DE102016217203A1

DE102016217203A1 - Injector with cooling device

Info

Publication number: DE102016217203A1
Application number: DE102016217203.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Arndt; Philipp ROGLER; Tobias Knorsch; Kai Gartung
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-03-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Einen Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines Kraftstoffs, umfassend einen Ventilsitz (3), welcher an einem Injektorkörper (2) angeordnet ist, wenigstens eine Spritzöffnung (4), welche im Injektorkörper (2) vorgesehen ist, ein Schließelement (6), welches am Ventilsitz (3) die wenigstens eine Spritzöffnung (4) freigibt und verschließt, und eine Kühleinrichtung (5), welche eingerichtet ist, den Injektorkörper (2) an einem die Spritzöffnung (4) aufweisenden Endbereich gezielt zu kühlenThe present invention relates to a fuel injector for introducing a fuel, comprising a valve seat (3) which is arranged on an injector body (2), at least one injection opening (4) which is provided in the injector body (2), a closing element (6), which at the valve seat (3) releases and closes the at least one injection opening (4), and a cooling device (5) which is set up to selectively cool the injector body (2) at an end region having the injection opening (4)

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einer Kühleinrichtung, um eine Temperatur eines eine Spritzöffnung aufweisenden Endbereichs eines Injektorkörpers zu reduzieren.The present invention relates to a fuel injector having a cooling device for reducing a temperature of an injection port end portion of an injector body.

Kraftstoffinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Die Kraftstoffinjektoren können hierbei an einem Saugrohr angeordnet sein oder direkt an einem Brennraum einer Brennkraftmaschine. Im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine stellt sich ein thermodynamisches Gleichgewicht hinsichtlich der Temperaturverhältnisse um den jeweiligen Injektor und im Kraftstoffzulauf ein. Dieses thermodynamische Gleichgewicht besteht jedoch nur im stationären Betrieb bei gleicher Last und unter konstanten Umgebungsbedingungen. Im realen Betrieb, insbesondere bei Verwendung in einem Fahrzeug, erwärmt sich der Kraftstoffinjektor jedoch in Abhängigkeit von Drehzahl und Last unterschiedlich schnell. Insbesondere schwankt auch eine Temperatur eines Ventilsitzes des Injektors im Betrieb, sowie selbstverständlich bei einem Neustart der Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand. Es wurde nun jedoch festgestellt, dass eine schwankende Temperatur ein Sprayverhalten des eingespritzten Kraftstoffs beeinflusst und die Entstehung von Verkokungsablagerungen am Ventilsitz und benachbarten Bereichen begünstigen kann. Ebenso kann eine zusätzliche Entstehung von unerwünschten Schadstoffen auftreten. Bisherige Konzepte zur Einspritzung von Kraftstoff sind an einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge orientiert. Es wäre hierbei wünschenswert, einen zusätzlichen Freiheitsgrad hinsichtlich der Einspritzung von Kraftstoff zu haben.Fuel injectors are known from the prior art in various configurations. The fuel injectors can in this case be arranged on a suction pipe or directly on a combustion chamber of an internal combustion engine. In the warm operating condition of the internal combustion engine, a thermodynamic equilibrium is established with regard to the temperature conditions around the respective injector and in the fuel feed. However, this thermodynamic equilibrium exists only in steady state operation under the same load and under constant environmental conditions. In real operation, in particular when used in a vehicle, however, the fuel injector heats up at different speeds as a function of rotational speed and load. In particular, a temperature of a valve seat of the injector fluctuates during operation, as well as, of course, when the internal combustion engine is restarted from the cold state. However, it has now been found that a fluctuating temperature can influence the spray behavior of the injected fuel and can promote the formation of coking deposits on the valve seat and adjacent areas. Likewise, an additional emergence of undesirable pollutants occur. Previous concepts for the injection of fuel are oriented to an amount of fuel to be injected. It would be desirable to have an additional degree of freedom in fuel injection.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines Kraftstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Kraftstofftemperatur beeinflusst werden kann, wodurch ein Einfluss auf die Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffs während des Einspritzvorgangs genommen werden kann. Ferner kann erfindungsgemäß eine Temperatur eines Injektorkörpers, in welchem wenigstens eine Spritzöffnung vorgesehen ist, beeinflusst werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, welche den Injektorkörper gezielt kühlt. Der gekühlte Injektorkörper kühlt dann den im Injektorkörper befindlichen Kraftstoff. Somit kann beispielsweise bei Volllast der Brennkraftmaschine unmittelbar eine Kühlung des Injektorkörpers im Bereich der Spritzöffnung vorgenommen werden, um eine verbesserte Sprayaufbereitung zu ermöglichen und eine Bildung von Kraftstoffwandfilmen zu vermeiden. Somit kann erfindungsgemäß gezielt der beispielsweise zum Brennraum gerichtete Endbereich des Injektorkörpers gekühlt werden.The fuel injector according to the invention for introducing a fuel with the features of claim 1, on the other hand, has the advantage that a fuel temperature can be influenced, whereby an influence on the atomization and evaporation of the fuel during the injection process can be taken. Furthermore, according to the invention, a temperature of an injector body, in which at least one injection opening is provided, can be influenced. This is inventively achieved in that a cooling device is provided, which specifically cools the injector body. The cooled injector body then cools the fuel in the injector body. Thus, for example, at full load of the internal combustion engine directly a cooling of the injector body in the region of the injection opening can be made to allow improved spray treatment and to avoid formation of fuel wall films. Thus, according to the invention, the end region of the injector body, which is directed, for example, toward the combustion chamber, can be cooled in a targeted manner.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Die Kühleinrichtung ist dabei vorzugsweise in den Injektorkörper integriert oder ist in einem Bereich unmittelbar benachbart zum Injektorkörper angeordnet. Der unmittelbar benachbarte Bereich zum Injektorkörper ist vorzugsweise ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Dadurch kann der Zylinderkopf im Bereich des Injektors gekühlt werden.The cooling device is preferably integrated into the injector body or is arranged in a region immediately adjacent to the injector body. The immediately adjacent region to the injector body is preferably a cylinder head of an internal combustion engine. As a result, the cylinder head in the region of the injector can be cooled.

