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Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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Die
DE 10 2015 208 472 A1 zeigt beispielhaft eine Brennkraftmaschine mit einer Wassereinspritzvorrichtung, die einen Wassertank zur Speicherung von Wasser, eine Pumpe zur Förderung des Wassers und ein Wassereinspritzventil zum Einspritzen von Wasser umfasst. Die Pumpe ist einlassseitig über eine erste Leitung mit dem Wassertank und auslassseitig über eine zweite Leitung mit dem Wassereinspritzventil verbunden. Zur einfachen Entleerung der Pumpe ist diese oberhalb des Wassertanks angeordnet, so dass die Entleerung schwerkraftgetrieben erfolgen kann. Alternativ oder ergänzend kann die Pumpe in umgekehrter Förderrichtung betrieben werden.
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Zur Vermeidung einer Vereisung der Einspritzventile eines solchen Einspritzsystem, müssen auch diese entleert werden. Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2015 208 508 A1 ist eine Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die mindestens zwei Einspritzventile bzw. Wasserinjektoren umfasst, die nacheinander durch Umkehrung der Förderrichtung eines Förderelements entleert werden. Die Einspritzventile bzw. Wasserinjektoren müssen demzufolge nicht eisdruckfest ausgelegt werden. Dadurch, dass die Einspritzventile nacheinander entleert werden, soll vorhandenes Wasser sicher entfernt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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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. Das Einspritzventil umfasst weiterhin 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, wobei an dem Einlassstutzen in einer Aufnahme des Einlassstutzens ein Innenmantel ausgebildet ist, wobei an dem Körper ein Außenmantel ausgebildet ist, wobei der Außenmantel des Körpers zumindest abschnittsweise in direktem Kontakt mit dem Innenmantel des Einlassstutzens steht, wobei der Körper 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. Der Körper ist zumindest teilweise aus einem elastischen Material ausgebildet, das direkt an dem Innenmantel des Einlassstutzens direkt.
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Vorteile der Erfindung
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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.
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Somit wird bei dem erfindungsgemäßen 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 werden, 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 erfindungsgemäßen Einspritzventil für die Wassereinspritzung ertüchtigt werden.
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Dadurch, dass der Körper teilweise oder vollständig aus einem elastischen Material ausgebildet ist, kann der Körper, in diesem Bereich vorteilhaft dicht direkt am dem Innenmantel anliegen. So kann durch das elastische Material ein dichter, den Körper umlaufender Kontakt zwischen dem Körper und dem Innenmantel des Einlassstutzens ausgebildet sein. So kann vorteilhaft sichergestellt sein, dass zwischen dem Einlassstutzen und dem Körper kein Wasser fließen kann und der Durchfluss des Wassers somit auf den Strömungskanal im Körper begrenzt ist.
