DE102020205585A1 - Injection valve for a water injection system of an internal combustion engine and water injection system with such an injection valve - Google Patents
Injection valve for a water injection system of an internal combustion engine and water injection system with such an injection valve Download PDFInfo
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Abstract
Für ein Einspritzventil (1) für ein Wassereinspritzsystem (50) eines Verbrennungsmotors (100), umfassend eine ringförmige Magnetspule (2) zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker (3), der mit einem Ventilglied (4) verbunden ist, ferner umfassend einen hohlzylinderförmigen Kern (5), der zumindest abschnittsweise von der Magnetspule (2) umgeben ist und an einem Einlassstutzen (6) ausbildet oder mit einem Einlassstutzen (6) verbunden ist, wobei das Einspritzventil (1) über den Einlassstutzen (6) mit Wasser versorgbar ist, wobei in den Einlassstutzen (6) ein Kör-per (8) eingesetzt ist, der in axialer Richtung (a) von wenigstens einem Strömungskanal (9) durchsetzt ist, wobei der in dem Körper (8) ausgebildete Strömungskanal (9) eine Einlassöffnung (10) zur Versorgung des Eispritzventils (1) mit Wasser definiert, wird vorgeschlagen, dass an dem Einlassstutzen (6) an einem einlassseitigen Ende (63) des Einlassstutzens (6) ein Kragen (65) ausgebildet ist, der in radialer Richtung (r) nach außen abragt, wobei an einem einlassseitigen Ende (83) des Körpers (8) an dem Körper (8) ein Rand (84) ausgebildet ist, der in radialer Richtung (r) nach außen vom Körper (8) abragt, wobei der Rand (84) des Körpers (8) den Kragen (65) des Einlassstutzens (6) umgreift.For an injection valve (1) for a water injection system (50) of an internal combustion engine (100), comprising an annular magnetic coil (2) for acting on a liftable armature (3) which is connected to a valve member (4), further comprising a hollow cylindrical core (5), which is at least partially surrounded by the magnetic coil (2) and is formed on an inlet connector (6) or is connected to an inlet connector (6), wherein the injection valve (1) can be supplied with water via the inlet connector (6), wherein a body (8) is inserted into the inlet connector (6) through which at least one flow channel (9) passes in the axial direction (a), the flow channel (9) formed in the body (8) having an inlet opening ( 10) for supplying the egg injection valve (1) with water, it is proposed that a collar (65) be formed on the inlet connector (6) at an inlet-side end (63) of the inlet connector (6), which collar (65) extends in the radial direction (r) after protrudes outwardly, wherein at an inlet-side end (83) of the body (8) on the body (8) an edge (84) is formed which protrudes outwardly from the body (8) in the radial direction (r), the edge ( 84) of the body (8) engages around the collar (65) of the inlet connector (6).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für ein Wassereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich insbesondere um einen Benzinmotor handeln. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Wassereinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Einspritzventil.The invention relates to an injection valve for a water injection system of an internal combustion engine with the features of the preamble of
Zur Reduzierung der Kohlenstoffdioxid-Emissionen gilt es den Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren zu optimieren, beispielsweise durch eine Erhöhung der Verdichtung oder durch Downsizing Konzepte in Kombination mit einer Turboaufladung. Bei hoher Motorlast ist jedoch ein Betrieb des Verbrennungsmotors in einem Betriebspunkt, der im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch optimal wäre, in der Regel nicht möglich, da dem Betrieb durch Klopfneigung und hohe Abgastemperaturen Grenzen gesetzt werden. Maßnahmen zur Reduzierung der Klopfneigung und/oder Senkung der Abgastemperaturen sehen die Einspritzung von Wasser vor, wobei die Einspritzung direkt in einen Brennraum des Verbrennungsmotors oder in einen Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors erfolgen kann.To reduce carbon dioxide emissions, it is important to optimize the fuel consumption of internal combustion engines, for example by increasing compression or through downsizing concepts in combination with turbocharging. With a high engine load, however, the internal combustion engine can generally not be operated at an operating point that would be optimal with regard to fuel consumption, since the operation is limited by the tendency to knock and high exhaust gas temperatures. Measures for reducing the tendency to knock and / or lowering the exhaust gas temperatures provide for the injection of water, it being possible for the injection to take place directly into a combustion chamber of the internal combustion engine or into an intake tract of the internal combustion engine.
