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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeugmotoren, und insbesondere auf eine Einspritzdüsenbaugruppe für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Einspritzdüsenbaugruppen, die einer thermomechanischen Ermüdung unterliegen können, wenn die Einspritzdüsenbaugruppe Temperaturen ausgesetzt ist, die aufgrund von Verbrennungsreaktionen in einem Motor Temperaturen von über 300 Grad Celsius bis zu Umgebungstemperaturen unter Null wechseln können, wenn ein Fahrzeugmotor abgekühlt ist.
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Eine Einspritzdüsenbaugruppe kann einen Motorkopf beinhalten, der eine Bohrung definiert, worin die Bohrung konfiguriert ist, um die Kraftstoffeinspritzdüse aufzunehmen, die einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrung. Infolgedessen wird die herkömmliche Bohrung (und ihr Material wie Aluminium) aufgrund thermischer Materialausdehnung wiederholten Druckbelastungen ausgesetzt, wenn die Motortemperaturen über 300 Grad Celsius ansteigen. Die herkömmliche Bohrung wechselt auch wiederholt zu Zuglasten zurück, da die herkömmliche Bohrung (und ihr Material) ein Kühlverfahren durchlaufen und sich zusammenziehen, wenn der Fahrzeugmotor nicht in Betrieb ist. Das wiederholte Wechseln über den extremen Temperaturbereich kann zu einer Ermüdung der Material-/Bohrungsstruktur aufgrund der wiederholten Expansion und Kontraktion des Materials führen, wodurch Risse und/oder andere Schäden an der Bohrungsstruktur verursacht werden - insbesondere in dem Bereich der Bohrung, die sich in Nähe der Brennkammer befindet.
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Die obigen in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist. Dementsprechend besteht ein Bedarf für eine Einspritzdüsenbaugruppe mit verbesserter Wärmemanagementleistung.
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KURZDARSTELLUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Einspritzdüsenbaugruppe für ein Fahrzeug bereit, die einen Motorkopf, eine Einspritzdüse und einen Vorspannungseinsatz beinhaltet. Der Motorkopf definiert eine Motorkopfbohrung oder eine Bohrung, wobei die Bohrung einen Kopfbereich beinhaltet. Der Vorspannungseinsatz kann innerhalb des Kopfbereichs der Bohrung angeordnet sein. Der Vorspannungseinsatz kann konfiguriert sein, um eine Zugumfangsspannung auf den Kopfbereich der Bohrung auszuüben, die eine plastische Deformation des Kopfbereichs verursacht, während auch die Kraftstoffeinspritzdüse innerhalb der Bohrung unterstützt wird. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann so konfiguriert sein, dass Kraftstoff in eine Brennkammer abgegeben wird. Es versteht sich, dass der Motorkopf mehr als eine Bohrung definieren kann, in der ein Vorspannungseinsatz und eine Einspritzdüse in jeder Bohrung angeordnet sein können.
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Der Vorspannungseinsatz kann aus Edelstahl gebildet werden und beinhaltet einen Außendurchmesser im Kopfbereich, der um etwa 30 bis 50 Mikrometer größer als der Innendurchmesser der Bohrung ist. Es versteht sich, dass der Kopfbereich für die Bohrung der Bereich ist, der sich in der Nähe einer entsprechenden Brennkammer des Motors befindet, und dass der Vorspannungseinsatz im Wesentlichen den Kopfbereich der Bohrung überspannt. Darüber hinaus ist der im Kopfbereich der Bohrung angeordnete Vorspannungseinsatz zwischen der entsprechenden Einspritzdüse und der Brennkammer angeordnet.
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Der Vorspannungseinsatz kann konfiguriert sein, um eine Zugumfangsspannung auf den Kopfbereich der Bohrung aufzubringen, vorausgesetzt, dass der Vorspannungseinsatz einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Innendurchmesser des Kopfbereichs. In Anbetracht der Tatsache, dass der Vorspannungseinsatz zwischen der Einspritzdüse und der Brennkammer angeordnet ist, kann, muss aber nicht, der Vorspannungseinsatz auch eine die vertikale Stütze für die Kraftstoffeinspritzdüse innerhalb der Bohrung bereitstellen. Nichtsdestotrotz ist der Kopfbereich der Bohrung nach dem Einsetzen des Vorspannungseinsatzes in die Bohrung so ausgelegt, dass er elastisch verformbar ist.
