WO2022089832A1 - Injektorhülse für einen injektor, sowie einblaseinrichtung und verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Injektorhülse für einen injektor, sowie einblaseinrichtung und verbrennungskraftmaschine Download PDF

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WO2022089832A1
WO2022089832A1 PCT/EP2021/075554 EP2021075554W WO2022089832A1 WO 2022089832 A1 WO2022089832 A1 WO 2022089832A1 EP 2021075554 W EP2021075554 W EP 2021075554W WO 2022089832 A1 WO2022089832 A1 WO 2022089832A1
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sleeve
flow
combustion chamber
gaseous fuel
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Moritz Schumacher
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Daimler Ag
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Definitions

  • Injector sleeve for an injector as well as injection device and internal combustion engine
  • the invention relates to an injector sleeve for an injector according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to an injection device with such an injector sleeve and an internal combustion engine with such an injection device.
  • DE 10 2017 213 737 A1 discloses an injector for injecting gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a nozzle body in which a pressure chamber is formed, which can be filled with gaseous fuel under an injection pressure and from which an injection opening emanates, through which the gaseous fuel can escape.
  • a deflection body is arranged in front of the injection opening in such a way that at least part of the exiting gas jet impinges on the deflection body and the exiting gas jet is fanned out as a result.
  • a disadvantage of this injector is the insufficient cooling of the nozzle body.
  • DE 10 2016 217 203 A1 discloses a known fuel injector for introducing a fuel.
  • the fuel injector comprises a valve seat which is arranged on an injector body, at least one injection opening which is provided in the injector body, a closing element which opens and closes the at least one injection opening on the valve seat, and a cooling device which is set up to close the injector body on one of the To cool spray opening having end area targeted.
  • a disadvantage of this fuel injector is the jet processing of the fuel.
  • the object of the present invention is to create an injector sleeve, an injection device and an internal combustion engine so that the injector sleeve can be cooled in a particularly advantageous manner.
  • a first aspect of the invention relates to an injector sleeve for an injector for introducing, in particular blowing, a gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the gaseous fuel is hydrogen, for example.
  • the injector sleeve which is designed separately from the injector, has a receptacle in which the injector can be accommodated at least partially.
  • the injector sleeve comprises a lateral surface on the outer circumference.
  • the lateral surface on the outer circumference has a length region around which a coolant flowing through at least one cooling chamber of the internal combustion engine can flow around on the outer circumference.
  • the preferably liquid coolant can flow directly around the longitudinal area and thus touch it directly.
  • the lateral surface on the outer circumference has at least one sealing area adjoining the longitudinal area, which is designed to seal the combustion chamber from a liquid chamber.
  • the liquid space is the cooling space.
  • the injector sleeve has a cap that can be arranged or is arranged in the combustion chamber.
  • the cap has at least or exactly one through-flow opening through which the gaseous fuel flowing out of the injector can flow directly for jet formation of the gaseous fuel.
  • the cap can have at least one additional or more additional through-flow openings, the previous and following statements relating to the at least or exactly one through-flow opening being transferrable to the respective additional through-flow opening and vice versa.
  • the cap of the injector sleeve has, for example, a wall area which directly delimits the flow opening, in particular in the circumferential direction of the flow opening.
  • the fuel flowing through the through-flow opening forms a fuel jet, also referred to simply as a jet, which emerges from the through-flow opening or out of the cap via the through-flow opening and thereby flows, for example, in particular directly into the combustion chamber.
  • the jet is formed by means of the through-flow opening or by means of the wall area.
  • the through-flow opening or the wall area imposes a shape on the jet or causes a shape of the jet.
  • the through-flow opening or the wall area brings about a shape of the jet.
  • the shape of the jet depends on the flow opening, in particular on its geometry or shape. In other words, a shape of the jet results from a shape, in particular on the inner peripheral side, of the through-flow opening.
  • the injector has, for example, at least or exactly one outlet opening, from which the gaseous fuel flows out or via which the gaseous fuel, which flows through the injector, flows out of the injector.
  • the gaseous fuel flows through the through-flow opening of the cap, which in particular protrudes into the combustion chamber or opens into the combustion chamber.
  • the gaseous fuel on its flow path from the injector into the combustion chamber first flows through the outlet opening of the injector and thus flows out of the injector and then flows through the flow-through opening of the cap, so that in the flow direction of the gaseous fuel from the injector into the Combustion chamber, the flow opening is arranged downstream of the outlet opening of the injector.
  • the through-flow opening forms the jet, with the formation of which the gaseous fuel is blown into the combustion chamber will.
  • the flow-through opening is the last opening through which the fuel flows before it flows into the combustion chamber.
  • the injector In conventional internal combustion engines that can be operated using a gaseous fuel and are also referred to as gas engines, in particular with direct injection, in which the gaseous fuel is blown directly into the combustion chamber, the injector has a switchable valve in particular on, by means of which a flow of fuel into the combustion chamber or through the injector is adjusted, in particular controlled or regulated.
  • the injector itself usually has a suitable geometry for jet shaping. This means that the injector itself has a suitable geometry that forms at least one or more jets of fuel, also referred to as gas jets.
  • the geometry for jet formation is also referred to as jet-forming geometry and is, for example, the last geometry or the last opening through which the fuel flows before it flows into the combustion chamber to form a fuel jet.
  • This geometry for jet shaping is usually and usually formed by a nozzle cap or blow cap on a tip of the injector, also known as the injector tip, and when an injector sleeve that is designed separately from the injector and also known as a water protection sleeve is used, in which the injector is received, the injector, in particular its tip, and thereby the geometry for jet formation, in particular in the axial direction of the injector sleeve or in the longitudinal direction of the injector sleeve and the injector, protrudes from the injector sleeve.
  • the geometry for shaping the jet is therefore usually not formed by the injector sleeve, but by the injector itself.
  • the switchable valve of the injector can be arranged in a housing of the injector and/or be designed as an outwardly opening poppet valve or umbrella valve or inwardly opening needle valve.
  • a mixture comprising fuel and air is burned in the combustion chamber.
  • the surfaces of the valve and the jet-shaping geometry on the combustion chamber side absorb a lot of heat during combustion, which is to be given off to a cylinder head on which the injector sleeve and the injector are held, or to the preferably liquid coolant, also referred to as the cooling medium, in order to avoid a surface temperature that is too high to avoid.
  • a high surface temperature can lead to a loss of desired mechanical properties Properties, corrosion or oxidation and premature ignition of the mixture in the combustion chamber. Each of these cases can limit the function and damage the internal combustion engine if no appropriate countermeasures are taken.
  • hydrogen is used as a fuel
  • the surfaces on the combustion chamber side are exposed to a high thermal load, since hydrogen has a very high thermal conductivity and the hydrogen flame burns very close to the surfaces.
  • the injector shaft is cylindrical and as slim as possible at the tip executed.
  • the jet-shaping geometry is formed by the injector sleeve which is formed separately from the injector and is additionally provided thereto or is formed in the injector sleeve.
  • heat introduced into the cap of the injector sleeve also referred to as a nozzle cap or blower cap, can be dissipated to the coolant in a particularly advantageous manner, in particular over the length region around which the coolant (coolant) flows or washes directly.
  • the sealing area can ensure that no liquid from the liquid space, in particular no coolant from the cooling space, penetrates into an undesired area such as the combustion space.
  • the injector sleeve which is designed separately from the injector and is provided in addition thereto, also enables a particularly simple installation of the injector and an advantageous sealing of the cooling chamber or the liquid chamber.
  • the injector sleeve is arranged on a component such as the aforementioned cylinder head in a state in which the injector is spaced apart and separated from the injector sleeve and is not arranged in the injector sleeve is mounted, in particular in such a way that the cooling or liquid chamber is sealed by means of the sealing area, for example against the aforementioned area, in particular against the combustion chamber.
  • the injector is then mounted, for example in such a way that the injector is at least partially arranged in the injector sleeve.
  • the injector is at least partially inserted into the injector sleeve in the direction of longitudinal extension of the injector sleeve.
  • the receptacle of the injector sleeve is preferably a through opening and/or can be designed as a bore.
  • the injector sleeve is also referred to as a water protection sleeve, since it is used to seal areas such as the combustion chamber, the cooling chamber or liquid chamber and possibly another oil chamber from one another.
  • sealing elements are used, for example, which are formed separately from the injector sleeve and separately from the cylinder head and on the one hand directly on the cylinder head and on the other hand directly on the injector sleeve, in particular on its outer circumferential lateral surface, or are supported.