Vorzugsweise umfasst die Kühleinrichtung ein von einem Kühlmedium durchströmbares Kühlvolumen, wobei das Kühlvolumen mit einer Wärmesenke verbunden ist. Das Kühlvolumen ist beispielsweise ein Raum, welcher in einem Zylinderkopf unmittelbar benachbart zum Kraftstoffinjektor vorgesehen ist. Der Raum ist vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Kraftstoffinjektor.Preferably, the cooling device comprises a cooling volume through which a cooling medium can flow, the cooling volume being connected to a heat sink. The cooling volume is, for example, a space provided in a cylinder head immediately adjacent to the fuel injector. The space is preferably in direct contact with the fuel injector.

Besonders bevorzugt ist die Wärmesenke ausschließlich zur Kühlung des Injektorkörpers vorgesehen. Somit ist eine separate, unabhängige Wärmesenke vorhanden, welche Wärme unabhängig von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine aufnehmen und abführen kann. Alternativ ist die Wärmesenke eine sowieso schon in der Brennkraftmaschine vorgesehene Wärmesenke. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Kühleinrichtung für den Injektorkörper mit einer Klimaanlage eines Fahrzeugs verbunden sein oder durch das Kühlwasser eines Kühlkreislaufs des Fahrzeugs verbunden sein.Particularly preferably, the heat sink is provided exclusively for cooling the injector body. Thus, a separate, independent heat sink is present, which heat can absorb and dissipate regardless of an operating condition of the internal combustion engine. Alternatively, the heat sink is an already provided in the internal combustion engine heat sink. For example, the injector body cooling device according to the invention may be connected to an air conditioning system of a vehicle or connected by the cooling water of a cooling circuit of the vehicle.

Wenn die Wärmesenke vorgesehen ist, ausschließlich zur Kühlung des Injektorkörpers zu dienen, ist vorzugsweise eine eigene Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe oder dergleichen, vorgesehen, um eine möglichst schnelle Kühlung des Injektorkörpers und damit eine möglichst schnelle Kühlung des einzuspritzenden Kraftstoffs zu ermöglichen. Somit kann eine autarke Kühleinrichtung realisiert werden.If the heat sink is intended to serve exclusively for cooling the injector body, a separate delivery device, in particular a pump or the like, is preferably provided in order to allow the fastest possible cooling of the injector body and thus the fastest possible cooling of the fuel to be injected. Thus, a self-sufficient cooling device can be realized.

Weiter bevorzugt umfasst die Kühleinrichtung ferner ein Wärmerohr mit abgeschlossenem Volumen. Das abgeschlossene Volumen ist mit einem Medium gefüllt, welches teilweise in einem flüssigen Aggregatszustand und teilweise in einem gasförmigen Aggregatszustand vorliegt. Das Wärmerohr kann dabei in den Injektorkörper integriert sein oder unmittelbar benachbart zum Injektorkörper, beispielsweise in einem Zylinderkopf, angeordnet sein. Das flüssige Medium des Wärmerohrs nimmt dabei Wärme auf und verdampft, so dass der Umgebungsbereich des Wärmerohrs, in welchem sich das flüssige Medium befindet, gekühlt werden kann. Die Wärme wird dann am gasförmigen Volumenbereich an die Umgebung abgegeben. Besonders bevorzugt ist eine Vielzahl von Wärmerohren entlang des Umfangs des Injektorkörpers an einem brennraumseitigen Ende des Injektorkörpers vorgesehen. More preferably, the cooling device further comprises a heat pipe with a closed volume. The closed volume is filled with a medium which is partly in a liquid state and partly in a gaseous state. The heat pipe can be integrated into the injector body or be arranged directly adjacent to the injector body, for example in a cylinder head. The liquid medium of the heat pipe absorbs heat and evaporates, so that the surrounding area of the heat pipe, in which the liquid Medium is located, can be cooled. The heat is then released to the gaseous volume region to the environment. Particularly preferably, a plurality of heat pipes are provided along the circumference of the injector body at a combustion chamber end of the injector body.

