EP1848890A1 - Einspritzventil zum einspritzen von kraftstoff und zylinderkopf - Google Patents

Einspritzventil zum einspritzen von kraftstoff und zylinderkopf

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EP1848890A1
EP1848890A1 EP06708237A EP06708237A EP1848890A1 EP 1848890 A1 EP1848890 A1 EP 1848890A1 EP 06708237 A EP06708237 A EP 06708237A EP 06708237 A EP06708237 A EP 06708237A EP 1848890 A1 EP1848890 A1 EP 1848890A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle body
injection valve
cylinder head
coupling element
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP06708237A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus ROTTENWÖHRER
Andreas Weigand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1848890A1 publication Critical patent/EP1848890A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/04—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166—Selection of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F02F11/002—Arrangements of sealings in combustion engines  involving cylinder heads

Definitions

  • Injection valve for injecting fuel and cylinder head
  • the invention relates to an injection valve which can be installed in a recess of a cylinder head of an internal combustion engine, with at least one injection opening and with a nozzle body comprising a nozzle body. Furthermore, the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine having a recess into which an injection valve is installed.
  • An improved mixture preparation can be achieved if fuel is injected under very high pressure via an injection valve through at least one injection opening into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a very fine spray pattern of the fuel in the combustion chamber can be generated.
  • the at least one small injection opening has the disadvantage that deposits increasingly form, compared to a larger injection opening. The deposits can arise, for example, by coking.
  • the object of the invention is to provide an injection valve and a cylinder head, the or. which allows a simple way of reducing deposits on an injection valve.
  • the invention is characterized by an injection valve which can be installed in a recess of a cylinder head of an internal combustion engine, having at least one injection opening and a nozzle body, which comprises a nozzle body, wherein the nozzle body has a coupling element which projects radially from the nozzle body and shaft in a built-in state of the injection valve in the radial direction mechanically couples the nozzle body shaft with a lateral surface of the recess of the cylinder head.
  • deposits may form on portions of the injector exposed to hot combustion gases. These deposits occur at high temperatures, for example, by coking of fuel residues or by combustion residues from the combustion gases. They can grow so far that they extend into the Brennstoffström. A spray pattern of a fuel in a combustion chamber of the internal combustion engine can be adversely affected.
  • the arrangement of the coupling element on the nozzle body between the nozzle body of the injector and the lateral surface of the recess of the cylinder head allows during operation of the internal combustion engine in a simple manner to ensure a good heat dissipation from the nozzle body and from a region of the injector, in which the arranged at least one injection port is. This results in the region in which the at least one injection opening is arranged, and on the nozzle body at an average lower temperature and thus to effectively reduce the formation of deposits on the at least one injection opening.
  • the coupling element on the nozzle body shaft along its axial extent to different radii.
  • the coupling element on the nozzle body is designed and arranged so that in the installed state of the injection valve, a free volume of the recess in the cylinder head relative to the combustion chamber of the internal combustion engine is sealingly separated.
  • the free volume of the recess is formed between the lateral surface of the recess of the cylinder head and the nozzle body of the injection valve and extends from the coupling element on the nozzle body shaft in the direction away from the at least one injection opening.
  • the axial length of the free volume can be varied by different arrangement of the coupling element along the axial extent of the nozzle body.
  • the sealing effect of the coupling element on the nozzle body can be effectively prevented during operation of the internal combustion engine, that the hot combustion gases from the combustion chamber enter the free volume and heat the nozzle body over the free volume.
  • the part of the nozzle body adjacent to the free volume forms a heat sink. This leads to an effective heat removal from the region of the injection valve on which the at least one injection opening is arranged.
  • the coupling element is arranged on the nozzle body, that it is arranged in the installed state of the injection valve in an axial end portion of the recess, which faces the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the coupling element may be arranged on the nozzle body shank flush with a combustion chamber wall of the cylinder head, which faces the combustion chamber.
  • the coupling element can also be arranged on the nozzle body shaft in an axial end region of the nozzle body shaft, which faces the injection opening.
  • the axial length of the axial end region on the nozzle body shaft corresponds to approximately 10% of the axial length of the nozzle body shaft.
  • the coupling element is designed and arranged on the nozzle body so that it forms a thermal coupling between the nozzle body of the injector and the lateral surface of the recess of the cylinder head in the radial direction in the installed state of the injector.
  • the coupling element is formed on at least one predetermined portion of the circumference of the nozzle body shaft.
  • the predetermined portion of the circumference is to be understood as part of the circumference.
  • the coupling element may be formed so that it does not run around the entire circumference of the nozzle body shaft, but is interrupted. If the lateral surface of the recess of the cylinder head has an inaccuracy with regard to its roundness, then this may possibly be compensated during the installation of the injection valve in the recess of the cylinder head by rotating the injection valve about its longitudinal axis.
  • the coupling element is arranged on the nozzle body so that it is coupled in the installed state of the injection valve with the cylinder head in a coupling region on which the cylinder head during operation of the internal combustion engine has a predetermined temperature gradient. This allows a predetermined heat dissipation from the nozzle body into the cylinder head, the cylinder head preferably having a suitably large temperature gradient at the coupling region.
  • the coupling element is arranged on the nozzle body that, in the installed state of the injection valve, it has a predetermined distance to a cooling of the injection valve. Linders head has. If the distance to the cooling of the cylinder head is preferably low, the heat dissipation is particularly effective.
  • the coupling element comprises copper on the nozzle body.
  • Copper is a relatively soft metal with a high coefficient of thermal conductivity. If the coupling element on the nozzle body is relatively soft, the injection valve can be easily mounted.
  • the high thermal conductivity of the copper allows a particularly effective thermal coupling of the nozzle body of the injector with the lateral surface of the recess of the cylinder head.
  • the coupling element is formed as a layer on the nozzle body.
  • the layer can be easily applied to the nozzle body of the injection valve, on the other hand, a variety of materials can be used to form the layer.
  • the layer comprises carbon.
  • a layer of graphite formed of carbon may be simply formed on the nozzle body with an interference fit with respect to the recess in the cylinder head.
  • graphite is heat resistant.
  • the layer comprises a thermal paste. This can be easily applied to the nozzle body and allows a particularly effective thermal coupling of the Nozzle body of the injection valve with the lateral surface of the recess of the cylinder head.
  • the coupling element on the nozzle body shaft comprises an elastically deformable material.
  • the coupling element may be formed on the nozzle body shaft preferably with an interference fit, with respect to the recess in the cylinder head.
  • the incorporation of the injection valve into the recess of the cylinder head is simple if the coupling element on the nozzle body shaft comprises an elastically deformable material.
  • the coupling element is formed integrally with the nozzle body.
  • the coupling element can thus be produced in one step with the nozzle body.
  • the invention is characterized by the cylinder head for the internal combustion engine, which has the recess into which the injection valve with the nozzle body shank can be installed, wherein on the lateral surface of the recess, the coupling element is formed on the cylinder head, in the installed state of the injection valve in the radial direction mechanically couples the nozzle body with the lateral surface.
