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Stand der Technik
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Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, insbesondere mit Dieselmotoren, ist es aufgrund der sich stetig verschärfenden gesetzlichen Abgasnormen unabdingbar, Luftschadstoffe im Abgasstrom – wie zum Beispiel Stickoxide (NOx) – möglichst weitgehend zu reduzieren. Ein bekanntes Verfahren, das zur Verringerung des Stickoxidausstoßes bei Dieselmotoren zur Anwendung kommt, ist die selektive katalytische Reduktion (”Selective Catalytic Reduction” = SCR-Verfahren). Hierbei wird ein Reduktionsmittel mithilfe einer Pumpe aus einem Vorratsbehälter zu einer im Bereich des Abgasstrangs angeordneten Einspritzdüse gefördert. Mittels der Einspritzdüse wird das Reduktionsmittel exakt dosiert und feinst zerstäubt in den Abgasstrom eingedüst. Die in den Abgasstrom einzuspritzende Reduktionsmittelmenge ist hierbei exakt auf den jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors abgestimmt. Als Reduktionsmittel kommt in der Regel eine etwa 32,5%-ige Harnstoff-Wasserlösung z. B. (”AdBlue®”) zum Einsatz. Für die Effizienz des Entstickungsprozesses ist die Güte des mittels der Einspritzdüse erzeugten Sprühnebels von zentraler Bedeutung.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Düsenkonzepten bekannt, die für das SCR-Verfahren einsetzbar sind. Es wird hierbei zwischen luftlosen und luftunterstützten Düsenvarianten differenziert, wobei die letztgenannten sich in innen- und außenmischende Düsenkonzepte unterteilen. Im Fall der außenmischenden luftumfassten Düsen wird zunächst die Harnstoff-Wasserlösung zerstäubt und dann Luft von außerhalb der Düse zugeführt. Im Fall der innenmischenden Düsen werden die Harnstoff-Wasserlösung und die Luft zunächst vermischt und dann gemeinsam verdüst bzw. vernebelt. Hieraus ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass ein besonders homogener Sprühnebel mit einem hohen Impuls bei einer zugleich geringen Tröpfchengröße entsteht. Gerade die beiden letztgenannten physikalischen Parameter (Tröpfchengröße/Impuls) haben einen wesentlichen Einfluss auf die Minimierung von unerwünschten Ablagerungen des Reduktionsmittels im Abgasrohr und/oder im Bereich der Dosierstelle.
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Herausfordernd bei den vorbekannten Ausführungsformen von luftunterstützen Einspritzdüsen ist unter anderem die Aufbereitung des Sprühnebels zu Beginn der Dosierung, die genaue Zuführung kleiner Mengen des Reduktionsmittels, das Ansprechverhalten (”dynamic response”) der Einspritzdüse und die Eisdruckfestigkeit bei tiefen Temperaturen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird eine Einspritzdüse, insbesondere zum Eindüsen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zur Reduktion von Stickoxiden, mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Umfassungskörper offenbart, wobei mindestens eine Luftzuleitung und mindestens eine Reduktionsmittelzuleitung vorgesehen sind.
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Erfindungsgemäß weist der Umfassungskörper einen umlaufenden Ringspalt auf, der in eine Düsenöffnung mündet, wobei das Reduktionsmittel mittels mindestens einer Drossel und Luft mittels mindestens einer Luftdüse in den Ringspalt abgebbar ist.
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Der Ringspalt bewirkt eine erhebliche Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit der von den Luftdüsen in diesen injizierten Luft und damit auch einen Geschwindigkeitszuwachs der vom Luftstrom mitgerissenen Reduktionsmitteltröpfchen. Hierdurch ergibt sich im Ergebnis eine innige Durchmischung bzw. Verwirbelung der Luft mit dem von den Drosseln abgegebenen Reduktionsmittel und somit ein optimaler Sprühnebel unter allen Betriebsbedingungen der Einspritzdüse im katalytischen Abgasreinigungsprozess. Ein optimaler Sprühnebel definiert sich in diesem Kontext unter anderem durch mikroskopisch kleine Reduktionsmitteltröpfchen, die jeweils gleich groß und zudem homogen im Luftstrom verteilt sind und die darüber hinaus dieselbe Geschwindigkeit aufweisen. Ferner soll der mittels der Einspritzdüse generierte Sprühnebel eine solche Geometrie aufweisen, dass im Idealfall keine oder nur geringfügige Ablagerungen im Bereich der Dosierstelle und im Abgasrohrstrang auftreten. Als Reduktionsmittel im Zuge des SCR-Verfahrens kommt üblicherweise eine 32,5%-ige Harnstoff-Wasserlösung zum Einsatz, die unter dem Markennamen ”AdBlue®” im Handel erhältlich ist.
