DE102009014828A1

DE102009014828A1 - Einspritzvorrichtung für eine Abgasanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009014828A1
Application number: DE102009014828A
Authority: DE
Inventors: Thomas Beckmann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung (1) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Injektion einer Wirksubstanz in einen Abgaspfad der Abgasanlage mit einer Halterungseinrichtung (3) zur Positionierung eines Injektors (2). Durch geschickte Ausbildung der Elemente (10, 13, 18), die den Injektor (2) in der Halterungseinrichtung (3) fixieren, ist zum einen ein Wärmeübergang und zum anderen ein Übergang von durch den Injektor (2) erzeugten Schallschwingungen deutlich verringert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2008 040 476 ist eine Einspritzvorrichtung für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt. Damit ein Wärmeübergang von der Abgasanlage zu einem Injektor der Einspritzvorrichtung reduziert ist, ist die Abgasanlage im Bereich des Injektors doppelwandig ausgebildet. Dabei ist ein Zwischenraum der doppelwandig ausgebildeten Abgasanlage entweder mit Luft gefüllt oder zumindest teilweise mit einem thermischen Isolationsmaterial verfüllt. Dadurch lässt sich eine thermische Abstrahlung der Abgasanlage im Bereich des Injektors verringern.
In der EP 1 878 887 A1 wird eine Einspritzvorrichtung für eine Abgasanlage beschrieben, die zumindest eine Komponente einer Einspritzrichtung entgegen einer Strömungsrichtung des Abgases aufweist. Um eine Kristallbildung an einer Auslassdüse und eine Zersetzung einer Wirksubstanz in einem in einen Abgaspfad hineinragenden Abschnitt des Injektors zu verhindern, ist der in den Abgaspfad hineinragende Abschnitt des Injektors doppelwandig ausgebildet, wobei der von der Doppelwand umgebene Zwischenraum von Luft durchströmt wird, die durch an der Düse angeordnete Öffnungen austritt und um die Düse ein kühles Luftpolster ausbildet. Durch diesen Luftstrom ist sowohl der in den Abgaspfad hineinragende Abschnitt des Injektors als auch die Injektionsdüse ausreichend gegen die Abgaswärme geschützt.
Aus der EP 1 878 920 A1 ist eine Einspritzvorrichtung bekannt, bei der ein Pumpenkopf der Einspritzvorrichtung über einen Wärmetauscher durch ein flüssiges Einspritzmittel selbst gekühlt wird. Zudem ist zumindest der in den Abgaspfad hineinreichende Abschnitt der Einspritzvorrichtung doppelwandig ausgebildet, wobei der Zwischenraum der Doppelwand evakuiert ist. Dadurch ist ein Wärmeübergang vom Abgas auf das Einspritzmittel durch den umgebenden evakuierten Abschnitt reduziert.
Eine Evakuierung des von den Doppelwänden umgebenen Zwischenraums des zumindest teilweise in den Abgaspfad hineinragenden doppelwandigen Gehäusebereichs ist ebenfalls zur Wärmeisolierung aus der EP 1 878 889 A1 bekannt.
In der DE 10 2006 061 733 A1 ist eine Halterungsvorrichtung für eine Einspritzvorrichtung zur Injektion einer Wirksubstanz in einen Abgaspfad einer Abgasanlage beschrieben. Dabei umfasst die Halterungsvorrichtung eine Schalldämpfungseinrichtung die aus dem Innenraum austretende Schallschwingungen dämpft.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Einspritzvorrichtung einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine Verbesserung der thermischen und akustischen Isolierung des Injektors und der Halterungseinrichtung auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die den Injektor fixierende Halterungseinrichtung so auszubilden, dass schallübertragende Kontaktstellen nur sehr kleine schallübertragende Kontaktflächen aufweisen und keine starre Verbindung zwischen Einspritzvorrichtung und Abgasanlage in Wirkrichtung des Körperschalls existiert. Realisiert wird dies mittels eines Schiebesitzes zum Positionieren eines Endabschnittes des Injektors. Des Weiteren kann eine solche den Injektor quer zu seiner Längsachse fixierende Kontaktstelle über eine zumindest teilweise körperschallabsorbierende Halterung mit dem Gehäuse der Halterungseinrichtung verbunden werden. Durch diese konstruktive Maßnahme ist die Übertragung von durch den Injektor erzeugten Schallschwingungen auf die Halterungseinrichtung vermindert.