Gefriert Wasser im Bereich des elastischen Materials, so kann das elastische Material die Volumenausdehnung des Wassers vorteilhaft kompensieren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein erster Abdichtbereich des Körpers aus dem elastischen Material ausgebildet ist und an einem einlassseitigen Ende des Körpers an dem Innenmantel des Einlassstutzens dicht anliegt und/oder dass ein zweiter Abdichtbereich des Körpers aus dem elastischen Material ausgebildet ist und an einem auslassseitigen Ende des Körpers an dem Innenmantel des Einlassstutzens dicht anliegt. So kann der Körper an dem ersten Abdichtabschnitt umlaufend dicht an dem Innenmantel des Einlassstutzens anliegen und auch am zweiten Abdichtbereich umlaufend dicht an dem Innenmantel des Einlassstutzens anliegen. So wird vorteilhaft verhindert, dass Wasser zwischen dem Körper und dem Innenmantel an dem Körper vorbeifließen kann. Der Durchfluss des Wassers in dem Einlassstutzen ist somit vorteilhaft auf den im Körper ausgebildeten Strömungskanal beschränkt und erfolgt nicht am Körper vorbei.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem Körper ein Zwischenbereich ausgebildet ist, wobei der Außendurchmesser des Körpers in dem Zwischenbereich derart verjüngt ist, dass der Außenmantel des Körpers in dem Zwischenbereich von dem Innenmantel des Einlassstutzens durch einen Hohlraum beabstandet ist. Gefriert Wasser im Strömungskanal im Bereich des Zwischenbereichs des Körpers, so kann der Hohlraum die Volumenänderung des Wassers kompensieren, indem sich die Wand des Strömungskanals in dem Hohlraum hinein elastisch verformt.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich der Hohlraum in der axialen Richtung, insbesondere zwischen dem ersten Abdichtbereich und dem zweiten Abdichtbereich erstreckt. Der Strömungskanal kann sich bei sich ausdehnendem Wasser vorteilhaft vergrößern, indem sich die Trennwand zwischen Strömungskanal und Hohlraum elastisch in den Hohlraum hinein verformt.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem Körper ein äußerer Dichtring ausgebildet ist, wobei der Körper einen Zentralbereich aufweist, der in der Aufnahme des Einlassstutzens angeordnet ist, wobei der äußere Dichtring durch einen Verbindungsbereich des Körpers mit dem Zentralbereich des Körpers verbunden ist. So ist der Körper vorteilhaft einstückig aus dem Zentralbereich, dem Verbindungsbereich und dem äußeren Dichtring ausgebildet. Während der Zentralbereich vorteilhaft in der Aufnahme des Einlassstutzens angeordnet ist, ist gleichzeitig der äu-ßere Dichtring des Körpers außen am Einlassstutzen angeordnet. So kann durch den äußeren Dichtring das Einspritzventil an einer Ventiltasse, in die das Einspritzventil eingesetzt ist, abgedichtet werden. Der äußere Dichtring ist vorteilhaft durch den Verbindungsbereich mit dem Zentralbereich verbunden. Der Körper kann vorteilhaft vollständig aus dem elastischen Material, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet sein. So kann der Zentralbereich des Körpers in die Aufnahme des Einlassstutzens eingesetzt werden. Der aus dem Einlassstutzen herausstehende Verbindungsbereich und äußere Dichtring können außen über den Kragen des Einlassstutzens gestülpt werden, so dass der äußere Dichtring außen an dem Einlassstutzen anliegt. So kann der Körper vorteilhaft einfach und fest an dem Einspritzventil befestigt werden. Durch die Anlage des äußeren Dichtrings an der Außenseite des Einlassstutzens entsteht eine weitere abgedichtete Stelle zwischen Körper und Einlassstutzen, die verhindert, dass Wasser in den Bereich zwischen Außenmantel des Körpers und Innenmantel des Einlassstutzens fließen kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der den äußeren Dichtring des Körpers mit dem Zentralbereich des Körpers verbindende Verbindungsbereich des Körpers bezüglich des äußeren Dichtrings und des Zentralbereichs verjüngt ausgebildet ist. So ist der Verbindungsbereich vorteilhaft flexibel ausgebildet und der äußere Dichtring kann vorteilhaft einfach über den Einlassstutzen gestülpt werden und der Körper somit vorteilhaft einfach und gut an dem Einlassstutzen befestigt werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der äußere Dichtring des Körpers an einer von dem Innenmantel des Einlassstutzens abgewandten Außenfläche des Einlassstutzens von außen her an dem Einlassstutzen anliegt. So kann bei einem in eine