CN113167195A - 用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置，其包括轨(1)以及至少一个连接到所述轨(1)上的喷射阀(2)，其中，所述连接通过轨杯(3)实现，所述轨杯在所述喷射阀的轨侧端部上包围所述喷射阀(2)。根据本发明，所述喷射阀(2)具有朝向所述轨(1)敞开的流入通道(4)，在所述流入通道中至少区段地容纳有插入件(5)，用于减小流入横截面。

Description

用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置。该内燃机尤其可以是汽油发动机。

背景技术

为了减少二氧化碳排放，需要优化内燃机的燃料消耗，例如通过提高压缩或者通过与涡轮增压相组合的小型化方案。然而，在发动机负载高的情况下，内燃机在燃料消耗方面优化的运行点中的运行通常是不可能的，因为该运行受到爆震倾向和高废气温度的限制。用于降低爆震倾向和/或降低废气温度的措施设置水的喷射，其中，可以进行到内燃机的燃烧室中或内燃机的进气机构中的直接喷射。

在具有水喷射的内燃机中存在如下危险：引导水的线路和/或部件在低温下结冰并且由于冰压而损坏。为了防止这种情况，通常在发动机停机时排空所述引导水的线路和/或部件。

由DE 10 2015 208 472 A1例如已知一种具有水喷射装置的内燃机，该水喷射装置包括用于储存水的水箱、用于输送水的泵和用于喷射水的水喷射阀。泵在入口侧通过第一线路与水箱连接并且在出口侧通过第二线路与水喷射阀连接。为了简单地排空泵，该泵布置在水箱上方，从而可以由重力驱动地进行排空。替代地或补充地，泵能够在相反的输送方向上运行。

为了避免这种喷射系统的喷射阀结冰，也必须将所述喷射阀排空。由公开文献DE10 2015 208 508 A1已知一种用于内燃机的水喷射装置，该水喷射装置包括至少两个喷射阀或者说水喷射器，其相继地通过输送设备的输送方向的反转被排空。喷射阀或者说水喷射器因此不必耐冰压地设计。通过相继排空喷射阀，应可靠地去除现有的水。在排空时通过打开的喷射阀被吸入的空气应附加地支持该排空。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置，该装置能够尽可能简单且快速地被排空，以便避免结冰并且从而避免伴随的冰压损坏。

为了解决该任务，提出一种具有权利要求1特征的装置。本发明的有利扩展方案可以由从属权利要求得出。

所提出的用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或者进气机构中的装置包括轨以及至少一个连接到轨上的喷射阀。在此，所述连接通过轨杯来实现，该轨杯在喷射阀的轨侧端部上包围该喷射阀。根据本发明，喷射阀具有朝向轨敞开的流入通道，在该流入通道中至少区段地容纳有插入件，用于减小流入横截面。

插入件使流入通道的自由流动横截面减小，从而流入通道中的流动速度增大。这尤其在借助回吸来排空喷射阀时产生有利作用，因为喷射阀被更快地排空。在喷射阀/轨的接口的区域中，待排空的容积通常具有特别大的横截面面积，从而本发明的优点在此特别明显地显露出来。有利地，插入件在流入通道的整个长度上延伸，从而在流入通道的整个长度上实现积极的效果。此外，插入件优选是这样的：自由流动横截面在插入件的和/或流入通道的长度上近似恒定。以这种方式确保流入通道尽可能均匀地被穿流。

另一优点由以下得到：借助于插入件可以减小喷射阀中的死容积。也就是说，在内燃机停止时必须被排空的容积更小。因此，该措施也有助于加速排空。

根据本发明的一种优选实施方式，插入件、优选插入件的空心柱形的突出部伸入到轨中。也就是说，插入件突出超过轨的内壁。因为通常从下方将喷射阀安放到轨上，所以可以借助于插入件的伸入的或者说突出的部分来构成门槛，在回吸之后该门槛防止保留在轨中的水流回到喷射阀中。结果，更好地保护喷射阀以防冰压损坏。

替代地或补充地提出，插入件、优选插入件的凸缘区段具有等于或略微大于轨杯的内径的外径。因此，插入件或者凸缘区段在周侧贴靠在轨杯上，从而插入件至少在很大程度上填充轨杯的容积。相应地，轨杯中的死容积减小，从而也可以更快地将该轨杯排空。如果插入件或者凸缘区段具有径向过盈，则可以通过凸缘区段同时实现密封，因为该插入件在径向预紧的作用下贴靠在轨杯上。因此，凸缘区段必要时能够代替密封环。

在本发明的改进方案中提出，插入件、优选插入件的套环区段在喷射阀的轨侧端部上包围该喷射阀。相应的插入件可以以简单的方式通过注塑包封来制造。由此保证在插入件与喷射阀之间的优化结合。此外，可以更好地填充轨杯的容积。