Vorzugsweise umfasst das Wärmerohr im Volumen eine Vielzahl von Kapillaren. Das Wärmerohr ist dann als eine sogenannte „heat pipe“ ausgeführt. Die Kapillaren im Wärmerohr verlaufen besonders bevorzugt in Axialrichtung des Kraftstoffinjektors. Preferably, the heat pipe comprises in volume a plurality of capillaries. The heat pipe is then designed as a so-called "heat pipe". The capillaries in the heat pipe are particularly preferably in the axial direction of the fuel injector.

Alternativ bevorzugt ist das Wärmerohr ein 2-Phasen-Thermosyphon-Element mit einem abgeschlossenen länglichen Volumen, welches eine Längsachse umfasst. Die Längsachse des abgeschlossenen länglichen Volumens ist besonders bevorzugt in Vertikalrichtung ausgerichtet, um einen durch Schwerkraft angetriebenen Medienkreislauf im Volumen zu ermöglichen. Besonders bevorzugt weist die Kühleinrichtung eine Vielzahl von 2-Phasen-Thermosyphon-Elementen auf, welche weiter bevorzugt jeweils zylindrisch ausgebildet sind und in Umfangsrichtung an einem brennraumseitigen Endbereich des Kraftstoffinjektors angeordnet sind. Die Ausbildung des Wärmerohrs als 2-Phasen-Thermosyphon-Element ist sehr kostengünstig möglich, da keine Kapillaren oder dgl. notwendig sind.Alternatively, the heat pipe is preferably a 2-phase thermosyphon element with a closed elongate volume which comprises a longitudinal axis. The longitudinal axis of the closed elongate volume is particularly preferably aligned in the vertical direction to allow a gravity-driven media circulation in the volume. Particularly preferably, the cooling device has a plurality of 2-phase thermosiphon elements, which are further preferably each cylindrical and are arranged in the circumferential direction on a combustion chamber end region of the fuel injector. The formation of the heat pipe as a 2-phase thermosiphon element is very inexpensive, since no capillaries or the like. Necessary.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kühleinrichtung ferner ein Peltier-Element. Das Peltier-Element kann einzeln oder zusätzlich zum Wärmerohr und/oder zum Kühlvolumen vorgesehen sein.According to a further preferred embodiment of the invention, the cooling device further comprises a Peltier element. The Peltier element may be provided individually or in addition to the heat pipe and / or to the cooling volume.

Weiter bevorzugt weist die Kühleinrichtung eine Beschichtung auf, welche eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich 1 W/mK aufweist. Die Wärmeleitfähigkeit ist besonders bevorzugt größer oder gleich 200 W/mK. Die Beschichtung ist dabei am Injektorkörper vorgesehen. Die Beschichtung ist vorzugsweise eine Beschichtung, welche eine Kupferlegierung umfasst oder welche aus reinem Kupfer vorgesehen ist. Durch die Beschichtung kann somit eine Wärmeableitung im Bereich der Spritzlöcher des Injektorkörpers erreicht werden. Somit kann der Injektorbereich um die Spritzlöcher gezielt gekühlt werden. Die Beschichtung weist vorzugsweise eine konstante Dicke auf und ist vorzugsweise direkt auf den Injektorkörper aufgebracht. Weiter bevorzugt ist die Beschichtung ausschließlich an einer Außenseite des Injektorkörpers vorgesehen, wobei die Außenseite bevorzugt ausschließlich zum Brennraum einer Brennkraftmaschine gerichtet ist.More preferably, the cooling device has a coating which has a thermal conductivity of greater than or equal to 1 W / mK. The thermal conductivity is particularly preferably greater than or equal to 200 W / mK. The coating is provided on the injector body. The coating is preferably a coating comprising a copper alloy or made of pure copper. The coating can thus achieve heat dissipation in the area of the injection holes of the injector body. Thus, the injector can be specifically cooled around the injection holes. The coating preferably has a constant thickness and is preferably applied directly to the injector body. More preferably, the coating is provided exclusively on an outer side of the injector body, wherein the outer side is preferably directed exclusively to the combustion chamber of an internal combustion engine.

Weiter bevorzugt umfasst die Kühleinrichtung einen Kühlring, welcher an einem einspritzseitigen Endbereich des Kraftstoffinjektors angeordnet ist. Der Kühlring ist umlaufend geschlossen vorgesehen und ist bevorzugt mit dem Injektorkörper und einem den Kraftstoffinjektor umgebenden Bauteil, beispielsweise ein Zylinderkopf, in Kontakt. Dadurch kann eine besonders gute Wärmeleitung vom Injektorkörper über den Kühlring auf den Zylinderkopf oder dgl. ermöglicht werden. Für eine gute Wärmeleitfähigkeit weist der Kühlring vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich 1 W/mK und besonders bevorzugt größer oder gleich 200 W/mK. Der Kühlring kann dabei aus reinem Kupfer hergestellt sein oder eine Kupferlegierung umfassen.More preferably, the cooling device comprises a cooling ring which is arranged on an injection-side end region of the fuel injector. The cooling ring is provided circumferentially closed and is preferably in contact with the injector body and a component surrounding the fuel injector, for example a cylinder head. This allows a particularly good heat conduction from the injector body via the cooling ring on the cylinder head or the like. Are made possible. For a good thermal conductivity of the cooling ring preferably has a thermal conductivity of greater than or equal to 1 W / mK and more preferably greater than or equal to 200 W / mK. The cooling ring can be made of pure copper or comprise a copper alloy.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines Kraftstoffs. Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine, comprising a fuel injector according to the invention for introducing a fuel.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a schematic sectional view of a fuel injector according to a first preferred embodiment of the invention,