Ventiltasse eingesetzten Einspritzventil das Einspritzventil durch den äußeren Dichtring vorteilhaft gut gegenüber der Ventiltasse abgedichtet sein. Weiterhin wird so sichergestellt, dass kein Wasser zwischen dem Innenmantel des Einlassstutzens und dem Körper vorbeifließen kann, sondern Wasser nur durch den im Körper verlaufenden Strömungskanal in das Einspritzventil fließen kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Körper vollständig aus dem elastischen Material, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet ist. Ein derartiger Körper kann vorteilhaft gut und einfach gefertigt werden. Durch die Elastizität des Körpers können Volumenänderungen von im Körper gefrierenden Wasser vorteilhaft gut aufgenommen und ausgeglichen werden, so dass Beschädigungen des Körpers und des Einspritzventils durch gefrierendes Wasser vorteilhaft vorgebeugt wird. Weiterhin kann ein vollständig aus dem elastischen Material ausgebildeter Körper vorteilhaft durch Einsetzen des Zentralbereiches in die Aufnahme des Einlassstutzens und das Stülpen des äußeren Dichtrings über den Kragen des Einlassstutzens vorteilhaft gut und dicht an dem Einlassstutzen des Einspritzventils befestigt werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Körper einen ersten inneren Dichtring umfasst, der aus dem elastischen Material ausgebildet ist und den ersten Abdichtbereich des Körpers bildet und der Körper einen zweiten inneren Dichtring umfasst, der aus dem elastischen Material ausgebildet ist den zweiten Abdichtbereich des Körpers bildet, wobei der Körper weiterhin einen Grundkörper umfasst, der von dem Strömungskanal durchsetzt ist, wobei der erste innere Dichtring und der zweite innere Dichtring den Grundkörper umlaufend umgeben. So kann der Körper vorteilhaft dreiteilig ausgebildet sein und sich aus dem Grundkörper, der beispielsweise aus einem harten Kunststoff gefertigt sein kann und zwei Dichtringen aus Elastomer, die um den Grundkörper verlaufen, beispielsweise in Nuten im Grundkörper verlaufen, zusammensetzen. Die inneren Dichtringe liegen dann sowohl am Grundkörper als auch an dem Innenmantel des Einlassstutzens umlaufend dicht an und dichten den Grundkörper zum Innenmantel des Einlassstutzens hin ab.
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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.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Einspritzventils,
- 2 eine vergrößerte Darstellung des Längsschnitts durch das erste Ausführungsbeispiel des Einspritzventils aus 1,
- 3 eine dreidimensionale Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels des Einspritzventils aus 1,
- 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des Einspritzventils,
- 5 einen schematischen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel des Einspritzventils,
- 6 einen schematischen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel des Einspritzventils,
- 7 eine dreidimensionale Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels des Einspritzventils aus 6,
- 8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wassereinspritzsystems,
- 9 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verbrennungsmotors mit einem Einspritzventil.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Der 1 ist ein Einspritzventil 1 für ein Wassereinspritzsystem 50 eines Verbrennungsmotors 100 zu entnehmen, das eine ringförmige Magnetspule 2 zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker 3 umfasst, der mit einem Ventilglied 4 verbunden ist. Das Ventilglied 4 ist vorliegend als Hohlnadel ausgeführt und an seinem dem Anker 3 abgewandten Ende mit einem kugelförmigen Ventilschließelement 29 zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung 30 verbunden. Bei einer Bestromung der Magnetspule 2 bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft den Anker 3 einschließlich des Ventilglieds 4 und des Ventilschließelements 29 in Richtung eines Kerns 5 bewegt, um einen zwischen dem Kern 5 und dem Anker 3 ausgebildeten Arbeitsluftspalt 31 zu schließen. Das kugelförmige Ventilschließelement 29 gibt dabei die Einspritzöffnung 30 frei. Wird anschließend die Bestromung der Magnetspule 2 beendet, werden der Anker 3, das Ventilglied 4 und das Ventilschließelement 29 mittels der Federkraft einer Rückstellfeder 32 in ihre Ausgangslage zurückgestellt, so dass das Ventilschließelement 29 die Einspritzöffnung 30 wieder verschließt.
