WO2022069108A1 - Injection valve for a water injection system of an internal combustion engine and water injection system having such an injection valve - Google Patents

Injection valve for a water injection system of an internal combustion engine and water injection system having such an injection valve Download PDF

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WO2022069108A1
WO2022069108A1 PCT/EP2021/072911 EP2021072911W WO2022069108A1 WO 2022069108 A1 WO2022069108 A1 WO 2022069108A1 EP 2021072911 W EP2021072911 W EP 2021072911W WO 2022069108 A1 WO2022069108 A1 WO 2022069108A1
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injection valve
water
inlet
injection
axial direction
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PCT/EP2021/072911
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Inventor
Ansgar Seitz
Elmar Okrent
Frank Miller
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Injection valve for a water injection system of an internal combustion engine and water injection system with such an injection valve
  • the invention relates to an injection valve for a water injection system of an internal combustion engine, having the features of the preamble of claim 1.
  • the internal combustion engine can in particular be a gasoline engine.
  • the invention relates to a water injection system for an internal combustion engine with an injection valve according to the invention.
  • the fuel consumption of combustion engines must be optimized, for example by increasing compression or by downsizing concepts in combination with turbocharging.
  • the engine load is high, however, it is generally not possible to operate the internal combustion engine at an operating point that would be optimal in terms of fuel consumption, since operation is limited by the tendency to knock and high exhaust gas temperatures.
  • Measures to reduce the tendency to knock and/or lower the exhaust gas temperatures provide for the injection of water, it being possible for the injection to take place directly into a combustion chamber of the internal combustion engine or into an intake tract of the internal combustion engine.
  • DE 10 2015 208 472 A1 shows an example of an internal combustion engine with a water injection device that includes a water tank for storing water, a pump for pumping the water and a water injection valve for injecting water.
  • the pump is connected to the water tank on the inlet side via a first line and to the water injection valve on the outlet side via a second line.
  • the pump can be operated in the opposite conveying direction.
  • a water injection device for an internal combustion engine is known from published application DE 10 2015 208 508 A1, which comprises at least two injection valves or water injectors, which are emptied one after the other by reversing the conveying direction of a conveying element.
  • the injection valves or water injectors therefore do not have to be designed to withstand ice pressure.
  • the fact that the injection valves are emptied one after the other is intended to safely remove any water that is present.
  • an injection valve for a water injection system of an internal combustion engine includes an annular magnetic coil for acting on a liftable armature, which is connected to a valve member.
  • the injection valve also includes a hollow-cylindrical core, which is surrounded at least in sections by the magnetic coil and is formed on an inlet connection or is connected to an inlet connection, the injection valve being able to be supplied with water via the inlet connection, with a body being inserted into the inlet connection, with an inner jacket is formed on the inlet connector in a receptacle of the inlet connector, with an outer jacket being formed on the body, with the outer jacket of the body partially abutting the inner jacket of the inlet connector.
  • At least one flow channel is formed in the axial direction between the outer shell of the body and the inner shell of the inlet connector, the flow channel formed between the body and the inlet connector Dete flow channel defines at least one inlet opening for supplying the Eispritzventil with water.
  • the injection valve for a water injection system of an internal combustion engine has the advantage that the injection valve can be emptied particularly easily and quickly through the body in the inlet connection in a suck-back operation of the water injection system. In this way, icing of the injection valve and thus damage to the injection valve can advantageously be prevented.
  • the injection valve is supplied with water, for example, exclusively via the flow channels formed in the body. These extend in the axial direction, preferably parallel to a longitudinal axis of the injection valve, along an axial direction.
  • the reduced free flow cross section of the flow channels formed in the body also increases the flow speed when water is sucked back, so that the emptying of the injection valve is accelerated at the same time.
  • the reduced flow cross section counteracts turbulence.
  • significantly more water can be sucked back out of the injection valve in the same amount of time with the same sucking-back performance of a conveying element used for sucking back. This means that the risk of icing and damage to the injection valve due to ice pressure is significantly reduced at low outside temperatures.
  • the inlet opening of the injector is not formed by the inlet port, but rather by the body inserted into the inlet port together with the inlet port.
  • the body thus reduces the free flow cross-section available for supplying water to the injection valve.
  • a dead volume in the intake port that has to be emptied to prevent the injection valve from icing is minimized. This means that less water has to be sucked back out of the injection valve.
  • the body is inserted into the inlet connection in such a way that the flow channels are formed between the body and the inlet connection.
  • the flow channels are, for example, only between the outer surface of the body pers and the inner jacket of the inlet connection.
  • the outer jacket of the body is shaped accordingly, so that flow channels are formed between the outer jacket of the body and the inner jacket of the inlet connector when the body is inserted in the inlet connector.
  • Any injection valve for example a fuel injection valve, can thus advantageously be upgraded to an injection valve according to the invention for water injection in an advantageously simple manner by means of the body inserted into the inlet connection.
  • Flow channels which are formed between the body and the inlet connector, advantageously arise simply through the contact between the outer shell of the body and the inner shell of the inlet connector, for example through grooves or grooves that are formed in the body and covered by the inner shell of the inlet connector.
  • the body can thus advantageously be manufactured in a simple manner, without flow openings having to be formed inside the body.
  • At least one indentation extending in the axial direction is formed in the body on the outer shell of the body, with the flow channel running in the indentation and being covered by the inner shell of the inlet connector in the radial direction perpendicular to the axial direction .
  • the indentation can be formed, for example, as a groove or groove in the body and can form the flow channel together with the inner jacket of the inlet connector.
  • the flow channel can thus advantageously be simply formed between the body and the inlet connector.
  • the inner casing is designed in a cylindrical manner at least in sections.
  • the receptacle of the inlet connector is designed with an advantageous geometry, which advantageously facilitates the insertion or pressing of the body into the receptacle.
  • the at least one flow channel runs in the axial direction. With a flow channel designed in this way, the water can advantageously be guided easily and effectively from the inlet opening to the injection opening of the injection valve.
  • the water to be injected through the injection valve is advantageously divided into a plurality of flow channels and conducted in parallel in the flow channels to the injection opening of the injection valve.
  • the individual flow channels have comparatively small cross sections, so that turbulence in the flow channels is advantageously prevented and the water can advantageously be sucked back out of the flow channels well and quickly.
  • the flow channels are arranged in a plane perpendicular to the axial direction on a circle.
  • the flow channels can be distributed evenly around the body and an advantageously even conduction of the water in the inlet connector is ensured.
  • all flow channels on the circle are at the same distance from the respective adjacent flow channels on the circle.