有利地，插入件由弹性体材料制成，并且区段地、优选在套环区段的区域中相对于轨杯的内径具有径向过盈。弹性体材料的使用使得插入件能够用作密封元件，该密封元件将流入区域向外密封。在这种功能中，插入件能够代替通常布置在喷射阀与轨杯之间的密封环。径向过盈保证插入件相对于轨杯的径向预紧，其中，预紧力同时是密封力。

作为扩展措施还提出，插入件至少局部地、优选至少在面向流入通道的表面的区域中由一种材料制成，该材料比构造有流入通道的本体的材料更亲水。通常，流入通道构造在喷射阀的本体中、尤其阀体中，该本体由金属、例如由不锈钢制成。与此相对地，如果插入件至少局部地由比所述本体的材料更亲水的、优选明显更亲水的材料制成，则可以借助于插入件将保留在喷射阀中的水借助吸附“吸入”并且将其运输到轨中。插入件以这种方式支持喷射阀的快速且尽可能完全的排空。优选地，插入件在其整个长度上(至少在与水接触的表面的区域中)由相应的材料构成。

此外提出，插入件在轴向方向上在喷射阀的长度的至少一半上延伸，优选在喷射阀的长度的至少三分之二上延伸，进一步优选在喷射阀的长度的至少四分之三上延伸。喷射阀的长度基本上通过喷射阀的喷射开口与在喷射阀的轨侧端部上的流入通道的出口之间的轴向距离来预给定。插入件越长，则在喷射阀中保留的、为了避免冰压损坏而必须被排空的死容积越小。优选地，插入件被引导穿过喷射阀的环形电磁线圈，该电磁线圈通常关于喷射阀的轴向延伸尺寸大致居中地布置。因为具有喷射开口的区域对冰压特别敏感，所以为了避免冰压损坏可以将插入件引导直至该区域中，从而插入件的面向喷射开口的端部与距电磁线圈相比更靠近喷射开口。

优选地，插入件构成在轴向方向上延伸的至少一个通道，该通道是用于水的流入路径的一部分。也就是说，水的流入至少区段地穿过插入件来进行。此外，该至少一个通道然而也可以相对于插入件布置在径向外部并且被插入件以及喷射阀的本体、例如阀体限界。因此，不强制性地需要使该至少一个通道在其整个周边上被插入件限界或者说包围。例如，插入件可以具有在外周侧轴向延伸的接片或肋，所述接片或肋限定彼此优选以相同的角间距布置的多个通道作为流入路径。因此，流入路径可以区段地关于插入件以内置和/或外置的方式延伸。此外，在接片或肋之间的角间距可以这样小地选择，使得实现筛功能或过滤功能。通过功能集成可以放弃单独的过滤器，这简化了喷射阀的结构。

因此作为扩展措施提出，插入件在至少一个区段中构成过滤器。如前所述，过滤器可以由划分流入路径的接片和/或肋形成。此外，插入件的至少一个壁区段可以由一种筛材料或过滤材料形成。插入件的壁区段也可以类似于筛材料或过滤材料地构成。

根据本发明的一个有利构型，插入件具有第一区段，该第一区段构成预过滤器。在该第一区段下游(在水的主流动方向上)连接有具有过滤功能的另一区段，其中，该另一区段优选构成精细过滤器。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明的优选实施方式。这些附图示出：

图1示出根据本发明的第一优选实施方式的装置的示意性纵向剖视图；

图2示出根据本发明的第二优选实施方式的装置的示意性纵向剖视图；

图3示出根据本发明的第三优选实施方式的装置的示意性纵向剖视图；

图4示出根据本发明的第四优选实施方式的装置的示意性纵向剖视图；

图5示出图4的装置的示意性横截面；

图6示出具有多个喷射阀的轨的视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的第一装置。该装置包括轨1，该轨是管状的并且在周边区域中具有至少一个用于连接喷射阀2的轨杯3。轨1基本上水平地取向，从而轨杯3垂直向下指向。因此在装配时将喷射阀2从下方插入到轨杯3中。

喷射阀2具有阀体15，该阀体的轨侧端部构成朝向轨1敞开的流入通道4。通过流入通道4，喷射阀2被供应来自轨1的水。流入区域通过布置在阀体15上的密封环13被向外密封。如果内燃机停机，则喷射阀2和轨1被排空，以便在外部温度低的情况下避免结冰。因为在结冰时产生的冰压可能导致喷射阀2和/或轨1损坏。为了排空，将存在于喷射阀2中或轨1中的水回吸到水箱中。因为较小的容积可较快地被排空，所以所示出的喷射阀2具有插入件5，该插入件减小了流入通道4的流动横截面并且由此减小了待排空的容积(下面称为死容积)。插入件5是这样的：该插入件通过具有与轨杯3的内径相匹配的外径的凸缘区段7填充轨杯3的容积。由此进一步减小了死容积。此外，图1的插入件5具有空心柱形的突出部6，该突出部伸入到轨1中，从而构成门槛，该门槛防止可能保留在轨1中的剩余水流回到喷射阀2中。在轨1被填充的情况下，水的流入通过插入件5的通道9来实现，该通道当前与阀体15的流入通道4同心地或同轴地布置。因此，通道9构成用于水的流入路径10的一部分。