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Der im Wesentlichen kegelförmige Ringspalt verjüngt sich zur Düsenöffnung hin. Der Ringspalt wird von zwei gedachten Kegelmantelflächen aufgespannt, die nicht parallel und beabstandet zueinander verlaufen. Ein bevorzugtes Zahlenverhältnis zwischen einer minimalen und einer maximalen Breite bzw. eines Abstandes zwischen der Kegelinnenfläche und der Kegelaußenfläche des Ringspaltes liegt in einem Bereich von 1,0 bis 0,05. Hierdurch ergibt sich die gewünschte Beschleunigung der Luftströmung im konischen Ringspalt.
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Darüber hinaus kann die unterseitig am Umfassungskörper ausgebildete Düsenöffnung von einer Ringwulst umgeben sein, um das Austrittsverhalten des Sprühnebels weiter zu verbessern. Die Ringwulst weist bevorzugt eine geringe Größe und eine näherungsweise dreieckförmige Querschnittsgeometrie auf.
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Der Umfassungskörper verfügt in einer bevorzugten Ausführungsform über eine im Wesentlichen zylindrische geometrische Gestalt, wobei in das Gehäuse der Einspritzdüse eine Ausnehmung zur Aufnahme eines insbesondere zylindrischen Vorsprungs des Umfassungskörpers eingelassen ist. Der Vorsprung des Umfassungskörpers befindet sich an dessen Unterseite. Das im Wesentlichen topfförmig ausgestaltete Gehäuse mit der im Bodenbereich eingebrachten zylindrischen Ausnehmung ermöglicht einen festen und sicheren Sitz des Umfassungskörpers im Gehäuse. Der Vorsprung bewirkt im Zusammenwirken mit der Ausnehmung eine zumindest anfängliche Zentrierung des Umfassungskörpers im Gehäuse der Einspritzdüse.
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Der unterseitige Vorsprung des Umfassungskörpers kann unter Freilassung der Düsenöffnung von einem Gehäuseabschnitt bedeckt sein. Hierdurch ist der Umfassungskörper vor der unmittelbaren Einwirkung des in der Regel korrosiven Abgases geschützt. Um einen ungehinderten Austritt des Luft-Reduktionsmittelgemisches aus der Düsenöffnung zu erlauben, ist im Bereich der Düsenöffnung im Gehäuseabschnitt vorzugsweise eine zylindrische Bohrung vorgesehen. Der unterseitige Gehäuseabschnitt ist bevorzugt als integraler Bestandteil des Gehäuses ausgeführt, kann alternativ aber auch als ein hiermit verbindbares, separates Bauteil ausgeführt sein.
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Die erfindungsgemäß ausgestaltete Einspritzdüse kann unmittelbar auf einem Abgasrohr bzw. einem Abgasstrang des Verbrennungsmotors befestigt sein. Alternativ kann die Anbindung der Einspritzdüse auch indirekt mittels einer geraden oder abgewinkelten Rohrleitung erfolgen, was insbesondere im Fall von begrenzten Einbauräumen vorteilhaft ist. Im Fall der indirekten Anbindung der Einspritzdüse über eine Rohrleitung ist die Ausführungsform bevorzugt, bei der der Umfassungskörper unterseitig von einem Gehäuseabschnitt bedeckt ist, um die Integration der Rohrleitung in das Gehäuse der Einspritzdüse zu vereinfachen.
