WO2012175340A1 - Ventilanordnung - Google Patents

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WO2012175340A1
WO2012175340A1 PCT/EP2012/060745 EP2012060745W WO2012175340A1 WO 2012175340 A1 WO2012175340 A1 WO 2012175340A1 EP 2012060745 W EP2012060745 W EP 2012060745W WO 2012175340 A1 WO2012175340 A1 WO 2012175340A1
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WO
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valve
metering valve
heat
gap
phase change
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/060745
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Doehring
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2260/02—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for cooling the device
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/11—Adding substances to exhaust gases the substance or part of the dosing system being cooled

Definitions

  • the invention relates to a valve arrangement having a metering valve and a valve receptacle for the metering valve, wherein the metering valve for the controlled introduction of a fluid into an exhaust tract of an internal combustion engine
  • valve receptacle has a cooling device for cooling the metering valve.
  • Valve arrangements of the type mentioned are known from the prior art.
  • the metering valve of such a valve arrangement is assigned to the exhaust gas tract of the internal combustion engine. It serves to control the fluid controlled and / or regulated in the exhaust system or in the exhaust gas flowing through exhaust gas.
  • the exhaust tract, the valve seat is assigned, in which the metering valve is arranged at least partially.
  • the valve receptacle passes through a wall of the exhaust gas tract in such a way that the metering valve can be fastened to the exhaust gas tract from the outside and is nevertheless suitable for introducing the fluid into the exhaust gas tract.
  • the valve receptacle has a cooling device which serves to cool the metering valve.
  • the cooling device may also be associated with the valve receptacle and be present, for example, as a component separate from the valve receptacle. Due to the arrangement of the metering valve on the exhaust gas tract, which is flowed through by hot exhaust gas, for example, an internal combustion engine, the metering valve is at least temporarily acted upon by a large amount of heat and heats up thereby.
  • the cooling device In order to maintain the temperature of the metering valve at least below a maximum operating temperature of the metering valve, the cooling device is provided, which preferably dissipates as much or more heat than the metering valve receives from the exhaust gas flowing through the exhaust gas.
  • the cooling device is designed, for example, passive or active. In the former case, the cooling device has at least one heat sink and / or a heat pipe (also referred to as a heat pipe). In the case of active
  • Cooling device is at least one under cooling energy supply cooling element, in particular a fan provided.
  • the metering valve is arranged in an assembly of the valve assembly in the valve seat and there preferably releasably secured. In this way, however, no optimal heat transfer between the metering valve and the valve seat or the cooling device and thus no optimal cooling of the metering valve can be ensured.
  • the valve arrangement with the features of claim 1 has the advantage that a better cooling effect and thus a lower operating temperature of the metering valve can be achieved by means of the cooling device.
  • This is achieved by at least partially present between the metering valve and the valve receiving a gap in which a heat conducting means is arranged.
  • the goal is to avoid the gap between the metering valve and valve seat to improve the heat transfer between the metering valve and the valve seat and thus the cooling device.
  • the gap should now be provided with significantly larger dimensions than known from the prior art. In order nevertheless to ensure a good heat transfer between the metering valve and the valve seat, the heat-conducting medium is present in the gap.
  • the heat-conducting means serves to improve the heat transfer between the metering valve and the valve receptacle or to provide a thermal connection of the metering valve to the valve receptacle.
  • the heat conducting means consists at least partially of a good heat-conducting material, in particular a material which has a significantly better thermal conductivity than air.
  • the heat-conducting means has a heat-conducting element, in particular a foil, preferably made of metal or comprising metal.
  • the heat-conducting means has at least the heat-conducting element.
  • the heat-conducting element is present for example in the form of the film, which is introduced into the gap.
  • the film for example, before mounting the metering valve in the valve receptacle on the metering valve or in the valve seat
  • the film is preferably made of metal or has at least metal.
  • the metal should have a good thermal conductivity.
  • a film, which may also be referred to as a heat-conducting foil, made of aluminum, copper or the like is advantageous.
  • a development of the invention provides that the heat conducting a
  • Phase change material in particular a polymer, or has the
  • Heat conducting at least partially consists of the phase change material.
  • the phase change material is in particular as a
  • phase-changing interface material so-called phase-changing interface material.
  • Phase change material is characterized by a phase change of the material from a solid state of aggregation to a soft state of aggregation at a certain phase change temperature. Because the phase change material is soft and thus malleable when the phase change temperature is exceeded, in this process, for example, air inclusions on the
  • Phase change material whose temperature must be brought only once or on the phase change temperature to form the thermal connection between the metering valve and the valve seat.
  • the phase change material is present, for example, as a polymer. It can either be a pure phase change material without additives or be present as a substrate of a phase change base material and thermally conductive additives, in particular metals.
  • Phase change material is preferably between 0.25 W / mK and 5 W / mK.
  • the phase change material is for example a wax, in particular
  • Phase change material as carbon additive which has very good heat conduction properties.
  • the metering valve is usually used to introduce reducing agent in the exhaust system.
  • the phase change material is therefore resistant to it.