由图2可见另一种根据本发明的用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置。与图1的装置不同，喷射阀2的阀体15不是被密封环13包围，而是被插入件5的套环区段8包围。此外，套环区段8相对于轨杯3的内径具有径向过盈，从而插入件在径向预紧的作用下在内侧贴靠在轨杯3上。因此，插入件5代替密封环13。此外，插入件5被引导直至伸入到喷射阀2的阀体15中，从而自由流动横截面在较大的路段上被减小。喷射阀2中的死容积以相应的方式减小。在图2中示出的插入件5可以特别简单地通过注塑包封来制造。尤其可以选择一种类似于密封材料地具有一定弹性的材料作为注塑包封材料。

由图3可见用于根据本发明的装置的喷射阀2，该喷射阀包括插入件5，该插入件基本上在喷射阀2的整个长度上延伸。也就是说，插入件5几乎达到喷射开口14处。因此死容积被减少到最小。此外，在图3中示出的插入件5由亲水的材料制成，从而吸附力引起水在喷射阀2内部上升。

此外，图3清楚地示出，插入件5不必连贯地实施为套筒形，而是可以具有明显更复杂的几何形状，以便除了所需的流入路径10之外填充喷射阀2中的容积。因此，朝向喷射口14的方向流入的水不仅能够穿流插入件5而且能够绕流插入件5。

由图4和5可见用于根据本发明的装置的另一喷射阀2。在该实施例中，插入件5具有更复杂的形状。在轨侧，插入件5首先构成中央通道9。然后，流入路径10通过插入件5中的周边侧开口16被向外引导，使得阀体15与插入件5共同限界流入路径10。与其连接有一区段，该区段具有轴向延伸的接片17，这些接片彼此以相同的角间距布置(参见图5)。在径向方向上，接片17达到直至阀体15处，从而以分布在周边上的方式布置的通道9构造为流入路径10。通道9的流动横截面选择得如此小，使得所述通道构成过滤器11、优选构成预过滤器。接在带有接片17的区段之后是一区段，该区段构成另一过滤器12、优选精细过滤器。为此，插入件5具有由过滤织物制成的集成式锥体。锥体的端部支撑在插入件5的环形区段18上，该环形区段在径向预紧的作用下贴靠在阀体15上并且因此防止过滤器12可能被绕开。因此，通过过滤器12，流入路径10又从径向外部向径向内部被引导，其中，插入件5的布置在中央的销形区段19引起死容积的减小。因此，流入路径10延伸经过流入通道4内部的环形室20。

由图6可见根据本发明的装置的一种可能的构型。在轨1上例如连接有四个喷射阀2。所述连接分别通过一个轨杯3进行。

Claims (9)

1.一种用于将水喷射到内燃机的燃烧室中或进气机构中的装置，包括轨(1)以及至少一个连接到所述轨(1)上的喷射阀(2)，其中，所述连接通过轨杯(3)实现，所述轨杯在所述喷射阀的轨侧端部上包围所述喷射阀(2)，其特征在于，所述喷射阀(2)具有朝向所述轨(1)敞开的流入通道(4)，在所述流入通道中至少区段地容纳有插入件(5)，用于减小流入横截面。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)、优选所述插入件(5)的空心柱形的突出部(6)伸入到所述轨(1)中。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)、优选所述插入件(5)的凸缘区段(7)具有外径，所述外径等于或略大于所述轨杯(3)的内径。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)、优选所述插入件(5)的套环区段(8)在所述喷射阀的轨侧端部上包围所述喷射阀(2)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)由弹性体材料制成，并且区段地、优选在所述套环区段(8)的区域中相对于所述轨杯(3)的内径具有径向过盈。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)至少局部地、优选至少在面向所述流入通道(4)的表面的区域中由比构造有所述流入通道(4)的本体的材料更亲水的材料制成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)在轴向方向上在所述喷射阀(2)的长度的至少一半上、优选在所述喷射阀(2)的长度的至少三分之二上、进一步优选在所述喷射阀(2)的长度的至少四分之三上延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)构成至少一个在轴向方向上延伸的通道(9)，所述通道是用于水的流入路径(10)的一部分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，

其特征在于，所述插入件(5)在至少一个区段中构成过滤器(11、12)。

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