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Der Kern 5 ist hohlzylinderförmig ausgeführt und über ein hohlzylinderförmiges Verbindungsteil 33 mit einem Einlassstutzen 6 verbunden, über den das Einspritzventil 1 mit Wasser aus einer nicht dargestellten Verteilerleitung, beispielsweise einem Rail, versorgbar ist. Der Einlassstutzen 6 wird dabei beispielsweise von einem tassenförmigen Anschlusselement der Verteilerleitung, einer Railtasse, umgriffen. Der Einlassbereich kann somit nach außen abgedichtet sein.
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Zur Reduzierung eines Totvolumens im Einlassbereich des Einspritzventils 1 ist in dem Einlassstutzen 6 des Einspritzventils 1 ein Körper 8 angeordnet. Der Körper 8 ist von einer Einlassrichtung des Einspritzventils 1 in der axialen Richtung a in die Aufnahme 60 des Einlassstutzens 6 eingesetzt. Der Körper 8 ist in der axialen Richtung a von einem Strömungskanal 9 durchsetzt. Der Strömungskanal 9 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Der Strömungskanal 9 definiert eine Einlassöffnung 10. Die Versorgung des Einspritzventils 1 mit Wasser aus der Verteilerleitung erfolgt demnach ausschließlich über den Strömungskanal 9. Der Körper weist einen Außenmantel 81 auf. Der Einlassstutzen 6 weist einen Innenmantel 61 auf. Der Außenmantel 81 des Körpers 8 ist dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 zugewandt. Der Körper 8 ist rotationsymmetrisch ausgebildet.
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Der im Körper 8 ausgebildete Strömungskanal 9 weist vorzugsweise eine Zylinderform auf. Der Durchmesser d des Strömungskanals 9 ist weiterhin vorzugsweise so klein wie möglich gewählt, um beim Rücksaugen eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen und eine nicht abreißende Wassersäule zu generieren. Zugleich ist der Durchmesser d des Strömungskanals 9 derart bemessen, dass weiterhin eine ausreichende Wasserversorgung des Einspritzventils 1 sichergestellt ist. Bevorzugt ist der Durchmesser d des Strömungskanals 9 kleiner als der Durchmesser der Verteilerleitung, beispielsweise des Rails, gewählt. Der Durchmesser d des Strömungskanals 9 ist kann beispielsweise weniger als 3,0 Millimeter, vorzugsweise weniger als 2,5 Millimeter, insbesondere vorzugsweise weniger als 2,1 Millimeter betragen. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser d des Strömungskanals 9 zwei Millimeter. Der Durchmesser d des Strömungskanals wird dabei in einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung a des Strömungskanals 9 gemessen. Der Körper 8, in dem der Strömungskanal 9 ausgebildet ist, weist vorzugsweise eine Mindestwanddicke auf, die dem Radius des Strömungskanals 9 entspricht oder darüber liegt.
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Durch die Verringerung des Totvolumens durch den in die Aufnahme 60 des Einlassstutzens 6 eingesetzten Körper 8 kann das Einspritzventil 1 schnell durch Rücksaugen entleert werden, so dass Schäden durch gefrierendes Wasser bei abgestelltem Verbrennungsmotor 100 und tiefen Außentemperaturen nicht zu befürchten sind.