  • the heat-conducting element can at least partially consist of the phase change material.
  • the heat-conducting element consists of a layer of a good heat-conducting metal on which the phase change material is applied at least on one side, preferably on both sides.
  • the heat-conducting element may in this respect consist of a foil made of metal and of the layer applied to it at least on one side
  • Phase change material to be formed If such a heat-conducting element is arranged on the metering valve and / or the valve receptacle, then, on the one hand through the metal core of the film a good thermal conductivity of the
  • a development of the invention provides that the film on a
  • Heat transfer region of the metering valve is wound or bellows-like arranged on the heat transfer area. Winding the film onto the heat transfer area ensures easy assembly of the metering valve in the valve seat. Before assembly, therefore, only the film must be applied to the heat transfer area or wound on this and then the metering valve can be arranged in the valve receptacle. Alternatively, the film may also be arranged bellows-like on the heat transfer area. This means that the film seen in longitudinal section meandering between the metering valve and the
  • Valve recording ie in the gap, runs.
  • the heat transfer area is that area of the metering valve from which the heat is to be dissipated in the direction of the valve receptacle.
  • a development of the invention provides that the film outside the gap is heat-transmitting connected to the valve receptacle, in particular the cooling device.
  • the film is led out of the gap.
  • the valve holder is heat-transfer connected to the valve holder.
  • the valve receptacle is acted upon not only in directly adjacent to the metering valve adjacent areas of the output from the metering valve heat, but also spaced from a passage opening of the valve receiving, in which the metering valve is arranged at least partially.
  • the wall of the passage opening are subjected to the heat, but also from the wall remote areas, which usually have a lower temperature and thus can ensure a more efficient cooling of the metering valve.
  • phase change material completely fills the gap. It may be provided that the gap is completely filled with the phase material, this completely completing it accordingly.
  • the heat conducting means comprises both the heat conducting element and the phase change material, wherein both are arranged in the gap. In such an embodiment, the heat-conducting agent should first be introduced into the gap and then be filled with the phase change material.
  • the heat conducting means is held by at least one, in particular thermally insulating, sealing element in the gap.
  • the sealing element is provided. This serves on the one hand to keep the possibly provided heat-conducting element in the gap in particular stationary. On the other hand, it prevents the phase change material from escaping from the gap.
  • the gap is sealed both in the direction of the exhaust tract and in the direction of an environment of the exhaust tract by means of a respective sealing element.
  • the sealing element can itself be thermally conductive and thus a transfer of heat from the metering valve to the
  • the sealing element can also be thermally insulating. This is provided in particular for the sealing element arranged in or on the gap on the side of the exhaust gas tract, in order to avoid additional heat input.
  • valve receptacle has a passage opening in which a passage region of the metering valve is arranged at least in regions, the gap being present between the passage opening and the passage region.
  • the passage opening preferably passes completely through the valve receptacle, so that the passage opening opens on one side into the exhaust gas tract of the internal combustion engine and on the other side into an environment of the exhaust gas tract.
  • Passage opening to the passage area of the metering valve should be arranged at least partially.
  • the passage region has at least partially, in particular completely, the heat transfer region of the
  • Passage opening and passage area formed together.
  • a development of the invention provides that the passage opening is frustoconical, with its cross-section decreases in the direction of the exhaust gas tract. Seen in longitudinal section, the passage opening is accordingly
  • the passage area is cylindrical.
  • the passage area of the metering valve is circular in cross-section, so that the passage area is present as a circular cylinder.
  • the gap is formed with decreasing in the direction of the exhaust tract dimensions.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a valve arrangement with a metering valve and a valve seat
  • FIG. 2 is a detail sectional view of a portion of the metering valve and a portion of the valve receptacle;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the metering valve and the valve receptacle with a heat conducting means in a first embodiment
  • Figure 5 shows the known longitudinal section with a heat conducting in a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a valve arrangement 1 with a metering valve 2 and a valve receptacle 3.
  • the valve receptacle 3 is located at an exhaust tract 4 of the present invention Not shown internal combustion engine provided, wherein the exhaust tract 4 has an exhaust pipe 5, which in the direction of arrow 6 with the of the
  • the valve seat 3 consists in the present case of a holding part 7, which is attached to the exhaust pipe 5 and a
  • Cooling device 8 which is designed here as a heat sink and the cooling of the metering valve 2 is used.
  • the valve seat 3 has a
  • Passage opening 9 with a passage opening wall 10.
  • a passage region 1 1 is arranged with a provided on its lateral surface füreries Surreyswandung 12. The passage area
  • Passage opening 9 of the valve seat 3 is arranged.
  • the passage opening 9 opens on one side into the exhaust gas tract 4 or the
  • the passage opening 9 should be at least partially frusto-conical, with its cross-section in the direction of the exhaust tract 4 and the exhaust pipe 5 decreases. However, this is not apparent in the representation selected in FIG.
  • the passage region 1 1 should be at least partially cylindrical.
  • the passage opening 9 or its frustoconical area preferably adjoins the exhaust gas line 5 directly.