2 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 a schematic sectional view of a fuel injector according to a second preferred embodiment of the invention,

3 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3 a schematic sectional view of a fuel injector according to a third preferred embodiment of the invention,

4 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 1 is a schematic sectional view of a fuel injector according to a fourth preferred embodiment of the invention,

5 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 5 a schematic sectional view of a fuel injector according to a fifth preferred embodiment of the invention, and

6 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 a schematic sectional view of a fuel injector according to a sixth preferred embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 ein Kraftstoffinjektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.The following is with reference to 1 a fuel injector 1 according to a first preferred embodiment of the invention described in detail.

Der Kraftstoffinjektor 1 ist vorgesehen, um einen Kraftstoff in einem Brennraum 11 einer Brennkraftmaschine 10 einzubringen.The fuel injector 1 is provided to a fuel in a combustion chamber 11 an internal combustion engine 10 contribute.

Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst einen Injektorkörper 2, welcher schematisch in 1 dargestellt ist. Ferner umfasst der Kraftstoffinjektor 1 ein Schließelement 6, welches mit einem nicht gezeigten Aktor, beispielsweise einem Magnetaktor oder einem Piezo-Aktor, verbunden ist. Das Schließelement 6 gibt Spritzöffnungen 4, welche am Injektorkörper 2 an einer Injektorspitze 20 vorgesehen sind, frei. The fuel injector 1 includes an injector body 2 , which is schematically in 1 is shown. Furthermore, the fuel injector includes 1 a closing element 6 , which is connected to an actuator, not shown, for example, a solenoid actuator or a piezo actuator. The closing element 6 there are spray openings 4 , which on the injector body 2 on an injector tip 20 are provided, free.

Der Kraftstoffinjektor 1 dieses Ausführungsbeispiels ist somit ein direkt einspritzender Injektor, welcher den Kraftstoff direkt in den Brennraum 11 einspritzt. Der Kraftstoffinjektor ist hierbei in einem Zylinderkopf 12 angeordnet.The fuel injector 1 This embodiment is thus a direct-injection injector, which injects the fuel directly into the combustion chamber 11 injects. The fuel injector is here in a cylinder head 12 arranged.

Um die Spritzöffnungen 4 freizugeben und zu verschließen, ist das Schließelement 6 an einem Ventilsitz 3, welcher an einer nach innen gerichteten Seite des Injektorkörpers 2 vorgesehen ist, vorgesehen, um am Ventilsitz 3 die Spritzöffnungen 4 freizugeben und zu verschließen.To the spray openings 4 release and close, is the closing element 6 on a valve seat 3 , which on an inwardly directed side of the injector body 2 is provided, provided to the valve seat 3 the spray openings 4 to release and close.

1 zeigt den geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors, wobei ein kleines Totvolumen 21 zwischen der Kugel des Schließelements 6 und dem Injektorkörper 2 verbleibt. Dieses Totvolumen ist im Betrieb mit Kraftstoff gefüllt. 1 shows the closed state of the fuel injector, with a small dead volume 21 between the ball of the closing element 6 and the injector body 2 remains. This dead volume is filled with fuel during operation.

Weiterhin umfasst der Kraftstoffinjektor 1 eine Kühleinrichtung 5. Die Kühleinrichtung 5 umfasst mehrere Kühlvolumen 50, welche entlang des Umfangs des Injektorkörpers 2 an dessen Außenseite angeordnet sind. Die Kühlvolumen sind somit in ein einspritzseitiges Ende des Injektorkörpers integriert. Die Kühlvolumen 50 sind über eine Zuleitung 52 jeweils mit einer Wärmesenke 51 verbunden. Von den Kühlvolumen 50 geht eine Rückleitung 53 zurück zur Wärmesenke 51.Furthermore, the fuel injector includes 1 a cooling device 5 , The cooling device 5 includes several cooling volumes 50 , which are along the circumference of the injector body 2 are arranged on the outside thereof. The cooling volumes are thus integrated into an injection-side end of the injector body. The cooling volume 50 are via a supply line 52 each with a heat sink 51 connected. From the cooling volume 50 goes a return 53 back to the heat sink 51 ,

Somit kann ein Kühlmedium, insbesondere ein flüssiges Kühlmedium, über die Zuleitung 52 von der Wärmesenke 51 zu den Kühlvolumen 50 geführt werden. Am Kühlvolumen 50 erfolgt eine Wärmeübertragung vom Injektorkörper 2 auf das Kühlmedium, welches sich dadurch erwärmt. Dadurch wird auch Kraftstoff, welcher sich im Kraftstoffraum 7 befindet, gekühlt. Ebenfalls wird der im Totvolumen 21 befindliche Kraftstoff gekühlt.Thus, a cooling medium, in particular a liquid cooling medium, via the supply line 52 from the heat sink 51 to the cooling volume 50 be guided. At the cooling volume 50 a heat transfer takes place from the injector body 2 on the cooling medium, which heats up. This will also fuel, which is in the fuel chamber 7 is located, cooled. Also, the dead volume 21 located fuel cooled.