  • the body has a star-shaped cross section perpendicular to the axial direction, with a flow channel running between each two adjacent tips of the star-shaped cross section. Due to the star geometry, the press-in forces required to press the body into the inlet connection can be selected in such a way that a permanent connection is created without possible cold welding / chip formation on the counter-partner during the press-in process. For this purpose, an insertion bevel or a radius can be formed on an insertion side of the body. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the body is pressed into the recess of the inlet connector.
  • the body is advantageously firmly connected to the injection valve.
  • pressing in ensures that the areas on the outer shell and on the inner shell that touch one another are firmly in contact and separate the individual flow channels from one another. In the areas of the flow channels, the body is then at a distance from the inlet port. In the areas outside the flow channels, the body on the outer jacket is in direct contact with the inner jacket of the inlet connector and is pressed against it, so that the individual flow channels are separated from one another by the area pressed against one another.
  • pressing the body into the inlet port represents an advantageously simple and cost-effective method for fastening the body.
  • a water injection system for an internal combustion engine comprises an injection valve, the water injection system also comprising a water tank for storing water and a conveying element for conveying water from the water tank to the injection valve.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through an exemplary embodiment of the injection valve
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the longitudinal section through the exemplary embodiment of the injection valve from FIG. 1
  • 3 shows a three-dimensional sectional illustration of the exemplary embodiment of the injection valve from FIG. 1
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a water injection system
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine with an injection valve.
  • FIG. 1 shows an injection valve 1 for a water injection system 50 of an internal combustion engine 100 which comprises an annular magnetic coil 2 for acting on a movable armature 3 which is connected to a valve member 4 .
  • the valve member 4 is designed as a hollow needle and is connected at its end remote from the armature 3 to a spherical valve closing element 29 for releasing and closing at least one injection opening 30 .
  • a magnetic field forms, the magnetic force of which moves the armature 3 including the valve member 4 and the valve closing element 29 in the direction of a core 5 in order to close a working air gap 31 formed between the core 5 and the armature 3.
  • the spherical valve closing element 29 releases the injection opening 30 in the process.
  • the core 5 is designed as a hollow cylinder and is connected via a hollow-cylindrical connecting part 33 to an inlet connection 6, via which the injection valve 1 can be supplied with water from a distributor line (not shown), for example a rail.
  • the inlet socket 6 is surrounded, for example, by a cup-shaped connection element of the distribution line, a rail cup, it being possible for a sealing ring 13 to be arranged between the cup-shaped connection element and the inlet socket 6 .
  • the inlet area can thus be sealed off from the outside.
  • a body 8 is inserted, in particular pressed, into the inlet port 6 of the injector 1 in order to reduce a dead volume in the inlet area of the injector 1 .
  • the body 8 is inserted into the seat 60 of the inlet port 6 from an inlet direction of the fuel injector 1 in the axial direction a.
  • An inner casing 61 is formed on the inlet connection piece 6 in the receptacle 60 of the inlet connection piece 6 .
  • An outer casing 81 of the body 8 is formed on the body 8 .
  • the outer shell 81 of the body 8 faces the inner shell 61 of the inlet port 6 .
  • Flow channels 9 are formed between the outer jacket 81 of the body 8 and the inner jacket 61 of the inlet connector 6 .
  • the flow channels are each delimited by the outer jacket 81 of the body 8 and by the inner jacket 61 of the inlet connector 6 .
  • the outer shell 81 of the body 8 and the inner shell 61 of the inlet connector 6 are in direct contact with one another and thereby separate the flow channels 9 from one another.
  • depressions for example in the form of grooves or grooves are formed to form the flow channels. The depressions run parallel to one another in the axial direction a.
  • the indentations are covered in the radial direction r by the inner jacket 61 of the inlet connector 6, with the outer jacket 81 of the body 8 and the inner jacket 61 of the inlet connector 6 being in direct contact with one another at the edge of the indentations and thus forming the flow channels 9.
  • the radial direction r is perpendicular to the axial direction a.
  • the inner shell 61 is, for example, at least partially cylindrical.
  • a multiplicity of flow channels 9 are formed in the injection valve 1 .
  • the flow channels 9 all have the same shape. For this purpose, all depressions in the body 8 are of the same design.
  • the flow channels 9 run in the axial direction a and parallel to one another.
  • the flow channels 9 are lined up in a circle in a cross-section through the body 8 perpendicular to the axial direction a, with each two consecutive flow channels 9 having the same distance from one another as any pair of other consecutive flow channels 9 .
  • the body 8 has a star-shaped cross section.
  • the tips of the body 8, which has a star-shaped cross section, are in direct contact with the inner jacket 61 of the inlet connector 6 and form the boundaries between the individual flow channels 9 of the injector 1.
  • the tips are arranged on a circle in the cross section perpendicular to the axial direction a.
  • the flow channels 9 run in the grooves between the tips of the body 8, which has a star-shaped cross section. They flow channels 9 all have the same shape and are arranged around the body 8 at regular intervals.
  • the flow channels 9 together define an inlet opening 10 of the injection valve 1, which is used to supply the injection valve 1 with water.
  • the injection valve 1 is therefore supplied with water from the distribution line exclusively via the flow channels 9 between the inner jacket 61 of the inlet connection 6 and the outer jacket 81 of the body 8.
  • the body 8 is otherwise solid.
  • the body 8 can be made of metal, plastic or a combination of metal and plastic, for example.
  • injector 1 By reducing the dead volume through body 8 pressed into receptacle 60 of inlet connector 6, injector 1 can be emptied quickly by sucking back, so that there is no risk of damage caused by freezing water when combustion engine 100 is switched off and outside temperatures are low.
  • a water injection system 50 with injection valves 1 is shown in FIG.
  • the water injection system 50 is provided for an internal combustion engine 100 and comprises at least one distribution line 7 and at least one injection valve 1 .
  • a distribution line 7 serving to supply the injection valves 1 with water is also called rail 7 .
  • the water injection system 50 shown includes, for example, four such injection valves 1.
  • the injection valves 1 are connected to a distributor line 7.
  • a distribution line 7 usually has at least one cup-shaped connection element for connecting an injection valve 1 .
  • Injector 1 is over the cup-shaped connection element is connected to the distributor line 7 .
  • the connection can be, for example, a plug, press, clamp, snap-in and/or screw connection.
  • This connection element is also called a rail cup.
  • the rail cup encloses the end of the injector 1 on the inlet side in the area of the inlet connection piece 6.