  • the coupling element on the cylinder head which couples the nozzle body of the injector with the lateral surface of the recess of the cylinder head, allows a good heat dissipation through the nozzle body in a simple manner. This leads to an average lower temperature in the region of the injection valve on which the injection port is formed, and thus effectively reduces the formation of deposits on the at least one injection port. It can then be used without coupling element for operating the internal combustion engine, the injection valve.
  • the coupling element has different radii along the cylinder head along its axial extent. With a suitable choice of the radii, this makes it possible for installation of the injection valve in the recess of the cylinder head to be simple.
  • the coupling element on the cylinder head is designed and arranged such that in the installed state of the injection valve, the free volume between the lateral surface of the recess and the nozzle body is sealed relative to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the free volume is formed between the lateral surface of the recess of the cylinder head and the nozzle body of the injector and extends from the coupling element on the cylinder head in the direction away from the combustion chamber.
  • the coupling element is arranged on the cylinder head, that in the installed state of the injection valve in the axial end region of the recess is arranged. As a result, during the operation of the internal combustion engine, a particularly large part of the nozzle body is protected from hot combustion gases.
  • the coupling element is formed and arranged on the cylinder head, that in the installed state of the injection valve in the radial direction forms a thermal coupling between the nozzle body of the injector and the lateral surface of the recess of the cylinder head.
  • the coupling element is arranged on the cylinder head such that in the installed state of the injection valve, the nozzle body shaft is coupled to the cylinder head in the coupling region of the lateral surface on which the cylinder head during operation of the internal combustion engine has a predetermined temperature gradient.
  • This allows a predetermined heat dissipation from the nozzle body into the cylinder head, wherein the coupling region of the lateral surface preferably has a suitably large temperature gradient.
  • the coupling element on the cylinder head may have a preferably small distance to the cooling in the cylinder head.
  • the coupling element comprises copper on the cylinder head.
  • the coupling element is formed as a layer on the lateral surface of the recess of the cylinder head. The layer can be easily applied to the lateral surface of the recess of the cylinder head.
  • the layer comprises a thermal compound.
  • the thermal compound can be easily applied to the lateral surface of the recess of the cylinder head and allows effective thermal coupling.
  • the layer may comprise carbon.
  • a layer of graphite which is formed of carbon, may be formed on the lateral surface of the recess in the cylinder head simply with an interference fit, with respect to the nozzle body.
  • graphite is heat resistant.
  • the coupling element is formed on at least one predetermined portion of the circumference of the lateral surface of the recess.
  • the predetermined portion of the circumference is to be understood as part of the circumference.
  • the coupling element on the cylinder head may be formed so that it does not run within the entire circumference of the lateral surface, but is interrupted. If the nozzle body has an inaccuracy with respect to its roundness, it may possibly be compensated for when the injection valve is mounted in the recess of the cylinder head by rotating the injection valve about its longitudinal axis.
  • the installation of the injection valve is easy if the coupling element on the cylinder head an elastic material um- sums up.
  • the coupling element on the cylinder head can also be formed integrally with the cylinder head. This is easy with respect to the production of the coupling element on the cylinder head.
  • the coupling element may be formed from a liquid which is poured after assembly of the injection valve into the recess of the cylinder head between the nozzle body shaft and the lateral surface of the recess in the cylinder head and then hardens. This allows a simple way a tailor-made design of the coupling element.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an arrangement of an injection valve in a cylinder head
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the arrangement of the injection valve in the cylinder head
  • FIG. 4 shows a cross section through the injection valve according to FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the arrangement of the injection valve in the cylinder head
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment of the arrangement of the injection valve in the cylinder head
  • 7 shows a sixth embodiment of the arrangement of the injection valve in the cylinder head
  • FIG 8 shows a section through the cylinder head according to FIG 7 without injector.
  • a first embodiment of an arrangement of an injection valve 1 in a cylinder head 5 ( Figure 1) comprises the injection valve 1, which is arranged in a recess 4 of the cylinder head 5, wherein the injection valve 1 and the cylinder head 5 are part of an internal combustion engine.
  • the injection valve 1 comprises a nozzle body 2, which is partially received in a nozzle clamping nut 3.
  • the injection valve 1 has at least one injection opening 6, via which fuel can be metered into a combustion chamber 14 of the internal combustion engine.
  • the injection valve 1 can also have a plurality of injection holes as the injection opening 6. Adjacent to the nozzle clamping nut 3, an injector seal 7 is arranged around the nozzle body 2.
  • the Inj ektordichtung 7 separates a part of the recess 4 from a sealing, in which the nozzle lock nut 3 is disposed opposite a combustion chamber side region 9 of the recess 4.
  • the Inj ektordichtung 7 axial coupling between the nozzle lock nut 3 and a shoulder 15 of the recess. 4 dar.
  • the combustion chamber-side region 9 of the recess 4 extends from the shoulder 15 up to an axial end of the recess 4, which faces the combustion chamber 14.
  • Between the injection port 6 and the Inj ektordichtung 7 of the nozzle body 2 is formed as a nozzle body shaft 8.
  • the nozzle body 8 is arranged in part in the combustion chamber side region 9 of the recess 4 and is located there Jacket surface 10 of the combustion chamber-side region 9 of the recess 4 opposite.
  • the injection valve 1 may be formed differently with respect to the embodiment of the injection port 6. If the injection valve 1 is designed to open inwardly, the nozzle body 2 encloses a nozzle needle, at an axial end of the nozzle body 2, which faces the combustion chamber. The nozzle body 2 then has as injection opening 6 at least one, preferably a plurality of injection holes, which are arranged at the axial end of the nozzle body 2, which faces the combustion chamber. The position of the nozzle needle in the nozzle body 2 is controlled by an actuator, not shown. In a closed position, the nozzle needle stops fuel flow through the injection holes. In an open position, the nozzle needle releases the fuel flow through the injection holes.
  • the nozzle needle protrudes from a recess in the nozzle body 2 at the axial end of the nozzle body 2 facing the combustion chamber.
  • the nozzle needle rests against the recess in the nozzle body 2 such that the fuel flow through the recess in the nozzle body 2 is prevented.
  • an annular gap is formed between the nozzle needle and the recess in the nozzle body 2, which serves as an injection port 6 and through which the fuel can be metered into the combustion chamber 14 of the internal combustion engine.
  • the formation of deposits on the injection valve 1 is dependent on different parameters.
  • the size of the injection port 6 affects the pollutant emissions and on the formation of deposits.
  • a small injection port 6 contributes to a fine spray pattern and thus to low pollutant emissions, but tends more to the formation of deposits.
  • the temperature of the injection valve 1 in the region 16 of the injection valve 1, on which the injection opening 6 is arranged also has an effect on the formation of deposits during operation of the internal combustion engine. The lower the temperature in the region 16 of the injection valve 1, at which the injection opening 6 is arranged, the lower is the tendency for the formation of deposits.
  • the nozzle body shaft 8 has a coupling member 11 in an axial end portion 17 at an axial end of the nozzle body shaft 8, which faces the combustion chamber 14 in the installed state of the injector 1.