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Dementsprechend wird bei Motorbetrieb und hohen Temperaturen die vorgespannte Zugumfangsspannung im Kopfbereich der Bohrung zumindest teilweise durch die von dem Kopfbereich erfahrenen Kompressionsbelastungen ausgeglichen, wobei die Temperatur über 300 Grad Celsius ansteigt- was zu einer verringerten thermomechanischen Ermüdung der Bohrung führt. Infolgedessen erfährt der Kopfbereich der Bohrung, der einem wesentlich höheren Temperaturgradienten ausgesetzt ist, als der Rest der Bohrung, eine verringerte Druckspannung bei der Motorerwärmung aufgrund der vorgespannten Zugumfangsspannung durch den Vorspannungseinsatz.
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Der Kopfbereich der Bohrung kann einer Zugumfangsspannung unterliegen, da der Außendurchmesser des Vorspannungseinsatzes (innerhalb des Kopfbereichs der Bohrung) etwas größer ist als der Innendurchmesser des Kopfbereichs. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Außendurchmesser des Vorspannungseinsatzes um etwa 30 bis 50 Mikrometer größer als der Innendurchmesser des Kopfbereichs der Bohrung sein. Der Vorspannungseinsatz kann ferner ein erstes Ende mit einem ersten Außendurchmesser sowie ein zweites Ende mit einem zweiten Außendurchmesser aufweisen. Das erste Ende des Vorspannungseinsatzes ist innerhalb des Kopfbereichs angeordnet und befindet sich im Allgemeinen in der Nähe der Brennkammer. Das zweite Ende des Vorspannungseinsatzes kann auch konfiguriert sein, um der Einspritzdüse im Wesentlichen eine vertikalen Stütze innerhalb des Motorkopfes bereitzustellen. Der Vorspannungseinsatz kann, muss aber nicht unbedingt aus einer Stahllegierung bestehen. Darüber hinaus kann der Motorkopf aus Aluminium gebildet werden.
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Die vorliegende Offenbarung und ihre besonderen Eigenschaften und Vorteile wird aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen offensichtlicher werden.
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Figurenliste
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, dem besten Modus, den Ansprüchen und den dazugehörigen Zeichnungen ersichtlich:
- 1 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht einer Einspritzdüsenbaugruppe gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 2A veranschaulicht eine Teilansicht eines Fahrzeugmotors gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung
- 2B veranschaulicht eine exemplarische, nicht einschränkende Einspritzdüse der vorliegenden Offenbarung.
- 3 veranschaulicht eine Draufsicht eines exemplarischen, nicht einschränkenden Motorkopfes der vorliegenden Offenbarung.
- 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer exemplarischen, nicht einschränkenden Bohrung der vorliegenden Offenbarung.
- 5A veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines exemplarischen, nicht einschränkenden Vorspannungseinsatzes der vorliegenden Offenbarung.
- 5B veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Vorspannungseinsatzes der vorliegenden Offenbarung.
- 5C veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines zweiten exemplarischen, nicht einschränkenden Vorspannungseinsatzes der vorliegenden Offenbarung.
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Gleiche Referenznummern beziehen sich auf gleiche Teile in der Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, welche die besten Arten der Durchführung der vorliegenden Offenbarung darstellen, die den Erfindern gegenwärtig bekannt sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich exemplarisch für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Daher sind die spezifischen Details, die hierin offenbart werden, nicht als Beschränkungen zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für jegliche Aspekte der vorliegenden Offenbarung und/oder dienen nur als repräsentative Grundlage, um Fachleuten auf dem Gebiet die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten zu vermitteln.