  • the receptacle is an internal geometry or has an internal geometry that is used to at least partially accommodate the injector.
  • a sealing element between the injector and the water protection sleeve in particular in the receptacle, seals the combustion chamber from an interior or from an area of the receptacle of the water protection sleeve, with the area of the receptacle above the injector or on a side of the Sealing element can be arranged.
  • the water protection sleeve means that the injector can be installed from the oil chamber or from outside a cylinder head cover.
  • Thread or clamping claws used. If sealing elements are used that require a preload force for proper functioning, this preload force can also be applied through the thread or clamping claws.
  • At least the longitudinal area is formed by a wall of the injector sleeve, the wall being formed in one piece with the cap.
  • at least the wall of the injector sleeve having the length region and the cap are formed by a one-piece component.
  • This configuration has the advantage that the heat of the cap can be dissipated particularly effectively from the cap.
  • the wall forms or encompasses the aforementioned wall area delimiting the through-flow opening.
  • the sealing area is also formed in one piece with the cap.
  • at least the wall forming the longitudinal area, the sealing area and the cap are formed by a one-piece component.
  • a further embodiment is characterized in that the sealing area has at least one sealing element for sealing the combustion chamber from the liquid chamber.
  • the sealing element arranged in the sealing area seals the combustion chamber from the liquid chamber, which is in particular the cooling chamber, so that, for example, an undesired flow of a medium from the combustion chamber into the liquid chamber and vice versa can be avoided. This has the advantage that the medium is prevented from overflowing when the injector sleeve is installed.
  • the sealing element is a recess in which a sealing element formed separately from the injector sleeve and preferably also separately from the cylinder head is at least partially located is recordable.
  • the recess is, for example, a groove running around, in particular completely, in the circumferential direction of the injector sleeve, that is to say an annular groove, in which the sealing element can be arranged at least partially.
  • the sealing element also referred to as the sealing element, is preferably formed from an elastically deformable plastic, in particular rubber. This has the advantage that particularly high pressures can be sealed.
  • the through-flow opening has a passage direction along which the fuel can flow through the through-flow opening, the passage direction running obliquely to the longitudinal extension direction of the injector sleeve.
  • the through-flow opening is formed in one plane, with the passage direction running perpendicular to the plane.
  • the direction of passage coincides with the axial direction of the through-flow opening.
  • a second aspect of the invention relates to an injection device for injecting a gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the injection device comprises an injector, through which the gaseous fuel can flow, and an injector sleeve, which is designed separately from the injector.
  • the injector sleeve has a receptacle in which the injector is at least partially accommodated.
  • the injector sleeve has a lateral surface on the outer circumference.
  • the lateral surface on the outer circumference has a length region around which a coolant flowing through at least one cooling chamber of the internal combustion engine can flow around on the outer circumference.
  • the lateral surface on the outer circumference has at least one sealing area adjoining the longitudinal area, which is designed to seal the combustion chamber from a liquid chamber.
  • the liquid space is the cooling space.
  • the injector sleeve has a cap which can be arranged in the combustion chamber and which has at least or exactly one through-flow opening through which the gaseous fuel flowing out of the injector can flow directly for jet formation of the gaseous fuel.
  • the injector includes an injector housing which has the outlet opening. In other words, it forms or limits injector housing the outlet opening of the injector.
  • the gaseous fuel can flow through the injector housing.
  • a valve element is arranged in the injector housing and can be embodied as a needle, in particular as a nozzle needle. The valve element can be moved in particular in a translatory manner relative to the injector housing of the injector. This means that the valve element can be moved between at least one closed position and at least one open position.
  • valve element closes the outlet opening of the injector. This means that no gaseous fuel can flow out in the closed position.
  • the valve element releases the outlet opening of the injector. This means that in the open position, gaseous fuel can flow out through the outlet opening.
  • the injection device has an intermediate space that is partially delimited by the injector, in particular directly, and partially by the cap, in particular directly.
  • the intermediate space is arranged upstream of the flow opening and downstream of the injector in the flow direction of the fuel flowing out of the injector and flowing through the flow opening.
  • the injector has the aforementioned outlet opening, through which the gaseous fuel can flow out of the injector.
  • the intermediate space is downstream of the Outlet opening and is flowed through upstream of the flow opening.
  • the intermediate space is preferably arranged downstream of the outlet opening and upstream of the flow-through opening.
  • a third aspect of the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle.
  • the internal combustion engine includes the injection device.
  • the internal combustion engine designed, for example, as a reciprocating piston engine has at least one combustion chamber which, for example, is partially formed by a cylinder, by a translationally movable piston accommodated in the cylinder and by a combustion chamber roof.
  • the injector has at least one or the aforementioned outlet opening, via which the gaseous fuel can be discharged from the injector, with the outlet opening projecting into the combustion chamber.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an injection device according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the injection device according to a second embodiment.
  • Fig.1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of a
  • the injection device 36 is part of a
  • Internal combustion engine in particular of a motor vehicle.
  • the motor vehicle designed, for example, as a motor vehicle has the internal combustion engine and can be driven by means of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a cylinder head 42 and at least one combustion chamber.
  • the internal combustion engine can be operated using a gaseous fuel and is therefore a gas engine.
  • the gaseous fuel can be blown directly into the combustion chamber by means of the injection device 36 .
  • the injection device 36 comprises an injector 12 through which the gaseous fuel can flow and an injector sleeve 10 which is formed separately from the injector 12 and is additionally provided thereto, which is also referred to as a water protection sleeve.
  • Injector sleeve 10 has a receptacle 14 embodied here as a through-opening, in which at least part of injector 12 is accommodated.
  • the injector sleeve 10 has a preferably one-piece wall 30 .
  • the injector sleeve 10 is preferably designed in one piece.
  • the wall 30 comprises or forms an outer peripheral lateral surface 16 and an inner peripheral lateral surface 48.
  • the inner peripheral lateral surface 48 faces away from the outer peripheral lateral surface 16, in particular in the radial direction of the injector sleeve 10, i.e. along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the injector sleeve 10
  • Lateral surface 48 at least a longitudinal region of the receptacle 14 in the longitudinal direction of the injector sleeve 10 extending circumferential direction of the injector sleeve 10 completely circumferentially directly.
  • the entire receptacle 14 is delimited, in particular directly, by the lateral surface 48 on the inner circumference.
  • the outer peripheral lateral surface 16 has a longitudinal region 18 around which a coolant flowing through at least one cooling chamber 20 of the internal combustion engine can flow on the outer peripheral side.
  • the cooling chamber 20 is at least partially formed or delimited by the cylinder head 42 .
  • the cooling chamber 20 is a cooling jacket or part of a cooling jacket, through which the coolant, which is also referred to as the cooling medium and is preferably liquid, can flow.
  • the coolant preferably includes at least water, so that the coolant can also be used as cooling water, the cooling space 20 or the liquid space 24 can also be used as a water space, and the cooling jacket can also be used as a water jacket referred to as.
  • the cylinder head 42 can be cooled at least in a partial area by means of the coolant.
  • the injector sleeve 10 can be cooled, in particular over its longitudinal region 18, by means of the coolant flowing directly around the longitudinal region 18. This means that the coolant flows directly around the longitudinal area 18 on its way through the cooling chamber 20, ie touches it directly.
  • the longitudinal region 18 faces away from the receptacle 14, in particular in the radial direction of the injector sleeve 10 and thus in the radial direction of the injector 12, whose direction of longitudinal extent coincides with the direction of longitudinal extent of the injector sleeve 10.
  • the lateral surface 16 on the outer circumference has at least one sealing area 22 adjoining the longitudinal area 18 , by means of which the combustion chamber 11 in FIG. 1 is sealed against a liquid chamber 24 or vice versa.
  • the liquid chamber 24 is the cooling chamber 20.
  • the sealing area 22 follows the longitudinal area 18 in the longitudinal direction of the injector sleeve 10, also referred to simply as sleeve. In the exemplary embodiment shown in FIG , which is perpendicular to the longitudinal direction of the sleeve.
  • the end face 13 faces the cylinder head 42 or a wall area of the cylinder head in the longitudinal direction of the sleeve, with at least a part of the end face 13 in the longitudinal direction of the sleeve resting, resting or sitting directly on the wall area.
  • the sealing region 22 facing the wall region of the cylinder head 42 in the longitudinal direction of the sleeve faces away from at least part of the receptacle 14 in the longitudinal direction of the sleeve.
  • the sealing area 22 has at least one or more sealing elements, the sealing element being designed as a recess 34 in the present case.