  • the metering valve 2 is used for the controlled introduction of a fluid, in particular a reducing agent, in the
  • Exhaust tract 4 of the internal combustion engine. 2 shows a detail sectional view of the valve assembly 1, wherein in particular a highlighted in the figure 1 area is shown.
  • the heat conducting means 15 is for example a Phase change material 16, which is present here in the form of a polymer, in particular a wax.
  • a sealing element 17 is provided, which prevents leakage of the phase change material 16 from the gap 14 in the direction of the exhaust tract 4.
  • the sealing element 17 is preferably made thermally non-conductive or poorly conductive in order to keep the heat input into the heat conducting means 15 or the phase change material 16 from the exhaust gas tract 4 as low as possible.
  • the heat conducting means 15 ensures a good heat transfer between the metering valve 2 and the valve seat 3 or its
  • Dosing valve 2 which is heated by heat input from the hot, the exhaust gas line 5 flowing exhaust gas, under a maximum
  • FIG. 3 shows a further detail section through the valve arrangement 1, the heat conducting means in a first embodiment being made
  • Heat conducting element 18 is formed.
  • the heat-conducting element 18 is in the form of a film 19 which here in several layers 20 on the
  • Heat transfer area 21 is wound up.
  • the film 19 consists of a highly heat-conductive material, for example of metal or the already mentioned phase change material 16.
  • a particularly simple assembly of the valve assembly 1 is possible. Before installation, only the heat-conducting element 18
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the heat-conducting means 15. This is again in the form of the heat-conducting element 18 or the foil 19. However, the film 19 is bellows-like arranged on the heat transfer region 21, so that in the illustrated longitudinal section a meandering course of the film 19 is present. This is thus alternately with the
  • Heat transfer region 21 and the passage opening wall 10 in touching contact. In this way, a good heat transfer between the metering valve 2 and the valve seat 3 is produced.
  • the film 19 may for example consist of metal or the phase change material 16.
  • phase change material 16 in the gap 14 next to the film 19 (not shown here).
  • Heat-conducting means 15 has so far both the phase change material 16 and the heat-conducting element 18 and the film 19. In this way, it is ensured that even in the interstices, in which the film 19 is not applied to the metering valve 2 and the valve seat 3, a very good heat transfer is realized.
  • FIG. 5 shows a third embodiment of the heat-conducting means 15. This embodiment differs from the one described with reference to FIG. 4 only insofar as the film 19 outside the gap 14 is in contact with the film
  • Valve receptacle 3 is connected to transmit heat.
  • the valve receptacle 3 has a fastening recess 22, which preferably surrounds the passage opening 9 in a ring-shaped manner, in particular a circular ring.
  • this fastening recess 22 engages a clamping element 23 of the film 19, for example, formed by a thickening of the film 19, a clamping. In this way, on the one hand the film 19 is held on the valve seat 3 and on the other hand, a good heat transfer between the film 19 and the valve seat 3 is made.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (1) mit einem Dosierventil (2) und einer Ventilaufnahme (3) für das Dosierventil (2), wobei das Dosierventil (2) zum gesteuerten Einbringen eines Fluids in einen Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und die Ventilaufnahme (3) eine Kühleinrichtung (8) zur Kühlung des Dosierventils (2) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen dem Dosierventil (2) und der Ventilaufnahme (3) wenigstens bereichsweise ein Spalt (14) vorliegt, in welchem ein Wärmeleitmittel (15) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Ventilanordnung
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem Dosierventil und einer Ventilaufnahme für das Dosierventil, wobei das Dosierventil zum gesteuerten Einbringen eines Fluids in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine
vorgesehen ist und die Ventilaufnahme eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Dosierventils aufweist.
Stand der Technik
Ventilanordnungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das Dosierventil einer derartigen Ventilanordnung ist dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine zugeordnet. Es dient dazu, das Fluid gesteuert und/oder geregelt in den Abgastrakt beziehungsweise in den Abgastrakt durchströmendes Abgas einzubringen. Dem Abgastrakt ist die Ventilaufnahme zugeordnet, in welcher das Dosierventil zumindest bereichsweise angeordnet ist. Beispielsweise durchgreift die Ventilaufnahme eine Wandung des Abgastrakts derart, dass das Dosierventil von außen an dem Abgastrakt befestigt werden kann und dennoch zum Einbringen des Fluids in den Abgastrakt geeignet ist. Die Ventilaufnahme weist eine Kühleinrichtung auf, welche der Kühlung des Dosierventils dient.
Alternativ kann die Kühleinrichtung der Ventilaufnahme auch lediglich zugeordnet sein und beispielsweise als von der Ventilaufnahme getrenntes Bauteil vorliegen. Bedingt durch die Anordnung des Dosierventils an dem Abgastrakt, welches von heißem Abgas beispielsweise einer Brennkraftmaschine durchströmt wird, wird das Dosierventil zumindest zeitweilig mit einer hohen Wärmemenge beaufschlagt und heizt sich dadurch auf.