  • An axial and/or radial gap remaining between the cup-shaped connection element and the inlet connection piece 6 or the body 8 can be used to accommodate a sealing element, in particular a sealing ring , so that the inlet area of the injection valve 1 is sealed to the outside.
  • the sealing ring can be arranged on the outer circumference of the body or can surround the body in sections, so that it seals radially. Alternatively or additionally, the sealing ring can be supported axially on an annular end face of the body 8 so that it seals axially.
  • the dead volume of the rail cup depends on the specific design of the rail cup and the design of the end of injector 1 on the inlet side.
  • the body 8 inserted into the inlet connection piece 6 can protrude beyond it in the axial direction a and/or in the radial direction.
  • the body 8 can have an annular collar that protrudes beyond the inlet connector 6 in the axial and radial directions.
  • the annular collar can also be used to support the injector 1 on a cup-shaped connection element of the distributor line 7 .
  • the injection valve 1 can be supported axially and/or radially on the cup-shaped connecting element via the annular collar.
  • the distribution line 7 or the rail 7 is supplied with water from a water tank 15 .
  • the water is supplied to the distribution line 7 via a water line 17 with the aid of a conveying element 16 .
  • the conveying element 16 is designed as a pump which is arranged outside of the water tank 15 and can be driven by an electric motor.
  • the conveying element 16 can be arranged in the water tank 15 or integrated into the bottom of the tank.
  • the conveying element 16 can be designed in such a way that it enables the conveying direction to be reversed in order to be able to empty the lines and/or components of the system, which are sensitive to ice pressure, in particular the injection valves 1, by sucking back.
  • a shut-off element 18 in particular a check valve, can be arranged in the water line 17 upstream of the conveying element 16 .
  • a filter 19 is arranged upstream of the shut-off element 18 and prevents harmful particles from entering the delivery element 16 and the injection valves 1 .
  • a return line 22 branches off from the water line 17 downstream of the conveying element 16 and ends in the water tank 15 .
  • An excess delivery quantity of the delivery element 16 can be fed back into the water tank 15 via the return line 22 , for example in order to regulate the pressure in the distribution line 7 .
  • a pressure sensor 23 can be provided in the distributor line 7 or in the water line 17 for pressure regulation.
  • a non-return valve 20 is provided in the return line 22 so that no water is sucked in from the water tank 15 via the return line 22 during the return suction process.
  • the check valve 20 is also preceded by a throttle 21, with which a dynamic pressure can be built up to implement the pressure regulation.
  • the injection valves 1 are arranged on an intake manifold 24, via which a combustion chamber 25 of the internal combustion engine 100 is supplied with combustion air.
  • the water is thus injected outside of the combustion chamber 25 through the injection valve 1 into the intake manifold 24 of the internal combustion engine 100.
  • the water is supplied to the combustion chamber 25 together with the combustion air.
  • the fuel is injected directly into the combustion chamber 25 by means of a fuel injector 26 .

Abstract

The invention relates to an injection valve (1) for a water injection system (50) of an internal combustion engine (100), comprising an annular solenoid (2) which acts upon an armature (3) which can execute a stroke movement and is connected to a valve member (4), further comprising a hollow-cylindrical core (5) which is surrounded at least in some sections by the solenoid (2) and is formed on an inlet neck (6) or is connected to an inlet neck (6). According to the invention, the injection valve (1) can be supplied with water via the inlet neck (6), a body (8) is inserted into the inlet neck (6), an inner lateral surface (61) is formed on the inlet neck (6) in a receiving body (60) of the inlet neck (6), an outer lateral surface (81) is formed on the body (8), the outer lateral surface (81) of the body (8) being in direct contact at least in some sections with the inner lateral surface (61) of the inlet neck (6) such that at least one flow channel (9) is formed in the axial direction (a) between the outer lateral surface (81) of the body (8) and the inner lateral surface (61) of the inlet neck (6), a flow channel (9) formed between the body (8) the inlet neck defining at least one inlet opening (10) for supplying the injection valve (9) with water.

Description

Beschreibung description
Titel title
Einspritzventil für ein Wassereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors sowie Wassereinspritzsystem mit einem solchen Einspritzventil Injection valve for a water injection system of an internal combustion engine and water injection system with such an injection valve
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für ein Wassereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich insbesondere um einen Benzinmotor handeln. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Wassereinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Einspritzventil. The invention relates to an injection valve for a water injection system of an internal combustion engine, having the features of the preamble of claim 1. The internal combustion engine can in particular be a gasoline engine. In addition, the invention relates to a water injection system for an internal combustion engine with an injection valve according to the invention.
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. In order to reduce carbon dioxide emissions, the fuel consumption of combustion engines must be optimized, for example by increasing compression or by downsizing concepts in combination with turbocharging. When the engine load is high, however, it is generally not possible to operate the internal combustion engine at an operating point that would be optimal in terms of fuel consumption, since operation is limited by the tendency to knock and high exhaust gas temperatures. Measures to reduce the tendency to knock and/or lower the exhaust gas temperatures provide for the injection of water, it being possible for the injection to take place directly into a combustion chamber of the internal combustion engine or into an intake tract of the internal combustion engine.
Bei Verbrennungsmotoren mit Wassereinspritzung besteht die Gefahr, dass wasserführende Leitungen und/oder Komponenten bei tiefen Temperaturen vereisen und durch Eisdruck Schaden nehmen. Um dies zu verhindern, werden die wasserführenden Leitungen und/oder Komponenten in der Regel bei abgestelltem Motor entleert. Die DE 10 2015 208 472 Al 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. In combustion engines with water injection, there is a risk that water-carrying lines and/or components will ice up at low temperatures and be damaged by ice pressure. To prevent this, the water-carrying lines and/or components are usually drained when the engine is switched off. DE 10 2015 208 472 A1 shows an example of an internal combustion engine with a water injection device that includes a water tank for storing water, a pump for pumping the water and a water injection valve for injecting water. The pump is connected to the water tank on the inlet side via a first line and to the water injection valve on the outlet side via a second line. For easy emptying of the pump, it is arranged above the water tank so that it can be emptied by gravity. Alternatively or in addition, the pump can be operated in the opposite conveying direction.