Somit kann der gekühlte Kraftstoff bei einem Öffnen des Kraftstoffinjektors über die Spritzöffnungen 4 in den Brennraum 11 eingespritzt werden. Dadurch wird eine Spraybildung während des Einspritzvorgangs verbessert, wobei insbesondere eine verbesserte Zerstäubung und eine reduzierte Verdampfung des Kraftstoffs möglich ist. Weiterhin wird durch das Kühlen des Injektorkörpers 2 ein Abdampfen von Kraftstofffilmen, welche sich insbesondere verstärkt bei niederen Temperaturen an einer Injektorkuppe an der Injektorspitze 20 des Injektorkörpers 2 bilden können, reduziert. Durch die hieraus resultierende Temperaturreduzierung an der zum Brennraum 11 gerichteten Injektorkuppe kann im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Flamme nicht bis zur Kuppe brennen, so dass eine lokal verstärkte Flammenverlöschung an der Injektorkuppe erreicht wird. Somit kann eine Temperatur der Injektorkuppe sicher reduziert werden und es schlagen sich weniger Anteile eines nach dem Einspritzende angelagerten Kraftstoff auf der Injektorkuppe nach der Hauptverbrennung als diffuse Verbrennung nieder. Dadurch kann insbesondere auch eine Rußpartikeldichte und eine Rußmasse im Abgas reduziert werden. Eine Reaktionsgeschwindigkeit von Rußbildungsmechanismen hängt stark von der Temperatur ab. Durch die verringerte Temperatur der Injektorkuppe kann bereits eine Entstehung erster Verkokungsablagerungen verhindert werden. Die reduzierten Ablagerungen am Injektor, insbesondere an den Spritzlöchern, gewährleisten somit, dass ein eingespritzter Massenstrom des Kraftstoffs stabil über die Zeit gewährleistet werden kann und eine Querschnittsverringerung an den Spritzlöchern vermieden werden kann.Thus, the cooled fuel when opening the fuel injector through the spray openings 4 in the combustion chamber 11 be injected. As a result, a spray formation during the injection process is improved, wherein in particular an improved atomization and a reduced evaporation of the fuel is possible. Furthermore, by cooling the injector body 2 an evaporation of fuel films, which in particular amplified at low temperatures on a Injektorkuppe at the injector tip 20 of the injector body 2 can form, reduced. Due to the resulting temperature reduction at the to the combustion chamber 11 directed Injektorkuppe can not burn a flame to the tip during operation of the internal combustion engine, so that a locally enhanced flame extinction at the Injektorkuppe is achieved. Thus, a temperature of the injector can be surely reduced, and less portions of an after-injection fuel are deposited on the injector after the main combustion as diffused combustion. As a result, in particular a soot particle density and a soot mass in the exhaust gas can be reduced. A reaction rate of soot formation mechanisms depends strongly on the temperature. The reduced temperature of the injector can already prevent the formation of first coking deposits. The reduced deposits on the injector, in particular on the spray holes, thus ensure that an injected mass flow of the fuel can be ensured stable over time and a cross-sectional reduction can be avoided at the spray holes.

Besonders bevorzugt ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer Temperatur des Kraftstoffs weitere Einflussgrößen für die Einspritzung, beispielsweise einen Kraftstoffdruck, eine einzuspritzende Kraftstoffmenge, Öffnungszeiten des Schließelements usw. anzupassen.Particularly preferably, a control unit is provided, which is set up to adjust further influencing variables for the injection, for example a fuel pressure, an amount of fuel to be injected, opening times of the closing element, etc., depending on a temperature of the fuel.

Die Wärmesenke 51 ist besonders bevorzugt eine Kühleinrichtung der Brennkraftmaschine, z.B. ein Kühlkreislauf. Alternativ ist die Wärmesenke 51 beispielsweise eine Klimaanlage und das Kühlmedium die Betriebsflüssigkeit der Klimaanlage. Sobald somit ein Kompressor der Klimaanlage angelaufen ist, kann eine aktive Kühlung der Injektorspitze 20 ermöglicht werden. Somit kann auch nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine durch die Kühlung der Injektorspitze mittels der Klimaanlage ein niedriges Verkokungsniveau an der Injektorspitze beibehalten werden.The heat sink 51 is particularly preferably a cooling device of the internal combustion engine, such as a cooling circuit. Alternatively, the heat sink 51 For example, an air conditioner and the cooling medium, the operating fluid of the air conditioner. As soon as a compressor of the air conditioning is started, active cooling of the injector tip 20 be enabled. Thus, even after a cold start of the internal combustion engine by cooling the injector tip by means of the air conditioner, a low coking level at the injector tip can be maintained.