Um die Temperatur des Dosierventils wenigstens unterhalb einer maximalen Betriebstemperatur des Dosierventils zu halten, ist die Kühleinrichtung vorgesehen, welche vorzugsweise ebensoviel beziehungsweise mehr Wärme abführt als das Dosierventil von dem den Abgastrakt durchströmenden Abgas aufnimmt. Die Kühleinrichtung ist beispielsweise passiv oder aktiv ausgelegt. In ersterem Fall weist die Kühleinrichtung wenigstens einen Kühlkörper und/oder ein Wärmerohr (auch als heat-pipe bezeichnet) auf. Im Falle der aktiven
Kühleinrichtung ist wenigstens ein unter Energiezufuhr kühlendes Kühlelement, insbesondere ein Ventilator, vorgesehen. Das Dosierventil wird bei einer Montage der Ventilanordnung in der Ventilaufnahme angeordnet und dort vorzugsweise lösbar befestigt. Auf diese Weise kann jedoch keine optimale Wärmeübertragung zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme beziehungsweise der Kühleinrichtung und damit keine optimale Kühlung des Dosierventils gewährleistet werden.
Offenbarung der Erfindung
Demgegenüber weist die Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass mittels der Kühleinrichtung eine bessere Kühlwirkung und damit eine niedrigere Betriebstemperatur des Dosierventils erzielbar sind. Dies wird erreicht, indem zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme wenigstens bereichsweise ein Spalt vorliegt, in welchem ein Wärmeleitmittel angeordnet ist. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Ventilanordnungen ist es das Ziel, den Spalt zwischen Dosierventil und Ventilaufnahme zu vermeiden, um die Wärmeübertragung zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme und damit der Kühleinrichtung zu verbessern. Erfindungsgemäß soll nun der Spalt mit deutlich größeren Abmessungen als aus dem Stand der Technik bekannt vorgesehen sein. Um dennoch eine gute Wärmeübertragung zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme zu gewährleisten, liegt in dem Spalt das Wärmeleitmittel vor. Das Wärmeleitmittel dient dazu, den Wärmetransport zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme zu verbessern beziehungsweise eine thermische Anbindung des Dosierventils an die Ventilaufnahme bereitzustellen. Aus diesem Grund besteht das Wärmeleitmittel zumindest teilweise aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere einem Material, welches eine deutlich bessere Wärmeleitzahl aufweist als Luft. Das Wärmeleitmittel kann
beispielsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Öl, oder ein Feststoff, beispielsweise Metall oder zumindest Metall aufweisend, sein. Mithilfe des Wärmeleitmittels wird auf diese Weise eine thermische Anbindung des
Dosierventils an die Ventilaufnahme beziehungsweise die Kühleinrichtung erzielt. Somit kann die Betriebstemperatur des Dosierventils auch bei einer großen in das Dosierventil eingetragenen Wärmemenge unterhalb der maximalen
Betriebstemperatur gehalten werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmeleitmittel über ein Wärmeleitelement, insbesondere eine Folie, vorzugsweise aus Metall bestehend oder Metall aufweisend, verfügt. Das Wärmeleitmittel weist zumindest das Wärmeleitelement auf. Mittels des Wärmeleitelements soll die vorstehend beschriebene thermische Anbindung zwischen dem Dosierventil und der
Ventilaufnahme zumindest teilweise erzielt werden. Das Wärmeleitelement liegt beispielsweise in Form der Folie vor, welche in den Spalt eingebracht ist. Zu diesem Zweck kann die Folie beispielsweise vor einer Montage des Dosierventils in der Ventilaufnahme an dem Dosierventil oder in der Ventilaufnahme
angeordnet werden. Die Folie besteht vorzugsweise aus Metall oder weist zumindest Metall auf. Das Metall soll dabei eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Insbesondere ist also eine Folie, welche auch als Wärmeleitfolie bezeichnet werden kann, aus Aluminium, Kupfer oder dergleichen vorteilhaft.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmeleitmittel ein
Phasenwechselmaterial, insbesondere ein Polymer, aufweist oder das
Wärmeleitelement wenigstens bereichsweise aus dem Phasenwechselmaterial besteht. Das Phasenwechselmaterial liegt dabei insbesondere als ein
sogenanntes phasenwechselndes Interfacematerial vor. Das
Phasenwechselmaterial zeichnet sich durch einen Phasenwechsel des Materials von einem festen Aggregatzustand in einen weichen Aggregatzustand bei einer bestimmten Phasenwechseltemperatur aus. Weil das Phasenwechselmaterial bei dem Überschreiten der Phasenwechseltemperatur weich und damit formbar wird, werden bei diesem Vorgang beispielsweise Lufteinschlüsse aus an der
Kontaktfläche des Phasenwechselmaterials zu dem Dosierventil
beziehungsweise der Ventilaufnahme vorliegenden Poren ausgetrieben. Somit wird eine vollflächige Verbindung zwischen dem Phasenwechselmaterial und dem Dosierventil und/oder der Ventilaufnahme sichergestellt. Es liegt also eine vollflächige Benetzung des Dosierventils beziehungsweise der Ventilaufnahme mit dem Phasenwechselmaterial vor. Bedingt durch das Weichwerden des Phasenwechselmaterials kann zudem die Schichtdicke beziehungsweise der Spalt sehr klein werden. Das bedeutet wiederum, dass der thermische
Kontaktwiderstand minimiert und der Wärmeübergang zwischen dem
Dosierventil und der Ventilaufnahme vergrößert wird.