  • the coupling element 11 is formed and arranged on the nozzle body shaft 8 such that a free volume 18 of the recess 4 is sealed relative to the combustion chamber 14.
  • the free volume 18 is formed between the nozzle body 8 of the injection valve and the recess 4 of the cylinder head 5 and extends from the coupling element 11 in the direction away from the combustion chamber 14.
  • the sealing effect of the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 leads to an effective heat dissipation via the nozzle body shaft 8 from the region 16 of the injection valve 1, on which the injection opening 6 is arranged. In the region 16, this leads to an average reduction of the temperature and thus to a low tendency to form deposits.
  • the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 comprises, for example, a graphite layer. This can be compared to the 4 are applied with an interference fit on the nozzle body. In a subsequent installation of the injector 1 in the recess 4 of the cylinder head, the graphite layer is then sanded to match the recess 4.
  • the coupling element 11 is arranged on the nozzle body shaft 8, that the distance to a cooling 12 in the cylinder head 5 is kept as low as possible.
  • a temperature gradient forms along the nozzle body shaft 8 and within the cylinder head 5.
  • the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 is preferably arranged on a coupling region 19 of the lateral surface 10, which has a suitably predetermined temperature gradient, preferably with a small distance to the cooling 12.
  • the coupling element 11 on the nozzle body 8 is preferably made of a thermally highly conductive material educated .
  • a material whose thermal conductivity coefficient ⁇ is greater than the heat conduction coefficient of the combustion gases is highly conductive in terms of heat.
  • the resulting heat during operation on the nozzle body 8 heat can be dissipated via the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 effectively in the cylinder head 5 for cooling 12.
  • the coupling element 11 preferably comprises copper on the nozzle body 8.
  • copper has a very high coefficient of thermal conduction ⁇ , and on the other hand, the softness of the copper facilitates the installation of the injection valve 1 into the recess 4 of the cylinder head 5.
  • the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 has three individual sections (see FIG. 4). An inaccuracy in the roundness of the recess 4 in the combustion chamber-side region 9 can be compensated for in the assembly of the injection valve 1 by rotation of the injection valve 1 about its longitudinal axis.
  • the coupling element 11 has different radii along its axial extent.
  • the coupling element 11 is spherical.
  • the maximum radius of the bulge is selected so that the nozzle body shaft 8 and the lateral surface 10 are coupled.
  • the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 may also be formed cone-shaped, wherein the radius is preferably reduced to the combustion chamber 14 out.
  • the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 may preferably comprise an elastic material and / or have an interference fit with respect to the recess 4. By pressing the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 against the lateral surface 10 of the recess 4, the free volume 18 is sealed relative to the combustion chamber 14. If the coupling element 11 comprises an elastic material, the ripple and an inaccuracy in the roundness of the recess 4 can be compensated by elastic deformation of the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 when the injection valve 1 is installed in the cylinder head 5.
  • the coupling element 11 on the nozzle body shaft 8 may preferably also be formed as a ring. This can then be pushed onto the nozzle body shaft 8 before the injection valve 1 is installed in the recess 4 of the cylinder head 5. Preferably, the ring then comprises a plastically and / or elastically deformable material.
  • the coupling element 13 is formed as a taper of the recess 4 on the cylinder head 5.
  • the coupling element 13 on the cylinder head 5 is designed and arranged such that it mechanically couples the nozzle body shaft 8 of the injection valve 1 with the lateral surface 10 of the recess 4.
  • the coupling element 13 may be formed integrally with the cylinder head 5 on the cylinder head 5.
  • the coupling element 13 on the cylinder head 5 may preferably be designed and arranged so that it thermally couples the nozzle body 8 of the injection valve 1 with the lateral surface 10 of the recess 4 in the installed state of the injection valve 1 and / or the free volume 18 of the recess 4 with respect to the Combustion chamber 14 sealingly separated.
  • the free volume 18 is then formed between the nozzle body 8 of the injection valve and the recess 4 of the cylinder head 5 and extends from the coupling element 11 in the direction away from the combustion chamber 14.
  • the free volume 18 may be formed with an axial end portion 21 overlapping which is formed at the axial end of the recess 4, which faces the combustion chamber 14.
  • the coupling element 13 on the cylinder head 5 can also be arranged deviating from the exemplary embodiments along the axial extension of the lateral surface 10 of the recess 4 of the cylinder head 5.
  • the coupling element 13 may be arranged on the cylinder head 5 in the coupling region 19 of the lateral surface 10, which has a suitably predetermined temperature gradient during operation of the internal combustion engine.
  • the coupling element 13 on the cylinder head 5 for example, a predetermined, preferably small distance from the cooling 12 (see Figure 2).
  • the coupling element 13 is arranged on the cylinder head 5 at two sections (see Figure 8) along the circumference of the lateral surface 10 of the recess 4 and couples the lateral surface 10 with the nozzle body 8 at the injection valve 1.
  • An effective thermal coupling by the coupling element 11 on the cylinder head 5 can be achieved by the use of a preferably large proportion of copper in the coupling element 11 on the cylinder head. It can be additionally improved by applying a layer, preferably the thermal compound.
  • the coupling element 11 on the cylinder head can also be formed only from a correspondingly thick layer of the thermal compound and / or another thermally highly conductive material.
  • the layer may also contain a preferably high proportion of graphite.
  • any execution form the coupling elements 11, 13 include an elastic material, graphite, copper, thermal paste, any thermally highly conductive material or generally thermally couple.
  • the coupling elements 11, 13 around the entire circumference of the nozzle body shaft 8 and. Reverse the recess 4, the free volume 18 may be sealingly separated from the combustion chamber 14.
  • the coupling elements 11, 13 are formed in sections, any number of sections may be formed.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil (1), das in eine Ausnehmung (4) eines Zylinderkopfs (5) einer Brennkraftma- schine einbaubar ist, mit mindestens einer Einspritzöffnung (6) und einem Düsenkörper (2), der einen Düsenkörperschaft (8) umfasst, wobei der Düsenkörperschaft (8) ein Kopplungs- element (11) aufweist, das radial vom Düsenkörperschaft (8) absteht und in einem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1) in radialer Richtung den Düsenkörperschaft (8) mit einer Mantelfläche (10) der Ausnehmung (8) des Zylinderkopfs (5) mechanisch koppelt.

Description

Beschreibung
Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff und Zylinderkopf
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil das in eine Ausnehmung eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine einbaubar ist, mit mindestens einer Einspritzöffnung und mit einem Düsenkörper, der einen Düsenkörperschaft umfasst . Ferner betrifft die Erfindung einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, der eine Ausnehmung aufweist, in die ein Einspritzventil einbaubar ist .
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Fahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden . Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken . Die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem j eweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine .
Eine verbesserte Gemischaufbereitung kann erzielt werden, wenn Kraftstoff unter sehr hohem Druck über ein Einspritzventil durch mindestens eine Einspritzöffnung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Durch Kombination von hohem Druck und mindestens einer kleinen Einspritzöffnung kann ein sehr feines Sprühbild des Kraftstoffs im Brennraum erzeugt werden . Die mindestens eine kleine Einspritzöffnung hat allerdings den Nachteil, dass sich verstärkt Ablagerungen bilden, im Vergleich zu einer größeren Einspritzöffnung . Die Ablagerungen können beispielsweise durch Verkokung entstehen . Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Einspritzventil und einen Zylinderkopf zu schaffen, das bzw . der auf einfache Weise ein Verringern von Ablagerungen an einem Einspritzventil ermöglicht .
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung durch ein Einspritzventil aus , das in eine Ausnehmung eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine einbaubar ist, mit mindestens einer Einspritzöffnung und einem Düsenkörper, der einen Düsenkörperschaft umfasst, wobei der Düsenkörperschaft ein Kopplungselement aufweist, das radial vom Düsenkörperschaft absteht und in einem eingebautem Zustand des Einspritzventils in radialer Richtung den Düsenkörperschaft mit einer Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs mechanisch koppelt .
Wenn das Einspritzventil in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut ist, können sich während eines Betriebs der Brennkraftmaschine Ablagerungen an Bereichen des Einspritzventils bilden, die heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt sind. Diese Ablagerungen entstehen bei hohen Temperaturen beispielsweise durch ein Verkoken von Kraftstoffrückständen oder durch Verbrennungsrückstände aus den Verbrennungsgasen . Sie können soweit anwachsen, dass sie sich bis in den Kraftstoffström erstrecken . Ein Sprühbild eines Kraftstoffs in einem Brennraum der Brennkraftmaschine kann dadurch nachteilig verändert werden . Die Anordnung des Kopplungselements am Düsenkörperschaft zwischen dem Düsenkörperschaft des Einspritzventils und der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs ermöglicht während des Betriebs der Brennkraftmaschine auf einfache Weise, eine gute Wärmeabfuhr aus dem Düsenkörperschaft und aus einem Bereich des Einspritzventils zu gewährleisten, in dem die mindestens eine Einspritzöffnung angeordnet ist . Dies führt in dem Bereich, in dem die mindestens eine Einspritzöffnung angeordnet ist, und am Düsenkörperschaft zu einer durchschnittlich niedrigeren Temperatur und damit zu einem wirkungsvollen Verringern der Bildung von Ablagerungen an der mindestens einen Einspritzöffnung .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils weist das Kopplungselement am Düsenkörperschaft entlang seiner axialen Erstreckung unterschiedliche Radien auf . Dies ermöglicht bei geeigneter Wahl der Radien, dass ein Einbau des Einspritzventils in die Ausnehmung des Zylinderkopfs einfach ist .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement am Düsenkörperschaft so ausgebildet und angeordnet, dass in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils ein freies Volumen der Ausnehmung im Zylinderkopf gegenüber dem Brennraum der Brennkraftmaschine dichtend abgetrennt ist . Das Freie Volumen der Ausnehmung ist zwischen der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs und dem Düsenkörperschaft des Einspritzventils ausgebildet und erstreckt sich von dem Kopplungselement am Düsenkörperschaft in Richtung weg von der mindestens einen Einspritzöffnung . Die axiale Länge des freien Volumens kann variiert werden durch unterschiedliche Anordnung des Kopplungselements entlang der axialen Erstreckung des Düsenkörperschafts . Durch die dichtende Wirkung des Kopplungselements am Düsenkörperschaft kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine wirkungsvoll verhindert werden, dass die heißen Verbrennungsgase aus dem Brennraum in das freie Volumen eintreten und den Düsenkörperschaft über das freie Volumen erhitzen . Der Teil des Düsenkörperschafts , der an das freie Volumen angrenzt, bildet eine Wärmesenke . Dies führt zu einer wirkungsvollen Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Einspritzventils , an dem die mindestens eine Einspritzöffnung angeordnet ist .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement so an dem Düsenkörperschaft angeordnet, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils in einem axialen Endbereich der Ausnehmung angeordnet ist, der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandt ist . In diesem Fall kann das Kopplungselement am Düsenkörperschaft bündig mit einer Brennraumwand des Zylinderkopfs angeordnet sein, die dem Brennraum zugewandt ist . Das Kopplungselement kann aber auch am Düsenkörperschaft in einem axialen Endbereich des Düsenkörperschafts angeordnet sein, das der Einspritzöffnung zugewandt ist . Dabei entspricht die axiale Länge des axialen Endbereichs am Düsenkörperschaft etwa 10% der axialen Länge des Düsenkörperschafts . Dadurch ist während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein besonders großer Teil des Düsenkörperschafts vor heißen Verbrennungsgasen geschützt .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement am Düsenkörperschaft so ausgebildet und angeordnet, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils in radialer Richtung eine thermische Kopplung zwischen dem Düsenkörperschaft des Einspritzventils und der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs bildet . Dadurch kann über das Kopplungselement am Düsenkörperschaft Wärme wirkungsvoll in den Zylinderkopf abfließen, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine vom Düsenkörperschaft aufgenommen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement an mindestens einem vorgegebenen Abschnitt des Umfangs des Düsenkörperschafts ausgebildet . Unter dem vorgegebenen Abschnitt des Umfangs ist ein Teil des Umfangs zu verstehen . Das Kopplungselement kann so ausgebildet sein, dass es nicht um den ganzen Umfang des Düsenkörperschafts läuft, sondern unterbrochen ist . Falls die Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs eine Ungenauig- keit bezüglich ihrer Rundheit aufweist, kann diese dann eventuell bei dem Einbau des Einspritzventils in die Ausnehmung des Zylinderkopfs durch Drehen des Einspritzventils um seine Längsachse kompensiert werden .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement am Düsenkörperschaft so angeordnet, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils mit dem Zylinderkopf in einem Koppelbereich gekoppelt ist, an dem der Zylinderkopf während des Betriebs der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Temperaturgradienten aufweist . Dies ermöglicht eine vorgegebene Wärmeabfuhr von dem Düsenkörperschaft in den Zylinderkopf, wobei der Zylinderkopf an dem Koppelbereich bevorzugt einen geeignet großen Temperaturgradienten aufweist .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement so am Düsenkörperschaft angeordnet, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils einen vorgegebenen Abstand zu einer Kühlung des Zy- linderkopfs aufweist . Falls der Abstand zur Kühlung des Zylinderkopfs vorzugsweise gering ist, ist die Wärmeabfuhr besonders wirkungsvoll .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils umfasst das Kopplungselement am Düsenkörperschaft Kupfer . Kupfer ist ein relativ weiches Metall mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten . Falls das Kopplungselement am Düsenkörperschaft relativ weich ist, kann das Einspritzventil einfach montiert werden . Der hohe Wärmeleitkoeffizient des Kupfers ermöglicht eine besonders wirkungsvolle thermische Kopplung des Düsenkörperschafts des Einspritzventils mit der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement als eine Schicht auf dem Düsenkörperschaft ausgebildet . Zum einen kann die Schicht einfach auf den Düsenkörperschaft des Einspritzventils aufgebracht werden, zum anderen kann eine Vielzahl von Materialien zur Bildung der Schicht verwendet werden .