2 zeigt einen Kraftstoffinjektor 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel eine autarke Kühleinrichtung 5 vorgesehen, welche ausschließlich zur Kühlung des Kraftstoffs des Kraftstoffinjektors sowie zur Kühlung des Injektorkörpers 2 vorgesehen ist. Hierbei umfasst die Kühleinrichtung 5 eine Vielzahl von Wärmerohren 54, welche entlang des Umfangs der Injektorspitze 20 in den Injektorkörper 2 integriert sind. Die Wärmerohre 54 weisen eine zylindrische Form auf und sind vorzugsweise mit gleichbleibendem Abstand entlang des Umfangs der Injektorspitze angeordnet. Die Wärmerohre 54 weisen jeweils ein abgeschlossenes Volumen auf, welches mit einem Medium gefüllt ist, das teilweise im flüssigen und teilweise im gasförmigen Aggregatszustand befindlich ist. Die Wärmerohre weisen dabei eine Vielzahl von Kapillaren 54a auf, welche in 2 schematisch dargestellt sind. Somit die Wärmerohre 54 als sogenannte „heat pipes“ ausgebildet, welche Wärme, wie in 2 durch die Pfeile A angedeutet, unmittelbar an der Injektorspitze aufnehmen können und abhängig von einer Axiallänge der Wärmerohre an einem vom Brennraum 11 entfernten Ort abgeben können. Somit wird eine Temperatur im Bereich der Injektorspitze 20 und insbesondere auch im Bereich der Kuppe, an welcher sich die Spritzlöcher 4 befinden, reduziert. Somit stellt das zweite Ausführungsbeispiel eine autarke Kühleinrichtung 5 bereit, sodass kein Eingriff in vorhandene Wärme- oder Kühlsysteme der Brennkraftmaschine vorgenommen werden müssen. Da die Wärmerohre 54 unmittelbar im Kraftstoffinjektor 1 angeordnet sind, sind auch nur sehr kurze Entfernungen zu den Spritzlöchern 4 vorhanden. Dadurch kann kontinuierlich Wärme von der Injektorspitze 20 an vom Brennraum entfernte Bereiche des Kraftstoffinjektors bzw. an den Zylinderkopf 12 abgegeben werden. 2 shows a fuel injector 1 according to a second embodiment of the invention. In contrast to the first embodiment, in the second embodiment is a self-sufficient cooling device 5 provided, which exclusively for cooling the fuel of the fuel injector and for cooling the injector body 2 is provided. In this case, the cooling device comprises 5 a variety of heat pipes 54 , which are along the circumference of the injector tip 20 in the injector body 2 are integrated. The heat pipes 54 have a cylindrical shape and are preferably arranged at a constant distance along the circumference of the injector tip. The heat pipes 54 each have a closed volume, which with a medium is filled, which is partly in the liquid and partly in the gaseous state of aggregation. The heat pipes have a plurality of capillaries 54a on which in 2 are shown schematically. Thus, the heat pipes 54 designed as so-called "heat pipes", which heat, as in 2 indicated by the arrows A, can record directly on the injector tip and depending on an axial length of the heat pipes at one of the combustion chamber 11 leave the place. Thus, a temperature in the area of the injector tip 20 and in particular in the area of the hilltop, where the injection holes 4 are reduced. Thus, the second embodiment provides a self-sufficient cooling device 5 ready, so no interference with existing heat or cooling systems of the internal combustion engine must be made. Because the heat pipes 54 directly in the fuel injector 1 are arranged, are also only very short distances to the spray holes 4 available. This allows continuous heat from the injector tip 20 at the combustion chamber remote areas of the fuel injector or to the cylinder head 12 be delivered.

3 zeigt einen Kraftstoffinjektor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kraftstoffinjektor 1 des dritten Ausführungsbeispiels umfasst eine Kühleinrichtung 5, welche ein Wärmerohr in Form eines 2-Phasen-Thermosyphon-Elements 55 aufweist. Das 2-Phasen-Thermosyphon-Element 55 weist ebenfalls ein abgeschlossenes längliches Volumen mit einer Längsachse auf, wobei die Längsachse in Vertikalrichtung ausgerichtet ist. Dadurch wird ein Medienkreislauf ermöglicht, welcher allein durch Schwerkraft angetrieben ist. Im 2-Phasen-Thermosyphon-Element 55 ist ein Arbeitsmedium ebenfalls im flüssigen und im gasförmigen Aggregatszustand enthalten. Dabei ist der flüssige Aggregatszustand mit dem Bezugszeichen 55a bezeichnet und nahe dem Brennraum 11 vorgesehen und das gasförmige Zustand ist mit dem Bezugszeichen 55b bezeichnet und entfernt vom Brennraum befindlich. Somit nimmt das flüssige Arbeitsmedium Wärme auf und verdampft dadurch und gibt Wärme am vom Brennraum entfernten Ende des 2-Phasen-Thermosyphon-Elements 55 wieder ab und kondensiert dadurch wieder. Die Schwerkraft ermöglicht dabei ein Rückströmen des kondensierten Arbeitsmediums in Richtung zum Brennraum 11. Das 2-Phasen-Thermosyphon-Element 55 weist dabei ein besonders einfachen Aufbau auf. Wie aus 3 ersichtlich ist, sind wiederum eine Vielzahl von 2-Phasen-Thermosyphon-Elementen 55 entlang des Umfangs des Kraftstoffinjektors angeordnet und in den Injektorkörper 2 integriert. 3 shows a fuel injector according to a third embodiment of the invention. The fuel injector 1 of the third embodiment comprises a cooling device 5 which is a heat pipe in the form of a 2-phase thermosyphone element 55 having. The 2-phase thermosiphon element 55 also has a closed longitudinal volume with a longitudinal axis, the longitudinal axis being aligned in the vertical direction. This allows a medium cycle, which is powered solely by gravity. In the 2-phase thermosyphon element 55 is a working medium also contained in the liquid and in the gaseous state. Here, the liquid state of aggregation is indicated by the reference numeral 55a designated and near the combustion chamber 11 provided and the gaseous state is denoted by the reference numeral 55b designated and located away from the combustion chamber. Thus, the liquid working medium absorbs heat and thereby vaporizes and gives off heat at the end of the 2-phase thermosiphon element remote from the combustion chamber 55 again and condenses again. The gravity allows a return flow of the condensed working fluid in the direction of the combustion chamber 11 , The 2-phase thermosiphon element 55 has a particularly simple structure. How out 3 can be seen again are a variety of 2-phase thermosiphon elements 55 arranged along the circumference of the fuel injector and into the injector body 2 integrated.