Auch bei einem folgenden Unterschreiten der Phasenwechseltemperatur bleiben diese Eigenschaften erhalten, sodass selbst bei einem nachfolgenden dauerhaften Unterschreiten der Phasenwechseltemperatur durch die Temperatur des Dosierventils beziehungsweise der Ventilaufnahme ein sehr guter
Wärmeübergang zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme
sichergestellt ist. Das bedeutet, dass bei Verwendung des
Phasenwechselmaterials dessen Temperatur lediglich einmalig auf oder über die Phasenwechseltemperatur gebracht werden muss, um die thermische Anbindung zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme auszubilden.
Das Phasenwechselmaterial liegt beispielsweise als Polymer vor. Es kann entweder ein reines Phasenwechselmaterial ohne Zusätze sein oder aber als Substrat aus einem Phasenwechselgrundmaterial und thermisch leitenden Zusatzstoffen, insbesondere Metallen, vorliegen. Die Wärmeleitfähigkeit des
Phasenwechselmaterials liegt vorzugsweise zwischen 0,25 W/mK und 5 W/mK. Das Phasenwechselmaterial ist beispielsweise ein Wachs, insbesondere
Crayotherm® KU-CR oder KU-CRF. Insbesondere weist das
Phasenwechselmaterial als Zusatzstoff Karbon auf, welcher über sehr gute Wärmeleitungseigenschaften verfügt. Das Dosierventil wird üblicherweise dazu verwendet, Reduktionsmittel in den Abgastrakt einzubringen. Vorzugsweise ist das Phasenwechselmaterial daher resistent gegenüber diesem.
Alternativ kann auch das Wärmeleitelement zumindest bereichsweise aus dem Phasenwechselmaterial bestehen. Beispielsweise besteht das Wärmeleitelement aus einer Schicht aus einem gut wärmeleitenden Metall, auf welchem wenigstens einseitig, vorzugsweise beidseitig das Phasenwechselmaterial aufgebracht ist. Das Wärmeleitelement kann insoweit von einer aus Metall bestehenden Folie und der wenigstens einseitig auf dieser aufgebrachten Schicht aus
Phasenwechselmaterial gebildet sein. Wird ein solches Wärmeleitelement an dem Dosierventil und/oder der Ventilaufnahme angeordnet, so wird zum einen durch den Metallkern der Folie eine gute Wärmeleitfähigkeit des
Wärmeleitelements erzielt und zum anderen der Wärmeübergang zwischen diesem Metallkern und dem Dosierventil beziehungsweise der Dosieraufnahme erhöht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Folie auf einen
Wärmeübertragungsbereich des Dosierventils aufgewickelt oder faltenbalgartig an dem Wärmeübertragungsbereich angeordnet ist. Das Aufwickeln der Folie auf den Wärmeübertragungsbereich stellt eine einfache Montage des Dosierventils in der Ventilaufnahme sicher. Vor der Montage muss somit lediglich die Folie auf den Wärmeübertragungsbereich aufgebracht beziehungsweise auf diesen aufgewickelt werden und anschließend das Dosierventil in der Ventilaufnahme angeordnet werden. Alternativ kann die Folie auch faltenbalgartig an dem Wärmeübertragungsbereich angeordnet sein. Das bedeutet, dass die Folie im Längsschnitt gesehen mäanderförmig zwischen dem Dosierventil und der
Ventilaufnahme, also in dem Spalt, verläuft. Der Wärmeübertragungsbereich ist derjenige Bereich des Dosierventils, von welchem die Wärme in Richtung der Ventilaufnahme abgeführt werden soll.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Folie außerhalb des Spalts wärmeübertragend mit der Ventilaufnahme, insbesondere der Kühleinrichtung, verbunden ist. Um die Wärmeübertragung zwischen dem Dosierventil und der Ventilaufnahme besonders deutlich zu verbessern, ist es vorgesehen, dass die Folie aus dem Spalt herausgeführt wird. Dort wird sie wärmeübertragend mit der Ventilaufnahme verbunden. Das bedeutet, dass die Ventilaufnahme nicht nur in unmittelbar zu dem Dosierventil benachbarten Bereichen von der von dem Dosierventil abgegebenen Wärme beaufschlagt ist, sondern auch beabstandet von einer Durchtrittsöffnung der Ventilaufnahme, in welcher das Dosierventil wenigstens bereichsweise angeordnet ist. Somit werden nicht nur die Wandung der Durchtrittsöffnung mit der Wärme beaufschlagt, sondern auch von der Wandung entfernte Bereiche, welche üblicherweise eine geringere Temperatur aufweisen und damit eine effizientere Kühlung des Dosierventils gewährleisten können.