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Schicht Kohlenstoff umfasst . Bevorzugt eine Schicht aus Graphit, das aus Kohlenstoff gebildet ist, kann auf dem Düsenkörperschaft einfach mit einer Übermaßpassung ausgebildet sein, bezüglich der Ausnehmung im Zylinderkopf . Darüber hinaus ist Graphit hitzebeständig .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils in Zusammenhang mit der Schicht auf dem Düsenkörperschaft umfasst die Schicht eine Wärmeleitpaste . Diese kann einfach auf den Düsenkörperschaft aufgebracht werden und ermöglicht eine besonders wirkungsvolle thermische Kopplung des Düsenkörperschafts des Einspritzventils mit der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils umfasst das Kopplungselement am Düsenkörperschaft ein elastisch verformbares Material . So kann das Kopplungselement am Düsenkörperschaft vorzugsweise mit einer Übermaßpassung ausgebildet sein, bezüglich der Ausnehmung im Zylinderkopf . Darüber hinaus ist der Einbau des Einspritzventils in die Ausnehmung des Zylinderkopfs einfach, wenn das Kopplungselement am Düsenkörperschaft ein elastisch verformbares Material umfasst .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Einspritzventils ist das Kopplungselement einstückig mit dem Düsenkörperschaft ausgebildet . Das Kopplungselement kann so in einem Arbeitsschritt mit dem Düsenkörperschaft hergestellt werden .
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus , durch den Zylinderkopf für die Brennkraftmaschine, der die Ausnehmung aufweist, in die das Einspritzventil mit dem Düsenkörperschaft einbaubar ist, wobei an der Mantelfläche der Ausnehmung das Kopplungselement am Zylinderkopf ausgebildet ist, das in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils in radialer Richtung den Düsenkörperschaft mit der Mantelfläche mechanisch koppelt .
Falls das Einspritzventil in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut ist, ermöglicht das Kopplungselement am Zylinderkopf, das den Düsenkörperschaft des Einspritzventils mit der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs koppelt, auf einfache Weise eine gute Wärmeabfuhr über den Düsenkörperschaft . Dies führt zu einer durchschnittlich niedri- geren Temperatur in dem Bereich des Einspritzventils , an dem die Einspritzöffnung ausgebildet ist, und verringert damit die Bildung von Ablagerungen an der mindestens einen Einspritzöffnung wirkungsvoll . Dabei kann dann zum Betrieb der Brennkraftmaschine das Einspritzventil ohne Kopplungselement eingesetzt werden .
Ferner ist es vorteilhaft wenn das Kopplungselement am Zylinderkopf entlang seiner axialen Erstreckung unterschiedliche Radien aufweist . Dies ermöglicht bei geeigneter Wahl der Radien, dass ein Einbau des Einspritzventils in die Ausnehmung des Zylinderkopfs einfach ist .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Zylinderkopfs ist das Kopplungselement am Zylinderkopf so ausgebildet und angeordnet, dass in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils das freie Volumen zwischen der Mantelfläche der Ausnehmung und dem Düsenkörperschaft gegenüber dem Brennraum der Brennkraftmaschine dichtend abgetrennt ist . Das freie Volumen ist zwischen der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs und dem Düsenkörperschaft des Einspritzventils ausgebildet und erstreckt sich von dem Kopplungselement am Zylinderkopf in Richtung weg von dem Brennraum. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine ist so der Teil des Düsenkörperschafts , der an das freie Volumen angrenzt, vor den heißen Verbrennungsgasen im Brennraum geschützt und bildet eine Wärmesenke . Dies führt zu einer wirkungsvollen Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Einspritzventils , an dem die mindestens eine Einspritzöffnung angeordnet ist .
Ferner ist es vorteilhaft wenn das Kopplungselement so am Zylinderkopf angeordnet ist, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils in dem axialen Endbereich der Ausnehmung angeordnet ist . Dadurch ist während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein besonders großer Teil des Düsenkörper- schafts vor heißen Verbrennungsgasen geschützt .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zylinderkopfs ist das Kopplungselement so am Zylinderkopf ausgebildet und angeordnet, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils in radialer Richtung eine thermische Kopplung zwischen dem Düsenkörperschaft des Einspritzventils und der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs bildet . Dadurch kann über das Kopplungselement am Zylinderkopf Wärme wirkungsvoll in den Zylinderkopf abfließen, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine vom Düsenkörperschaft aufgenommen wird.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Kopplungselement am Zylinderkopf so angeordnet ist, dass in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils der Düsenkörperschaft mit dem Zylinderkopf in dem Koppelbereich der Mantelfläche gekoppelt ist, an dem der Zylinderkopf während des Betriebs der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Temperaturgradienten aufweist . Dies ermöglicht eine vorgegebene Wärmeabfuhr von dem Düsenkörperschaft in den Zylinderkopf, wobei der Koppelbereich der Mantelfläche vorzugsweise einen geeignet großen Temperaturgradienten aufweist . Insbesondere kann das Kopplungselement am Zylinderkopf einen vorzugsweise geringen Abstand zu der Kühlung im Zylinderkopf aufweisen .
Ferner kann eine besonders wirkungsvolle thermische Kopplung erzielt werden, wenn das Kopplungselement am Zylinderkopf Kupfer umfasst . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zylinderkopfs ist das Kopplungselement als eine Schicht auf der Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs ausgebildet . Die Schicht kann einfach auf die Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs aufgebracht werden .
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schicht eine Wärmeleitpaste umfasst . Die Wärmeleitpaste kann einfach auf die Mantelfläche der Ausnehmung des Zylinderkopfs aufgebracht werden und ermöglicht eine wirkungsvolle thermische Kopplung .
Ferner kann die Schicht Kohlenstoff umfassen . Bevorzugt eine Schicht aus Graphit, das aus Kohlenstoff gebildet ist, kann auf der Mantelfläche der Ausnehmung im Zylinderkopf einfach mit einer Übermaßpassung ausgebildet sein, bezüglich dem Düsenkörperschaft . Darüber hinaus ist Graphit hitzebeständig .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zylinderkopfs ist das Kopplungselement an mindestens einem vorgegebenen Abschnitt des Umfangs der Mantelfläche der Ausnehmung ausgebildet . Unter dem vorgegebenen Abschnitt des Umfangs ist ein Teil des Umfangs zu verstehen . Das Kopplungselement am Zylinderkopf kann so ausgebildet sein, dass es nicht innerhalb des ganzen Umfangs der Mantelfläche läuft, sondern unterbrochen ist . Falls der Düsenkörperschaft eine Ungenauig- keit bezüglich seiner Rundheit aufweist, so kann diese eventuell bei der Montage des Einspritzventils in die Ausnehmung des Zylinderkopfs durch Drehen des Einspritzventils um seine Längsachse kompensiert werden .
Ferner ist der Einbau des Einspritzventils einfach, wenn das Kopplungselement am Zylinderkopf ein elastisches Material um- fasst . Das Kopplungselement am Zylinderkopf kann aber auch einstückig mit dem Zylinderkopf ausgebildet sein . Dies ist einfach bezüglich der Herstellung des Kopplungselements am Zylinderkopf .