Bei Verbrennungsmotoren mit Wassereinspritzung besteht die Gefahr, dass wasserführende Leitungen und/oder Komponenten bei tiefen Temperaturen vereisen und durch Eisdruck Schaden nehmen. Um dies zu verhindern, werden die wasserführenden Leitungen und/oder Komponenten in der Regel bei abgestelltem Motor entleert.In internal combustion engines with water injection, there is a risk that pipes and / or components carrying water will freeze at low temperatures and be damaged by ice pressure. To prevent this, the water-carrying lines and / or components are usually emptied when the engine is switched off.
Die
Zur Vermeidung einer Vereisung der Einspritzventile eines solchen Einspritzsystem, müssen auch diese entleert werden. Aus der Offenlegungsschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Einspritzventil für ein Wassereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen. Das Einspritzventil umfasst eine ringförmige Magnetspule zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker, der mit einem Ventilglied verbunden ist, ferner umfassend einen hohlzylinderförmigen Kern, der zumindest abschnittsweise von der Magnetspule umgeben ist und an einem Einlassstutzen ausbildet oder mit einem Einlassstutzen verbunden ist, wobei das Einspritzventil über den Einlassstutzen mit Wasser versorgbar ist, wobei in den Einlassstutzen ein Körper eingesetzt ist, der in axialer Richtung von wenigstens einem Strömungskanal durchsetzt ist, wobei der in dem Körper ausgebildete Strömungskanal eine Einlassöffnung zur Versorgung des Eispritzventils mit Wasser definiert. Erfindungsgemäß ist an dem Einlassstutzen an einem einlassseitigen Ende des Einlassstutzens ein Kragen ausgebildet, der in radialer Richtung nach außen abragt, wobei an einem einlassseitigen Ende des Körpers an dem Körper ein Rand ausgebildet ist, der in radialer Richtung nach außen vom Körper abragt, wobei der Rand des Körpers den Kragen des Einlassstutzens umgreift.According to the invention, an injection valve for a water injection system of an internal combustion engine is proposed. The injection valve comprises an annular magnetic coil for acting on a liftable armature, which is connected to a valve member, further comprising a hollow cylinder-shaped core which is at least partially surrounded by the magnetic coil and is formed on an inlet port or is connected to an inlet port, the injection valve being connected via the inlet connector can be supplied with water, a body being inserted into the inlet connector through which at least one flow channel passes in the axial direction, the flow channel formed in the body defining an inlet opening for supplying the ice injection valve with water. According to the invention, a collar is formed on the inlet connector at an inlet-side end of the inlet connector which protrudes outward in the radial direction, with an edge being formed on the body at an inlet-side end of the body, which protrudes outwardly from the body in the radial direction, the Edge of the body engages around the collar of the inlet port.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Gegenüber dem Stand der Technik weist das Einspritzventil für ein Wassereispritzsystem eines Verbrennungsmotors den Vorteil auf, dass durch den Körper in dem Einlassstutzen das Einspritzventil in einem Rücksaugbetrieb des Wassereinspritzsystems besonders einfach und schnell entleert werden kann. So kann vorteilhaft eine Vereisung des Einspritzventils und damit Schäden an dem Einspritzventil verhindert werden. Die Versorgung des Einspritzventils mit Wasser erfolgt beispielsweise ausschließlich über den im Körper ausgebildeten Strömungskanal. Dieser erstreckt sich in axialer Richtung, vorzugsweise koaxial zu einer Längsachse des Einspritzventils. Der reduzierte freie Strömungsquerschnitt des im Körper ausgebildeten Strömungskanals erhöht ferner die Strömungsgeschwindigkeit beim Rücksaugen von Wasser, so dass die Entleerung des Einspritzventils zugleich beschleunigt wird. Unterstützend kommt hinzu, dass der reduzierte Strömungsquerschnitt Verwirbelungen entgegenwirkt. Im Ergebnis kann somit bei gleicher Rücksaugleistung eines zum Rücksaugen eingesetzten Förderelements in der gleichen Zeit deutlich mehr Wasser aus dem Einspritzventil rückgesaugt werden. Das heißt, dass sich die Gefahr einer Vereisung und einer Beschädigung des Einspritzventils durch Eisdruck bei tiefen Außentemperaturen signifikant verringert.Compared to the prior art, the injection valve for a water injection system of an internal combustion engine has the advantage that the injection valve can be emptied particularly easily and quickly through the body in the inlet port in a back suction mode of the water injection system. In this way, icing of the injection valve and thus damage to the injection valve can advantageously be prevented. The injection valve is supplied with water, for example, exclusively via the flow channel formed in the body. This extends in the axial direction, preferably coaxially to a longitudinal axis of the injection valve. The reduced free flow cross-section of the flow channel formed in the body also increases the flow speed when water is sucked back, so that the emptying of the injection valve is accelerated at the same time. In addition, the reduced flow cross-section counteracts turbulence. As a result, significantly more water can be sucked back out of the injection valve in the same time with the same sucking back performance of a conveying element used for sucking back. This means that there is a risk of icing and damage of the injection valve is significantly reduced by ice pressure at low outside temperatures.