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Phasenwechselmaterial den Spalt vollständig auffüllt. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Spalt vollständig mit dem Phasenmaterial gefüllt ist, dieses ihn demnach vollständig ausfüllt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Wärmeleitmittel sowohl das Wärmeleitelement als auch das Phasenwechselmaterial aufweist, wobei beide in dem Spalt angeordnet sind. In einer solchen Ausgestaltung soll zunächst das Wärmeleitmittel in den Spalt eingebracht werden und anschließend dieser mit dem Phasenwechselmaterial aufgefüllt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmeleitmittel von mindestens einem, insbesondere thermisch isolierenden Dichtelement in dem Spalt gehalten ist. Um ein Lösen des Wärmeleitmittels von dem Dosierventil und der Ventilaufnahme beziehungsweise aus dem Spalt zu verhindern, ist das Dichtelement vorgesehen. Dieses dient zum einen dazu, das eventuell vorgesehene Wärmeleitelement in dem Spalt insbesondere ortsfest zu halten. Zum anderen verhindert es, dass das Phasenwechselmaterial aus dem Spalt austritt. Vorzugsweise ist der Spalt sowohl in Richtung des Abgastrakts als auch in Richtung einer Umgebung des Abgastrakts mittels jeweils eines Dichtelements abgedichtet. Das Dichtelement kann dabei selbst thermisch leitend sein und damit eine Übertragung von Wärme von dem Dosierventil hin zu der
Ventilaufnahme ermöglichen. Das Dichtelement kann jedoch auch thermisch isolierend sein. Dies ist insbesondere für das auf der Seite des Abgastrakts in oder an dem Spalt angeordnete Dichtelement vorgesehen, um zusätzlichen Wärmeeintrag zu vermeiden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ventilaufnahme eine Durchtrittsöffnung aufweist, in welchem ein Durchtrittsbereich des Dosierventils zumindest bereichsweise angeordnet ist, wobei zwischen der Durchtrittsöffnung und dem Durchtrittsbereich der Spalt vorliegt. Die Durchtrittsöffnung durchgreift die Ventilaufnahme vorzugsweise vollständig, sodass die Durchtrittsöffnung auf ihrer einen Seite in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine und auf ihrer anderen Seite in eine Umgebung des Abgastrakts einmündet. In der
Durchtrittsöffnung soll der Durchtrittsbereich des Dosierventils wenigstens bereichsweise angeordnet sein. Der Durchtrittsbereich weist dabei wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, den Wärmeübertragungsbereich des
Dosierventils auf. Der Spalt ist nun zwischen der Durchtrittsöffnung und dem Durchtrittsbereich ausgebildet, er wird insoweit von einer Wandung der
Durchtrittsöffnung nach außen und von einer Wandung des Durchtrittsbereichs nach innen begrenzt. Der Spalt wird demnach von Wandungen von
Durchtrittsöffnung und Durchtrittsbereich gemeinsam ausgebildet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Durchtrittsöffnung kegelstumpfförmig ist, wobei ihr Querschnitt in Richtung des Abgastrakts abnimmt. Im Längsschnitt gesehen ist die Durchtrittsöffnung demnach
trapezförmig und verengt sich in Richtung des Abgastrakts.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Durchtrittsbereich zylinderförmig ist. Vorzugsweise ist der Durchtrittsbereich des Dosierventils im Querschnitt kreisförmig, sodass der Durchtrittsbereich als Kreiszylinder vorliegt. Insgesamt wird somit der zylinderförmige Durchtrittsbereich in der
kegelstumpfförmigen Durchtrittsöffnung angeordnet. Insoweit bildet sich der Spalt mit in Richtung des Abgastrakts verringernden Abmessungen aus.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung darstellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der
Erfindung erfolgt. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ventilanordnung mit einem Dosierventil und einer Ventilaufnahme,
Figur 2 eine Detailschnittansicht eines Bereichs des Dosierventils und eines Bereichs der Ventilaufnahme,
Figur 3 ein Längsschnitt durch das Dosierventil und der Ventilaufnahme mit einem Wärmeleitmittel in einer ersten Ausführungsform,
Figur 4 der aus der Figur 3 bekannte Längsschnitt mit einem Wärmeleitelement in einer zweiten Ausführungsform, und
Figur 5 der bekannte Längsschnitt mit einem Wärmeleitmittel in einer dritten Ausführungsform.