Ferner kann das Kopplungselement aus einer Flüssigkeit gebildet sein, die nach der Montage des Einspritzventils in die Ausnehmung des Zylinderkopfs zwischen den Düsenkörperschaft und der Mantelfläche der Ausnehmung im Zylinderkopf gegossen wird und dann aushärtet . Dies ermöglicht auf einfache Weise eine passgenaue Ausbildung des Kopplungselement .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen :
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Anordnung eines Einspritzventils in einem Zylinderkopf,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils in dem Zylinderkopf mit Kühlung,
Figur 3 eine dritte Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils in dem Zylinderkopf,
Figur 4 einen Querschnitt durch das Einspritzventil gemäß Figur 3,
Figur 5 eine vierte Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils in dem Zylinderkopf,
Figur 6 eine fünfte Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils in dem Zylinderkopf, Figur 7 eine sechste Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils in dem Zylinderkopf,
Figur 8 einen Schnitt durch den Zylinderkopf gemäß Figur 7 ohne Einspritzventil .
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
Eine erste Ausführungsform einer Anordnung eines Einspritzventils 1 in einem Zylinderkopf 5 (Figur 1 ) umfasst das Einspritzventil 1 , das in einer Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs 5 angeordnet ist, wobei das Einspritzventil 1 und der Zylinderkopf 5 Teil einer Brennkraftmaschine sind. Das Einspritzventil 1 umfasst einen Düsenkörper 2 , der teilweise in einer Dü- senspannmutter 3 aufgenommen ist . Das Einspritzventil 1 weist mindestens eine Einspritzöffnung 6 auf, über die Kraftstoff in einen Brennraum 14 der Brennkraftmaschine zumessbar ist . Das Einspritzventil 1 kann als Einspritzöffnung 6 auch mehrere Einspritzlöcher aufweisen . Angrenzend an die Düsenspann- mutter 3 ist um den Düsenkörper 2 eine Inj ektordichtung 7 angeordnet . Die Inj ektordichtung 7 trennt einen Teil der Ausnehmung 4 dichtend ab, in dem die Düsenspannmutter 3 angeordnet ist, gegenüber einem brennraumseitigen Bereich 9 der Ausnehmung 4. Dabei stellt die Inj ektordichtung 7 eine axiale Kopplung zwischen der Düsenspannmutter 3 und einem Absatz 15 der Ausnehmung 4 dar . Der brennraumseitige Bereich 9 der Ausnehmung 4 erstreckt sich von dem Absatz 15 bis hin zu einem axialen Ende der Ausnehmung 4 , das dem Brennraum 14 zugewandt ist . Zwischen der Einspritzöffnung 6 und der Inj ektordichtung 7 ist der Düsenkörper 2 als Düsenkörperschaft 8 ausgebildet . Der Düsenkörperschaft 8 ist zum Teil in dem brennraumseitigen Bereich 9 der Ausnehmung 4 angeordnet und liegt dort einer Mantelfläche 10 des brennraumseitigen Bereichs 9 der Ausnehmung 4 gegenüber .
Das Einspritzventil 1 kann bezüglich der Ausführungsform der Einspritzöffnung 6 unterschiedlich ausgebildet sein . Falls das Einspritzventil 1 nach innen öffnend ausgebildet ist, umschließt der Düsenkörper 2 eine Düsennadel, an einem axialen Ende des Düsenkörpers 2 , das dem Brennraum zugewandt ist . Der Düsenkörper 2 weist dann als Einspritzöffnung 6 mindestens ein, bevorzugt mehrere Einspritzlöcher auf, die an dem axialen Ende des Düsenkörpers 2 angeordnet sind, das dem Brennraum zugewandt ist . Die Position der Düsennadel im Düsenkörper 2 wird von einem nicht dargestellten Aktuator gesteuert . In einer Schließposition unterbindet die Düsennadel einen Kraftstoffström durch die Einspritzlöcher . In einer Offenposition gibt die Düsennadel den Kraftstoffström durch die Einspritzlöcher frei .
Falls das Einspritzventil 1 nach außen öffnend ausgebildet ist, ragt die Düsennadel aus einer Ausnehmung im Düsenkörper 2 an dem dem Brennraum zugewandten axialen Ende des Düsenkörpers 2 heraus . In der Schließposition liegt die Düsennadel an der Ausnehmung im Düsenkörper 2 so an, dass der Kraftstoffstrom durch die Ausnehmung im Düsenkörper 2 unterbunden ist . In der Offenposition ist zwischen der Düsennadel und der Ausnehmung im Düsenkörper 2 ein ringförmiger Spalt gebildet, der als Einspritzöffnung 6 dient und durch den der Kraftstoff in den Brennraum 14 der Brennkraftmaschine zugemessen werden kann .
Die Bildung von Ablagerungen an dem Einspritzventil 1 ist von unterschiedlichen Parametern abhängig . Die Größe der Einspritzöffnung 6 wirkt sich auf die Schadstoffemissionen und auf die Bildung von Ablagerungen aus . Eine kleine Einspritzöffnung 6 trägt zu einem feinen Sprühbild und damit zu niedrigen Schadstoffemissionen bei, neigt aber eher zur Bildung von Ablagerungen . Die Temperatur des Einspritzventils 1 im Bereich 16 des Einspritzventils 1 , an dem die Einspritzöffnung 6 angeordnet ist, wirkt sich während eines Betriebs der Brennkraftmaschine ebenfalls auf die Bildung von Ablagerungen aus . Je niedriger die Temperatur in dem Bereich 16 des Einspritzventils 1 , an dem die Einspritzöffnung 6 angeordnet ist, desto geringer ist deren Neigung zur Bildung von Ablagerungen . Daher weist der Düsenkörperschaft 8 ein Kopplungselement 11 in einem axialen Endbereich 17 an einem axialen Ende des Düsenkörperschafts 8 auf, das in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils 1 dem Brennraum 14 zugewandt ist . Das Kopplungselement 11 ist so am Düsenkörperschaft 8 ausgebildet und angeordnet, dass ein freies Volumen 18 der Ausnehmung 4 gegenüber dem Brennraum 14 dichtend abgetrennt ist . Das freie Volumen 18 ist zwischen dem Düsenkörperschaft 8 des Einspritzventils und der Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs 5 ausgebildet und erstreckt sich von dem Kopplungselement 11 in Richtung weg von dem Brennraum 14. Dadurch wird ein Erhitzen des Düsenkörperschafts 8 durch Verbrennungsgase verringert, die während des Betriebs in dem Brennraum 14 entstehen . Die dichtende Wirkung des Kopplungselements 11 am Düsenkörperschaft 8 führt zu einer wirkungsvollen Wärmeabfuhr über den Düsenkörperschaft 8 aus dem Bereich 16 des Einspritzventils 1 , an dem die Einspritzöffnung 6 angeordnet ist . In dem Bereich 16 führt dies zu einer durchschnittlichen Senkung der Temperatur und damit zu einer geringen Neigung zur Bildung von Ablagerungen .