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In den 1, 2 und 3 sind verschiedene Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels des Körpers 8 dargestellt. Der Körper 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel einstückig aus einem Zentralbereich 87, einem Verbindungsbereich 88 und einem äußeren Dichtring 89 ausgebildet. Der Verbindungsbereich 88 verbindet den äußeren Dichtring 89 mit dem Zentralbereich 87 des Körpers 8. Der Zentralbereich 87 des Körpers 8 ist in der Aufnahme 60 des Einlassstutzens 6 angeordnet. Dabei liegt der Zentralbereich 87 in dem Einlassstutzen 6 an dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 dicht an. Der Verbindungsbereich 88 und der äußere Dichtring 89 sind derart über den Kragen des Einlassstutzens 6 gestülpt, dass der Dichtring 89 dicht an einer Außenfläche 65 des Einlassstutzens 6 von außen her anliegt. Die Außenfläche 65 des Einlassstutzens 6, an der der Dichtring 89 anliegt, ist von dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 abgewandt. Der Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 ist bezüglich des Einlassstutzens 6 nach innen gewandt. Die Außenfläche 65 des Einlassstutzens 6 ist nach außen gewandt. Im Vergleich zu dem äußeren Dichtring 89 und dem Zentralbereich 87 ist der Verbindungsbereich 88 verjüngt ausgebildet. So ist der Verbindungsbereich 88 flexibel genug, um den äußeren Dichtring 89 zusammen mit dem Verbindungsbereich 88 um den Einlassstutzen 6 zu stülpen. Der Körper 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel vollständig aus einem Elastomer ausgebildet.
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In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Körpers 8 und des Einspritzventils 1 dargestellt. In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Körpers 8 und des Einspritzventils 1 dargestellt. In dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ist an dem Körper 8 jeweils ein erster Abdichtbereich 83 und ein zweiter Abdichtbereich 84 ausgebildet. Der Körper 8 ist in diesen Ausführungsbeispielen einstückig ausgebildet und vollständig aus elastischen Material, insbesondere vollständig aus einem Elastomer ausgebildet. Der Körper 8 kann aber beispielsweise auch mehrstückig ausgebildet sein und sich aus unterschiedlichen Teilen aus unterschiedlichen Materialien zusammensetzen. Der erste Abdichtbereich 83 und der zweite Abdichtbereich 84 sind aus dem elastischen Material, insbesondere aus dem Elastomer ausgebildet. Wie in 4 und 5 dargestellt, ist der erste Abdichtbereich 83 an einem einlassseitigen Ende des Körpers 8 ausgebildet und der zweite Abdichtbereich 84 an einem auslassseitigen Ende des Körpers 8 ausgebildet. Der Körper 8 liegt mit den Abdichtbereichen 83, 84 umlaufend dicht an dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 an. Durch die Elastizität des Körpers 8 an den Abdichtbereichen 83, 84 wird dabei ein den Körper umlaufend dichter Kontakt zwischen dem Körper 8 und dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 hergestellt. Die Abdichtbereiche 83, 84 können beispielsweise auch als Dichtlippe ausgebildet sein. In den in 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen ist jeweils der zweite Abdichtbereich 84 des Körpers als Dichtlippe ausgebildet.
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Wie in 4 und 5 dargestellt, ist an dem Körper 8 zwischen dem ersten Abdichtbereich 83 und dem zweiten Abdichtbereich 84, an denen der Körper 8 mit dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 in Kontakt steht, ein Zwischenbereich 86 ausgebildet. An dem Zwischenbereich 86 steht der Körper 8 mit dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 nicht in direktem Kontakt, sondern ist von diesem beabstandet. Dafür ist der Außendurchmesser des Körpers 8 im Zwischenbereich 86 im Vergleich zu den Abdichtbereichen 83, 84 verjüngt. Der Außendurchmesser des Körpers 8 wird in radialer Richtung r senkrecht zur axialen Richtung a gemessen. Der Außendurchmesser bemisst dabei den Durchmesser der Außenmantels 81 des Körpers 8. Durch den geringeren Außendurchmesser im Zwischenbereich 86 ist der Körper 8 im Zwischenbereich 86 von dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 durch einen Hohlraum 11 beabstandet. Der Hohlraum 11 erstreckt sich in axialer Richtung a von dem ersten Abdichtbereich 83 zu dem zweiten Abdichtbereich 84 und in radialer Richtung r von dem Außenmantel 81 des Körpers 81 bis zu dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6. Gefriert Wasser im Strömungskanal 9 und dehnt sich dabei aus, so kann sich der elastische Körper 8, beispielsweise in der radialen Richtung, beispielsweise in den Hohlraum 11 hinein verformen. Somit kann der elastisch verformte Körper 8 dem Wasser den beim Gefrieren zusätzlich benötigten Platz zur Verfügung stellen. Verflüssigt sich das Wasser dann wieder, nimmt der elastische Körper wieder seine ursprüngliche Form an.