Somit wird bei dem Einspritzventil die Einlassöffnung des Einspritzventils nicht durch den Einlassstutzen, sondern durch den in den Einlassstutzen eingesetzten Körper ausgebildet. Der Körper reduziert somit den zur Wasserversorgung des Einspritzventils zur Verfügung stehenden freien Strömungsquerschnitt. Zugleich wird ein im Einlassstutzen vorhandenes Totvolumen minimiert, das zur Vermeidung einer Vereisung des Einspritzventils entleert werden muss. Das heißt, dass weniger Wasser aus dem Einspritzventil rückgesaugt werden muss. Bevorzugt kann daher der Körper in der Weise in den Einlassstutzen eingesetzt sein, dass zwischen dem Körper und dem Einlassstutzen kein Hohlraum verbleibt, der unmittelbar oder mittelbar mit dem im Körper ausgebildeten Strömungskanal in Fluidverbindung steht. So kann vorteilhaft durch den in den Einlassstutzen eingesetzten Körper ein beliebiges Einspritzventil, beispielsweise ein Kraftstoffeinspritzventil, auf vorteilhaft einfache Weise zu einem erfindungsgemä-ßen Einspritzventil für die Wassereinspritzung ertüchtigt werden.Thus, in the case of the injection valve, the inlet opening of the injection valve is not formed by the inlet connector, but rather by the body inserted into the inlet connector. The body thus reduces the free flow cross-section available for supplying water to the injection valve. At the same time, a dead volume present in the inlet connector, which has to be emptied to avoid icing up of the injection valve, is minimized. This means that less water has to be sucked back out of the injection valve. The body can therefore preferably be inserted into the inlet connector in such a way that no cavity remains between the body and the inlet connector which is directly or indirectly in fluid connection with the flow channel formed in the body. Thus any injection valve, for example a fuel injection valve, can advantageously be upgraded in an advantageously simple manner to an injection valve according to the invention for water injection by means of the body inserted into the inlet connector.
Durch den am Körper ausgebildeten Rand ist der Körper vorteilhaft gut und einfach an dem Einlassstutzen befestigt. Der Rand umgreift den Kragen dabei und hält so den Körper am Einlassstutzen. Durch das Umgreifen ist der Körper an dem Einlassstutzen vorteilhaft fixiert. Der Körper kann vom einlassseitigen Ende des Einlassstutzens her in den Einlassstutzen eingeführt werden. Dabei verrastet der Rand des Körpers am Kragen des Einlassstutzens und umgreift dann im verrasteten Zustand den Kragen des Einlassstutzens, so dass der Körper in dem Einlassstutzen fixiert ist. Ein so ausgebildeter Körper kann somit auf vorteilhaft einfache und kostengünstige Weise an dem Einspritzventil montiert werden.Due to the edge formed on the body, the body is advantageously well and easily attached to the inlet connector. The edge embraces the collar and thus holds the body on the inlet port. The body is advantageously fixed to the inlet connector by the grip around it. The body can be introduced into the inlet connector from the inlet-side end of the inlet connector. In this case, the edge of the body latches on the collar of the inlet connector and then grips around the collar of the inlet connector in the locked state, so that the body is fixed in the inlet connector. A body designed in this way can thus be mounted on the injection valve in an advantageously simple and inexpensive manner.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.Further advantageous refinements and developments of the invention are made possible by the features specified in the subclaims.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Rand des Körpers einstückig mit dem Körper ausgebildet ist. So wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Körper zur Verringerung des Totvolumens in dem Einspritzventil zur Verfügung gestellt. Der Körper kann beispielsweise als kostengünstig aus Kunststoff gefertigt sein und durch einfaches Anklipsen an den Kragen des Einlassstutzens am Einlassstutzen befestigt werden.According to an advantageous embodiment it is provided that the edge of the body is formed in one piece with the body. In this way, a particularly simple and inexpensive body is made available for reducing the dead volume in the injection valve. The body can for example be made of plastic as inexpensive and can be fastened to the inlet nozzle by simply clipping it onto the collar of the inlet nozzle.