Die Figur 1 zeigt eine Ventilanordnung 1 mit einem Dosierventil 2 und einer Ventilaufnahme 3. Die Ventilaufnahme 3 ist an einem Abgastrakt 4 einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei der Abgastrakt 4 eine Abgasleitung 5 aufweist, welche in Richtung des Pfeils 6 mit von der
Brennkraftmaschine kommendem Abgas durchströmt wird beziehungsweise durchströmbar ist. Die Ventilaufnahme 3 besteht in dem hier vorliegenden Fall aus einem Halteteil 7, welches an der Abgasleitung 5 befestigt ist und einer
Kühleinrichtung 8, welche hier als Kühlkörper ausgebildet ist und der Kühlung des Dosierventils 2 dient. Die Ventilaufnahme 3 weist dabei eine
Durchtrittsöffnung 9 mit einer Durchtrittsöffnungswandung 10 auf. An dem Dosierventil 2 ist ein Durchtrittsbereich 1 1 mit einer auf seiner Mantelfläche vorgesehenen Durchtrittsbereichswandung 12 angeordnet. Der Durchtrittsbereich
1 1 des Dosierventils 2 ist dabei wenigstens bereichsweise in der
Durchtrittsöffnung 9 der Ventilaufnahme 3 angeordnet. Die Durchtrittsöffnung 9 mündet auf ihrer einen Seite in den Abgastrakt 4 beziehungsweise die
Abgasleitung 5 und auf ihrer anderen Seite in eine Umgebung 13 des
Abgastrakts 4 ein. Die Durchtrittsöffnung 9 soll wenigstens bereichsweise kegelstumpfförmig sein, wobei ihr Querschnitt in Richtung des Abgastrakts 4 beziehungsweise der Abgasleitung 5 abnimmt. Dies ist in der in der Figur 1 gewählten Darstellung jedoch nicht erkennbar. Der Durchtrittsbereich 1 1 soll wenigstens bereichsweise zylinderförmig sein. Vorzugsweise schließt sich die Durchtrittsöffnung 9 beziehungsweise deren kegelstumpfförmiger Bereich unmittelbar an die Abgasleitung 5 an. Das Dosierventil 2 dient zum gesteuerten Einbringen eines Fluids, insbesondere eines Reduktionsmittels, in den
Abgastrakt 4 der Brennkraftmaschine. Die Figur 2 zeigt eine Detailschnittansicht der Ventilanordnung 1 , wobei insbesondere ein in der Figur 1 hervorgehobener Bereich dargestellt ist.
Erkennbar ist ein Längsschnitt durch das Dosierventil 2 beziehungsweise dessen Durchtrittsbereich 1 1 und ein Längsschnitt durch die Ventilaufnahme 3 sowie die in dieser ausgebildete Durchtrittsöffnung 9. In dieser Darstellung wird nun auch die kegelstumpfförmige Ausgestaltung der Durchtrittsöffnung 9 deutlich. Durch diese liegt zwischen der Durchtrittsöffnungswandung 10 und der
Durchtrittsbereichswandung 12 ein Spalt 14 vor. Dieser weist auf seiner der Umgebung 13 zugewandten Seite im Längsschnitt eine Breite von di und auf seiner dem Abgastrakt 4 zugewandten Seite eine Spaltbreite von d2 auf, wobei vorzugsweise d2 < di gilt. Über eine Länge I ist der Spalt 14 mit einem
Wärmeleitmittel 15 aufgefüllt. Das Wärmeleitmittel 15 ist beispielsweise ein Phasenwechselmaterial 16, welches hier in Form eines Polymers, insbesondere eines Wachses, vorliegt.
Auf der dem Abgastrakt 4 zugewandten Seite des Spaltes 14 ist ein Dichtelement 17 vorgesehen, welches ein Austreten des Phasenwechselmaterials 16 aus dem Spalt 14 in Richtung des Abgastrakts 4 verhindert. Das Dichtelement 17 ist dabei vorzugsweise thermisch nichtleitend beziehungsweise schlecht leitend ausgeführt, um den Wärmeeintrag in das Wärmeleitmittel 15 beziehungsweise das Phasenwechselmaterial 16 aus dem Abgastrakt 4 so gering wie möglich zu halten. Das Wärmeleitmittel 15 sorgt für eine gute Wärmeübertragung zwischen dem Dosierventil 2 und der Ventilaufnahme 3 beziehungsweise dessen
Kühleinrichtung 8. Auf diese Weise wird eine Betriebstemperatur des
Dosierventils 2, welches durch Wärmeeintrag aus dem heißen, die Abgasleitung 5 durchströmenden Abgas aufgewärmt wird, unter einer maximalen
Betriebstemperatur gehalten.