Das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 umfasst beispielsweise eine Graphitschicht . Diese kann in Bezug zur Aus- nehmung 4 mit einer Übermaßpassung auf dem Düsenkörperschaft aufgebracht werden . Bei einem anschließenden Einbau des Einspritzventils 1 in die Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs wird dann die Graphitschicht individuell zur Ausnehmung 4 passend abgeschliffen .
In einer zweiten Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils 1 in dem Zylinderkopf 5 (Figur 2 ) ist das Kopplungselement 11 so an dem Düsenkörperschaft 8 angeordnet, dass der Abstand zu einer Kühlung 12 im Zylinderkopf 5 möglichst gering gehalten ist . Während des Betriebs der Brennkraftmaschine bildet sich entlang des Düsenkörperschafts 8 und innerhalb des Zylinderkopfs 5 ein Temperaturgradient . Das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 ist bevorzugt an einem Koppelbereich 19 der Mantelfläche 10 angeordnet, der einen geeignet vorgegebenen Temperaturgradienten aufweist, bevorzugt mit einem geringen Abstand zu der Kühlung 12. Darüber hinaus ist das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 vorzugsweise aus einem thermisch gut leitenden Material gebildet . Thermisch gut leitend ist in diesem Zusammenhang ein Material, dessen Wärmeleitkoeffizient λ größer ist, als der Wärmeleitkoeffizient der Verbrennungsgase . Die während des Betriebs am Düsenkörperschaft 8 entstehende Wärme kann so über das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 wirkungsvoll in den Zylinderkopf 5 zur Kühlung 12 abgeführt werden .
Bevorzugt umfasst das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 Kupfer . Zum einen weist Kupfer einen sehr hohen Wärmeleitkoeffizienten λ auf, zum anderen erleichtert die Weichheit des Kupfers den Einbau des Einspritzventils 1 in die Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs 5. In einer dritten Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils 1 in dem Zylinderkopf 5 (Figur 3) weist das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 drei einzelne Abschnitte auf (siehe Figur 4 ) . Eine Ungenauigkeit in der Rundheit der Ausnehmung 4 in dem brennraumseitigen Bereich 9 kann so bei der Montage des Einspritzventils 1 durch Drehung des Einspritzventils 1 um seine Längsachse ausgeglichen werden .
In einer vierten Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils 1 in dem Zylinderkopf 5 (Figur 5) weist das Kopplungselement 11 entlang seiner axialen Erstreckung unterschiedliche Radien auf . In diesem Fall ist das Kopplungselement 11 kugelförmig ausgebildet . Der maximale Radius der Ausbuchtung ist so gewählt, dass der Düsenkörperschaft 8 und die Mantelfläche 10 gekoppelt sind. Das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 kann auch konusförmig ausgebildet sein, wobei sich der Radius vorzugsweise zum Brennraum 14 hin verkleinert . Diese Maßnahmen ermöglichen den einfachen Einbau des Einspritzventils 1 in die Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs 5.
Das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 kann vorzugsweise ein elastisches Material umfassen und/oder in Bezug auf die Ausnehmung 4 eine Übermaßpassung aufweisen . Durch Pressung des Kopplungselements 11 am Düsenkörperschaft 8 gegen die Mantelfläche 10 der Ausnehmung 4 wird das freie Volumen 18 gegenüber dem Brennraum 14 dichtend abgetrennt . Umfasst das Kopplungselement 11 ein elastisches Material, so kann bei dem Einbau des Einspritzventils 1 in den Zylinderkopf 5 die Welligkeit und eine Ungenauigkeit in der Rundheit der Ausnehmung 4 durch elastische Verformung des Kopplungselements 11 am Düsenkörperschaft 8 kompensiert werden . Das Kopplungselement 11 am Düsenkörperschaft 8 kann vorzugsweise auch als Ring ausgebildet sein . Dieser kann dann vor dem Einbau des Einspritzventils 1 in die Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs 5 auf den Düsenkörperschaft 8 geschoben werden . Bevorzugt umfasst dann der Ring ein plastisch und/oder elastisch verformbares Material .
In einer fünften Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils 1 in dem Zylinderkopf 5 (Figur 6) ist das Kopplungselement 13 als Verjüngung der Ausnehmung 4 am Zylinderkopf 5 ausgebildet . Das Kopplungselement 13 am Zylinderkopf 5 ist so ausgebildet und angeordnet, dass es den Düsenkörperschaft 8 des Einspritzventils 1 mit der Mantelfläche 10 der Ausnehmung 4 mechanisch koppelt . Dabei kann das Kopplungselement 13 am Zylinderkopf 5 einstückig mit dem Zylinderkopf 5 ausgebildet sein .
Das Kopplungselement 13 am Zylinderkopf 5 kann vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet sein, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils 1 den Düsenkörperschaft 8 des Einspritzventils 1 mit der Mantelfläche 10 der Ausnehmung 4 thermisch koppelt und/oder das freie Volumen 18 der Ausnehmung 4 gegenüber dem Brennraum 14 dichtend abtrennt . Das freie Volumen 18 ist dann zwischen dem Düsenkörperschaft 8 des Einspritzventils und der Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs 5 ausgebildet und erstreckt sich von dem Kopplungselement 11 in Richtung weg von dem Brennraum 14. Vorzugsweise kann das freie Volumen 18 mit einem axialen Endbereich 21 überlappend ausgebildet sein, der an dem axialen Ende der Ausnehmung 4 ausgebildet ist, das dem Brennraum 14 zugewandt ist . Das Kopplungselement 13 am Zylinderkopf 5 kann auch von den Ausführungsbeispielen abweichend entlang der axialen Erstreckung der Mantelfläche 10 der Ausnehmung 4 des Zylinderkopfs 5 angeordnet sein . Insbesondere kann das Kopplungselement 13 am Zylinderkopf 5 in dem Koppelbereich 19 der Mantelfläche 10 angeordnet sein, der während des Betriebs der Brennkraftmaschine einen geeignet vorgegebenen Temperaturgradienten aufweist . Dabei kann das Kopplungselement 13 am Zylinderkopf 5 beispielsweise einen vorgegebenen, vorzugsweise geringen Abstand zu der Kühlung 12 (siehe Figur 2 ) aufweisen .
In einer sechsten Ausführungsform der Anordnung des Einspritzventils 1 in dem Zylinderkopf 5 (Figur 7 ) ist das Kopplungselement 13 am Zylinderkopf 5 an zwei Abschnitten (siehe Figur 8 ) entlang des Umfangs der Mantelfläche 10 der Ausnehmung 4 angeordnet und koppelt die Mantelfläche 10 mit dem Düsenkörperschaft 8 am Einspritzventil 1. Durch diese Maßnahme können Ungenauigkeiten in der Rundheit des Düsenkörperschafts 8 bei dem Einbau des Einspritzventils 1 ausgeglichen werden .