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Der Umfassungskörper ist vorzugsweise mit einem hydrophoben thermoplastischen und/oder duroplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere mit einem Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet. Infolge dieser Ausgestaltung wird das Emporkriechen des Reduktionsmittels in den Ringspalt aufgrund von Kapillarkräften verhindert. Die mechanische Elastizität des thermoplastischen Kunststoffmaterials gewährleistet darüber hinaus die notwendige Eisdruckfestigkeit der Einspritzdüse. Das den Umfassungskörper umschließende Gehäuse kann wahlweise mit einem metallischen und/oder mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Anstelle eines hydrophoben, thermoplastischen Kunststoffmaterials kann ein duroplastisches Kunststoffmaterial mit entsprechenden physikalischen Eigenschaften zum Einsatz kommen. Eine Kombination von thermoplastischen und duroplastischen Kunststoffmaterialien ist gleichfalls möglich. Ferner kann das Material des Umfassungskörpers eine Faserverstärkung zur Erhöhung der mechanischen und thermischen Festigkeit aufweisen. Zum Eindüsen der Luft in den Ringspalt kann mindestens eine Luftdüse vorgesehen sein, die mit mindestens einer Luftzuleitung verbunden ist. Die Luftdüse ist insbesondere tangential am Ringspalt angeordnet. Infolge dieser Anordnung wird ein Drall in der Luftströmung erzeugt, wodurch sich eine bessere Verwirbelung bzw. Vermischung der Luft mit dem Reduktionsmittel ergibt. Alternativ kann die mindestens eine Luftdüse auch radial am Ringspalt positioniert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Luftdüsen jeweils um 90° versetzt am Ringspalt angeordnet.
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In einer alternativen Ausführungsform ist mindestens eine Luftsammelleitung zur Zuführung der Luft vorgesehen, an die mindestens eine Luftdüse zum Eindüsen der Luft in den Ringspalt angeschlossen ist, wobei die Luftsammelleitung mit der mindestens einen Luftzuleitung verbunden ist.
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Die ringförmige Luftsammelleitung ist bevorzugt in den Umfassungskörper integriert und mit der externen Luftzuleitung verbunden. Die externe Luftzuleitung führt durch den Umfassungskörper und das Gehäuse hindurch nach außen. An die Luftsammelleitung ist mindestens eine Luftdüse zur Versorgung des Ringspaltes mit Luft angeschlossen. Hierdurch ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass zur Versorgung sämtlicher Luftdüsen nur noch eine Luftzuleitung von außen durch das Gehäuse und den Umfassungskörper hindurch bis an die Sammelleitung heran zu führen ist, wodurch sich eine Reduzierung des Fertigungsaufwandes ergibt. Die Luftdüsen sind ebenfalls bevorzugt tangential am Ringspalt angeordnet.
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Ferner verfügt die Einspritzdüse über mindestens eine Reduktionsmittelzuleitung, die mit mindestens einer Reduktionsmittelsammelleitung verbunden ist und an die mindestens eine Drossel zur Abgabe des Reduktionsmittels in den Ringspalt angeschlossen ist. Infolge der Drossel erfolgt die Abgabe bzw. das Einspritzen des Reduktionsmittels in den Ringspalt erst nach dem Überschreiten eines definierten Mindestdruckes, wodurch die Vermischung von Luft und Reduktionsmittel im Sprühnebel, insbesondere zu Beginn der Dosierung, weiter verbessert wird. Die Drosseln sind bevorzugt radial am Ringspalt angeordnet, wobei diese unterhalb der mindestens einen Luftdüse sind. Die Luftdüsen können versetzt zu den Drosseln bzw. den Reduktionsmitteldüsen angeordnet sein. Alternativ ist auch eine tangentiale Anordnung der Drosseln möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Drosseln für das Reduktionsmittel in radialer Richtung jeweils um 90° versetzt am Ringspalt angeordnet und mit der Reduktionsmittelsammelleitung verbunden, die ihrerseits mit der Reduktionsmittelzuleitung verbunden und von dieser mit dem Reduktionsmittel gespeist wird. Eine hiervon abweichende Anzahl und/oder Anordnung der Drosseln und/oder der Luftdüsen ist gleichfalls möglich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben werden.