Zur Vermeidung einer Vereisung der Einspritzventile eines solchen Einspritzsystem, müssen auch diese entleert werden. Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2015 208 508 Al 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. In order to avoid the injection valves of such an injection system icing up, these must also be emptied. A water injection device for an internal combustion engine is known from published application DE 10 2015 208 508 A1, which comprises at least two injection valves or water injectors, which are emptied one after the other by reversing the conveying direction of a conveying element. The injection valves or water injectors therefore do not have to be designed to withstand ice pressure. The fact that the injection valves are emptied one after the other is intended to safely remove any water that is present.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Erfindungsgemäß wird ein Einspritzventil für ein Wassereinspritzsystem eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen. Das Einspritzventil umfasst eine ringförmige Magnetspule zur Einwirkung auf einen hub-beweglichen 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 teilweise an dem Innenmantel des Einlassstutzens anliegt. Erfindungsgemäß ist in axialer Richtung zwischen dem Außenmantel des Körpers und Innenmantel des Einlassstutzens wenigstens ein Strömungskanal ausgebildet, wobei der zwischen dem Körper und dem Einlassstutzen ausgebil- dete Strömungskanal wenigstens eine Einlassöffnung zur Versorgung des Eispritzventils mit Wasser definiert. According to the invention, an injection valve for a water injection system of an internal combustion engine is proposed. The injection valve includes an annular magnetic coil for acting on a liftable armature, which is connected to a valve member. The injection valve also includes a hollow-cylindrical core, which is surrounded at least in sections by the magnetic coil and is formed on an inlet connection or is connected to an inlet connection, the injection valve being able to be supplied with water via the inlet connection, with a body being inserted into the inlet connection, with an inner jacket is formed on the inlet connector in a receptacle of the inlet connector, with an outer jacket being formed on the body, with the outer jacket of the body partially abutting the inner jacket of the inlet connector. According to the invention, at least one flow channel is formed in the axial direction between the outer shell of the body and the inner shell of the inlet connector, the flow channel formed between the body and the inlet connector Dete flow channel defines at least one inlet opening for supplying the Eispritzventil with water.
Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
Gegenüber dem Stand der Technik weist das Einspritzventil für ein Wassereispritzsystem eines Verbrennungsmotors den Vorteil auf, dass durch den Körper in dem Einlassstutzen das Einspritzventil in einem Rücksaugbetrieb des Wassereinspritzsystems besonders einfach und schnell entleert werden kann. So kann vorteilhaft eine Vereisung des Einspritzventils und damit Schäden an dem Einspritzventil verhindert werden. Die Versorgung des Einspritzventils mit Wasser erfolgt beispielsweise ausschließlich über die im Körper ausgebildeten Strömungskanäle. Diese erstrecken sich in axialer Richtung, vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Einspritzventils, entlang einer axialen Richtung. Der reduzierte freie Strömungsquerschnitt des im Körper ausgebildeten Strömungskanäle erhöht ferner die Strömungsgeschwindigkeit beim Rücksaugen von Wasser, so dass die Entleerung des Einspritzventils zugleich beschleunigt wird. Unterstützend kommt hinzu, dass der reduzierte Strömungsquerschnitt Verwirbelungen entgegenwirkt. Im Ergebnis kann somit bei gleicher Rücksaugleistung eines zum Rücksaugen eingesetzten Förderelements in der gleichen Zeit deutlich mehr Wasser aus dem Einspritzventil rückgesaugt werden. Das heißt, dass sich die Gefahr einer Vereisung und einer Beschädigung des Einspritzventils durch Eisdruck bei tiefen Außentemperaturen signifikant verringert. Compared to the prior art, the injection valve for a water injection system of an internal combustion engine has the advantage that the injection valve can be emptied particularly easily and quickly through the body in the inlet connection in a suck-back operation of the water injection system. In this way, icing of the injection valve and thus damage to the injection valve can advantageously be prevented. The injection valve is supplied with water, for example, exclusively via the flow channels formed in the body. These extend in the axial direction, preferably parallel to a longitudinal axis of the injection valve, along an axial direction. The reduced free flow cross section of the flow channels formed in the body also increases the flow speed when water is sucked back, so that the emptying of the injection valve is accelerated at the same time. In addition, the reduced flow cross section counteracts turbulence. As a result, significantly more water can be sucked back out of the injection valve in the same amount of time with the same sucking-back performance of a conveying element used for sucking back. This means that the risk of icing and damage to the injection valve due to ice pressure is significantly reduced at low outside temperatures.
Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Einspritzventil die Einlassöffnung des Einspritzventils nicht durch den Einlassstutzen, sondern durch den in den Einlassstutzen eingesetzten Körper zusammen mit dem Einlassstutzen 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. Der Körper ist dabei derart in den Einlassstutzen eingesetzt, dass zwischen dem Körper und dem Einlassstutzen die Strömungskanäle ausgebildet sind. Die Strömungskanäle sind dabei beispielsweise nur zwischen dem Außenmantel des Kör- pers und dem Innenmantel des Einlassstutzens ausgebildet. Zur Bildung der Strömungskanäle ist der Außenmantel des Körpers entsprechend geformt, so dass zwischen dem Außenmantel des Körpers und dem Innenmantel des Einlassstutzens Strömungskanäle ausgebildet sind, wenn der Körper im dem Einlassstutzen eingesetzt ist. 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. Thus, in the injector according to the invention, the inlet opening of the injector is not formed by the inlet port, but rather by the body inserted into the inlet port together with the inlet port. The body thus reduces the free flow cross-section available for supplying water to the injection valve. At the same time, a dead volume in the intake port that has to be emptied to prevent the injection valve from icing is minimized. This means that less water has to be sucked back out of the injection valve. The body is inserted into the inlet connection in such a way that the flow channels are formed between the body and the inlet connection. The flow channels are, for example, only between the outer surface of the body pers and the inner jacket of the inlet connection. To form the flow channels, the outer jacket of the body is shaped accordingly, so that flow channels are formed between the outer jacket of the body and the inner jacket of the inlet connector when the body is inserted in the inlet connector. Any injection valve, for example a fuel injection valve, can thus advantageously be upgraded to an injection valve according to the invention for water injection in an advantageously simple manner by means of the body inserted into the inlet connection.