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In 6 und 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Einspritzventils 1 mit einem Körper 8 dargestellt. In dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Körper 8 dreiteilig ausgebildet. Der Körper 8 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen, beispielsweise aus hartem Kunststoff ausgebildeten, Grundkörper 73. Der Körper 8 umfasst weiterhin einen ersten inneren Dichtungsring 71 und einen zweiten inneren Dichtungsring 72.
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Die Dichtringe 71, 72 sind aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet. Der erste innere Dichtungsring 71 bildet den ersten Abdichtbereich 83 des Körpers 8. Der zweite innere Dichtungsring 72 bildet den zweiten Abdichtbereich 84 des Körpers 8. An dem Grundkörper 73 sind zwei den Grundkörper 73 umlaufende Nuten ausgebildet. Die Dichtungsringe 71, 72 sind in den Nuten des Grundkörpers 73 angeordnet und bilden zusammen mit dem Grundkörper 73 den Körper 8. An dem Körper 8 ist zwischen dem ersten Abdichtbereich 83 und dem zweiten Abdichtbereich 84, an denen der Körper 8 über die inneren Dichtringe 71, 72 mit dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 in Kontakt steht, ein Zwischenbereich 86 ausgebildet. An dem Zwischenbereich 86 steht der Körper 8 mit dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 nicht in direktem Kontakt, sondern ist von diesem durch einen Hohlraum 11 beabstandet. Dafür ist der Außendurchmesser des Körpers 8 im Zwischenbereich 86 im Vergleich zu den Abdichtbereichen 83, 84 verjüngt.
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In 8 ist ein Wassereinspritzsystem 50 mit Einspritzventilen 1 dargestellt. Das Wassereinspritzsystem 50 ist für einen Verbrennungsmotor 100 vorgesehen und umfasst wenigstens eine Verteilerleitung 7 sowie wenigstens ein Einspritzventil 1. Eine der Versorgung der Einspritzventile 1 mit Wasser dienende Verteilerleitung 7 wird auch Rail 7 genannt. Das dargestellte Wassereinspritzsystem 50 umfasst beispielhaft vier solcher Einspritzventile 1. Die Einspritzventile 1 sind an einer Verteilerleitung 7 angeschlossen.
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Üblicherweise weist eine Verteilerleitung 7 mindestens ein tassenförmiges Anschlusselement für den Anschluss eines Einspritzventils 1 auf. Das Einspritzventil 1 ist über das tassenförmige Anschlusselement mit der Verteilerleitung 7 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise eine Steck-, Press-, Klemm-, Rast- und/oder eine Schraubverbindung sein. Dieses Anschlusselement wird auch Railtasse genannt. Die Railtasse umgreift dabei das einlassseitige Ende des Einspritzventils 1 im Bereich des Einlassstutzens 6. Ein zwischen dem tassenförmigen Anschlusselement und dem Einlassstutzen 6 bzw. dem Körper 8 verbleibender Axial- und/oder Radialspalt kann dabei zur Aufnahme eines Dichtelements, insbesondere eines Dichtrings, genutzt werden, so dass der Einlassbereich des Einspritzventils 1 nach außen abgedichtet ist. Der Dichtring kann außenumfangseitig auf dem Körper angeordnet sein bzw. den Körper abschnittsweise umgeben, so dass er radial dichtet. Alternativ oder ergänzend kann der Dichtring an einer ringförmigen Stirnfläche des Körpers 8 axial abgestützt sein, so dass er axial abdichtet.