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In der Zeichnung weisen gleiche konstruktive Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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Es zeigt:
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1 Eine schematische Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Einspritzdüse,
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2 eine prinzipielle Schnittdarstellung durch die Einspritzdüse entlang der Schnittlinie II-II in der 1,
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3 eine beispielhafte Anordnung der Drosseln zur Injektion des Reduktionsmittels in den Luftspalt entlang der Schnittlinie III-III in der 1,
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4 eine schematische Darstellung der Einspritzdüse gemäß der 1 mit einem unterseitig angeordneten Gehäuseabschnitt,
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5 eine prinzipielle Darstellung der Einspritzdüse nach 4 mit einer zusätzlichen Rohrleitung, und
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6 eine alternative Anordnung der Luftdüsen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse.
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Die Einspritzdüse 10 umfasst unter anderem einen Umfassungskörper 12, der in einem topfförmigen Gehäuse 14 bzw. einem Sitz aufgenommen ist. In den Umfassungskörper 12 ist ein kegelförmiger Ringspalt 16 eingebracht, der sich in Richtung einer Düsenöffnung 18, also nach unten hin, verjüngt. Die geometrische Gestalt des Ringspaltes 16 entspricht zwei ineinander angeordneten Kegelmantelflächen, deren Mantellinien nicht parallel zueinander verlaufen. Ein Innenabstand zwischen den Kegelmantelflächen nimmt in Richtung der Düsenöffnung 18 gleichmäßig bzw. linear zu. Der besseren zeichnerischen Darstellbarkeit halber tragen die beiden Kegelmantelflächen keine Bezugsziffern. Aus der Düsenöffnung 18 tritt ein fein verteilter Sprühnebel aus Luft und einem Reduktionsmittel, insbesondere einer 32,5-prozentigen Harnstoff-Wasserlösung aus. Der hier nicht dargestellte Sprühnebel weist eine bevorzugt kegelförmige geometrische Gestalt auf. Das Verhältnis zwischen einer unteren (minimalen) Breite 22 und einer oberen (maximalen) Breite 20 des Ringspaltes 16 bzw. das Verhältnis der Abstände zwischen beiden Kegelmantelflächen liegt in einem Bereich von 1,0 bis 0,05. Hierbei müssen die absoluten Zahlenwerte der oberen und der unteren Breite 20, 22 des Ringspaltes 16 derart bemessen sein, dass zur Sicherstellung des einwandfreien Ablaufs des SCR-Verfahrens unter allen Betriebszuständen des Dieselmotors eine ausreichende Menge des Luft-Reduktionsmittelgemisches in den Abgasstrom gelangen kann.
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Die Düsenöffnung 18 ist von einer kleinen Ringwulst 24 mit einer näherungsweise dreieckigen Querschnittsgeometrie umgeben, um die Strahlqualität des mittels der Einspritzdüse 10 generierten Sprühnebels, der aus Luft und dem Reduktionsmittel besteht, zu optimieren. Unter der Qualität des Sprühnebels werden insbesondere eine innige und homogene Vermischung zwischen den Reduktionsmitteltröpfchen und der Luft und eine möglichst geringe räumliche Größe der einzelnen Reduktionsmitteltröpfchen verstanden, die zudem möglichst gleichgroß sein sollten.
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Ferner verfügt die Einspritzdüse 10 über Luftzuleitungen 26, 27 und eine Reduktionsmittelzuleitung 28, die sowohl das Gehäuse 14 als auch den Umfassungskörper 12 durchsetzen. An die Luftzuleitungen 26, 27 ist jeweils eine Luftdüse 30, 32 angeschlossen. In der Darstellung der 1 nicht sichtbar sind zwei weitere Luftzuleitungen, an die ebenfalls jeweils eine Luftdüse angeschlossen ist. Die Luftdüsen sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils um 90° versetzt um den kegelförmigen Ringspalt 16 herum angeordnet. Entsprechend ist auch die Reduktionsmittelzuleitung 28 hier exemplarisch mit vier Drosseln für das Reduktionsmittel verbunden, von denen in 1 lediglich zwei Drosseln 34, 36 dargestellt sind. Die Drosseln geben das Reduktionsmittel erst nach dem Überschreiten eines definierten Mindestdruckes in den Ringspalt 16 ab. Auch die vier Drosseln zur Abgabe des Reduktionsmittels sind jeweils um 90° versetzt um den Ringspalt 16 herum angeordnet. Dadurch, dass jede Luftdüse über eine eigene Zuleitung verfügt, ergibt sich zudem eine sehr homogene Strömungsverteilung der zugeführten Luft und damit im Ergebnis ein optimaler Sprühnebel aus Luft und Reduktionsmittel. Etwaige Verstopfungen in einer oder mehreren Luftdüsen haben darüber hinaus keinen Einfluss auf die Strömungsverhältnisse an den übrigen Luftdüsen.