4 zeigt einen Kraftstoffinjektor 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel umfasst als Kühleinrichtung 5 ein Peltier-Element 59. Das Peltier-Element 59 ist in den Injektorkörper 2 integriert und ist an einem einspritzseitigen Ende des Injektorkörpers 2 angeordnet (vgl. 4). Somit kann bei Aktivierung des Peltier-Elements 59 der Injektorkörper 2 gezielt gekühlt werden, und dadurch auch der im Kraftstoffraum 7 befindliche Kraftstoff sowie der im Totvolumen 21 befindliche Kraftstoff gekühlt werden. Das Peltier-Element 59 umfasst dünne Bleche, welche möglichst nahe an den Spritzlöchern 4 angeordnet werden. 4 shows a fuel injector 1 according to a fourth embodiment of the invention. The fourth embodiment comprises as a cooling device 5 a Peltier element 59 , The Peltier element 59 is in the injector body 2 integrated and is at an injection-side end of the injector body 2 arranged (cf. 4 ). Thus, upon activation of the Peltier element 59 the injector body 2 be cooled specifically, and thus also in the fuel room 7 located fuel and the dead volume 21 be cooled fuel. The Peltier element 59 includes thin sheets, which are as close as possible to the spray holes 4 to be ordered.

5 zeigt einen Kraftstoffinjektor 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kraftstoffinjektor des fünften Ausführungsbeispiels umfasst eine Kühleinrichtung 5, welche eine Beschichtung 9 aufweist. Die Beschichtung 9 ist am Injektorkörper 2 vorgesehen. Genauer ist die Beschichtung 9 an einer Außenseite des Injektorkörpers 2 vorgesehen, welche zum Brennraum 11 gerichtet ist. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist die Beschichtung 9 dabei vollständig an der zum Brennraum 11 gerichteten Außenseite des Injektorkörpers 2 vorgesehen. Die Beschichtung 9 ist vorzugsweise aus Kupfer oder umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Kupferlegierungen. Dadurch weist die Beschichtung 9 eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, welche vorzugsweise größer oder gleich 200 W/mK ist. Dadurch wird erreicht, dass Wärme unmittelbar aus dem Brennraum 11 auf die Beschichtung 9 übertragen werden kann und von der Beschichtung 9 von der Injektorspitze 20 des Injektorkörpers 2 abgeleitet werden kann. Dadurch sinkt die Temperatur des einspritzseitigen Endbereichs des Injektorkörpers 2, sodass auch Kraftstoff, welcher sich im Kraftstoffraum 7 befindet und/oder welcher sich im Totvolumen 21 befindet, gekühlt werden kann. Die durch die Beschichtung 9 aufgenommene Wärme wird dann seitlich zum Injektorkörper 2 abgeführt und auf den Zylinderkopf 12 übertragen. 5 shows a fuel injector 1 according to a fifth embodiment of the invention. The fuel injector of the fifth embodiment includes a cooling device 5 which is a coating 9 having. The coating 9 is on the injector body 2 intended. More precise is the coating 9 on an outside of the injector body 2 provided, which to the combustion chamber 11 is directed. How out 5 it can be seen, is the coating 9 while completely on the to the combustion chamber 11 directed outside of the injector body 2 intended. The coating 9 is preferably copper or preferably comprises one or more copper alloys. This shows the coating 9 a high thermal conductivity, which is preferably greater than or equal to 200 W / mK. This ensures that heat is emitted directly from the combustion chamber 11 on the coating 9 can be transferred and from the coating 9 from the injector tip 20 of the injector body 2 can be derived. As a result, the temperature of the injection-side end portion of the injector body decreases 2 so that also fuel, which is in the fuel room 7 located and / or which is in the dead volume 21 is located, can be cooled. The through the coating 9 absorbed heat is then laterally to the injector body 2 dissipated and on the cylinder head 12 transfer.