  • the recess 34 preferably extends completely around the sleeve in the circumferential direction and is thus formed, for example, as an annular groove.
  • a separately formed from the sleeve and separately from the cylinder head 42 sealing element 32 is partially arranged, which on the one hand directly on the sleeve and on the other hand, rests directly on the cylinder head 42, in particular on its wall area.
  • the sleeve is sealed against the cylinder head 42, and as a result the cooling chamber 20 (liquid chamber 24) is sealed against the combustion chamber.
  • the injector 12 comprises, for example, an injector housing 46 into which the gaseous fuel can be introduced, in particular from outside the injector 12 as a whole.
  • the gaseous fuel introduced into the injector housing 46 can flow through the injector housing 46 .
  • the injector 12, in particular the injector housing 46 has at least or precisely one outlet opening 40 for the fuel introduced into the injector housing 46, in particular at its tip, which is also referred to as the injector tip.
  • a valve element is arranged in the injector housing 46 and can be designed as a needle, for example, in particular as a nozzle needle.
  • the valve element can be moved relative to the injector housing 46 of the injector 12, in particular in the longitudinal direction of the injector 12 and/or in a translatory manner, between a closed position and at least one open position. In the closed position, the valve element closes the outlet opening 40 of the injector 12. This means that no gaseous fuel can flow out of the injector 12 in the closed position. In the open position, the valve element releases the outlet opening 40 of the injector 12 . This means that in the open position, gaseous fuel can flow through the outlet opening 40 and thereby flow out of the injector housing 46 and thus out of the injector 12 as a whole.
  • a component which can be a component of the injector 12 is denoted by 44 .
  • the component 44 can be part of the injector housing 46 or another, in particular separate, housing of the injector 12 . It can be seen that the component 44 is at least partially arranged in the receptacle 14 and in the radial direction of the injector 12 or the sleeve outwards directly on the sleeve, in particular on the inner circumferential lateral surface 48, and in the radial direction of the sleeve or of the injector 12 rests directly on the injector housing 46 inward.
  • At least a partial region 45 of component 44 rests, in particular directly, on the sleeve, in particular on the inner peripheral lateral surface 48, as a result of which, for example, the combustion chamber is sealed off from at least part of receptacle 14, also referred to as the interior or interior of injector sleeve 10.
  • the cylinder head 42 has a receptacle 15 which is designed in particular as a through-opening, which in itself, ie for viewed alone, opens into the cooling chamber 20 .
  • the sleeve is partially accommodated in the receptacle 15 .
  • the sleeve protrudes from the receptacle 15, passes through the cooling chamber 20 and penetrates a further passage opening in the cylinder head 42, the further passage opening penetrating the wall region of the cylinder head 42.
  • the sleeve protrudes from the further through-opening on a side of the wall region facing away from the cooling chamber 20 and protrudes into the combustion chamber 11 .
  • a further sealing area 17 of the sleeve in particular the lateral surface 16 on the outer circumference, adjoins the longitudinal area 18 pointing away from the sealing area 22, so that the sealing area 17 is arranged on a side of the longitudinal area 18 facing away from the sealing area 22 in the longitudinal direction of the sleeve .
  • the sealing region 17 also has a further sealing element designed here as a recess 19, in particular as a groove and very particularly as an annular groove.
  • a further sealing element can be accommodated or accommodated at least partially in the recess 19, which can be formed separately from the sleeve and separately from the cylinder head and can rest directly on the sleeve on the one hand and directly on the cylinder head 42 on the other.
  • the cooling space 20 liquid space 24
  • the further fluid space is arranged, for example, on a side of the length region 18 or of the sealing region 17 which faces away from the cooling space 20 in the longitudinal direction of the sleeve.
  • the further fluid space can be flowed through by a further, in particular liquid, medium, the further fluid preferably being an oil.
  • the additional fluid space is an oil space, for example.
  • the injector sleeve 10 which is designed separately from the injector 12 and is provided in addition to the injector 12 , has a cap 26 which is arranged in the combustion chamber 11 or protrudes into the combustion chamber 11 .
  • the cap 26 is formed in one piece with the wall 30 which forms the longitudinal region 18 .
  • the wall 30 forms the outer peripheral lateral surface 16 and thus the longitudinal region 18 and preferably also the sealing regions 22 and 17.
  • the sealing regions 22 and 17, the longitudinal region 18 and the cap 26 are therefore preferably formed in one piece with one another or by a one-piece component, in particular in the form of the sleeve.
  • the cap 26 has precisely one throughflow opening 28 through which the gaseous fuel flowing out of the injector 12, in particular via the outlet opening 40, can flow directly, for jet formation of the gaseous fuel flowing out of the injector 12 and then flowing directly through the throughflow opening 28 on.
  • the gaseous fuel flowing out of the sleeve via the through-flow opening 28 flows directly into the combustion chamber 11 .
  • the flow-through opening 28 is thus arranged downstream of, in particular the entire, injector 12 and thus downstream of the outlet opening 40 in the flow direction of the fuel.
  • the flow-through opening 28 forms or shapes the gaseous fuel flowing directly through the flow-through opening 28 into a fuel jet, also referred to simply as a jet, which flows out of the flow-through opening 28 or away from it and flows into the combustion chamber 11 .
  • a fuel jet also referred to simply as a jet
  • the fuel is blown directly into the combustion chamber 11 .
  • the through-flow opening 28 or a wall region 50 of the cap 26 directly delimiting the through-flow opening 28 forms the jet penetrating into the combustion chamber 11 from the through-flow opening 28, the shape of which thus depends on a shape, in particular on the inner peripheral side, of the through-flow opening 28 .
  • the through-flow opening 28 is thus a jet-shaping geometry, which is now not integrated in the injector 12 but in the injector sleeve 10 . Since the longitudinal area 18 or the wall 30 is flushed directly by the coolant at least in the longitudinal area 18, heat introduced into the cap 26, also referred to as a nozzle cap or blower cap, can be dissipated particularly well to the coolant, also referred to as a cooling medium.
  • heat introduced into the cap 26, also referred to as a nozzle cap or blower cap can be dissipated particularly well to the coolant, also referred to as a cooling medium.
  • separating the sealing element and jet-shaping element, in the present case in the form of the through-flow opening 28 would not work, since a dead volume between these two elements would lead to problems when metering the then liquid fuel.
  • gaseous fuels and hydrogen in particular, however, no disadvantage is to be feared from this due to the low density of the fuel.
  • At least a partial area of the cap 26 is arranged in the combustion chamber, so that at least the partial area of the cap 26 protrudes into the combustion chamber.
  • the through-flow opening 28 is arranged in the partial area of the cap 26 . This means that the flow opening 28 is arranged in the combustion chamber or protrudes into the combustion chamber.
  • the cap 26 of the injector sleeve 10 has the wall area 50 which directly delimits the flow opening 28 .
  • the gaseous fuel flows through the through-flow opening 28 of the cap 26 and into the combustion chamber 11.
  • the gaseous fuel on its flow path from the injector 12 into the combustion chamber 11 first passes through the Outlet opening 40 of the injector 12 flows and then flows through the through-flow opening 28 of the cap 26.
  • the through-flow opening 28 is arranged downstream of the outlet opening 40 of the injector 12 in the flow direction of the gaseous fuel from the injector 12 into the combustion chamber 11 .
  • the injection device 36 has an intermediate space 38 delimited in part by the injector 12 and in part by the cap 26, in particular directly in each case.
  • the intermediate space 38 is arranged upstream of the through-flow opening 28 and downstream of the outlet opening 40 of the injector 12 in the flow direction of the fuel flowing out of the injector 12 and flowing through the through-flow opening 28 .
  • the gaseous fuel discharged from the injector 12 is discharged from the injector 12 via the discharge port 40 , and then the gaseous fuel flows into and through the clearance 38 .
  • the fuel then flows through the through-flow opening 28.
  • At least part of the gaseous fuel touches at least part of the wall area 50 of the injector sleeve 10 directly. After the gaseous fuel has spread out in the intermediate space 38, the gaseous fuel flows through the through-flow opening 28 and thus out of the cap 26 into the combustion chamber.
  • the cap 26 of the injector sleeve 10 has several, in particular at least or exactly two, flow openings 28 through which the gaseous fuel flowing out of the injector 12 can flow directly.
  • the through-flow openings 28 are preferably arranged in the partial area of the cap 26 , the partial area protruding into the combustion chamber 11 . This means that the flow openings 28 protrude into the combustion chamber.