Verfüllt man den Zwischenraum zwischen einem Gehäuse der Einspritzvorrichtung und dem Injektor bzw. den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Halterung bzw. den Zwischenraum zwischen der Halterung und dem Injektor zumindest teilweise mit einem Isolationsmaterial, so ist der Übergang von durch den Injektor erzeugten Schallschwingungen auf die Halterungseinrichtung weiterhin verringert und gleichzeitig kann das Isolationsmaterial den Wärmeübergang vom Abgasstrom auf den Injektor reduzieren.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 einen Querschnitt durch eine in einer Halterungseinrichtung fixierte Einspritzvorrichtung,
2 einen Querschnitt durch die Halterungseinrichtung im Bereich eines einen Injektor fixierenden Schiebesitzes,
3 einen quer zur Längsachse des Injektors verlaufenden Schnitt durch den Injektor und den Schiebesitz mit einer ringwulstartigen Kontaktstelle des Schiebesitzes,
4 einen quer zur Längsachse des Injektors ausgeführten Schnitt durch den Injektor und den Schiebesitz mit mehren den Injektor fixierenden Federn.
Wie in 1 dargestellt umfasst eine Einspritzvorrichtung 1 einen Injektor 2 zur Injektion einer Wirksubstanz in einen Abgaspfad einer Abgasanlage und eine Halterungseinrichtung 3 zur Positionierung des Injektors 2. Dabei weist der Injektor 2 eine Auslassöffnung 4 und einen die Auslassöffnung 4 aufweisenden Endabschnitt 5 auf. Des Weiteren kann der Injektor 2 mit einem Korpus 6, einem Flüssigkeitsanschluss 7 und einem elektrischen Anschluss 8 ausgestattet sein.
Die Halterungseinrichtung 3 ist mit einem Gehäuse 9, einer einen Schiebesitz 10 aufweisenden Halterung 11, einer Abgaskopplungseinrichtung 12, einem Befestigungselement 13, einer Flüssigkeitskopplungseinrichtung 14 und optional mit mehren Kühlrippen 15 ausgestattet. Zwischenräume zwischen dem Gehäuse 9 und dem Injektor 2, zwischen dem Gehäuse 9 und der Halterung 11 und zwischen der Halterung 11 und dem Injektor 2 können mit Isolationsmaterial 16 zumindest teilweise verfüllt sein. Im Bereich der Abgaskopplungseinrichtung 12 ist zwischen dem Gehäuse 9 und dem Schiebesitz 10 ein Spalt 17, insbesondere in Form eines Ringspalts, angeordnet. Der Endabschnitt 5 des Injektors 2 kann dabei zusätzlich ein Dichtungselement 18 z. Bsp. in Form eines O-Ringes aufweisen. Der Injektor 2 kann zusätzlich mit einem weiteren Dichtungselement 19, z. Bsp. ebenfalls in Form eines O-Rings, im Bereich des Flüssigkeitsanschlusses 7 versehen sein.
Der Injektor 2 wird in der Halterungseinrichtung 3 zum einen durch den Schiebesitz 10 und zum anderen durch das Befestigungselement 13 in der Halterungseinrichtung 3 positioniert und gehalten. Dabei wird durch den Schiebesitz 10 der Endabschnitt 5 des Injektors 2 quer zu seiner Längsachse 31 fixiert. Da der Schiebesitz 10 entlang der Längsachse 31 keine Lagerfunktion besitzt und stoßinduzierter Körperschall des Injektors 2 in Richtung der Längsachse 31 des Injektors 2 wirkt, werden Schallschwingungen nur im sehr geringen Maße über die Halterung 11 auf das Gehäuse 9 übertragen. Der Schiebesitz 10 ist über die Halterung 11 an einem von der Auslassöffnung 4 beabstandeten Gehäuseabschnitts 20 angebunden. Durch die Halterung 11 umgebendes Isolationsmaterial 16 sind Schallschwingungen weiter verringerbar. Zudem ist es möglich, zwischen der Halterung 11 und dem Gehäuseabschnitt 20 ein schalldämmendes Element 21 anzuordnen, um den Übergang der Schallschwingungen auf das Gehäuse 9 weiter zu reduzieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Gehäuseabschnitt 20 von der Abgaskopplungseinrichtung 12 ausgehend nach den Kühlrippen 15 angeordnet. In diesem Bereich des Gehäuses 9 liegt eine im Vergleich zu der