6 zeigt einen Kraftstoffinjektor 1 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kraftstoffinjektor des sechsten Ausführungsbeispiels weist einen Kühlring 56 auf, welcher aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise größer oder gleich 200 W/mK, hergestellt ist. Dadurch wird, wie im fünften Ausführungsbeispiel erreicht, dass Wärme unmittelbar von der Injektorspitze 20 abgeführt werden kann, so dass das brennraumseitige Ende des Injektorkörpers 2 gekühlt werden kann. Der Kühlring 56 befindet sich dabei in direktem Kontakt mit dem Zylinderkopf 12, um eine sehr gute Wärmeableitung, wie durch den Pfeil A angedeutet, vom Injektorkörper 2 über den Kühlring 56 auf den Zylinderkopf 12 zu ermöglichen. Der Kühlring 56 ist vorzugsweise vollständig aus Kupfer hergestellt oder umfasst eine Kupferlegierung. 6 shows a fuel injector 1 according to a sixth embodiment of the invention. The fuel injector of the sixth embodiment has a cooling ring 56 on, which is made of a material with high thermal conductivity, preferably greater than or equal to 200 W / mK. As a result, as is achieved in the fifth embodiment, that heat directly from the injector tip 20 can be removed, so that the combustion chamber end of the injector body 2 can be cooled. The cooling ring 56 is in direct contact with the cylinder head 12 To a very good heat dissipation, as indicated by the arrow A, from the injector body 2 over the cooling ring 56 on the cylinder head 12 to enable. The cooling ring 56 is preferably made entirely of copper or comprises a copper alloy.

Zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass die Kühleinrichtung 5 beliebige, in den Ausführungsbeispielen beschriebene, Kombinationen von Kühlelementen umfassen kann. Besonders bevorzugt können die Kühlvolumen 50 mit dem Kühlring 56 und/oder dem Peltier-Element 59 und/oder der Beschichtung 9 und/oder den Wärmerohren 54 in beliebiger Weise kombiniert werden. Hierbei kann auch besonders bevorzugt eine Steuereinheit vorgesehen werden, welche eingerichtet ist, die verschiedenen Kühlelemente der Kühleinrichtung 5 zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu aktivieren. Dadurch kann beispielsweise eine optimierte Kühlung des Injektorkörpers 2 und damit des Kraftstoffs erreicht werden.For the described embodiments, it should be noted that the cooling device 5 may include any combinations of cooling elements described in the exemplary embodiments. Particularly preferred may be the cooling volume 50 with the cooling ring 56 and / or the Peltier element 59 and / or the coating 9 and / or the heat pipes 54 be combined in any way. In this case, it is also particularly preferable to provide a control unit which is set up, the various cooling elements of the cooling device 5 to activate at different times. As a result, for example, an optimized cooling of the injector body 2 and thus the fuel can be achieved.

Claims

Fuel injector for introducing a fuel, comprising: - a valve seat ( 3 ), which on an injector body ( 2 ), - at least one injection opening ( 4 ), which in the injector body ( 2 ), - a closing element ( 6 ), which at the valve seat ( 3 ) the at least one injection opening ( 4 ) releases and closes, and - a cooling device ( 5 ), which is arranged, the injector body ( 2 ) at one of the spray opening ( 4 ) end area specifically to cool.

Fuel injector according to claim 1, wherein the cooling device ( 5 ) in the injector body ( 2 ) or the cooling device ( 5 ) in a component, in particular a cylinder head ( 12 ), immediately adjacent to the fuel injector.

Fuel injector according to claim 2, wherein the cooling device ( 5 ) a cooling volume through which a cooling medium can flow ( 50 ) and a heat sink ( 51 ), wherein the cooling volume ( 50 ) with the heat sink ( 51 ) connected is.

Fuel injector according to claim 3, wherein the heat sink ( 51 ) exclusively for cooling the injector body ( 2 ) and in particular a separate conveyor ( 55 ), so that the cooling device ( 50 ) is provided as a self-sufficient cooling device.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the cooling device ( 5 ) a heat pipe ( 54 ) with closed volume, wherein the heat pipe ( 54 ) is filled with a medium which is partly in the liquid state and partly in the gaseous state of aggregation in volume.

Fuel injector according to claim 5, wherein in the heat pipe ( 54 ) a plurality of capillaries are provided which extend in the axial direction (XX) of the fuel injector substantially.

Fuel injector according to claim 5, wherein the heat pipe ( 54 ) a 2-phase thermosyphone element ( 55 ) having a closed elongated volume, the elongated volume having a longitudinal axis substantially aligned in the vertical direction of the fuel injector to permit a gravity driven media circuit.

Fuel injector according to one of claims 5 to 7, wherein the cooling device is connected to a combustion chamber ( 11 ) directed end portion of the injector body ( 2 ) is arranged.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the cooling device ( 5 ) a Peltier element ( 59 ).

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the cooling device ( 5 ) a coating ( 9 ), which has a thermal conductivity of greater than or equal to 1 W / mK, and in particular has a thermal conductivity of greater than or equal to 200 W / mK, wherein the coating ( 9 ) on the injector body ( 2 ), or wherein the cooling device is a cooling ring ( 56 ), which at a combustion chamber end of the injector body ( 2 ) and has a thermal conductivity of greater than or equal to 1 W / mK and in particular has a thermal conductivity of greater than or equal to 200 W / mK.

A fuel injector according to claim 10, wherein the coating ( 9 ) comprises at least one copper alloy or wherein the coating ( 9 ) or the cooling ring ( 56 ) is pure copper.

Fuel injector according to claim 10 or 11, wherein the coating ( 9 ) on an outside of the injector body ( 2 ) leading to the combustion chamber ( 11 ) is provided.