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem Rand des Körpers hakenförmige Rastbereiche ausgebildet sind, wobei der Körper mittels der Rastbereiche an dem Kragen des Einlassstutzens eingerastet sind. Durch die hakenförmigen Rastbereiche kann der Körper, wenn er von der Einlassseite des Einspritzventils her in den Einlassstutzen eingesetzt wird, an dem Kragen des Einlassstutzens verrasten. Die an dem Kragen des Einlassstutzens verrasteten Rastbereiche halten den Körper dann am Einlassstutzen.According to an advantageous embodiment, it is provided that hook-shaped latching areas are formed on the edge of the body, the body being latched onto the collar of the inlet connector by means of the latching areas. The hook-shaped latching areas allow the body, when it is inserted into the inlet connector from the inlet side of the injection valve, to lock onto the collar of the inlet connector. The latching areas latched onto the collar of the inlet connector then hold the body on the inlet connector.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Rastbereiche durch Schlitze im Rand des Körpers voneinander beabstandet sind, wobei sich die Schlitze in radialer Richtung erstrecken. Durch die Schlitze, die die Rastbereiche voneinander trennen, können die Rastbereiche unabhängig voneinander an unterschiedlichen Stellen rund um den Kragen des Einlassstutzens einrasten. Durch die Vielzahl an voneinander unabhängigen Rastbereichen sind die einzelnen Rastbereiche vorteilhaft flexibel und können vorteilhaft einfach am Kragen des Einlassstutzens einrasten.According to an advantageous embodiment, it is provided that the latching areas are spaced apart from one another by slots in the edge of the body, the slots extending in the radial direction. Due to the slots that separate the latching areas from one another, the latching areas can latch independently of one another at different points around the collar of the inlet connector. Due to the large number of mutually independent latching areas, the individual latching areas are advantageously flexible and can advantageously simply latch onto the collar of the inlet connector.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Rastbereiche an dem Rand des Körpers den Körper umlaufend ausgebildet sind. So können verschieden Rastbereiche an unterschiedlichen Stellen am Kragen des Einlassstutzens, die beispielsweise über den Umfang des Kragens verteilt sind, an dem Kragen einrasten. Somit kann der Körper vorteilhaft in alle Richtungen senkrecht zur axialen Richtung fixiert sein.According to an advantageous embodiment, it is provided that the latching areas on the edge of the body are designed to run around the body. Thus, different latching areas can latch onto the collar at different points on the collar of the inlet connector, which are distributed over the circumference of the collar, for example. The body can thus advantageously be fixed in all directions perpendicular to the axial direction.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Rastbereiche in radialer Richtung von dem Körper abragen. So ausgebildete Rastbereiche überragen den Kragen des Einlassstutzens vorteilhaft in radialer Richtung und umgreifen den Kragen des Einlassstutzens von außen her.According to an advantageous embodiment, it is provided that the latching areas protrude from the body in the radial direction. Latching areas formed in this way advantageously protrude beyond the collar of the inlet connector in the radial direction and encompass the collar of the inlet connector from the outside.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in den Rastbereichen jeweils wenigstens eine Aussparung in der Oberseite des Körpers ausgebildet ist. So können die Rastbereiche vorteilhaft flexibel ausgebildet sein, so dass sie besonders einfach am Kragen des Einlassstutzens einrasten können. Durch die Aussparung wird das Material des Rastbereiches verringert, so dass der Rastbereich im Bereich mit verringertem Material erhöhte Flexibilität aufweist.According to an advantageous embodiment it is provided that at least one recess is formed in the upper side of the body in each of the latching areas. The latching areas can thus advantageously be designed to be flexible, so that they can latch onto the collar of the inlet connector in a particularly simple manner. The cut-out reduces the material of the latching area, so that the latching area has increased flexibility in the area with reduced material.