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Außer in den Beispielen oder wenn ausdrücklich erwähnt, sind alle nummerischen Angaben über Materialmengen oder Reaktions- und/oder Nutzungsbedingungen in dieser Beschreibung so zu verstehen, dass sie durch den Zusatz „etwa“ modifiziert werden, sodass sie den weitest möglichen Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Das Ausführen innerhalb der angegebenen nummerischen Grenzen wird im Allgemeinen bevorzugt. Ferner, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben: Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte nach Gewicht; Wenn eine Gruppe oder Klasse von Materialien für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung als geeignet oder bevorzugt beschrieben wird, bedeutet das, dass Mischungen von zwei oder mehreren Mitgliedern der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und gilt in entsprechender Anwendung für normale grammatikalische Variationen der anfangs definierten Abkürzung entsprechend. Und es wird, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, die Messung einer Eigenschaft wird anhand derselben Technik gemessen, wie vorher oder nachher für dieselbe Eigenschaft angegeben ist.
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Es versteht sich ferner, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, die im Folgenden beschrieben werden, da bestimmte Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Des Weiteren dient die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und ist in keiner Art als einschränkend zu verstehen.
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Es wird ferner darauf hingewiesen, dass, wie in der Spezifikation und den angehängten Patentansprüchen verwendet, die Singularformen „ein/e“ und „der/die/das“ auch die Pluralverweise umfassen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Der Verweis auf eine Komponente im Singular soll beispielsweise eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
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Der Begriff „umfassend“ ist gleichbedeutend mit „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“. Diese Begriffe sind einschließlich und offen auszulegen, und schließen zusätzliche ungenannte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
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Der Ausdruck „bestehend aus“ schließt jedes Element, jeden Schritt oder Bestandteil aus, der nicht in dem Anspruch spezifiziert ist. Wenn dieser Ausdruck in einem Abschnitt des Hauptteils eines Anspruchs erscheint, anstatt sofort nach der Einleitung zu folgen, begrenzt er nur das Element, das in dem Abschnitt beschrieben ist; wobei andere Elemente nicht vom Anspruch insgesamt ausgeschlossen werden.
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Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus“ begrenzt den Umfang eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte, plus denjenigen, die nicht erheblich die Grund- und neuartigen Merkmal(e) des beanspruchten Gegenstands beeinflussen.
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Die Begriffe „umfassend“, „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“ können alternativ verwendeten werden. Wo einer von diesen drei Begriffen verwendet wird, kann der vorliegend offenbarte und beanspruchte Gegenstand die Verwendung eines der anderen beiden Begriffe beinhalten.
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Offenbarungen der Veröffentlichungen, auf die in dieser Anwendung verwiesen wird, gelten durch Bezugnahme in vollem Umfang in diese Anwendung aufgenommen, um den Stand der Technik, auf die sich dies vorliegende Offenbarung bezieht, genauer zu beschreiben.
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Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung oder die Anwendung oder Verwendungen der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine schematische Querschnittsansicht der Einspritzdüsenbaugruppe 10 der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die Einspritzdüsenbaugruppe 10 kann eine Einspritzdüse 18, einen Vorspannungseinsatz 20 und einen Motorkopf 12 beinhalten. Die Kraftstoffeinspritzdüse 18 ist konfiguriert, um Kraftstoff 44 in eine entsprechende Brennkammer 46 abzugeben. Der Motorkopf 12 (auch in 2A und 3 dargestellt) definiert eine Bohrung 14 mit einem Innendurchmesser (dargestellt als Element 26 in 4). Die Bohrung 14 beinhaltet auch einen Kopfbereich 16 in der Nähe der Brennkammer, wobei der Kopfbereich der Bohrung so konfiguriert ist, um den Vorspannungseinsatz 20 aufzunehmen, der teilweise die Einspritzdüse trägt. Wie in 1 dargestellt, erstreckt sich die Einspritzdüse 47 (2B) durch den Vorspannungseinsatz 20.