Strömungskanäle, die zwischen dem Körper und dem Einlassstutzen ausgebildet sind, entstehen vorteilhaft einfach durch den Kontakt zwischen Außenmantel des Körpers und dem Innenmantel des Einlassstutzens, beispielsweise durch Nuten oder Rillen, die in dem Körper ausgebildet sind und von dem Innenmantel des Einlassstutzens abgedeckt sind. Somit kann der Körper vorteilhaft einfach gefertigt werden, ohne dass Strömungsöffnungen im Inneren des Körpers ausgebildet werden müssen. Flow channels, which are formed between the body and the inlet connector, advantageously arise simply through the contact between the outer shell of the body and the inner shell of the inlet connector, for example through grooves or grooves that are formed in the body and covered by the inner shell of the inlet connector. The body can thus advantageously be manufactured in a simple manner, without flow openings having to be formed inside the body.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht. Further advantageous refinements and developments of the invention are made possible by the features specified in the dependent claims.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem Körper wenigstens eine sich in axialer Richtung erstreckende Vertiefung in dem Körper an dem Außenmantel ausgebildet ist, wobei der Strömungskanal in der Vertiefung verläuft und von dem Innenmantel des Einlassstutzens in radialer Richtung senkrecht zur axialen Richtung abgedeckt ist. Die Vertiefung kann beispielsweise als Nut oder Rille in dem Körper ausgebildet sein und zusammen mit dem Innenmantel des Einlassstutzens den Strömungskanal bilden. So kann der Strömungskanal vorteilhaft einfach zwischen dem Körper und dem Einlassstutzen gebildet sein. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that at least one indentation extending in the axial direction is formed in the body on the outer shell of the body, with the flow channel running in the indentation and being covered by the inner shell of the inlet connector in the radial direction perpendicular to the axial direction . The indentation can be formed, for example, as a groove or groove in the body and can form the flow channel together with the inner jacket of the inlet connector. The flow channel can thus advantageously be simply formed between the body and the inlet connector.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Innenmantel zumindest abschnittweise zylinderförmig ausgebildet ist. So ist die Aufnahme des Einlassstutzens mit einer vorteilhaften Geometrie ausgebildet, die das Einsetzen oder Einpressen des Körpers in die Aufnahme vorteilhaft erleichtert. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Strömungskanal in axialer Richtung verläuft. Durch einen derart ausgebildeten Strömungskanal kann das Wasser vorteilhaft einfach und gut von der Einlassöffnung zur Einspritzöffnung des Einspritzventils geleitet werden. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the inner casing is designed in a cylindrical manner at least in sections. The receptacle of the inlet connector is designed with an advantageous geometry, which advantageously facilitates the insertion or pressing of the body into the receptacle. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the at least one flow channel runs in the axial direction. With a flow channel designed in this way, the water can advantageously be guided easily and effectively from the inlet opening to the injection opening of the injection valve.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass zwischen dem Körper und dem Einlassstutzen eine Mehrzahl an Strömungskanälen ausgebildet ist. So wird das durch das Einspritzventil einzuspritzende Wasser vorteilhaft auf mehrere Strömungskanäle aufgeteilt und parallel in den Strömungskanälen zur Einspritzöffnung des Einspritzventils geleitet. Die einzelnen Strömungskanäle haben vergleichsweise kleine Querschnitte, so dass Verwirbelungen in den Strömungskanälen vorteilhaft vorgebeugt wird und das Wasser aus den Strömungskanälen vorteilhaft gut und schnell zurückgesaugt werden kann. According to an advantageous exemplary embodiment, provision is made for a plurality of flow channels to be formed between the body and the inlet connector. In this way, the water to be injected through the injection valve is advantageously divided into a plurality of flow channels and conducted in parallel in the flow channels to the injection opening of the injection valve. The individual flow channels have comparatively small cross sections, so that turbulence in the flow channels is advantageously prevented and the water can advantageously be sucked back out of the flow channels well and quickly.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Strömungskanäle in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung auf einem Kreis angeordnet sind. So können die Strömungskanäle beispielsweise gleichmäßig um den Körper herum verteilt sein und es wird eine vorteilhaft gleichmäßige Leitung des Wassers im Einlassstutzen sichergestellt. According to an advantageous embodiment, it is provided that the flow channels are arranged in a plane perpendicular to the axial direction on a circle. For example, the flow channels can be distributed evenly around the body and an advantageously even conduction of the water in the inlet connector is ensured.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass alle Strömungskanäle auf dem Kreis zu den jeweils auf dem Kreis benachbarten Strömungskanälen den gleichen Abstand aufweisen. So wird eine vorteilhaft gleichmäßige Leitung des Wassers im Einlassstutzen erreicht und das Wasser kann vorteilhaft gut, einfach und vollständig aus dem Einspritzventil zurückgesaugt werden. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that all flow channels on the circle are at the same distance from the respective adjacent flow channels on the circle. An advantageously uniform conduction of the water in the inlet connection is thus achieved and the water can advantageously be sucked back out of the injection valve well, easily and completely.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Körper senkrecht zur axialen Richtung einen sternförmigen Querschnitt aufweist, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Spitzen des sternförmigen Querschnitts jeweils ein Strömungskanal verläuft. Durch die Sterngeometrie können die Einpresskräfte, die zum Einpressen des Körpers in den Einlassstutzen so gewählt werden, dass es zu einer dauerhaften Verbindung ohne eine mögliche Kaltverschweißung / Spanbildung an dem Gegenpartner während dem Einpressvorgang kommt. Hierfür kann an einer Einführseite des Körpers eine Einführschräge oder ein Radius ausgebildet sein. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Körper in die Ausnehmung des Einlassstutzens eingepresst ist. Dadurch, dass der Körper in die Aufnahme des Einlassstutzens eingepresst ist, ist der Körper vorteilhaft fest mit dem Einspritzventil verbunden. Zudem wird durch das Einpressen sichergestellt, dass die Bereiche am Außenmantel und am Innenmantel, die einander berühren, fest aneinander liegen und die einzelnen Strömungskanäle voneinander abtrennen. In den Bereichen der Strömungskanäle ist der Körper dann von dem Einlassstutzen beabstandet. In den Bereichen außerhalb der Strömungskanäle steht der Körper an dem Außenmantel in direktem Kontakt mit dem Innenmantel des Einlassstutzens und ist an diesen angepresst, so dass die einzelnen Strömungskanäle voneinander durch den gegeneinander gepressten Bereich voneinander getrennt sind. Weiterhin stellt das Einpressen des Körpers in den Einlassstutzen eine vorteilhaft einfache und kostengünstige Methode zur Befestigung des Körpers dar. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the body has a star-shaped cross section perpendicular to the axial direction, with a flow channel running between each two adjacent tips of the star-shaped cross section. Due to the star geometry, the press-in forces required to press the body into the inlet connection can be selected in such a way that a permanent connection is created without possible cold welding / chip formation on the counter-partner during the press-in process. For this purpose, an insertion bevel or a radius can be formed on an insertion side of the body. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the body is pressed into the recess of the inlet connector. Due to the fact that the body is pressed into the receptacle of the inlet connector, the body is advantageously firmly connected to the injection valve. In addition, pressing in ensures that the areas on the outer shell and on the inner shell that touch one another are firmly in contact and separate the individual flow channels from one another. In the areas of the flow channels, the body is then at a distance from the inlet port. In the areas outside the flow channels, the body on the outer jacket is in direct contact with the inner jacket of the inlet connector and is pressed against it, so that the individual flow channels are separated from one another by the area pressed against one another. Furthermore, pressing the body into the inlet port represents an advantageously simple and cost-effective method for fastening the body.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein Wassereinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor ein Einspritzventil umfasst, wobei das Wassereinspritzsystem weiterhin einen Wassertank zum Speichern von Wasser und ein Förderelement zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zu dem Einspritzventil umfasst. According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that a water injection system for an internal combustion engine comprises an injection valve, the water injection system also comprising a water tank for storing water and a conveying element for conveying water from the water tank to the injection valve.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Einspritzventils, 1 shows a schematic longitudinal section through an exemplary embodiment of the injection valve,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Längsschnitts durch das Ausführungsbeispiel des Einspritzventils aus Fig. 1, Fig. 3 eine dreidimensionale Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels des Einspritzventils aus Fig. 1, FIG. 2 shows an enlarged illustration of the longitudinal section through the exemplary embodiment of the injection valve from FIG. 1, 3 shows a three-dimensional sectional illustration of the exemplary embodiment of the injection valve from FIG. 1,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wassereinspritzsystems, 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a water injection system,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verbrennungsmotors mit einem Einspritzventil. 5 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine with an injection valve.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Der Fig. 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 Bestro- mung 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. 1 shows an injection valve 1 for a water injection system 50 of an internal combustion engine 100 which comprises an annular magnetic coil 2 for acting on a movable armature 3 which is connected to a valve member 4 . In the present case, the valve member 4 is designed as a hollow needle and is connected at its end remote from the armature 3 to a spherical valve closing element 29 for releasing and closing at least one injection opening 30 . When the magnetic coil 2 is energized, a magnetic field forms, the magnetic force of which moves the armature 3 including the valve member 4 and the valve closing element 29 in the direction of a core 5 in order to close a working air gap 31 formed between the core 5 and the armature 3. The spherical valve closing element 29 releases the injection opening 30 in the process. If the energization of the magnet coil 2 is then terminated, the armature 3, the valve member 4 and the valve closing element 29 are returned to their initial position by the spring force of a return spring 32, so that the valve closing element 29 closes the injection opening 30 again.
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, wobei zwischen dem tassenförmigen Anschlusselement und dem Einlassstutzen 6 ein Dichtring 13 angeordnet sein kann. Der Einlassbereich kann somit nach außen abgedichtet sein. Wie in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt, ist zur Reduzierung eines Totvolumens im Einlassbereich des Einspritzventils 1 ist in den Einlassstutzen 6 des Einspritzventils 1 ein Körper 8 eingesetzt, insbesondere eingepresst. Der Körper 8 ist von einer Einlassrichtung des Einspritzventils 1 in der axialen Richtung a in die Aufnahme 60 des Einlassstutzens 6 eingesetzt. In der Aufnahme 60 des Einlassstutzens 6 ist an dem Einlassstutzen 6 ein Innenmantel 61 ausgebildet. An dem Körper 8 ist ein Außenmantel 81 des Körpers 8 ausgebildet. Der Außenmantel 81 des Körpers 8 ist dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 zugewandt. The core 5 is designed as a hollow cylinder and is connected via a hollow-cylindrical connecting part 33 to an inlet connection 6, via which the injection valve 1 can be supplied with water from a distributor line (not shown), for example a rail. The inlet socket 6 is surrounded, for example, by a cup-shaped connection element of the distribution line, a rail cup, it being possible for a sealing ring 13 to be arranged between the cup-shaped connection element and the inlet socket 6 . The inlet area can thus be sealed off from the outside. As shown in FIG. 1 , FIG. 2 and FIG. 3 , a body 8 is inserted, in particular pressed, into the inlet port 6 of the injector 1 in order to reduce a dead volume in the inlet area of the injector 1 . The body 8 is inserted into the seat 60 of the inlet port 6 from an inlet direction of the fuel injector 1 in the axial direction a. An inner casing 61 is formed on the inlet connection piece 6 in the receptacle 60 of the inlet connection piece 6 . An outer casing 81 of the body 8 is formed on the body 8 . The outer shell 81 of the body 8 faces the inner shell 61 of the inlet port 6 .
Zwischen dem Außenmantel 81 des Körpers 8 und dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 sind Strömungskanäle 9 ausgebildet. Die Strömungskanäle sind jeweils durch den Außenmantel 81 des Körpers 8 und durch den Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 begrenzt. In den Bereichen zwischen zwei nebeneinanderliegenden Strömungskanälen 9 stehen der Außenmantel 81 des Körpers 8 und der Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 in direktem Kontakt zueinander und trennen dadurch die Strömungskanäle 9 voneinander ab. In dem Körper 8 sind zur Bildung der Strömungskanäle 9 Vertiefungen, beispielsweise in Form von Nuten oder Rillen ausgebildet. Die Vertiefungen verlaufen in der axialen Richtung a parallel zueinander. Die Vertiefungen werden in radialer Richtung r von dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 überdeckt, wobei der Außenmantel 81 des Körpers 8 und der Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 am Rand der Vertiefungen in direktem Kontakt zueinander stehen und somit die Strömungskanäle 9 bilden. Die radiale Richtung r steht senkrecht zur axialen Richtung a. Der Innenmantel 61 ist beispielsweise zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgebildet. Flow channels 9 are formed between the outer jacket 81 of the body 8 and the inner jacket 61 of the inlet connector 6 . The flow channels are each delimited by the outer jacket 81 of the body 8 and by the inner jacket 61 of the inlet connector 6 . In the areas between two adjacent flow channels 9, the outer shell 81 of the body 8 and the inner shell 61 of the inlet connector 6 are in direct contact with one another and thereby separate the flow channels 9 from one another. In the body 8 9 depressions, for example in the form of grooves or grooves are formed to form the flow channels. The depressions run parallel to one another in the axial direction a. The indentations are covered in the radial direction r by the inner jacket 61 of the inlet connector 6, with the outer jacket 81 of the body 8 and the inner jacket 61 of the inlet connector 6 being in direct contact with one another at the edge of the indentations and thus forming the flow channels 9. The radial direction r is perpendicular to the axial direction a. The inner shell 61 is, for example, at least partially cylindrical.