  • the needle releases the outlet opening 40 of the injector 12 so that the gaseous fuel can flow out of the outlet opening 40 of the injector 12 . At least part of the gaseous fuel can touch at least part of the wall area 50 of the cap 26 directly.
  • the gaseous fuel flows through the flow-through openings 28 of the cap 26 and into the combustion chamber 11 .
  • the through-flow openings 28 are arranged downstream of the outlet opening 40 of the injector 12 in the flow direction of the gaseous fuel from the injector 12 into the combustion chamber.
  • the through-flow openings 28 form or respectively form a jet of the gaseous fuel flowing into the combustion chamber 11 and are therefore respective, jet-forming geometries which are now not in the injector 12, but are integrated into the injector sleeve 10, with the jets arriving or penetrating the combustion chamber 11 particularly favorably in the second embodiment.
  • the respective flow opening 28 is formed in one plane or extends in a respective plane.
  • the gaseous fuel can flow through the respective through-flow opening along a respective through-flow direction, with the through-flow direction running perpendicularly to the plane.
  • the plane runs perpendicular to the longitudinal direction of the sleeve. This means that in the first embodiment the direction of passage runs parallel to the direction of longitudinal extent of injector sleeve 10 or coincides with the direction of longitudinal extent of injector sleeve 10 . In the second embodiment, however, the plane runs obliquely to the longitudinal direction of the sleeve.
  • the direction of passage runs obliquely to the direction of longitudinal extension of the injector sleeve 10 .
  • the passage directions of the through-flow openings 28 or the planes run at an angle to one another.
  • the passage directions or the planes could possibly run perpendicular to one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Injektorhülse (10) für einen Injektor (12) zum Einbringen eines gasförmigen Kraftstoffes in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Aufnahme (14), in welcher der Injektor (12) zumindest teilweise aufnehmbar ist, mit einer außenumfangsseitigen Mantelfläche (16), welche wenigstens einen Längenbereich (18), der außenumfangsseitig von einem wenigstens einen Kühlraum (20) der Verbrennungskraftmaschine durchströmenden Kühlmittel umströmbar ist, und wenigstens einen sich an den Längenbereich (18) anschließenden Abdichtbereich (22) aufweist, welcher zum Abdichten des Brennraums gegen einen Flüssigkeitsraum (24) ausgebildet ist, wobei die Injektorhülse (10) eine in dem Brennraum anordenbare Kappe (26) aufweist, welche wenigstens eine direkt von dem aus dem Injektor (12) ausströmenden, gasförmigen Kraftstoff durchströmbare Durchströmöffnung (28) zur Strahlformung des gasförmigen Kraftstoffes aufweist.

Description

Injektorhülse für einen Injektor, sowie Einblaseinrichtung und Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Injektorhülse für einen Injektor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einblaseinrichtung mit einer solchen Injektorhülse und eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Einblaseinrichtung.
Die DE 10 2017 213 737 A1 offenbart einen Injektor zum Eindüsen von gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper, in dem ein Druckraum ausgebildet ist, der mit gasförmigem Kraftstoff unter einem Eindüsdruck befüllbar ist und von dem eine Eindüsöffnung ausgeht, durch die der gasförmige Kraftstoff austreten kann. Vor der Eindüsöffnung ist ein Umlenkkörper so angeordnet, dass zumindest ein Teil des austretenden Gasstrahls auf den Umlenkkörper trifft und der austretende Gasstrahl dadurch aufgefächert wird. Ein Nachteil dieses Injektors ist die unzureichende Kühlung des Düsenkörpers.
Der DE 10 2016 217 203 A1 ist ein Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines Kraftstoffs als bekannt zu entnehmen. Der Kraftstoffinjektor umfasst einen Ventilsitz, welcher an einem Injektorkörper angeordnet ist, wenigstens eine Spritzöffnung, welche im Injektorkörper vorgesehen ist, ein Schließelement, welches am Ventilsitz die wenigstens eine Spritzöffnung freigibt und verschließt, und eine Kühleinrichtung, welche eingerichtet ist, den Injektorkörper an einem die Spritzöffnung aufweisenden Endbereich gezielt zu kühlen. Als nachteilig dieses Kraftstoffinjektors ist die Strahlaufbereitung des Kraftstoffs anzusehen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Injektorhülse, eine Einblaseinrichtung sowie eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, so dass die Injektorhülse besonders vorteilhaft gekühlt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Injektorhülse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch eine Einblaseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Injektorhülse für einen Injektor zum Einbringen, insbesondere Einblasen, eines gasförmigen Kraftstoffes in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Das bedeutet, dass mittels des Injektors der gasförmige Kraftstoff in den Brennraum eingebracht, insbesondere eingeblasen, wird. Dabei ist der gasförmige Kraftstoff beispielsweise Wasserstoff. Die separat von dem Injektor ausgebildete Injektorhülse weist eine Aufnahme auf, in welcher der Injektor zumindest teilweise aufnehmbar ist. Die Injektorhülse umfasst eine außenumfangseitige Mantelfläche. Die außenumfangseitige Mantelfläche weist einen Längenbereich auf, welcher außenumfangseitig von einem wenigstens einen Kühlraum der Verbrennungskraftmaschine durchströmenden Kühlmittel umströmbar ist. Insbesondere kann das vorzugsweise flüssige Kühlmittel den Längenbereich direkt umströmen und somit direkt berühren. Des Weiteren weist die außenumfangseitige Mantelfläche wenigstens einen sich an den Längenbereich anschließenden Abdichtbereich auf, welcher zum Abdichten des Brennraums gegen einen Flüssigkeitsraum ausgebildet ist. Beispielsweise ist der Flüssigkeitsraum der Kühlraum.
Um die Injektorhülse besonders vorteilhaft kühlen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Injektorhülse eine in dem Brennraum anordenbare oder angeordnete Kappe aufweist. Die Kappe weist wenigstens oder genau eine direkt von dem aus dem Injektor ausströmenden, gasförmigen Kraftstoff durchströmbare Durchströmöffnung zur Strahlformung des gasförmigen Kraftstoffes auf. Insbesondere kann die Kappe wenigstens eine weitere oder mehrere, weitere Durchströmöffnungen aufweisen, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu der wenigstens oder genau einen Durchströmöffnung auf die jeweilige, weitere Durchströmöffnung übertragbar sind und umgekehrt. Unter dem Merkmal, dass der gasförmige, aus dem Injektor ausströmende Kraftstoff die Durchströmöffnung direkt durchströmenden kann, ist insbesondere folgende zu verstehen: Die Kappe der Injektorhülse weist beispielsweise einen Wandungsbereich auf, welcher die Durchströmöffnung, insbesondere in Umfangsrichtung der Durchströmöffnung vollständig umlaufend, direkt begrenzt. Somit berührt zumindest ein Teil des aus dem Injektor ausströmenden, gasförmigen Kraftstoffs zumindest einen Teil des Wandungsbereichs direkt. Insbesondere bildet der die Durchströmöffnung durchströmende Kraftstoff einen einfach auch als Strahl bezeichneten Kraftstoffstrahl, welcher aus der Durchströmöffnung bzw. über die Durchströmöffnung aus der Kappe austritt und dadurch beispielsweise, insbesondere direkt, in den Brennraum einströmt. Da der Strahl bzw. der den Strahl bildende, gasförmige Kraftstoff die Durchgangsöffnung direkt durchströmt und den Wandungsbereich direkt berührt, wird der Strahl mittels der Durchströmöffnung bzw. mittels des Wandungsbereichs geformt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Durchströmöffnung bzw. der Wandungsbereich dem Strahl eine Form aufprägt bzw. eine Form des Strahls bewirkt. Wieder mit andere Worten ausgedrückt bewirkt die Durchströmöffnung bzw. der Wandungsbereich eine Form des Strahls. Dies bedeutet beispielsweise auch, dass die Form des Strahls von der Durchströmöffnung, insbesondere von dessen Geometrie bzw. Form, abhängt. Anders ausgedrückt resultiert eine Form des Strahls aus einer, insbesondere innenumfangsseitigen, Form der Durchströmöffnung.