Eine wirkungsvolle thermische Kopplung durch das Kopplungselement 11 am Zylinderkopf 5 kann durch die Verwendung eines vorzugsweise großen Anteils von Kupfer im Kopplungselement 11 am Zylinderkopf erzielt werden . Sie kann durch Auftragen einer Schicht, vorzugsweise der Wärmeleitpaste, zusätzlich verbessert werden . Das Kopplungselement 11 am Zylinderkopf kann aber auch nur aus einer entsprechend dicken Schicht der Wärmeleitpaste und/oder einem anderen thermisch gut leitenden Material gebildet sein . Die Schicht kann aber auch einen vorzugsweise hohen Anteil Graphit enthalten .
Die verschiedenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert sein . So kann beispielsweise j ede Ausführungs- form der Kopplungselemente 11 , 13 ein elastisches Material, Graphit, Kupfer, Wärmeleitpaste, ein beliebiges thermisch gut leitendes Material umfassen oder allgemein thermisch koppeln . Bei allen Ausführungsformen bei denen die Kopplungselemente 11 , 13 um den ganzen Umfang des Düsenkörperschafts 8 bzw . der Ausnehmung 4 umlaufen, kann das freie Volumen 18 dichtend abgetrennt sein gegenüber dem Brennraum 14. Bei Ausführungsformen bei denen die Kopplungselemente 11 , 13 abschnittsweise ausgebildet sind können beliebig viele Abschnitte ausgebildet sein .

Claims

Patentansprüche
1. Einspritzventil (1 ) , das in eine Ausnehmung (4 ) eines Zylinderkopfs (5) einer Brennkraftmaschine einbaubar ist, mit mindestens einer Einspritzöffnung ( 6) und einem Düsenkörper
(2 ) , der einen Düsenkörperschaft (8 ) umfasst, wobei der Düsenkörperschaft (8 ) ein Kopplungselement (11 ) aufweist, das radial vom Düsenkörperschaft (8 ) absteht und in einem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) in radialer Richtung den Düsenkörperschaft (8 ) mit einer Mantelfläche (10 ) der Ausnehmung (4 ) des Zylinderkopfs (5) mechanisch koppelt .
2. Einspritzventil (1 ) nach Anspruch 1 , bei dem das Kopplungselement (11 ) am Düsenkörperschaft (8 ) entlang seiner a- xialen Erstreckung unterschiedliche Radien aufweist .
3. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) so am Düsenkörperschaft (8 ) ausgebildet und angeordnet ist, dass in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) ein freies Volumen (18 ) zwischen der Mantelfläche (10 ) und dem Düsenkörperschaft (8 ) ausgebildet ist, der sich von dem Kopplungselement (11 ) am Düsenkörperschaft (8 ) in Richtung weg von der mindestens einen Einspritzöffnung ( 6) erstreckt, und gegenüber einem Brennraum (14 ) der Brennkraftmaschine dichtend abgetrennt ist .
4. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) so an dem Düsenkörperschaft
(8 ) angeordnet ist, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) in einem axialen Endbereich (21 ) der Ausnehmung (4 ) angeordnet ist, der dem Brennraum (14 ) der Brennkraftmaschine zugewandt ist .
5. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) so am Düsenkörperschaft (8 ) ausgebildet und angeordnet ist, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) in radialer Richtung eine thermische Kopplung zwischen dem Düsenkörperschaft (8 ) des Einspritzventils (1 ) und der Mantelfläche (10 ) der Ausnehmung
(8 ) des Zylinderkopfs (5) bildet .
6. Einspritzventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 , 2 , 4 oder 5, bei dem das Kopplungselement (11 ) an mindestens einem vorgegebenem Abschnitt des Umfangs des Düsenkörperschafts (8 ) ausgebildet ist .
7. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) so am Düsenkörperschaft (8 ) angeordnet ist, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) mit dem Zylinderkopf (5) in einem Koppelbereich (19) gekoppelt ist, an dem der Zylinderkopf (5) während eines Betriebs der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Temperaturgradienten aufweist .
8. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) so am Düsenkörperschaft (8 ) angeordnet ist, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) einen vorgegebenen Abstand zu einer Kühlung (12 ) des Zylinderkopfs (5) aufweist .
9. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) am Düsenkörperschaft (8 ) Kupfer umfasst .
10. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) als eine Schicht auf den Düsenkörperschaft ausgebildet ist .
11. Einspritzventil (1 ) nach Anspruch 10 , bei dem die Schicht Kohlenstoff umfasst .
12. Einspritzventil (1 ) nach Anspruch 10 , bei dem die Schicht eine Wärmeleitpaste umfasst .
13. Einspritzventil (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Kopplungselement (11 ) am Düsenkörperschaft (8 ) ein elastisch verformbares Material umfasst .
14. Einspritzventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , bei dem das Kopplungselement (11 ) einstückig mit dem Düsenkörperschaft (8 ) ausgebildet ist .
15. Zylinderkopf (5) für eine Brennkraftmaschine, der eine Ausnehmung (4 ) aufweist, in die ein Einspritzventil (1 ) mit einem Düsenkörperschaft (8 ) einbaubar ist, wobei an einer Mantelfläche (10 ) der Ausnehmung (4 ) ein Kopplungselement
(13) am Zylinderkopf (5) ausgebildet ist, das in einem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) in radialer Richtung den Düsenkörperschaft (8 ) mit der Mantelfläche (10 ) mechanisch koppelt .
16. Zylinderkopf (5) nach Anspruch 15, bei dem das Kopplungselement (13) am Zylinderkopf (5) so ausgebildet und angeordnet ist, dass in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils
(1 ) einfreies Volumen (20 ) zwischen der Mantelfläche (10 ) der Ausnehmung (4 ) und dem Düsenkörperschaft (8 ) ausgebildet ist, der sich vom dem Kopplungselement (13) am Zylinderkopf (5) in Richtung weg von einem Brennraum (14 ) erstreckt, und gegenüber dem Brennraum (14 ) der Brennkraftmaschine dichtend abgetrennt ist .
17. Zylinderkopf (5) nach Anspruch 15 oder 16, bei dem das Kopplungselement (13) am Zylinderkopf (5) so ausgebildet und angeordnet ist, dass es in dem eingebauten Zustand des Einspritzventils (1 ) in radialer Richtung eine thermische Kopplung zwischen dem Düsenkörperschaft (8 ) des Einspritzventils (1 ) und der Mantelfläche (10 ) der Ausnehmung (8 ) des Zylinderkopfs (5) bildet .
18. Zylinderkopf (5) nach einem der Ansprüche 15 bis 17 , bei dem das Kopplungselement (13) am Zylinderkopf (5) als eine Schicht auf der Mantelfläche (10 ) der Ausnehmung (8 ) des Zylinderkopfs (5) ausgebildet ist .
19. Zylinderkopf (5) nach Anspruch 17 , bei dem die Schicht eine Wärmeleitpaste umfasst .
20. Zylinderkopf (5) nach einem der Ansprüche 15, oder 17 bis 19, bei dem das Kopplungselement (13) am Zylinderkopf (5) an mindestens einem vorgegebenem Abschnitt des Umfangs der Mantelfläche (10 ) der Ausnehmung (8 ) des Zylinderkopfs (5) ausgebildet ist .
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