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Unter Bezugnahme auf 2B kann, muss aber nicht, eine exemplarische Kraftstoffeinspritzdüse 18 der vorliegenden Offenbarung einen Einspritzdüsenkörper 60 und eine an einem Gewinde befestigte Mutter 62 beinhalten, in die eine ein Nadelventil 65 tragende Sprühspitze 64, ein eine Ventilfeder 68 tragender Federkäfig 66, ein Rückschlagventil 70 tragender Rückschlagventilkäfig 69, ein Distanzstücke 72 und eine Buchse 73 eingeklemmt sind, der einen Hubkolben 74 aufnimmt. Durchgänge 26 im Einspritzdüsenkörper 60 und der Buchse führen dem Inneren der Buchse Kraftstoff zu, um unter hohem Druck durch den Kolben zu pumpen. Ein Mitnehmer 77 kann in den Kolben eingreifen, um ihn so zu betätigen, dass die Einspritzdüse 18 Kraftstoff in eine Brennkammer 46 abgibt. Alternativ kann der Kolben 74 elektronisch betätigt werden, anstatt mechanisch durch den Mitnehmer 77 betätigt zu werden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 5 kann der Vorspannungseinsatz 20 aus Edelstahl gebildet werden und beinhaltet einen Außendurchmesser 24, 24' (5A-C) am ersten Ende 30. Es versteht sich, dass der Außendurchmesser 24, 24' um etwa 30 bis 50 Mikrometer größer ist als der Innendurchmesser 26 (4) der Bohrung 14 im Kopfbereich 16 (siehe 3). Wie angegeben versteht es sich, dass der Kopfbereich 16 (1 und 4) der Bereich ist, der einen viel höheren Temperaturgradienten als der Rest der Bohrung erfährt, und der Kopfbereich liegt in der Nähe einer entsprechenden Brennkammer 46 des Motors, wie in 1 dargestellt. Die Düse 47 (2B) der Einspritzdüse kann sich durch den Vorspannungseinsatz 20 (1) erstrecken.
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Wie auch in 4 gezeigt, versteht es sich, dass der Vorspannungseinsatz 20 so konfiguriert sein kann, dass er eine Zugumfangsspannung 22 auf den Kopfbereich 16 der Bohrung 14 ausübt, während er gleichzeitig die Einspritzdüse 18 innerhalb der Bohrung 14 stützt, da der Außendurchmesser 24 (5A-5B) des Vorspannungseinsatzes 20 größer ist als ein Innendurchmesser 26 (4) des Kopfbereichs 16. Bei der Einführung in die Bohrung 14 ist der Kopfbereich 16 der Bohrung 14 jedoch so konfiguriert, dass er in einer nach außen gerichteten radialen Richtung verformt wird. Daher unterliegt der Kopfbereich 16 der Bohrung 14, wie in 4 gezeigt, vor dem Motorbetrieb und erhöhten Temperaturen aufgrund der Verbrennung einer Zugumfangsspannung 22, wenn der Außendurchmesser 24 (5A-5B) des Vorspannungseinsatzes 20 etwas größer ist als der Innendurchmesser 26 der Bohrung 14. Wie zuvor angedeutet, wird der Kopfbereich 16 der Bohrung im Motorbetrieb des Motors aufgrund seiner Nähe zur Brennkammer einem wesentlich höheren Temperaturgradienten ausgesetzt.
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In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Außendurchmesser 24 (5A-5B) des Vorspannungseinsatzes 20 um etwa 30 bis 50 Mikrometer größer als der Innendurchmesser 26 (4) des Kopfbereichs 16 (der Bohrung 14) sein. Der leichte Unterschied in der Breite zwischen dem Vorspannungseinsatz 20 und der Bohrung 14 im Kopfbereich ermöglicht der Bohrung 14, sich in diesem Bereich unter Umgebungstemperaturen elastisch zu verformen, und zwar aufgrund der durch den Vorbelastungseinsatz 20 aufgebrachten Zugumfangsspannung 22 (4). Wenn sich der Motor auf Temperaturen von mehr als 300 Grad Celsius aufheizt, kann der Kopfbereich 16 der Bohrung 14 entweder bei den erhöhten Temperaturen keine Wärmeausdehnung erfahren oder er kann bei den erhöhten Temperaturen eine deutlich verringerte Wärmeausdehnung erfahren, da die vorgespannte Zugumfangsspannung 22 (4), die anfänglich durch den Vorspannungseinsatz 20 auf die Bohrung 14 aufgebracht wird, die Druckspannung 23 (4) bei höheren Temperaturen verringert oder ausgleicht. Da sich die Bohrung 14 (unter zunehmenden Temperaturen) ausdehnen und (unter abnehmenden Temperaturen) über einen kleineren Bereich zusammenziehen muss, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Bohrungswand thermomechanisch versagt, wodurch die Gefahr von Rissen oder anderen Schäden an der Bohrungswand 14 reduziert wird.