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Rastbereiche an dem Kragen des Einlassstutzens eingerastet sind und der Körper dergestalt an den Einlassstutzen angeklipst ist. So ist der Körper, wenn er von der Einlassseite des Einspritzventils her in den Einlassstutzen eingesetzt wird, an dem Kragen des Einlassstutzens verrastet. Die an dem Kragen des Einlassstutzens verrasteten Rastbereiche halten den Körper dann am Einlassstutzen.According to an advantageous embodiment, it is provided that the latching areas are latched onto the collar of the inlet connector and the body is clipped onto the inlet connector in this way. Thus, when the body is inserted into the inlet connector from the inlet side of the injection valve, it is latched onto the collar of the inlet connector. The latching areas latched onto the collar of the inlet connector then hold the body on the inlet connector.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an den Rastbereichen jeweils wenigstens eine Rastnase ausgebildet ist, die von außen her in radialer Richtung in den Kragen des Einlassstutzens verrastet sind. Durch Rastnasen am Rastbereich kann der Rastbereich besonders einfach beim Einsetzen des Körpers in die Aufnahme des Einlassstutzens an dem Rand des Einlassstutzens einrasten. Schrägen an den Rastnasen drücken die Rastbereiche beim Einsetzen des Körpers in den Einlassstutzen von dem Körper weg, so dass die Rastbereiche mit den Rastnasen beim Einsetzen über den Kragen des Einlassstutzens geschoben werden und schließlich an diesem Einrasten.According to an advantageous embodiment, it is provided that at least one latching lug is formed in each of the latching areas, which latches are latched from the outside in the radial direction in the collar of the inlet connector. By means of latching lugs on the latching area, the latching area can particularly easily latch onto the edge of the inlet socket when the body is inserted into the receptacle of the inlet connector. Slopes on the latching lugs push the latching areas away from the body when the body is inserted into the inlet connector, so that the latching areas with the latching lugs are pushed over the collar of the inlet socket during insertion and finally snap into place.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein Wassereinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor ein Einspritzventil umfasst, wobei das Wassereinspritzsystem weiterhin einen Wassertank zum Speichern von Wasser und ein Förderelement zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zu dem Einspritzventil umfasst.According to an advantageous embodiment it is provided that a water injection system for an internal combustion engine comprises an injection valve, the water injection system further comprising a water tank for storing water and a conveying element for conveying water from the water tank to the injection valve.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
-
1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Einspritzventils, -
2 eine vergrößerte Darstellung des Längsschnitts durch das Ausführungsbeispieldes Einspritzventils aus 1 , -
3 eine dreidimensionale Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels desEinspritzventils aus 1 , -
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wassereinspritzsystems, -
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verbrennungsmotors mit einem Einspritzventil.
-
1 a schematic longitudinal section through an embodiment of the injection valve, -
2 an enlarged view of the longitudinal section through the embodiment of theinjection valve 1 , -
3 a three-dimensional sectional view of the exemplary embodiment of theinjection valve 1 , -
4th a schematic representation of an embodiment of a water injection system, -
5 a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine with an injection valve.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der
Der Kern
Zur Reduzierung eines Totvolumens im Einlassbereich des Einspritzventils
Der im Körper
Durch die Verringerung des Totvolumens durch den in die Aufnahme
In den
An den in den
Wie in den Figuren dargestellt ist in diesem Ausführungsbeispiel an jedem der Rastbereiche
In dem Rand
In
Üblicherweise weist eine Verteilerleitung
Das Totvolumen der Railtasse hängt von der konkreten Ausgestaltung der Railtasse sowie der Ausgestaltung des einlassseitigen Endes des Einspritzventils
Die Verteilerleitung
Um nach einer Entleerung ein Zurückströmen von Wasser aus dem Wassertank
Bei dem in der
Wie der
Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.Of course, further exemplary embodiments and mixed forms of the exemplary embodiments shown are also possible.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |