ringschulter 50a, welche einen äußeren Ringbereich der gemäß Fig. 1 unteren Stirnseite der Einspritzdüse 14 untergreift, wobei dieser Ringbereich und die Ringschulter 50a ringsum dicht, insbesondere gasdicht, gegeneinander gepresst sind und ein von diesem Ringbereich umschlossener geringfügiger Vorsprung 14a der Einspritzdüse 14 (siehe Fig. 9) in eine von der Ringschulter 50a gebildete zentrale Öffnung des Düsenhalterohrs 50 eingreift, so dass die Einspritzdüse im Düsenhalterohr zentriert wird. Außerdem sind der Innendurchmesser des Düsenhalterohrs 50 und der Außendurchmesser der Einspritzdüse 14 so aufeinander abgestimmt, dass sich auch zwischen diesen beiden Teilen ein schmaler, luftgefüllter und in Fig. 1 erkennbarer Ringspalt ergibt. Damit die Einspritzdüse 14 in axialer Richtung im Düsenhalterohr 50 fest positioniert ist, wird die verhältnismäßig dünne Wand des Düsenhalterohrs 50 nach dem Einschieben der Einspritzdüse 14 und des Zuleitungsröhrchens 16 in das Düsenhalterohr 50 am oberen Ende der Einspritzdüse einrolliert oder in anderer Weise so verformt, dass die Wand des Düsenhalterohrs 50 einen oder mehrere Vorsprünge 50b bildet, welche gegen die Oberseite der Einspritzdüse 14 anliegen.
Wie in Fig. 1B angedeutet, sind das Halteflanschteil 44 und das Düsenhalterohr 50 erfindungsgemäß ringsum gasdicht miteinander verschweißt.
Die Fig. 1 zeigt ein das Halteflanschstück 40 umschließendes Spannband 60 aus einem profilierten, verhältnismäßig dünnwandigen Metallband, welches nach Art einer Schlauchschelle oder Rohrschelle ausgebildet ist und von dem die Fig. 8 eine isometrische Darstellung zeigt. Dieses Spannband bildet mit einem Ringabschnitt 62 (siehe Fig. 8) - in Richtung der Achse 10a gesehen - einen nahezu geschlossenen kreisringförmigen Bereich, an den sich zwei in axialer Richtung gesehen ungefähr geradlinig verlaufende Spannlaschen 64 anschließen, in denen sich jeweils ein Loch für den Durchtritt einer in Fig. 8 samt einer Spannmutter mit 66 bezeichneten Spannschraube befinden. Im Bereich des Ringabschnitts 62 weist das Spannband 60 ein insbesondere in Fig. 1 erkennbares Querschnittsprofil auf, dessen Querschnittsform ungefähr einem U mit geneigten seitlichen Schenkeln entspricht, deren Neigung derjenigen der schrägen Flanken 40d und 40e des Halteflanschstücks 40 angepasst ist. Solange die Spannschraube 66 bzw. deren Spannmutter noch nicht angezogen ist, verlaufen die beiden Spannlaschen 64 in einem gewissen Abstand voneinander.
Wie die Fig. 1 erkennen lässt, liegt zwischen dem Halteflanschteil 44 und dem Halteflanschstück 40 eine in Fig. 6 dargestellte Dichtscheibe 68, deren Gestalt in einer Draufsicht ungefähr einer Kreisscheibe mit einer zentralen Öffnung 68a entspricht; diese Dichtscheibe lässt sich auf den Kragen 44b des Halte- flanschteils 44 aufstecken und sie dient der axialen Abdichtung zwischen dem Halteflanschstück 40 und dem Halteflanschteil 44.
Nachdem das Halteflanschteil 44 mit seinem Kragen 44b am Düsenhalterohr 50 befestigt und das Spannband 60, welches noch nicht mit der Spannschraube 66 versehen wurde, in einem aufgeweiteten Zustand um das Halteflanschstück 40, die Dichtscheibe 68 und das Halteflanschteil 44 herumgelegt wurde, wird es mit Hilfe der Spannschraube 66 zusammengezogen und angespannt, so dass es bei entsprechender Anpassung an die Gestalt und die Abmessungen der von dem Spannband 60 umschlossenen Teile diese nicht nur zusammenhält, sondern in Richtung der Achse 10a auch gegeneinander verspannt. Die Fig. 1 zeigt noch einen Distanzring 70 zwischen dem Kragen 46a des untersten Kühlblechs 46 und dem Halteflanschteil 44, jedoch könnte dieser Distanzring bei entsprechenden Abmessungsverhältnissen auch weggelassen werden.
Am gemäß Fig. 1 unteren Ende des Halterohrs 26 ist eine in Fig. 7 dargestellte, kreisscheibenförmige metallische Abschlussdichtung 72 befestigt, welche, wie in Fig. 1 angedeutet, mit dem unteren Ende des Halterohrs 26 mittels einer umlaufenden gasdichten Schweißnaht verbunden ist. Die Fig. 7 zeigt noch eine zentrale Durchtrittsöffnung 72a der Abschlussdichtung 72, welche eine Düsenöffnung 14b der Einspritzdüse 14 freigibt. Schließlich ist in Fig. 7 noch eine in die Abschlussdichtung 72 eingeprägte kreisringförmige Abdicht- sicke 72b angedeutet, bei der es sich um eine in Richtung auf die Einspritzdüse 14 vorspringende, höhenelastische Voll- oder Halbsicke handelt, deren Kamm gegen die gemäß Fig. 1 untere Stirnfläche der Ringschulter 50a des Düsenhalterohrs 50 gas- und flüssigkeitsdicht angepresst wird.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Dichtung 72 und der vom Zuleitungsröhr- chen 16 abgewandten Stirnfläche der Einspritzdüse 14 ein gasgefüllter Isolier- spalt vorgesehen.
Dem Schutz und der Befestigung der Dosiervorrichtung 12 dient eine in Fig. 1 gezeigte, insbesondere metallische Schutzhülse 80, welche die Dosiervorrichtung 12 umschließt und mit einem gemäß Fig. 1 unteren Ringbund 80a den Abstützflansch 42a der Aufnahmehülse 42 untergreift sowie aufgrund einer noch zu beschreibenden Maßnahme gegen das oberste Kühlblech 46 angepresst wird. Zu diesem Zweck, vor allem aber zur Festlegung der Dosiervorrichtung 12 in der Injektionseinrichtung 10 sind in der Umfangswand der Schutzhülse 80 über den Umfang der letzteren im Abstand voneinander ange- ordnete Haltezungen 80b ausgebildet, und zwar durch insbesondere U-förmige Stanzschnitte, und diese Haltezungen können nach dem Einschieben der Dosiervorrichtung 12 so, wie dies die Fig. 1 zeigt, aus der Umfangswand der Schutzhülse 80 heraus nach innen abgebogen werden, so dass sie gegen die gemäß Fig. 1 unteren Kanten von Aussparungen 12b anliegen, welche am Außenumfang der Dosiervorrichtung 12 vorgesehen sind. Bei entsprechenden Abmessungsverhältnissen lässt sich dadurch auch ohne Weiteres erreichen, dass die Dosiervorrichtung 12, der Abstützflansch 42a der Aufnahmehülse 42 und der Ringbund 80a der Schutzhülse 80 abdichtend gegeneinander gepresst werden.
Erfindungsgemäß wird das Zuleitungsröhrchen 16 von einem verhältnismäßig langen Metallröhrchen gebildet, dessen Gesamtquerschnittsfläche im Verhältnis zu seiner Länge zwischen der Einspritzdüse 14 und der Dosiervorrichtung 12 außerordentlich klein ist und dessen Wandstärke nur so groß ist, dass das Zuleitungsröhrchen die erforderliche mechanische Stabilität aufweist, und zwar auch gegenüber dem Flüssigkeitsdruck der durch die erwähnte Pumpe durch das Röhrchen geförderten Flüssigkeit. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass unter der Länge des Zuleitungsröhrchens die Länge seines Strömungskanals 16a zu verstehen ist, und zwar unabhängig davon, ob dieser und die Halterohre 50 und 26, wie in Fig. 1 dargestellt, einen geradlinigen Verlauf oder einen anderen Verlauf haben. Außerdem soll die Querschnittsfläche der Röhr- chenwand 16b aus Stabilitätsgründen zwar größer als die Querschnittsfläche des Strömungskanals 16a sein, aus Gründen eines möglichst geringen
Wärmeeintrags von der Einspritzdüse 14 in die Dosiervorrichtung 12 jedoch vorzugsweise höchstens das ca. Acht- bis Zehnfache der Querschnittsfläche des Strömungskanals 16a betragen. In diesem Zusammenhang sei der Voll- ständigkeit halber noch erwähnt, dass das Zuleitungsröhrchen 16 auch mehr als einen Strömungskanal, insbesondere zwei Strömungskanäle, enthalten kann, wobei dann die Summe der Querschnittsflächen dieser Strömungskanäle an die Stelle der Querschnittsfläche des einen Strömungskanals 16a tritt. Wie in Fig. 1 angedeutet wurde, endet das Zuleitungsröhrchen 16 im Inneren der Dosiervorrichtung 12, wo es mit einem Auslass eines Dosier- bzw. Steuerventils der Dosiervorrichtung 12 verbunden sein soll. Für eine dichte Einfüh- rung des Zuleitungsröhrchens 16 in die Dosiervorrichtung 12 sorgt eine vom Zuleitungsröhrchen durchsetzte Dichtung, insbesondere ein in Fig. 1 dargestellter sogenannter O-Ring 86. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung bereits ergab, ist die erfindungs¬ gemäße Injektionseinrichtung in mehreren Bereichen erfindungsgemäß so gestaltet, dass in die Dosiervorrichtung möglichst wenig Wärme eingetragen wird und sich ein starker Temperaturabfall zwischen der Einspritzdüse und der Dosiervorrichtung ergibt. Hierzu tragen insbesondere die folgenden Gestal- tungen sowohl in ihrer Gesamtheit, als auch jeweils einzeln bei :
Das dünne Zuleitungsröhrchen 16 mit einer geringen Querschnittsfläche seiner Wandung im Verhältnis zur Länge seines Strömungskanals bzw. seiner Strömungskanäle.
Eine möglichst große Reduzierung der Materialquerschnitte zwischen dem die Dosiervorrichtung enthaltenden Bereich der Injektionseinrichtung und dem die Einspritzdüse enthaltenden Bereich der Injektionseinrichtung, wobei hauptsächlich die folgenden Gestaltungsmerkmale ins Gewicht fallen :
- die Querschnittsreduzierung des Halteflanschstücks 40;
- die Verbindung der genannten beiden Bereiche mithilfe des dünnwandigen Spannbandes 60.
(3) Reduzierung des Materialquerschnitts der Injektionseinrichtung zwischen dem insbesondere von den Kühlblechen 46 gebildeten luftgekühlten Bereich und dem insbesondere von dem Halteflanschteil 44 gebildeten Verbindungsbereich. (4) Mindestens ein gasgefüllter und deshalb wärmeisolierender Ringbereich zwischen dem Zuleitungsröhrchen 16 und dem rohrartig gestalteten Aufnahmebereich für die Einspritzdüse 14 sowie den größten Teil der Länge des Zuleitungsröhrchens.
(5) Gasgefüllter Spalt zwischen dem Abgasrohr und der insbesondere als Halteblech 32 gestalteten Halterung für den genannten rohrförmigen Aufnahmebereich für die Einspritzdüse und das Zuleitungsröhrchen. (6) Weitgehendste Abschirmung der Einspritzdüse und des genannten rohrförmigen Haltebereichs durch die Abschlussdichtung 72.
(7) Gasgefüllter Spalt zwischen der Abschlussdichtung und einer vom Zuleitungsröhrchen 16 abgewandten Stirnfläche der Einspritzdüse 14.
(8) Mindestens weitgehende Verhinderung des Eintritts heißer Abgase in die Injektionseinrichtung unmittelbar an derjenigen Stelle der Injektionseinrichtung, an der die in das Abgasrohr einzuspritzende Flüssigkeit aus der Injektionseinrichtung austritt, und zwar insbesondere durch die Abschlussdichtung 72.
(9) Abschirmung des luftgekühlten Bereichs zwischen der Dosiervorrichtung 12 und dem genannten rohrartigen Aufnahmebereich gegenüber dem heißen Abgasrohr 28 durch ein Abschirmelement, welches insbesondere die Gestalt des Abschirmblechs 38 besitzt.
In Fig. 9 ist das Innere der Einspritzdüse 14 nur schematisch dargestellt, da das Innere der Einspritzdüse in unterschiedlichster Weise gestaltet sein kann Der in Fig. 9 gezeigte untere Bereich des Zuleitungsröhrchens 16 ist mit der Einspritzdüse 14 ringsum flüssigkeitsdicht verbunden, insbesondere verschweißt, und der Strömungskanal 16a des Zuleitungsröhrchens 16 geht in einen Strömungskanal 14c der Einspritzdüse 14 über, welcher an der Düsen- Öffnung 14b endet. Wie in Fig. 9 angedeutet, kann die Düsenöffnung 14b im Querschnitt kegelförmig gestaltet sein.
Vorzugsweise ist die Einspritzdüse 14 so ausgebildet, dass sich mit ihr ein in Fig. 1 dargestellter kegelförmiger Sprühstrahl 100 erzeugen lässt, welcher auf den Mischer 30 gerichtet ist.
Erfindungsgemäß ist das Halteblech 32 so gestaltet und an das Abgasrohr 28 angepasst sowie am Halterohr 26 so befestigt, dass sich zumindest eines der folgenden Merkmale und vorzugsweise alle der folgenden Merkmale ergibt bzw. ergeben :
Das von der Dosiervorrichtung 12 abgewandte freie Ende der Injektionseinrichtung 10 endet in der Öffnung 28a der Abgasrohrwand 28b oder durchgreift diese Öffnung nur geringfügig.
Die Achse 10a der Einspritzdüse 14 bildet mit der Abgasrohrachse 28c einen spitzen Winkel, welcher in Richtung auf den Mischer 30 gerichtet ist. Die Achse des durch die Einspritzdüse 14 erzeugten Sprühstrahls 100 bildet mit der Abgasrohrachse 28c einen spitzen Winkel.
Die von der Dosiervorrichtung 12 abgewandte Stirnseite der Injektionseinrichtung 10 ist bezüglich der in Fig. 1 durch einen Pfeil G angedeuteten Strö- mungsrichtung der Abgase so orientiert, dass der Abgasstrom nicht gegen diese Stirnseite der Injektionseinrichtung 10 gerichtet ist sondern die Achse der Düsenöffnung der Einspritzdüse 14 mit der Strömungsrichtung der Abgase einen spitzen Winkel bildet oder mit dieser Strömungsrichtung ungefähr gleichgerichtet ist.

Claims

PATE NTAN S P RÜ C H E
1. Reduktionsmittel-Dosier- und Einspritzmodul zum Anbauen an eine einen Reduktionskatalysator enthaltende Abgasleitung für heiße Abgase einer insbesondere mit wechselnder Last betriebenen Verbrennungskraftmaschine, wobei das Modul für ein flüssiges Reduktionsmittel eine Dosiervorrichtung sowie stromabwärts derselben eine Einspritzdüse aufweist, dad u rch geke n nzeich net, dass die Einspritzdüse in einem Düsen-Halterohr angeordnet und mit der Dosiervorrichtung über ein mindestens einen Strömungskanal für das Reduktionsmittel enthaltendes Zuleitungsröhrchen verbunden ist, wobei
(a) die Länge L des Strömungskanals mindestens 20 mm,
(b) das Verhältnis Vi zwischen L und der Gesamtquerschnittsfläche des Zuleitungsröhrchens mindestens 3 mm"1, und
(c) das Verhältnis V2 zwischen der Materialquerschnittsfläche und der Strömungskanal-Querschnittsfläche des Zuleitungsröhrchens mindestens 2,5 und höchstens 50 beträgt.
2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass L mindestens 30 mm beträgt.
3. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass L mindestens 40 mm beträgt.
4. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass L höchstens
50 mm beträgt.
5. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vi mindestens 7 mm"1 ist.
6. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Vi größer als 10 und kleiner als 30 mm"1 ist.
7. Modul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass i mindestens 18 mm"1 ist.
8. Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Vi mindestens
22 mm"1 ist.
9. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Vi kleiner als 27 mm"1 ist.
10. Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Vi 22 bis
23 mm"1 beträgt.
11. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass V2 mindestens 3 ist.
12. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass V2 höchstens 20 ist.
13. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass V2 höchstens 10 ist.
14. Modul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass V2 größer als 4 ist.
15. Modul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass V2 größer als 6 ist.
16. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass V2 7 bis weniger als 10 beträgt.
17. Modul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass V2 8 bis 9
beträgt.
18. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanal-Querschnittsfläche mindestens gleich groß ist wie die Strömungsquerschnittsfläche der Austrittsöffnung der Einspritzdüse.
19. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine ventillose Einspritzdüse.
20. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtquerschnittsfläche des Zuleitungsröhrchens nur einen Bruchteil der Innenquerschnittsfläche des Düsenhalterohrs längs des Zuleitungsröhrchens beträgt.
21. Modul nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine gasgefüllte Ringkammer zwischen dem Zuleitungsröhrchen und dem Düsenhalterohr.
22. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Düsenhalterohr über mehr als die halbe Länge des Zuleitungsröhrchens erstreckt.
23. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch ein das Düsenhalterohr umschließendes äußeres Halterohr.
24. Modul nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere
Halterohr und das Düsenhalterohr zwischen sich eine gasgefüllte Ringkammer bilden.
25. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Düsenhalterohr in Längsrichtung des Zuieitungsröhrchens bis zu einer von Letzterem abgewandten Stirnfläche der Einspritzdüse erstreckt.
26. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Dosiervorrichtung abgewandte Endbereich des Düsenhalte- rohrs bis auf eine Durchlassöffnung für das einzuspritzende Reduktionsmittel gasdicht verschlossen ist.
27. Modul nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Dosiervorrichtung abgewandte Ende des Düsenhalterohrs und die Einspritzdüse ringsum dicht gegeneinander anliegen.
28. Modul nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich das äußere Halterohr in Längsrichtung des Zuieitungsröhrchens bis zu dem von der Dosiervorrichtung abgewandten Ende des Düsenhalterohrs erstreckt.
29. Modul nach den Ansprüchen 24 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Dosiervorrichtung abgewandte Ende des äußeren Halterohrs mit einer Dichtungsscheibe insbesondere ringsum gasdicht verbunden ist, welche die Einspritzdüse überdeckt, eine deren Austrittsöffnung freigebende Öffnung aufweist sowie die Ringkammer zwischen dem Düsenhalterohr und dem äußeren Halterohr insbesondere gasdicht verschließt.
30. Modul nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch einen gasgefüllten
Isolierspalt zwischen der Dichtungsscheibe und einer vom Zuleitungs- röhrchen abgewandten Stirnfläche der Einspritzdüse. Modul nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul eine die Einspritzdüse, das Zuleitungsröhrchen, das Düsenhalterohr und die Dosiervorrichtung enthaltende erste Baugruppe sowie eine das äußere Halterohr enthaltende zweite Baugruppe aufweist und dass die beiden Baugruppen mittels einer lösbaren Verbindungsvorrichtung formschlüssig miteinander verbunden sind.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Einspritzdüse zugewandter Endbereich der Dosiervorrichtung in eine sich in Richtung auf die Einspritzdüse erstreckende Aufnahmehülse eingesteckt ist, an deren Außenumfang Kühlrippen vorgesehen sind.