Der Injektor weist beispielsweise wenigstens oder genau eine Austrittsöffnung auf, aus welcher der gasförmige Kraftstoff ausströmt bzw. über welche der gasförmige Kraftstoff, welcher den Injektor durchströmt, aus dem Injektor ausströmt. Nachdem der gasförmige Kraftstoff aus der Austrittsöffnung ausgeströmt ist, strömt der gasförmige Kraftstoff durch die insbesondere in den Brennraum hineinragende oder in den Brennraum mündende Durchströmöffnung der Kappe. Das bedeutet, dass der gasförmige Kraftstoff auf seinem Strömungsweg von dem Injektor in den Brennraum zuerst durch die Austrittsöffnung des Injektors strömt und somit aus dem Injektor ausströmt und anschließend durch die Durchströmöffnung der Kappe strömt, so dass in Strömungsrichtung des gasförmigen Kraftstoffs von dem Injektor in den Brennraum die Durchströmöffnung stromab der Austrittsöffnung des Injektors angeordnet ist. Dabei bildet die Durchströmöffnung den Strahl, unter dessen Bildung der gasförmige Kraftstoff in den Brennraum eingeblasen wird. Insbesondere ist die Durchströmöffnung die letzte Öffnung, durch die der Kraftstoff strömt, bevor er in den Brennraum strömt.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Bei herkömmlichen, mittels eines gasförmigen Kraftstoffs betreibbaren und auch als Gasmotoren bezeichneten Verbrennungsmotoren, insbesondere mit einer Direkteinblasung, bei der der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum eingeblasen wird, weist der Injektor ein insbesondere schaltbares Ventil auf, mittels welchem eine Strömung des Kraftstoffes in den Brennraum bzw. durch den Injektor hindurch eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt wird. Dabei weist üblicherweise der Injektor selbst eine geeignete Geometrie zur Strahlformung auf. Dies bedeutet, dass der Injektor selbst eine geeignete Geometrie aufweist, die wenigstens einen oder mehrere, auch als Gasstrahlen bezeichnete Strahlen des Kraftstoffs formt. Die Geometrie zur Strahlformung wird auch als strahlformende Geometrie bezeichnet und ist beispielsweise die letzte Geometrie bzw. die letzte Öffnung, durch die der Kraftstoff strömt, bevor er in den Brennraum unter Ausbildung eines Kraftstoffstrahls einströmt. Diese Geometrie zur Strahlformung wird üblicherweise und in der Regel durch eine Düsenkappe oder Blaskappe an einer auch als Injektorspitze bezeichneten Spitze des Injektors gebildet, wobei dann, wenn üblicherweise eine separat von dem Injektor ausgebildete und auch als Wasserschutzhülse bezeichnet Injektorhülse verwendet wird, in welcher der Injektor aufgenommen ist, der Injektor, insbesondere dessen Spitze, und dabei die Geometrie zur Strahlformung, insbesondere in axialer Richtung der Injektorhülse bzw. in Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse und des Injektors, aus der Injektorhülse herausragt. Üblicherweise ist die Geometrie zur Strahlformung also nicht durch die Injektorhülse, sondern durch den Injektor selbst gebildet. Das Schaltbare Ventil des Injektors kann in einem Gehäuse des Injektors angeordnet sein und/oder als nach außen öffnendes Tellerventil bzw. Schirmventil oder nach innen öffnendes Nadelventil ausgeführt sein. Im Brennraum wird ein den Kraftstoff und Luft umfassendes Gemisch verbrannt. Brennraumseitigen Oberflächen des Ventils und der strahlformenden Geometrie nehmen während der Verbrennung viel Wärme auf, die an einen Zylinderkopf, an welchem die Injektorhülse und der Injektor gehalten sind, oder das auch als Kühlmedium bezeichnete und vorzugsweise flüssige Kühlmittel abgegeben werden solle, um eine zu hohe Oberflächentemperatur zu vermeiden. Eine hohe Oberflächentemperatur kann zum Verlust von gewünschten, mechanischen Eigenschaften, Korrosion oder Oxidation und zur vorzeitigen Entflammung des Gemischs im Brennraum führen. Jeder dieser Fälle kann zur Einschränkung der Funktion und Beschädigung der Verbrennungskraftmaschine führen, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Insbesondere bei der Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff werden die brennraumseitigen Oberflächen einer hohen Wärmebelastung ausgesetzt, da Wasserstoff eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt und die Wasserstoffflamme sehr nah an die Oberflächen heran brennt.
Weitere, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnisse sind, dass üblicherweise zwischen einem zylindrischen Teil der Injektorspitze und der Wasserschutzhülse ein geringer Luftspalt vorhanden sein sollte, um den Injektor montieren zu können. Die Wärmeleitung durch diesen Luftspalt ist vernachlässigbar gering. Um die Wärme aus der auch als Düsenkappe oder Blaskappe bezeichneten und üblicherweise an der Injektorspitze vorgesehenen Kappe in den Zylinderkopf oder das Kühlmedium zu leiten, muss herkömmlicherweise die Wärme durch einen Injektorschaft bzw. ein Injektorgehäuse hin zu einer Kontaktfläche zwischen Injektorschaft bzw. Injektorgehäuse und der Wasserschutzhülse geführt werden. Ein direkter Kontakt des Injektors mit dem Kühlmedium würde das Problem reduzieren, wird zur Vereinfachung der Montage aber in der Regel vermieden. Ebenso würde eine Verlegung der Kontaktfläche zwischen Injektorschaft bzw. Injektorgehäuse und Wasserschutzhülse näher an die Injektorspitze zur besseren Abführung der Wärme dienen, auf Grund des begrenzten Bauraums und um die problemlose Montage des Injektors zu ermöglichen, wird der Injektorschaft allerdings an der Spitze zylindrisch und möglichst schlank ausgeführt.
Um nun die Injektorhülse und über diese den Injektor vorteilhaft kühlen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die strahlformende Geometrie durch die separat von dem Injektor ausgebildete und zusätzlich dazu vorgesehen Injektorhülse gebildet wird bzw. in der Injektorhülse ausgebildet ist. Hierdurch kann in die auch als Düsenkappe oder Blaskappe bezeichnete Kappe der Injektorhülse eingebrachte Wärme besonders vorteilhaft an das Kühlmittel abgeführt werden, insbesondere über den direkt vom Kühlmittel (Kühlmedium) umströmten bzw. umspülten Längenbereich. Der Abdichtbereich kann dabei sicherstellen, dass keine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum, insbesondere kein Kühlmittel aus dem Kühlraum, in einen unerwünschten Bereich wie beispielsweise den Brennraum vordringt. Die Verwendung der separat von dem Injektor ausgebildete und zusätzlich dazu vorgesehen Injektorhülse ermöglicht außerdem eine besonders einfache Montage des Injektors und eine vorteilhafte Abdichtung des Kühlraums bzw. des Flüssigkeitsraums. Diesbezüglich kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einer Herstellung der auch als Gasmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine zunächst die Injektorhülse in einem Zustand, in welchem der Injektor von der Injektorhülse beabstandet und getrennt und nicht in der Injektorhülse angeordnet ist, an einem Bauelement wie beispielsweise dem zuvor genannten Zylinderkopf montiert wird, insbesondere derart, dass der Kühl- bzw. Flüssigkeitsraum mittels des Abdichtbereiches beispielsweise gegen den zuvor genannten Bereich, insbesondere gegen den Brennraum, abgedichtet wird. Daraufhin, das heißt nach dieser insbesondere separat von dem Injektor bzw. unabhängig von dem Injektor erfolgenden Montage der Injektorhülse an der Komponente wird der Injektor montiert, beispielsweise derart, dass der Injektor zumindest teilweise in der Injektorhülse angeordnet wird. Hierzu wird beispielsweise der Injektor in Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse zumindest teilweise in die Injektorhülse eingesteckt.