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An einer nicht bezeichneten Unterseite verfügt der Umfassungskörper 12 über einen Vorsprung 38 mit einer näherungsweise scheibenförmigen bzw. zylindrischen Formgebung, die in eine hierzu korrespondierend ausgestaltete Ausnehmung 40 in einem nicht bezeichneten unteren Teil des Gehäuses 14 einbringbar ist. Zwischen dem Vorsprung 38 und der Ausnehmung 40 besteht bevorzugt ein leichter Pressschluss. Zur mechanischen Lagesicherung des Umfassungskörpers 12 im Gehäuse 14 können nicht dargestellte Befestigungsmittel, beispielsweise Klemmen, Klemmfedern oder Schrauben vorgesehen sein. Der Vorsprung 38 kann in der Ausnehmung 40 anderweitig befestigt, beispielsweise eingeklebt, eingepresst oder eingeschraubt sein, wobei zusätzlich Abdichtungsmittel, wie zum Beispiel O-Ringe, zwischen dem Umfassungskörper 12 und dem Gehäuse 14 positioniert sein können.
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Der Umfassungskörper 12 ist vorzugsweise mit einem thermoplastischen, insbesondere mit einem Polytetrafluorethylen (PTFE), oder einem duroplastischen Kunststoffmaterial gebildet, das über hydrophobe Eigenschaften und eine hinreichende mechanische Elastizität verfügt. Das den Umfassungskörper 12 umschließende Gehäuse 14 kann mit einem metallischen und/oder mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Die in der 1 gezeigte Ausführungsform der Einspritzdüse 10 kann unmittelbar an einen Abgasstrang bzw. an ein Abgasrohr eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, montiert werden. Eine vom Ausführungsbeispiel der 1 abweichende Anzahl und/oder räumliche Anordnung der Luftdüsen und/oder Drosseln ist möglich.
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Die 2 zeigt zur besseren Veranschaulichung der räumlichen Lage der Luftdüsen eine schematische Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie II-II in der 1. Der Umfassungskörper 12 mit dem darin ausgebildeten Ringspalt 16 ist in dem Gehäuse 14 aufgenommen. Neben den gegenüberliegenden Luftzuleitungen 26, 27 mit den zugehörigen Luftdüsen 30, 32 sind die zwei weiteren, entsprechend ausgeführten Luftzuleitungen mit jeweils einer endseitig daran angeordneten Luftdüse eingezeichnet, die der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht mit Bezugsziffern versehen sind. Hierdurch wird ein möglichst gleichmäßiges Einströmen der Luft in den Ringspalt 16 erreicht. Infolge der tangentialen Anordnung der Luftdüsen am Ringspalt 16 ergibt sich ein starker Drall in der Luftströmung im Ringspalt, der zu einer innigen Vermischung zwischen dem zugeführten Reduktionsmittel und der Luft führt. Abweichend von der gezeigten tangentialen Anordnung der Luftdüsen, bei der ein Winkel von etwa 0° zwischen der Luftdüse und einer gedachten Umfangslinie des Ringspalts 16 besteht, können eine oder mehrere Luftdüsen auch radial am Ringspalt 16 angeordnet sein. In einer solchen Konstellation beträgt ein Winkel zwischen der radial angeordneten Luftdüse und der Umfangslinie des Ringspalts 16 ungefähr 90°. Weiterhin ist es möglich, dass mindestens eine Luftdüse unter einem Winkel zwischen 0° und 90° in Bezug zum Ringspalt 16 im Umfassungskörper 12 ausgerichtet ist.