Die Figur 3 zeigt einen weiteren Detaillängsschnitt durch die Ventilanordnung 1 , wobei das Wärmeleitmittel in einer ersten Ausführungsform aus
Wärmeleitelement 18 ausgebildet ist. Das Wärmeleitelement 18 liegt in Form einer Folie 19 vor, welche hier in mehreren Schichten 20 auf den
Durchtrittsbereich 1 1 beziehungsweise einen an diesem vorgesehenen
Wärmeübertragungsbereich 21 aufgewickelt ist. Die Folie 19 besteht aus einem hochwärmeleitfähigen Material, beispielsweise aus Metall oder aber dem bereits erwähnten Phasenwechselmaterial 16. Bei einer solchen Ausgestaltung des Wärmeleitmittels 15 ist eine besonders einfache Montage der Ventilanordnung 1 möglich. Vor der Montage muss lediglich das Wärmeleitelement 18
beziehungsweise die Folie 19 auf das Dosierventil 2 beziehungsweise dessen Durchtrittsbereich 1 1 aufgewickelt beziehungsweise in die Ventilaufnahme 3 beziehungsweise deren Durchtrittsöffnung 9 eingebracht werden. Anschließend wird das Dosierventil 2 in der Ventilaufnahme 3 angeordnet, wodurch das Wärmeleitmittel 15 in Berührkontakt mit sowohl dem Dosierventil 2 als auch der Ventilaufnahme 3 tritt. Auf diese Weise ist eine thermische Anbindung des Dosierventils 2 zu der Ventilaufnahme 3 beziehungsweise der Kühleinrichtung 8 sichergestellt. Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Wärmeleitmittels 15. Dieses liegt wiederum in Form des Wärmeleitelements 18 beziehungsweise der Folie 19 vor. Die Folie 19 ist jedoch faltenbalgartig an dem Wärmeübertragungsbereich 21 angeordnet, sodass in dem dargestellten Längsschnitt ein mäanderförmiger Verlauf der Folie 19 vorliegt. Diese steht somit abwechselnd mit dem
Wärmeübertragungsbereich 21 und der Durchtrittsöffnungswandung 10 in Berührkontakt. Auf diese Weise wird eine gute Wärmeübertragung zwischen dem Dosierventil 2 und der Ventilaufnahme 3 hergestellt. Auch hier kann die Folie 19 beispielsweise aus Metall oder dem Phasenwechselmaterial 16 bestehen.
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, in dem Spalt 14 neben der Folie 19 auch das Phasenwechselmaterial 16 anzuordnen (hier nicht dargestellt). Das
Wärmeleitmittel 15 weist insoweit sowohl das Phasenwechselmaterial 16 als auch das Wärmeleitelement 18 beziehungsweise die Folie 19 auf. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch in den Zwischenräumen, in welchem die Folie 19 nicht an dem Dosierventil 2 beziehungsweise der Ventilaufnahme 3 anliegt, ein sehr guter Wärmeübergang realisiert ist.
Die Figur 5 zeigt eine dritte Ausführungsform des Wärmeleitmittels 15. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der anhand der Figur 4 beschriebenen lediglich insoweit, als dass die Folie 19 außerhalb des Spalts 14 mit der
Ventilaufnahme 3 wärmeübertragend verbunden ist. Zu diesem Zweck weist die Ventilaufnahme 3 eine Befestigungsvertiefung 22 auf, welche vorzugsweise die Durchtrittsöffnung 9 beabstandet ringförmig, insbesondere kreisringförmig, umgreift. In diese Befestigungsvertiefung 22 greift ein Klemmelement 23 der Folie 19, beispielsweise ausgebildet durch eine Verdickung der Folie 19, klemmend ein. Auf diese Weise ist zum einen die Folie 19 an der Ventilaufnahme 3 gehalten und zum anderen ein guter Wärmeübergang zwischen der Folie 19 und der Ventilaufnahme 3 hergestellt.

Claims

Ansprüche
1 . Ventilanordnung (1 ) mit einem Dosierventil (2) und einer Ventilaufnahme (3) für das Dosierventil (2), wobei das Dosierventil (2) zum gesteuerten
Einbringen eines Fluids in einen Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und die Ventilaufnahme (3) eine Kühleinrichtung (8) zur Kühlung des Dosierventils (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dosierventil (2) und der Ventilaufnahme (3) wenigstens bereichsweise ein Spalt (14) vorliegt, in welchem ein Wärmeleitmittel (15) angeordnet ist.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (15) über ein Wärmeleitelement (19), insbesondere eine Folie (19), vorzugsweise aus Metall bestehend oder Metall aufweisend, verfügt.
3. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (15) ein Phasenwechselmaterial (26), insbesondere ein Polymer aufweist oder das Wärmeleitelement (18) wenigstens bereichsweise aus dem Phasenwechselmaterial (16) besteht.
4. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (19) auf einen Wärmeübertragungsbereich (21 ) des Dosierventils (2) aufgewickelt oder faltenbalgartig an dem
Wärmeübertragungsbereich (21 ) angeordnet ist.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (19) außerhalb des Spalts (14)
wärmeübertragend mit der Ventilaufnahme (3), insbesondere der
Kühleinrichtung (8) verbunden ist.
6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16) den Spalt (14) vollständig auffüllt.
7. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (15) von mindestens einem, insbesondere thermisch isolierenden Dichtelement (17) in dem Spalt (14) gehalten ist.
8. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilaufnahme (3) eine Durchtrittsöffnung (9) aufweist, in welchem ein Durchtrittsbereich (1 1 ) des Dosierventils (2) zumindest bereichsweise angeordnet ist, wobei zwischen der
Durchtrittsöffnung (9) und dem Durchtrittsbereich (1 1 ) der Spalt (14) vorliegt.
9. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnung (9) wenigstens bereichsweise kegelstumpfförmig ist, wobei ihr Querschnitt in Richtung des Abgastrakts (4) abnimmt.
10. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtrittsbereich (1 1 ) wenigstens bereichsweise zylinderförmig ist.
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