In dem Einspritzventil 1 sind eine Vielzahl an Strömungskanälen 9 ausgebildet. Die Strömungskanäle 9 weisen alle die gleiche Form auf. Dazu sind alle Vertiefungen in dem Körper 8 gleich ausgebildet. Die Strömungskanäle 9 verlaufen in axialer Richtung a und parallel zueinander. Die Strömungskanäle 9 sind in einem Querschnitt durch den Körper 8 senkrecht zur axialen Richtung a auf einem Kreis aufgereiht, wobei jeweils zwei aufeinanderfolgende Strömungskanäle 9 voneinander den gleichen Abstand voneinander wie ein beliebiges Paar anderer aufeinanderfolgender Strömungskanäle 9 aufweist. Der Körper 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen sternförmigen Querschnitt auf. Die Spitzen des im Querschnitt sternförmig ausgebildeten Körpers 8 stehen in direkten Kontakt mit dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 und bilden die Grenzen zwischen den einzelnen Strömungskanälen 9 des Einspritzventils 1. Die Spitzen sind dabei in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung a auf einem Kreis angeordnet. Die Strömungskanäle 9 verlaufen in den Rillen zwischen den Spitzen des im Querschnitt sternförmig ausgebildeten Körpers 8. Der sternförmig ausgebildete Körper 8 ist beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Sie Strömungskanäle 9 weisen alle die gleiche Form auf und sind in regelmäßigen Abständen um den Körper 8 herum angeordnet. A multiplicity of flow channels 9 are formed in the injection valve 1 . The flow channels 9 all have the same shape. For this purpose, all depressions in the body 8 are of the same design. The flow channels 9 run in the axial direction a and parallel to one another. The flow channels 9 are lined up in a circle in a cross-section through the body 8 perpendicular to the axial direction a, with each two consecutive flow channels 9 having the same distance from one another as any pair of other consecutive flow channels 9 . In this exemplary embodiment, the body 8 has a star-shaped cross section. The tips of the body 8, which has a star-shaped cross section, are in direct contact with the inner jacket 61 of the inlet connector 6 and form the boundaries between the individual flow channels 9 of the injector 1. The tips are arranged on a circle in the cross section perpendicular to the axial direction a. The flow channels 9 run in the grooves between the tips of the body 8, which has a star-shaped cross section. They flow channels 9 all have the same shape and are arranged around the body 8 at regular intervals.
Die Strömungskanäle 9 definieren zusammen eine Einlassöffnung 10 des Einspritzventils 1, die zur Versorgung des Einspritzventils 1 mit Wasser dient. Die Versorgung des Einspritzventils 1 mit Wasser aus der Verteilerleitung erfolgt demnach ausschließlich über die Strömungskanäle 9 zwischen dem Innenmantel 61 des Einlassstutzens 6 und dem Außenmantel 81 des Körpers 8. Der Körper 8 ist ansonsten massiv ausgebildet. Der Körper 8 kann beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder einer Kombination aus Metall und Kunststoff ausgebildet sein. The flow channels 9 together define an inlet opening 10 of the injection valve 1, which is used to supply the injection valve 1 with water. The injection valve 1 is therefore supplied with water from the distribution line exclusively via the flow channels 9 between the inner jacket 61 of the inlet connection 6 and the outer jacket 81 of the body 8. The body 8 is otherwise solid. The body 8 can be made of metal, plastic or a combination of metal and plastic, for example.
Durch die Verringerung des Totvolumens durch den in die Aufnahme 60 des Einlassstutzens 6 einpressten 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. By reducing the dead volume through body 8 pressed into receptacle 60 of inlet connector 6, injector 1 can be emptied quickly by sucking back, so that there is no risk of damage caused by freezing water when combustion engine 100 is switched off and outside temperatures are low.
In Fig. 4 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. A water injection system 50 with injection valves 1 is shown in FIG. The water injection system 50 is provided for an internal combustion engine 100 and comprises at least one distribution line 7 and at least one injection valve 1 . A distribution line 7 serving to supply the injection valves 1 with water is also called rail 7 . The water injection system 50 shown includes, for example, four such injection valves 1. The injection valves 1 are connected to a distributor line 7.
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. A distribution line 7 usually has at least one cup-shaped connection element for connecting an injection valve 1 . Injector 1 is over the cup-shaped connection element is connected to the distributor line 7 . The connection can be, for example, a plug, press, clamp, snap-in and/or screw connection. This connection element is also called a rail cup. The rail cup encloses the end of the injector 1 on the inlet side in the area of the inlet connection piece 6. An axial and/or radial gap remaining between the cup-shaped connection element and the inlet connection piece 6 or the body 8 can be used to accommodate a sealing element, in particular a sealing ring , so that the inlet area of the injection valve 1 is sealed to the outside. The sealing ring can be arranged on the outer circumference of the body or can surround the body in sections, so that it seals radially. Alternatively or additionally, the sealing ring can be supported axially on an annular end face of the body 8 so that it seals axially.
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 einen Ringbund aufweisen, der den Einlassstutzen 6 in axialer und radialer Richtung überragt. Der Ringbund kann ferner zur Abstützung des Einspritzventils 1 an einem tassenförmigen Anschlusselement der Verteilerleitung 7 genutzt werden. Über den Ringbund kann das Einspritzventil 1 axial und/oder radial an dem tassenförmigen Anschlusselement abgestützt sein. The dead volume of the rail cup depends on the specific design of the rail cup and the design of the end of injector 1 on the inlet side. In order to minimize the dead volume in the rail cup or the cup-shaped connection element, the body 8 inserted into the inlet connection piece 6 can protrude beyond it in the axial direction a and/or in the radial direction. For example, the body 8 can have an annular collar that protrudes beyond the inlet connector 6 in the axial and radial directions. The annular collar can also be used to support the injector 1 on a cup-shaped connection element of the distributor line 7 . The injection valve 1 can be supported axially and/or radially on the cup-shaped connecting element via the annular collar.
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. 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. The distribution line 7 or the rail 7 is supplied with water from a water tank 15 . The water is supplied to the distribution line 7 via a water line 17 with the aid of a conveying element 16 . In the present case, the conveying element 16 is designed as a pump which is arranged outside of the water tank 15 and can be driven by an electric motor. However, other designs of the conveying element 16 are also possible. In particular, the conveying element 16 can be arranged in the water tank 15 or integrated into the bottom of the tank. The conveying element 16 can be designed in such a way that it enables the conveying direction to be reversed in order to be able to empty the lines and/or components of the system, which are sensitive to ice pressure, in particular the injection valves 1, by sucking back. In order to prevent water from flowing back from the water tank 15 in the direction of the conveying element 16 after it has been emptied, a shut-off element 18 , in particular a check valve, can be arranged in the water line 17 upstream of the conveying element 16 . In the present case, a filter 19 is arranged upstream of the shut-off element 18 and prevents harmful particles from entering the delivery element 16 and the injection valves 1 .