33. Modul nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen von auf der Aufnahmehülse angeordneten Metallscheiben gebildet werden, welche in Längsrichtung der Aufnahmehülse in Abständen voneinander angeordnet sind.
34. Modul nach den Ansprüchen 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Baugruppe ein sich bezüglich des äußeren Halterohrs in radialer Richtung nach außen erstreckender ringförmiger erster Halte- flansch vorgesehen ist, dass die erste Baugruppe an einem der Einspritzdüse zugewandten Endbereich der Aufnahmehülse einen sich von dieser in radialer Richtung nach außen erstreckenden ringförmigen zweiten Halteflansch aufweist und dass die Verbindungsvorrichtung ein die beiden Halteflansche mindestens überwiegend umschließendes Spannband aufweist, welches die voneinander abgewandten Flanken der beiden Halteflansche zumindest bereichsweise übergreift.
35. Modul nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Halte- flansch von einem am äußeren Halterohr befestigten ringförmigen Halte- flanschstück gebildet wird, dessen in einer Durchmesserebene des Halte- flanschstücks liegender Querschnitt durch Aussparungen im Wesentlichen auf die folgenden Elemente reduziert ist:
(a) Zwei in axialer Richtung des Halteflanschstücks im Abstand voneinander angeordnete, Stirnseiten des Halteflanschstücks bildende Flanken, welche gegenüber der axialen Richtung so geneigt sind, dass sie sich in radialer Richtung nach außen einander annähern, sowie
(b) ein radial innerer Befestigungsbereich zum Anbringen des Halteflanschstücks am äußeren Halterohr.
36. Modul nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannband ein nahezu zu einem Ring geschlossenes Metallband mit freien Bandenden ist, welche unter Verkleinerung des Ringdurchmessers mittels einer Spannschraube gegeneinander anziehbar sind, und dass der ringförmige Bereich des Spannbandes in einem in einer Durchmesserebene liegenden Querschnitt ein ungefähr U-förmiges, sich zum Zuleitungsröhr- chen hin öffnendes Profil aufweist, dessen beide Schenkel gegeneinander geneigt sind und einen sich in radialer Richtung nach innen öffnenden spitzen Winkel miteinander bilden.
37. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch ein schildartiges Halteblech mit einem mit der Abgasleitung gasdicht verbindbaren Umfangsrandbereich und einer Durchtrittsöffnung für ein die Einspritzdüse und das Zuleitungsröhrchen umschließendes Mantelrohr, welches mit dem Rand der Durchtrittsöffnung ringsum gasdicht verschweißt ist.
38. Modul nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnung des Halteblechs von einem rohrstutzenartigen Kragen des Halteblechs gebildet wird.
39. Modul nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteblech entlang seines Umfangsrandbereichs in Richtung auf die Dosiervorrichtung abgestuft und an die Abgasleitung zur Bildung eines gasgefüllten, vom Umfangsrandbereich umschlossenen Isolierspalts zwischen dem Halteblech und der Wand der Abgasleitung angepasst ist.
40. Modul nach den Ansprüchen 23 und 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr vom äußeren Halterohr gebildet wird.
41. Modul nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch ein schildartiges
Abschirmelement mit einer Aussparung für den Durchtritt eines die Einspritzdüse und das Zuleitungsröhrchen umschließenden Mantelrohrs, wobei dieses Abschirmelement der der Dosiervorrichtung zugewandten Seite des Halteblechs im Abstand von dieser unmittelbar benachbart ist.
42. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Wandstärke des Zuleitungsröhrchens mindestens 0,2 mm beträgt.
43. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Einspritzdüse abgewandter Endbereich des Zuleitungsröhrchens in einen Aufnahmekanal der Dosiervorrichtung eingreift und in diesem von einem Dichtring aus einem weichelastischen Material abdichtend umschlossen wird.
44. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung in einer die Letztere haltenden Schutz- und Haltehülse angeordnet und in dieser festgelegt ist.
45. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Teile des Moduls aus einem Edelstahl bestehen.
46. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung ein elektrisch gesteuertes Dosierventil enthält.
47. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung in stickoxid- haltige Abgase ausgebildet ist.
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