Die Aufnahme der Injektorhülse ist vorzugsweise eine Durchgangsöffnung und/oder kann als eine Bohrung ausgebildet sein. Die Injektorhülse wird auch als Wasserschutzhülse bezeichnet, da sie verwendet wird, um Bereich wie den Brennraum, den Kühlraum bzw. Flüssigkeitsraum sowie ggf. einen weiteren Ölraum gegeneinander abzudichten. Hierzu werden beispielsweise Dichtelemente verwendet, die separat von der Injektorhülse und separat von dem Zylinderkopf ausgebildet sind und einerseits direkt an dem Zylinderkopf und andererseits direkt an der Injektorhülse, insbesondere an deren außenumfangsseitigen Mantelfläche, anliegen bzw. abgestützt sind. Die Aufnahme ist eine innere Geometrie oder weist eine innere Geometrie auf, die zur zumindest teilweisen Aufnahme des Injektors dient. Beispielsweise kann ein Dichtelement zwischen dem Injektor und der Wasserschutzhülse, insbesondere in der Aufnahme, dichtet den Brennraum zu einem Innenraum bzw. zu einem Bereich der Aufnahme der Wasserschutzhülse ab, wobei der Bereich der Aufnahme oberhalb des Injektors bzw. auf einer dem Brennraum abgewandten Seite des Dichtungselementes angeordnet sein kann. Durch die Wasserschutzhülse ist somit die Montage des Injektors vom Ölraum aus oder von außerhalb einer Zylinderkopfhaube aus möglich. Um die, auf die brennraumseitigen Oberflächen der Wasserschutzhülse und des Injektors wirkende Gaskräfte in eine Struktur des Zylinderkopfes einzuleiten, werden beispielsweise Gewinde oder Spannpratzen verwendet. Falls Dichtelemente verwendet werden, die eine Vorspannkraft für eine ordnungsgemäße Funktion benötigen, kann diese Vorspannkraft ebenfalls durch die Gewinde oder Spannpratzen aufgebracht werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest der Längenbereich durch eine Wandung der Injektorhülse gebildet ist, wobei die Wandung einstückig mit der Kappe ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind zumindest die den Längenbereich aufweisende Wandung der Injektorhülse und die Kappe durch ein einstückiges Bauelement gebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Wärme der Kappe besonders effektiv von der Kappe abgeleitet werden kann. Beispielsweise bildet oder umfasst die Wandung den zuvor genannten, die Durchströmöffnung begrenzenden Wandungsbereich.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass auch der Abdichtbereich einstückig mit der Kappe ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind zumindest die den Längenbereich bildende Wandung, der Abdichtbereich und die Kappe durch ein einstückiges Bauelement gebildet. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang von der Kappe über den Abdichtbereich und die Wandung bzw. den Längenbereich an das Kühlmittel erfolgen, wodurch die Kappe bzw. die Injektorhülse besonders vorteilhaft gekühlt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Abdichtbereich wenigstens ein Abdichtelement zum Abdichten des Brennraums gegen den Flüssigkeitsraum aufweist. Mit anderen Worten dichtet das in dem Abdichtbereich angeordnete Abdichtelement den Brennraum gegen den Flüssigkeitsraum, der insbesondere der Kühlraum ist, ab, sodass beispielsweise eine unerwünschte Strömung eines Mediums aus dem Brennraum in den Flüssigkeitsraum und umgekehrt vermieden werden kann. Dies hat den Vorteil, dass in Einbaulage der Injektorhülse ein Überströmen des Mediums verhindert wird.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Abdichtelement eine Ausnehmung ist, in welcher ein separat von der Injektorhülse und vorzugsweise auch separat von dem Zylinderkopf ausgebildetes Dichtelement zumindest teilweise aufnehmbar ist. Die Ausnehmung ist beispielsweise eine in Umfangsrichtung der Injektorhülse, insbesondere vollständig, umlaufende Nut, das heißt eine Ringnut, in welcher das Dichtelement zumindest teilweise angeordnet werden kann. Dabei ist das auch als Dichtungselement bezeichnete Dichtelement vorzugsweise aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, insbesondere Gummi, gebildet. Das hat den Vorteil, dass besonders hohe Drücke abdichtbar sind.
Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Durchströmöffnung eine Durchtrittsrichtung aufweist, entlang welcher die Durchströmöffnung von dem Kraftstoff durchströmbar ist, wobei die Durchtrittsrichtung schräg zur Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse verläuft. Mit anderen Worten ist die Durchströmöffnung in einer Ebene ausgebildet, wobei die Durchtrittsrichtung senkrecht zu der Ebene verläuft. Insbesondere dann, wenn die Durchströmöffnung kreisrund ausgebildet ist, fällt die Durchtrittsrichtung mit der axialen Richtung der Durchströmöffnung zusammen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Einblaseinrichtung zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffes in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Die Einblaseinrichtung umfasst einen von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmbaren Injektor und eine separat von dem Injektor ausgebildete Injektorhülse. Die Injektorhülse weist eine Aufnahme auf, in welcher der Injektor zumindest teilweise aufgenommen ist. Darüber hinaus weist die Injektorhülse eine außenumfangseitige Mantelfläche auf. Die außenumfangseitige Mantelfläche weist einen Längenbereich auf, welcher außenumfangseitig von einem wenigstens einen Kühlraum der Verbrennungskraftmaschine durchströmenden Kühlmittel umströmbar ist. Des Weiteren weist die außenumfangseitige Mantelfläche wenigstens einen sich an den Längenbereich anschließenden Abdichtbereich auf, welcher zum Abdichten des Brennraums gegen einen Flüssigkeitsraum ausgebildet ist. Beispielsweise ist der Flüssigkeitsraum der Kühlraum.
Die Injektorhülse weist eine in dem Brennraum anordenbare Kappe auf, welche wenigstens oder genau eine direkt von dem aus dem Injektor ausströmenden, gasförmigen Kraftstoff durchströmbare Durchströmöffnung zur Strahlformung des gasförmigen Kraftstoffes aufweist. Der Injektor umfasst ein Injektorgehäuse, welches die Austrittsöffnung aufweist. Mit anderen Worten bildet beziehungsweise begrenzt das Injektorgehäuse die Austrittsöffnung des Injektors. Das Injektorgehäuse ist von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmbar. In dem Injektorgehäuse ist ein Ventilelement angeordnet, welches als eine Nadel, insbesondere als eine Düsennadel, ausgebildet sein kann. Das Ventilelement ist relativ zu dem Injektorgehäuse des Injektors insbesondere translatorisch bewegbar. Das bedeutet, dass das Ventilelement zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar ist. In der Schließstellung verschließt das Ventilelement die Austrittsöffnung des Injektors. Das bedeutet, dass in der Schließstellung kein gasförmiger Kraftstoff ausströmen kann. In der Offenstellung gibt das Ventilelement die Austrittsöffnung des Injektors frei. Das bedeutet, dass in der Offenstellung gasförmiger Kraftstoff durch die Austrittsöffnung ausströmen kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Einblaseinrichtung einen teilweise durch den Injektor, insbesondere direkt, und teilweise durch die Kappe, insbesondere direkt, begrenzten Zwischenraum aufweist. Der Zwischenraum ist in Strömungsrichtung des aus dem Injektor ausströmenden und die Durchströmöffnung hindurchströmenden Kraftstoffes stromauf der Durchströmöffnung und stromab des Injektors angeordnet. Der Injektor weist die zuvor genannte Austrittsöffnung auf, über die der gasförmige Kraftstoff aus dem Injektor ausströmen kann. Das bedeutet, dass der aus dem Injektor ausströmende gasförmige Kraftstoff aus dem Injektor über die Austrittsöffnung ausströmt, so dass in Strömungsrichtung des die Austrittsöffnung durchströmenden und somit aus dem Injektor herausströmenden und des die Durchströmöffnung durchströmenden und somit aus der Kappe ausströmenden gasförmigen Kraftstoffs der Zwischenraum stromab der Austrittsöffnung und stromauf der Durchströmöffnung durchströmt wird. Das bedeutet, dass der Zwischenraum vorzugsweise stromab der Austrittsöffnung und stromauf der Durchströmöffnung angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund des Zwischenraums der Injektor besonders einfach in die Injektorhülse montiert werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst die Einblaseinrichtung. Die beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum auf, welcher beispielsweise teilweise durch einen Zylinder, durch einen translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommenen Kolben und durch ein Brennraumdach begrenzt sein kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Injektor wenigstens eine bzw. die zuvor genannte Austrittsöffnung aufweist, über welche der gasförmige Kraftstoff aus dem Injektor abführbar ist, wobei die Austrittsöffnung in den Brennraum hineinragt. Das bedeutet, dass ein Teil des die Austrittsöffnung aufweisenden Injektors in dem Brennraum angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass der gasförmige Kraftstoff den Brennraum zu einem besonders frühen Zeitpunkt erreichen kann, wodurch eine effiziente Verbrennung des gasförmigen Kraftstoffs realisiert werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Einblaseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der Einblaseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig.1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine erste Ausführungsform einer
Einblaseinrichtung 36. Die Einblaseinrichtung 36 ist Bestandteil einer
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das beispielsweise als Kraftwagen ausgebildete Kraftfahrzeug die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen Zylinderkopf 42 und wenigstens einen Brennraum auf. Die Verbrennungskraftmaschine ist mittels eines gasförmigen Kraftstoffes betreibbar und somit ein Gasmotor. Mittels der Einblaseinrichtung 36 kann der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum eingeblasen werden.