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Die 3 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie III-III aus 1 eine beispielhafte räumliche Anordnung der Zuführung für das Reduktionsmittel. Der Umfassungskörper 12 der Einspritzdüse 10 ist im Gehäuse 14 aufgenommen. Die eine zentrale Reduktionsmittelzuleitung 28 ist mit einer ringförmigen Reduktionsmittelsammelleitung 42, die vollständig in den Umfassungskörper 12 integriert ist, verbunden. An die Reduktionsmittelsammelleitung 42 sind die Drosseln 34, 36 und die Drosseln 44, 46 zur Zuführung des nicht dargestellten Reduktionsmittels angeschlossen. Jede Drossel 34, 36, 44, 46 ist vorzugsweise jeweils unterhalb einer Luftdüse im Umfassungskörper 12 positioniert (bezogen auf die Dosierrichtung). Alternativ kann jede Drossel 34, 36, 44, 46 zwar unterhalb der zugehörigen Luftdüse liegen, aber jeweils zwischen zwei benachbarten Luftdüsen angeordnet sein, d. h. die umfangsseitige Anordnung der vier Drosseln 34, 36, 44, 46 und die der vier Luftdüsen erfolgt beispielsweise um 45° versetzt zueinander. Infolge der ringförmigen Reduktionsmittelsammelleitung 42 verringert sich der Herstellungsaufwand der Einspritzdüse 10 erheblich. Alternativ kann jede der vier Drosseln 34, 36, 44, 46 jeweils über eine separate Reduktionsmittelzuleitung verfügen. Infolge der Wirkung der Drosseln 34, 36, 44, 46 gelangt das Reduktionsmittel erst nach Überschreiten eines festgelegten Mindestdrucks in den Ringspalt 16. Im Gegensatz zu den Luftdüsen sind die Drosseln 34, 36, 44, 46 bevorzugt in radialer Richtung am Ringspalt 16 angeordnet, das heißt sie schließen mit einer gedachten Umfangslinie des Ringspaltes 16 jeweils einen Winkel von etwa 90° ein. Hierbei sind die Drosseln 34, 36, 44, 46 jeweils um 90° zueinander versetzt um den Ringspalt 16 herum angeordnet. Die Anzahl der Drosseln 34, 36, 44, 46 und/oder deren räumliche Anordnung in Relation zum Ringspalt 16 kann in Abhängigkeit von den Anwendungserfordernissen von der Darstellung in 3 abweichen. Die Drosseln 34, 36, 44, 46 können neben ihrer Hauptaufgabe als Drossel – eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung der Drosseln vorausgesetzt – ergänzend auch die Funktion einer Düse, das heißt die räumliche Verteilung (Zerstäubung) des zugeführten Reduktionsmittels in den Ringspalt 16 übernehmen.
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Die 4 zeigt eine schematische Darstellung der Einspritzdüse aus 1 mit einer zusätzlichen, unterseitig angeordneten Abdeckung des Umfassungskörpers.
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Der Umfassungskörper 12 mit dem sich nach unten hin verjüngenden Ringspalt 16 ist wiederum in dem Gehäuse 14 aufgenommen. Im Unterschied zur Darstellung in der 1 ist das Gehäuse 14 nach unten hin mit einem scheibenförmigen Abschnitt 48 abgeschlossen. Hieraus ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass der Umfassungskörper 12, der vorzugsweise mit einem wasserabweisenden thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet ist, im Fall einer direkten Montage der Einspritzdüse 10 an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors, nicht direkt mit dem in der Regel chemisch korrosiven Abgas in Kontakt kommt. Darüber hinaus vergrößert sich infolge des scheibenförmigen Gehäuseabschnittes 48 die Auflagefläche des Umfassungskörpers 12 im Gehäuse 14. Um einen ungehinderten Austritt zu ermöglichen, ist in den Gehäuseabschnitt 48 im Bereich der Düsenöffnung 18, unterhalb dieser, eine zylindrische Bohrung 50 eingebracht, aus der ein mittels der Einspritzdüse 10 erzeugter Sprühnebel 52 austritt. Der Gehäuseabschnitt 48 kann als separates Bauteil oder als integraler Bestandteil des Gehäuses 14 ausgeführt sein. Um eine möglichst vollflächige Anlage des Gehäuseabschnitts 48 an den Vorsprung 38 des Umfassungskörpers 12 zu ermöglichen, entfällt die Ringwulst 24.