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Unter weiterer Bezugnahme auf die 5A, 5B und 5C wird es ferner klar, dass der Vorspannungseinsatz 20 ferner ein erstes Ende 30 mit einem ersten Außendurchmesser 24 sowie ein zweites Ende 32 mit einem zweiten Außendurchmesser 36 aufweisen kann. Wie gezeigt, ist der Vorspannungseinsatz 20 innerhalb oder im Wesentlichen innerhalb des Kopfbereichs 16 der Bohrung 14 angeordnet. Der Vorspannungseinsatz (wie der Kopfbereich der Bohrung) ist allgemein in der Nähe der Brennkammer angeordnet. Die Spitze der Kraftstoffeinspritzdüse kann sich, muss sich aber nicht notwendigerweise, in den Vorspannungseinsatz erstrecken, wie in 4 gezeigt. Wie in 2A gezeigt, kann das zweite Ende 32 des Vorspannungseinsatzes 20 auch so konfiguriert sein, dass es der Einspritzdüse innerhalb der Bohrung 14 des Motorkopfes 12 im Wesentlichen eine vertikalen Stütze bietet, da der Vorspannungseinsatz zwischen Brennkammer und Einspritzdüse 18 angeordnet sein kann, während die Einspritzdüse 47 sich durch den Vorspannungseinsatz 20 erstreckt. (1) Um den hohen Temperaturen der Verbrennungsreaktion innerhalb jeder Brennkammer 46 zu widerwiderstehen, kann der Vorspannungseinsatz 20, muss aber nicht notwendigerweise, aus einer Stahllegierung gebildet werden. Um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu reduzieren, kann der Motorkopf 12 aus Aluminium gebildet werden. Diese Einspritzdüsenbaugruppe 10 der vorliegenden Offenbarung ist besonders nützlich, wenn der Motorkopf 12 an einem Dieselmotor 40 befestigt ist, der die in Dieselmotoren verwendete Direkteinspritzmethode aufweist, sodass die Einspritzdüsen 18 und Bohrungen 14 wiederholt Zyklen zwischen hohen Temperaturen und niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind.
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Unter Bezugnahme auf 2A versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung auch einen robusteren Fahrzeugmotor 50 bereitstellen kann, der einen Motorkopf 12, eine am Motorkopf 12 befestigte Motorzylinderbank 42, eine Einspritzdüse 18 und einen Vorspannungseinsatz 20 (siehe 1) beinhaltet. Der Motorkopf 12 des Fahrzeugmotors 50 kann eine Bohrung 14 definieren, worin die Bohrung 14 einen Kopfbereich 16 nahe der Motorzylinderbank 42 beinhaltet, wie in 1 dargestellt. Die Einspritzdüse 18 kann konfiguriert sein, um Kraftstoff 44 (1) in die Motorzylinderbank 42 abzugeben. Der Vorspannungseinsatz 20 kann innerhalb des Kopfbereichs 16 der Bohrung 14 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt. Der Kopfbereich 16 der Bohrung 14 kann, muss aber nicht, einen Innendurchmesser aufweisen, der kleiner als der Innendurchmesser des Einspritzdüsenbereichs 17 der Bohrung 14 ist. Der Vorspannungseinsatz 20 kann so konfiguriert sein, dass er eine Zugumfangsspannung 22 auf den Kopfbereich 16 der Bohrung 14 aufwendet, sodass sich der Kopfbereich 16 der Bohrung 14 nach Einsetzen des Vorspannungseinsatzes 20 in die Bohrung 14 plastisch verformt. Darüber hinaus kann der Vorspannungseinsatz 20 auch die Einspritzdüse 18 innerhalb der Bohrung 14 unterstützen und/oder schützen, sofern der Vorspannungseinsatz zwischen der Einspritzdüse 18 und der Brennkammer angeordnet ist, während die Einspritzdüse 47 sich durch den Vorspannungseinsatz 20 erstreckt. (1)
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Unter erneuter Bezugnahme auf die 1, 5A, 5B und 5C kann der Vorspannungseinsatz 20 aus Edelstahl gebildet werden und beinhaltet einen Außendurchmesser 24 im Kopfbereich 16 des Einsatzes, der um etwa 30 bis 50 Mikrometer größer als der Innendurchmesser 26 (4) der Bohrung 14 (siehe 3) ist. Es versteht sich, dass der Vorspannungseinsatz 20 und der Kopfbereich 16 der Bohrung 14 der Bereich ist, der einen wesentlich höheren Temperaturgradienten im Vergleich zum Rest der Einspritzdüsenbaugruppe 10 und dem Einspritzdüsenbereich 17 der Bohrung erfährt. Wie dargestellt, kann, muss aber nicht notwendigerweise, der Außendurchmesser 25 (2B) der Einspritzdüse 18 größer als oder gleich dem Innendurchmesser 27 des Einsatzes sein (siehe 1).