Abgaskopplungseinrichtung 12 geringere Temperatur vor. Insofern dient die Halterung 11 auch als ein wärmeableitendes Bauelement, da die von der Abgasanlage kommende Abgaswärme über die Halterung 11 auf das Gehäuse 9 in einen kühleren Bereich übertragen werden kann. Da die Abgaskopplungseinrichtung 12 mit einem Kopplungsstutzen 22 der Abgasanlage verbunden ist, ist das Gehäuse 9 im Bereich der Abgaskopplungseinrichtung 12 stark temperaturbelastet. Um dabei einen Wärmeübergang von dem Gehäuse 9 im Bereich der Abgaskopplungseinrichtung 12 auf den Schiebesitz 10 und damit über den Schiebesitz 10 auf den Endabschnitt 5 des Injektors 2 zu unterbinden, ist zwischen dem Schiebesitz 10 und der Abgaskopplungseinrichtung 12 ein Spalt 17 angeordnet. Diese thermische Entkopplung führt zudem auch zu einer akustischen Entkopplung, da durch den Injektor 2 erzeugte Schallschwingungen über den Schiebesitz 10 nicht oder nur stark reduziert auf das Gehäuse 9 im Bereich der Abgaskopplungseinrichtung 12 übertragen werden können. Die Halterung 11 weist einen zylinderförmigen Abschnitt 23 auf, an dem der Schiebesitz angebunden ist und der über eine Lochscheibe 24 an dem Gehäuseabschnitt 20 befestigt ist.
Das Dichtungselement 18 verhindert ein Eindringen der heißen Abgase über das Dichtungselement 18 hinaus. Das Isolationsmaterial 16 zwischen dem Schiebesitz 10 und dem Dichtungselement 18 verhindert eine mögliche Druckpulsation der heißen Abgase in diesem durch das Isolationsmaterial 16 verfüllten Zwischenraum. Eine weitere Funktion des Dichtungselements 18 ist ebenfalls wie bei dem Schiebesitz 10 die Fixierung des Endabschnitts 5 quer zu der Längsachse 31 des Injektors 2.
Die Kühlrippen 15 sind in einer vorteilhaften Ausführungsform auf der zu der Abgasanlage abgewandten Seite angeordnet. Diese ist besonders in einer schräg zur Abgasanlage ausgerichteten Anordnung der Einspritzvorrichtung 1 vorteilhaft, da in diesem Fall Kühlrippen, die zur Abgasanlage orientiert wären, nicht zur Kühlung der Halterungseinrichtung 3 beitragen, sondern diese zusätzlich aufheizen. Vorteilhafter Weise sind die Kühlrippen geschwärzt, um dadurch die Wärmeabgabe zu erhöhen.
An dem der Abgaskopplungseinrichtung 12 gegenüberliegenden Gehäuseende 25 ist der Injektor 2 durch das Befestigungselement 13, das in Form eines Clips oder einer Lochscheibe ausgebildet sein kann, an dem Gehäuse 9 fixiert. Dadurch wird zumindest eine Bewegung des Injektors 2 entlang der Längsachse 31 des Injektors 2 verhindert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei zwischen dem Befestigungselement 13 und dem Gehäuse 9 ein Isolierelement 26, z. Bsp. in Form eines O-Rings oder einer Lagermatte, angeordnet. Die schwingungs- und schalldämpfenden Eigenschaften dieses Isolierelements 26 verhindern auch in diesem Fall einen Übergang von durch den Injektor 2 erzeugten Schallwellen auf das Gehäuse 9. Die Befestigung des Befestigungselements 13 an dem Gehäuse 9 kann, wie dargestellt, durch eine oder mehrere Schrauben 27 vorgenommen werden. Es ist aber auch denkbar, das Befestigungselement 13 an dem Gehäuse 9 durch einen Flansch, eine Schelle, durch Verrastung oder dergleichen zu zu fixieren.
Die Einspritzvorrichtung 1 wird über die Abgaskopplungseinrichtung 12 an dem Kopplungsstutzen 22 der Abgasanlage befestigt. Dies kann, wie in 1 dargestellt, mittels eine Flansches 28, 28' und einer Schelle geschehen oder auch durch Verschrauben oder dergleichen ermöglicht werden. Dabei ist es in einer vorteilhaften Ausführungsform zweckmäßig, zwischen der Abgaskopplungseinrichtung 12 der Einspritzvorrichtung 1 und dem Kopplungsstutzen 22 der Abgasanlage ein in 1 nicht dargestelltes Dichtungselement anzuordnen.