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Das Totvolumen der Railtasse hängt von der konkreten Ausgestaltung der Railtasse sowie der Ausgestaltung des einlassseitigen Endes des Einspritzventils 1 ab. Zur Minimierung des Totvolumens in der Railtasse bzw. des tassenförmigen Anschlusselements kann der in den Einlassstutzen 6 eingesetzte Körper 8 diesen in axialer Richtung a und/oder in radialer Richtung überragen. Beispielsweise kann der Körper 8 Verbindungsbereich 88 aufweisen, der den Einlassstutzen 6 in axialer und radialer Richtung überragt. Der Verbindungsbereich 88 und der äußere Dichtring 89 können zur Abstützung des Einspritzventils 1 an einem tassenförmigen Anschlusselement der Verteilerleitung 7 genutzt werden.
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Die Verteilerleitung 7 bzw. das Rail 7 wird aus einem Wassertank 15 mit Wasser versorgt wird. Das Wasser wird der Verteilerleitung 7 mit Hilfe eines Förderelement 16 über eine Wasserleitung 17 zugeführt. Das Förderelement 16 ist vorliegend als außerhalb des Wassertanks 15 angeordnete, elektromotorisch antreibbare Pumpe ausgeführt. Andere Ausführungen des Förderelements 16 sind aber auch möglich. Insbesondere kann das Förderelement 16 in dem Wassertank 15 angeordnet bzw. in den Tankboden integriert sein. Das Förderelement 16 kann derart ausgelegt sein, dass es eine Umkehr der Förderrichtung ermöglicht, um die eisdruckempfindlichen Leitungen und/oder Komponenten des Systems, insbesondere die Einspritzventile 1, durch Rücksaugen entleeren zu können.
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Um nach einer Entleerung ein Zurückströmen von Wasser aus dem Wassertank 15 in Richtung des Förderelements 16 zu verhindern, kann in der Wasserleitung 17 stromaufwärts des Förderelements 16 ein Absperrelement 18, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet sein. Stromaufwärts des Absperrelements 18 ist vorliegend ein Filter 19 angeordnet, der den Eintrag schädlicher Partikel in das Förderelement 16 und die Einspritzventile 1 verhindert.
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Bei dem in der 8 dargestellten System zweigt stromabwärts des Förderelements 16 eine Rücklaufleitung 22 von der Wasserleitung 17 ab, die im Wassertank 15 endet. Über die Rücklaufleitung 22 kann eine überschüssige Fördermenge des Förderelements 16 in den Wassertank 15 rückgeführt werden, beispielsweise, um den Druck in der Verteilerleitung 7 zu regeln. Zur Druckregelung kann in der Verteilerleitung 7 oder in der Wasserleitung 17 ein Drucksensor 23 vorgesehen sein. Damit über die Rücklaufleitung 22 während des Rücksaugvorgangs kein Wasser aus dem Wassertank 15 angesaugt wird, ist in der Rücklaufleitung 22 ein Rückschlagventil 20 vorgesehen. Dem Rückschlagventil 20 ist ferner eine Drossel 21 vorgelagert, mit welcher ein Staudruck zur Realisierung der Druckregelung aufgebaut werden kann.
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Wie der 9 zu entnehmen ist, sind die Einspritzventile 1 an einem Saugrohr 24 angeordnet, über das ein Brennraum 25 des Verbrennungsmotors 100 mit Verbrennungsluft versorgt wird. Die Wassereinspritzung erfolgt somit außerhalb des Brennraums 25 durch das Einspritzventil 1 in das Saugrohr 24 der Brennkraftmaschine 100. Das Wasser wird dem Brennraum 25 zusammen mit der Verbrennungsluft zugeführt. Der Kraftstoff wird mittels eines Kraftstoffinjektors 26 direkt in den Brennraum 25 eingespritzt.
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Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015208472 A1 [0004]
- DE 102015208508 A1 [0005]