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Es versteht sich, dass der Vorspannungseinsatz 20 so konfiguriert sein kann, dass er eine Zugumfangsspannung 22 auf den Kopfbereich 16 der Bohrung 14 aufbringt, während er gleichzeitig die Einspritzdüse 18 innerhalb der Bohrung 14 stützt, da der Vorspannungseinsatz 20 zwischen der Einspritzdüse 18 und der Brennkammer angeordnet ist, während die Einspritzdüse 47 sich durch den Vorspannungseinsatz 20 erstreckt. (1) Bei der Einführung des Vorspannungseinsatzes 20 in die Bohrung 14 ist der Kopfbereich 16 der Bohrung 14 jedoch so konfiguriert, dass er in einer nach außen gerichteten radialen Richtung verformt wird. Daher unterliegt der Kopfbereich 16 der Bohrung 14 vor dem Motorbetrieb und erhöhten Temperaturen aufgrund der Verbrennung einer Zugumfangsspannung 22 (4), wenn der Außendurchmesser 24 des Vorspannungseinsatzes 20 etwas größer ist als der Innendurchmesser 26 (4) des Kopfbereichs 16 der Bohrung 14. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Außendurchmesser 24 des Vorspannungseinsatzes 20 um etwa 30 bis 50 Mikrometer größer als der Innendurchmesser 26 (4) des Kopfbereichs 16 der Bohrung 14 sein. Der leichte Unterschied in der Breite zwischen dem Vorspannungseinsatz 20 und der Bohrung 14 ermöglicht der Bohrung 14, den Kopfbereich 16 unter Umgebungstemperatur elastisch zu verformen.
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Unter weiterer Bezugnahme auf die 5A, 5B und 5C wird es ferner klar, dass der Vorspannungseinsatz 20 ferner ein erstes Ende 30 mit einem ersten Außendurchmesser 24 sowie ein zweites Ende 32 mit einem zweiten Außendurchmesser 36 aufweisen kann. Das erste Ende 30 des Vorspannungseinsatzes 20 ist im Wesentlichen innerhalb der oder innerhalb des Kopfbereichs 16 der Bohrung 14 angeordnet. Sowohl der Vorspannungseinsatz als auch der Kopfbereich der Bohrung 14 sind im Allgemeinen in der Nähe der Kraftstoffeinspritzdüse 47 angeordnet (siehe 1), und erleben daher einen wesentlich höheren Temperaturgradienten als der Einspritzdüsenbereich 17 der Bohrung 14. Wie in den 2A und 5B gezeigt, kann das zweite Ende32 des Vorspannungseinsatzes 20 auch konfiguriert sein, um der Einspritzdüse 18 im Wesentlichen eine vertikalen Stütze innerhalb der Bohrung 14 des Motorkopfes 12 bereitzustellen. Um den hohen Temperaturen der Verbrennungsreaktion innerhalb jeder Brennkammer 46 zu widerwiderstehen, kann der Vorspannungseinsatz 20, muss aber nicht notwendigerweise, aus einer Stahllegierung gebildet werden. Um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu reduzieren, kann der Motorkopf 12 aus Aluminium gebildet werden. Diese Einspritzdüsenbaugruppe 18 ist besonders nützlich, wenn der Motorkopf 12 an einem Dieselmotor 40 befestigt ist, der die in Dieselmotoren 40 verwendete Direkteinspritzmethode aufweist, sodass die Einspritzdüsen 18 und Bohrungen14 wiederholt Zyklen zwischen hohen Temperaturen und Abkühlung ausgesetzt sind.
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Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.