Die Einblaseinrichtung 36 umfasst einen von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmbaren Injektor 12 und eine separat von dem Injektor 12 ausgebildete, zusätzlich dazu vorgesehene Injektorhülse 10, welche auch als Wasserschutzhülse bezeichnet wird. Die Injektorhülse 10 weist eine vorliegend als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahme 14 auf, in welcher der Injektor 12 zumindest teilweise aufgenommen ist. Darüber hinaus weist die Injektorhülse 10 eine vorzugsweise einstückige Wandung 30 auf. Vorzugsweise ist die Injektorhülse 10 einstückig ausgebildet. Die Wandung 30 umfasst oder bildet eine außenumfangseitige Mantelfläche 16 und eine innenumfangseitige Mantelfläche 48. Die innenumfangseitige Mantelfläche 48 ist der außenumfangseitigen Mantelfläche 16 abgewandt, insbesondere in radialer Richtung der Injektorhülse 10, das heißt entlang einer senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse 10. Dabei begrenzt die innenumfangseitige Mantelfläche 48 zumindest einen Längenbereich der Aufnahme 14 in um die Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse 10 verlaufender Umfangsrichtung der Injektorhülse 10 vollständig umlaufend direkt. Insbesondere ist die gesamte Aufnahme 14 durch die innenumfangsseitige Mantelfläche 48, insbesondere direkt, begrenzt.
Die außenumfangseitige Mantelfläche 16 weist einen Längenbereich 18 auf, welcher außenumfangseitig von einem wenigstens einen Kühlraum 20 der Verbrennungskraftmaschine durchströmenden Kühlmittel umströmt werden kann. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass der Kühlraum 20 zumindest teilweise durch den Zylinderkopf 42 gebildet bzw. begrenzt ist. Der Kühlraum 20 ist ein Kühlmantel oder Bestandteil eines Kühlmantels, welcher von dem auch als Kühlmedium bezeichneten und vorzugsweise flüssigen Kühlmittel durchströmbar ist. Vorzugsweise umfasst das Kühlmittel zumindest Wasser, sodass das Kühlmittel auch als Kühlwasser, das Kühlraum 20 bzw. der Flüssigkeitsraum 24 auch als Wasserraum und der Kühlmantel auch als Wassermantel bezeichnet wird. Mittels des Kühlmittels kann der Zylinderkopfs 42 zumindest in einem Teilbereich gekühlt werden. Außerdem kann die Injektorhülse 10, insbesondere über ihren Längenbereich 18, mittels des den Längenbereich 18 direkt umströmenden Kühlmittels gekühlt werden. Dies bedeutet, dass das Kühlmittel auf seinem Weg durch den Kühlraum 20 den Längenbereich 18 direkt umströmt, das heißt direkt berührt. Der Längenbereich 18 ist, insbesondere in radialer Richtung der Injektorhülse 10 und somit in radialer Richtung des Injektors 12, dessen Längserstreckungsrichtung mit der Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse 10 zusammenfällt, von der Aufnahme 14 abgewandt.
Des Weiteren weist die außenumfangseitige Mantelfläche 16 wenigstens einen sich an den Längenbereich 18 anschließenden Abdichtbereich 22 auf, mittels welchem der in Fig. 1 mit 11 Brennraum gegen einen Flüssigkeitsraum 24 abgedichtet ist bzw. umgekehrt. Vorliegend ist der Flüssigkeitsraum 24 der Kühlraum 20. Durch die Abdichtung des Brennraums 11 gegen den Flüssigkeitsraum 24 bzw. den Kühlraum 20 kann vermieden werden, dass das Kühlmittel aus dem Kühlraum 20 in den Brennraum und ein Fluid aus dem Brennraum 11 in den Kühlraum 20 (Flüssigkeitsraum 24) gelangt. Der Abdichtbereich 22 folgt ist in Längserstreckungsrichtung der einfach auch als Hülse bezeichneten Injektorhülse 10 auf den Längenbereich 18. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abdichtbereich 22 ist an einer Stirnseite 13 der Injektorhülse 10 angeordnet, deren Stirnseite 13 sich in einer Ebene erstreckt, welche senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung der Hülse verläuft. Dabei ist die Stirnseite 13 dem Zylinderkopf 42 bzw. einem Wandungsbereich des Zylinderkopfs in Längserstreckungsrichtung der Hülse zugewandt, wobei zumindest ein Teil der Stirnseite 13 in Längserstreckungsrichtung der Hülse direkt auf dem Wandungsbereich aufliegt, anliegt bzw. aufsitzt. Dabei ist der dem Wandungsbereich des Zylinderkopfes 42 in Längserstreckungsrichtung der Hülse zugewandte Abdichtbereich 22 in Längserstreckungsrichtung der Hülse zumindest von einem Teil der Aufnahme 14 abgewandt. Der Abdichtbereich 22 weist wenigstens eine oder mehrere Abdichtelemente auf, wobei das Abdichtelement vorliegend als eine Ausnehmung 34 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 34 erstreckt sich vorzugsweise in Umfangsrichtung der Hülse vollständig umlaufend und ist somit beispielsweise als eine Ringnut ausgebildet. In der Ausnehmung 34 ist ein separat von der Hülse und separat von dem Zylinderkopf 42 ausgebildetes Dichtelement 32 teilweise angeordnet, welches einerseits direkt an der Hülse und andererseits direkt an dem Zylinderkopf 42, insbesondere an dessen Wandungsbereich, anliegt. Dadurch ist die Hülse gegen den Zylinderkopf 42 abgedichtet, und hierdurch der Kühlraum 20 (Flüssigkeitsraum 24) gegen den Brennraum abgedichtet.
Der Injektor 12 umfasst beispielsweise ein Injektorgehäuse 46, in welches der gasförmige Kraftstoff einleitbar ist, insbesondere von außerhalb des Injektors 12 insgesamt. Dabei ist das Injektorgehäuse 46 von dem in das Injektorgehäuse 46 eingeleiteten, gasförmigen Kraftstoff durchströmbar. Der Injektor 12, insbesondere das Injektorgehäuse 46, weist, insbesondere an seiner auch als Injektorspitze bezeichneten Spitze, wenigstens oder genau eine Austrittsöffnung 40 für den in das Injektorgehäuse 46 eingeleiteten Kraftstoff auf. In dem Injektorgehäuse 46 ist ein Ventilelement angeordnet, welches als beispielsweise eine Nadel, insbesondere als eine Düsennadel, ausgebildet sein kann. Das Ventilelement kann relativ zu dem Injektorgehäuse 46 des Injektors 12, insbesondere in Längserstreckungsrichtung des Injektors 12 und/oder translatorisch, zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegt werden. In der Schließstellung verschließt das Ventilelement die Austrittsöffnung 40 des Injektors 12. Das bedeutet, dass in der Schließstellung kein gasförmiger Kraftstoff aus dem Injektor 12 ausströmen kann. In der Offenstellung gibt das Ventilelement die Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 frei. Das bedeutet, dass in der Offenstellung gasförmiger Kraftstoff durch die Austrittsöffnung 40 hindurchströmen und dadurch aus dem Injektorgehäuse 46 und somit aus Injektor 12 insgesamt ausströmen kann. Mit 44 ist ein Bauelement bezeichnet, welche ein Bauelement des Injektors 12 sein kann. Insbesondere kann das Bauelement 44 ein Teil des Injektorgehäuses 46 oder ein weiteres, insbesondere separates Gehäuse des Injektors 12 sein. Es ist erkennbar, dass das Bauelement 44 zumindest teilweise in der Aufnahme 14 angeordnet ist und dabei in radialer Richtung de Injektors 12 bzw. der Hülse nach außen direkt an der Hülse, insbesondere an der innenumfangsseitigen Mantelfläche 48, und in radialer Richtung der Hülse bzw. des Injektors 12 nach innen direkt an dem Injektorgehäuse 46 anliegt. Dabei liegt zumindest ein Teilbereich 45 des Bauelements 44, insbesondere direkt, an der Hülse, insbesondere an der innenumfangsseitigen Mantelfläche 48, an, wodurch beispielsweise der Brennraum gegen zumindest einen Teil der auch als Inneres oder Innenraum der Injektorhülse 10 bezeichneten Aufnahme 14 abgedichtet ist.