Gemäß 2 ist der Schiebesitz 10 zweckmäßigerweise mit einer Profilierung 29, z. Bsp. in Form einer Ringwulst, ausgestattet, um die Kontaktfläche zwischen dem Schiebesitz 10 und dem Endabschnitt 5 des Injektors 2 so gering wie möglich auszubilden. Dies verringert zum einen den Wärmeübergang und zum anderen den Übergang von Schallschwingungen, die durch den Injektor 2 erzeugt werden.
Dabei kann, wie in 3 gezeigt, die Profilierung 29 durchgehend in Form einer Ringwulst ausgebildet sein oder aus mehreren voneinander getrennten, in Umlaufrichtung voneinander beabstandeten Abschnitten bestehen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist mehrere in dem Schiebesitz 10 angeordnete Federn auf, die den Endabschnitt 5 des Injektors 2 in Einbaulage fixieren.

1: Einspritzvorrichtung
2: Injektor
3: Halterungseinrichtung
4: Auslassöffnung
5: Endabschnitt
6: Korpus
7: Flüssigkeitsanschluss
8: elektrischer Anschluss
9: Gehäuse
10: Schiebesitz
11: Halterung
12: Abgaskopplungseinrichtung
13: Befestigungselement
14: Flüssigkeit Kopplungseinrichtung
15: Kühlrippen
16: Isolationsmaterial
17: Spalt
18: Dichtungselement
19: Dichtungselement
20: Gehäuseabschnitt
21: schalldämmendes Element
22: Kopplungsstutzen
23: zylinderförmiger Abschnitt
24: Lochscheibe
25: Gehäuseende
26: Isolierelement
27: Schrauben
28, 28': Flansch
29: Profilierung
30: Feder
31: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102008040476 [0002]
- EP 1878887 A1 [0003]
- EP 1878920 A1 [0004]
- EP 1878889 A1 [0005]
- DE 102006061733 A1 [0006]

Claims

Einspritzvorrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Injektion einer Wirksubstanz in einen Abgaspfad der Abgasanlage mit einer Halterungseinrichtung (3) zur Positionierung eines Injektors (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtung (3) einen Schiebesitz (10) aufweist, durch den ein die Auslassöffnung (4) aufweisender Endabschnitt (5) des Injektors (2) quer zu seiner Längsachse (31) fixiert ist.
Einspritzvorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz (10) über eine Halterung (11) an einem von der Auslassöffnung (4) beabstandeten Abschnitt (20) eines Gehäuses (9) der Halterungseinrichtung angebunden ist.
Einspritzvorrichtung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schiebesitz (10) und dem Gehäuse (9) ein Spalt (17) angeordnet ist.
Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (5) des Injektors (2) in dem Schiebesitz (10) durch zumindest eine auf einer Innenseite des Schiebesitzes (10) angeordnete Profilierung (29) und/oder Feder (30) fixiert ist.
Einspritzvorrichtung nach zumindest dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (2) in einem von der Auslassöffnung (4) beabstandeten Abschnitt der Halterung (11) durch einen Dichtungselement (18) quer zu der Längsachse (31) des Injektors (2) fixiert ist.
Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schiebesitz (10) und dem Dichtungselement (18) ein Isolationsmaterial (16) angeordnet ist.
Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (9) und dem Injektor (2) und/oder zwischen Gehäuse (9) und dem Schiebesitz (10) ein Isolationsmaterial (16) angeordnet ist.
Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (2) in einem der Auslassöffnung (4) gegenüberliegenden Endabschnitts des Gehäuses (9) mittels eines Befestigungselements (13) an dem Gehäuse (9) fixiert ist, wodurch eine Bewegung des Injektors (2) zumindest entlang der Längsachse (31) verhindert wird.
Einspritzvorrichtung nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Befestigungselement (13) und dem Gehäuse (9) ein schwingungsdämpfendes Isolierelement (26), wie z. B. ein O-Ring oder eine Lagermatte, angeordnet ist.
Einspritzvorrichtung nach zumindest dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (11) einen zylinderförmigen Abschnitt (23) aufweist, an dem der Schiebesitz (10) angebunden ist und der über eine Lochscheibe (24) an dem Gehäuse (9) befestigt ist.