Bei dem in der Fig. 4 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. In the system shown in FIG. 4 , a return line 22 branches off from the water line 17 downstream of the conveying element 16 and ends in the water tank 15 . An excess delivery quantity of the delivery element 16 can be fed back into the water tank 15 via the return line 22 , for example in order to regulate the pressure in the distribution line 7 . A pressure sensor 23 can be provided in the distributor line 7 or in the water line 17 for pressure regulation. A non-return valve 20 is provided in the return line 22 so that no water is sucked in from the water tank 15 via the return line 22 during the return suction process. The check valve 20 is also preceded by a throttle 21, with which a dynamic pressure can be built up to implement the pressure regulation.
Wie der Fig. 5 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. As can be seen from FIG. 5, the injection valves 1 are arranged on an intake manifold 24, via which a combustion chamber 25 of the internal combustion engine 100 is supplied with combustion air. The water is thus injected outside of the combustion chamber 25 through the injection valve 1 into the intake manifold 24 of the internal combustion engine 100. The water is supplied to the combustion chamber 25 together with the combustion air. The fuel is injected directly into the combustion chamber 25 by means of a fuel injector 26 .
Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich. Of course, further exemplary embodiments and mixed forms of the exemplary embodiments shown are also possible.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Einspritzventil (1) für ein Wassereinspritzsystem (50) eines Verbrennungsmotors (100), umfassend eine ringförmige Magnetspule (2) zur Einwirkung auf einen hubbeweglichen Anker (3), der mit einem Ventilglied (4) verbunden ist, ferner umfassend einen hohlzylinderförmigen Kern (5), der zumindest abschnittsweise von der Magnetspule (2) umgeben ist und an einem Einlassstutzen (6) ausbildet oder mit einem Einlassstutzen (6) verbunden ist, wobei das Einspritzventil (1) über den Einlassstutzen (6) mit Wasser versorgbar ist, wobei in den Einlassstutzen (6) ein Körper (8) eingesetzt ist, wobei an dem Einlassstutzen (6) in einer Aufnahme (60) des Einlassstutzens (6) ein Innenmantel (61) ausgebildet ist, wobei an dem Körper (8) ein Außenmantel (81) ausgebildet ist, wobei der Außenmantel (81) des Körpers (8) teilweise an dem Innenmantel (61) des Einlassstutzens (6) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung (a) zwischen dem Außenmantel (81) des Körpers (8) und Innenmantel (61) des Einlassstutzens (6) wenigstens ein Strömungskanal (9) ausgebildet ist, wobei zwischen dem Körper (8) und dem Einlassstutzen (6) ausgebildete Strömungskanal (9) wenigstens eine Einlassöffnung (10) zur Versorgung des Eispritzventils (1) mit Wasser definiert. 1. Injection valve (1) for a water injection system (50) of an internal combustion engine (100), comprising an annular magnetic coil (2) for acting on a movable armature (3) which is connected to a valve member (4), further comprising a hollow-cylindrical core (5), which is surrounded at least in sections by the magnetic coil (2) and is formed on an inlet connection (6) or is connected to an inlet connection (6), the injection valve (1) being able to be supplied with water via the inlet connection (6), a body (8) being inserted into the inlet connector (6), an inner jacket (61) being formed on the inlet connector (6) in a receptacle (60) of the inlet connector (6), an outer jacket on the body (8). (81), the outer jacket (81) of the body (8) partially resting against the inner jacket (61) of the inlet connection (6), characterized in that in the axial direction (a) between the outer jacket (81) of the body ( 8) and inner jacket (61) of At least one flow channel (9) is formed in the inlet connector (6), the flow channel (9) formed between the body (8) and the inlet connector (6) defining at least one inlet opening (10) for supplying the injector valve (1) with water.
2. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Körper (8) wenigstens eine sich in axialer Richtung (a) erstreckende Vertiefung in dem Körper (8) an dem Außenmantel (81) ausgebildet ist, wobei der Strömungskanal (9) in der Vertiefung verläuft und von dem Innenmantel (61) des Einlassstutzens (6) in radialer Richtung (r) senkrecht zur axialen Richtung (a) abgedeckt ist. 2. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that at least one recess in the body (8) extending in the axial direction (a) is formed on the outer jacket (81) on the body (8), the flow channel (9 ) runs in the recess and is covered by the inner casing (61) of the inlet connection (6) in the radial direction (r) perpendicular to the axial direction (a).
3. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (61) zumindest abschnittweise zylinderförmig ausgebildet ist. 3. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the inner casing (61) is at least partially cylindrical.
4. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strömungskanal (9) in axialer Richtung (a) verläuft. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Körper (8) und dem Einlassstutzen (6) eine Mehrzahl an Strömungskanälen (9) ausgebildet ist. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (9) in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung (a) auf einem Kreis angeordnet sind. Einspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Strömungskanäle (9) auf dem Kreis zu den jeweils auf dem Kreis benachbarten Strömungskanälen (9) den gleichen Abstand aufweisen. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (8) senkrecht zur axialen Richtung (a) einen sternförmigen Querschnitt aufweist, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Spitzen des sternförmigen Querschnitts jeweils ein Strömungskanal (9) verläuft. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (8) in die Ausnehmung (60) des Einlassstutzens (6) eingepresst ist. Wassereinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor (100) mit wenigstens einem Einspritzventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wassereinspritzsystem (50) weiterhin einen Wassertank (15) zum Speichern von Wasser und ein Förderelement (16) zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank (15) zu dem Einspritzventil (1) umfasst. 4. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flow channel (9) runs in the axial direction (a). Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of flow channels (9) are formed between the body (8) and the inlet connection (6). Injection valve according to Claim 5, characterized in that the flow channels (9) are arranged on a circle in a plane perpendicular to the axial direction (a). Injection valve according to Claim 6, characterized in that all flow channels (9) on the circle are at the same distance from the respective adjacent flow channels (9) on the circle. Injection valve according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the body (8) has a star-shaped cross section perpendicular to the axial direction (a), a flow channel (9) running between each two adjacent tips of the star-shaped cross section. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the body (8) is pressed into the recess (60) of the inlet connector (6). Water injection system for an internal combustion engine (100) with at least one injection valve (1) according to one of the preceding claims, wherein the water injection system (50) further includes a water tank (15) for storing water and a conveying element (16) for conveying water from the water tank ( 15) to the injection valve (1).
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