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Die 5 illustriert eine weitere Ausführungsform der Einspritzdüse 10 mit dem unterseitig angeordneten Gehäuseabschnitt 48, wobei der Umfassungskörper 12 mit dem Ringspalt 16 im Gehäuse 14 sitzt. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 4 ist hier eine Rohrleitung 54 an die Bohrung 50 im unterseitigen, scheibenförmigen Gehäuseabschnitt 48 angeschlossen, aus deren Endabschnitt der Sprühnebel 52 austritt. Hierdurch wird eine zum Abgasrohr des Verbrennungsmotors beabstandete Anordnung der Einspritzdüse 10 ermöglicht, woraus sich insbesondere bei beengten räumlichen Einbauverhältnissen Vorteile bei der Integration der Einspritzdüse in das Abgassystem des Verbrennungsmotors ergeben können. Abweichend von der in 5 geradlinig dargestellten Rohrleitung 54, kann diese beispielsweise auch mindestens einfach abgewinkelt ausgeführt sein.
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Die 6 illustriert eine schematische Schnittdarstellung durch eine alternative Luftzuführung der Einspritzdüse.
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Der Umfassungskörper 12 mit dem Ringspalt 16 ist wiederum in das Gehäuse 14 integriert. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Maßgabe der 1 bis 5 ist nur noch die eine Luftzuleitung 26 vorhanden, die mit einer ringförmigen Luftsammelleitung 60 verbunden ist, wobei die Luftsammelleitung 60 ausschließlich im Umfassungskörper 12 verläuft. An die Sammelleitung 60 sind hier beispielhaft vier Luftdüsen 62 bis 68 angeschlossen, die in Relation zum Ringspalt 16 ebenfalls tangential verlaufen. Eine abweichende Anordnung der Luftdüsen 62 bis 68 in Relation zum Ringspalt, beispielsweise deren radiale Ausrichtung, ist gleichfalls möglich. Eine Kombination der Luftzuführungssysteme der 2 und 6 ist gleichfalls denkbar. Die ringförmig ausgeführte Luftsammelleitung 60 umschließt den Ringspalt 16 vollständig, um eine möglichst gleichmäßige Strömungsverteilung in der zugeführten Luft zu erzielen. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist insbesondere darin zu sehen, dass nur noch eine Luftzuleitung 26 durch das Gehäuse 14 und den Umfassungskörper 14 hindurch verläuft, während bei der Luftzuführungsvariante gemäß der 2 vier voneinander unabhängige Luftzuleitungen mit Luftdüsen erforderlich sind, die zudem durch das Gehäuse 14 und den Umfassungskörper 12 hindurch bis zum Ringspalt 16 verlaufen. Die Verteilung der zugeführten Luft erfolgt innerhalb der Einspritzdüse 10 allein mithilfe der ringförmigen, zentralen Luftsammelleitung 60.
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Die vorstehend beschriebene Einspritzdüse zur katalytischen Reduktion von Stickoxiden erzeugt einen für alle Betriebszustände des Verbrennungsmotors optimalen Sprühnebel aus der Umgebungsluft und der eingesetzten Harnstoff-Wasserlösung als Reduktionsmittel, wobei der Sprühnebel aus feinsten und homogen im Luftstrom verteilten Tröpfchen des Reduktionsmittels besteht. Der mittels der erfindungsgemäßen Einspritzdüse erzeugte Sprühnebel führt insbesondere zu keinen Ablagerungen im Abgasstrang und/oder an der Dosierstelle. Darüber hinaus verfügt die Einspritzdüse im Fall von niedrigen Umgebungstemperaturen über die notwendige Eisdruckfestigkeit zur Gewährleistung der erforderlichen Betriebssicherheit.