Aus Fig. 1 ist auch erkennbar, dass der Zylinderkopf 42 eine insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildeten Aufnahme 15 aufweist, welche an sich, das heißt für sich alleine betrachtet in den Kühlraum 20 mündet. In der Aufnahme 15 ist die Hülse teilweise aufgenommen. Die Hülse ragt aus der Aufnahme 15 heraus, durchsetzt den Kühlraum 20 und durchdringt eine weitere Durchgangsöffnung des Zylinderkopfes 42, wobei die weitere Durchgangsöffnung den Wandungsbereich des Zylinderkopfes 42 durchsetzt. Die Hülse ragt dabei auf einer dem Kühlraum 20 abgewandten Seite des Wandungsbereiches aus der weiteren Durchgangsöffnung heraus und ragt in den Brennraum 11 hinein. Dabei sind die weitere Durchgangsöffnung und somit der Brennraum 11 mittels des Abdichtbereiches 22 gegen den Kühlraum 20 abgedichtet bzw. umgekehrt. In Längserstreckungsrichtung der Hülse schließt sich an den Längenbereich 18 von dem Abdichtbereich 22 wegweisend ein weiterer Abdichtbereich 17 der Hülse, insbesondere der außenumfangsseitigen Mantelfläche 16, an, sodass der Abdichtbereich 17 auf einer dem Abdichtbereich 22 in Längserstreckungsrichtung der Hülse abgewandten Seite des Längenbereiches 18 angeordnet ist. Auch der Abdichtbereich 17 weist ein vorliegend als Ausnehmung 19, insbesondere als Nut und ganz insbesondere als Ringnut, ausgebildetes, weiteres Abdichtelement auf. In der Ausnehmung 19 ist zumindest teilweise ein weiteres Dichtelement aufnehmbar oder aufgenommen, welches separat von der Hülse und separat von dem Zylinderkopf ausgebildet sein und einerseits direkt an der Hülse und andererseits direkt an dem Zylinderkopf 42 anliegen kann. Mittels des weiteren Abdichtelements des Abdichtbereiches 17 und mittels des weiteren Dichtelements ist der Kühlraum 20 (Flüssigkeitsraum 24) beispielsweise gegen einen weiteren Fluidraum, insbesondere weiteren Flüssigkeitsraum, abgedichtet bzw. umgekehrt. Der weitere Fluidraum ist beispielsweise auf einer dem Kühlraum 20 in Längserstreckungsrichtung der Hülse abgewandten Seite des Längenbereiches 18 bzw. des Abdichtbereiches 17 angeordnet. Beispielsweise ist der weitere Fluidraum ein von einem weiteren, insbesondere flüssigen, Medium durchströmbar, wobei das weitere Fluid vorzugsweise ein Öl ist. Somit ist der weitere Fluidraum beispielsweise ein Ölraum.
Auch der zumindest teilweise in der Hülse aufgenommene Injektor 12 ist teilweise in der Aufnahme 15 angeordnet, durchsetzt innerhalb der Hülse den Kühlraum 20 und durchsetzt, ebenfalls innerhalb der Hülse, die weitere Durchgangsöffnung des Zylinderkopfes 42, wobei der Injektor 12, innerhalb der Hülse, aus der weiteren Durchgangsöffnung des Zylinderkopfes 42 herausragt und in den Brennraum 11 hineinragt, derart, dass die Austrittsöffnung 40, innerhalb der Hülse, in dem Brennraum 11 angeordnet ist bzw. in den Brennraum 11 hineinragt.
Die separat von dem Injektor 12 ausgebildete und zusätzlich zu dem Injektor 12 vorgesehene Injektorhülse 10 weist eine Kappe 26 auf, welche in dem Brennraum 11 angeordnet ist bzw. in den Brennraum 11 hineinragt. Vorliegend ist die Kappe 26 einstückig mit der Wandung 30 ausgebildet, welche den Längenbereich 18 bildet. Insbesondere bildet die Wandung 30 die außenumfangsseitige Mantelfläche 16 und somit den Längenbereich 18 sowie vorzugsweise auch die Abdichtbereiche 22 und 17. Somit sind die Abdichtbereiche 22 und 17, der Längenbereich 18 und die Kappe 26 vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet bzw. durch ein einstückiges Bauteil, insbesondere in Form der Hülse, gebildet.
Bei der ersten Ausführungsform weist die Kappe 26 genau eine, von dem, insbesondere über die Austrittsöffnung 40, aus dem Injektor 12 ausströmenden, gasförmigen Kraftstoff direkt durchströmbare Durchströmöffnung 28 zur Strahlformung des aus dem Injektor 12 ausströmenden und daraufhin die Durchströmöffnung 28 direkt durchströmenden, gasförmigen Kraftstoffes auf. Dies bedeutet, dass der Kraftstoff auf seinem Weg durch den Injektor 12 und die Hülse hindurch in den Brennraum 11 zunächst den Injektor 12 und somit die Austrittsöffnung 40 durchströmt und aus dem Injektor 12 ausströmt und erst danach durch die Durchströmöffnung 28 hindurchströmt und über die Durchströmöffnung 28 aus der Hülse ausströmt. Der über die Durchströmöffnung 28 aus der Hülse ausströmende, gasförmige Kraftstoff strömt dabei direkt in den Brennraum 11 ein. Somit ist die Durchströmöffnung 28 in Strömungsrichtung des Kraftstoffes stromab des, insbesondere gesamten, Injektors 12 und somit stromab der Austrittsöffnung 40 angeordnet.
Dabei bildet oder formt die Durchströmöffnung 28 den die Durchströmöffnung 28 direkt durchströmenden, gasförmigen Kraftstoff zu einem einfach auch als Strahl bezeichneten Kraftstoffstrahl, welcher aus der Durchströmöffnung 28 ausströmt bzw. von dieser wegströmt und in den Brennraum 11 einströmt. Dadurch wird der Kraftstoff in den Brennraum 11 direkt eingeblasen. Mit anderen Worten formt die Durchströmöffnung 28 bzw. ein die Durchströmöffnung 28 direkt begrenzender Wandungsbereich 50 der Kappe 26 den in den Brennraum 11 von der Durchströmöffnung 28 aus eindringenden Strahl, dessen Form somit von einer, insbesondere innenumfangsseitigen, Form der Durchströmöffnung 28 abhängt. Die Durchströmöffnung 28 ist somit eine strahlformende Geometrie, welche nun nicht in den Injektor 12, sondern in die Injektorhülse 10 integriert ist. Da der Längenbereich 18 bzw. die Wandung 30 zumindest in dem Längenbereich 18 direkt von dem Kühlmittel umspült wird, kann in die auch als Düsenkappe oder Blaskappe bezeichnete Kappe 26 eingebrachte Wärme besonders gut an das auch als Kühlmedium bezeichnete Kühlmittel abgeführt werden. Bei flüssigen Kraftstoffen würde eine Trennung von Dichtelement und Strahlformungselement, vorliegend in Form der Durchströmöffnung 28, nicht funktionieren, da ein Totvolumen zwischen diesen beiden Elementen zu Problemen bei der Dosierung des dann flüssigen Kraftstoffs führen würde. Bei gasförmigen Kraftstoffen und Wasserstoff insbesondere ist auf Grund der geringen Dichte des Kraftstoffes aber kein Nachteil hieraus zu befürchten.
Bei der ersten Ausführungsform ist zumindest ein Teilbereich der Kappe 26 in dem Brennraum angeordnet, so dass zumindest der Teilbereich der Kappe 26 in den Brennraum hineinragt. Die Durchströmöffnung 28 ist dabei in dem Teilbereich der Kappe 26 angeordnet. Das bedeutet, dass die Durchströmöffnung 28 in dem Brennraum angeordnet ist beziehungsweise in den Brennraum hineinragt. Die Kappe 26 der Injektorhülse 10 weist den Wandungsbereich 50 auf, welcher die Durchströmöffnung 28 direkt begrenzt. Wenn in der Offenstellung des Ventilelements die Nadel die Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 freigibt, dann kann der gasförmige Kraftstoff aus der Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 ausströmen. Dabei berührt zumindest ein Teil des die Durchströmöffnung 28 direkt durchströmenden, gasförmigen Kraftstoffs zumindest einen Teil des Wandungsbereichs 50 direkt. Nachdem der gasförmige Kraftstoff aus der Austrittsöffnung 40 ausgeströmt ist, strömt der gasförmige Kraftstoff durch die Durchströmöffnung 28 der Kappe 26 hindurch und in den Brennraum 11. Das bedeutet, dass der gasförmige Kraftstoff auf seinem Strömungsweg von dem Injektor 12 in den Brennraum 11 zuerst durch die Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 strömt und anschließend durch die Durchströmöffnung 28 der Kappe 26 strömt. Infolgedessen ist in Strömungsrichtung des gasförmigen Kraftstoffs von dem Injektor 12 in den Brennraum 11 die Durchströmöffnung 28 stromab der Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Einblaseinrichtung 36 einen teilweise durch den Injektor 12 und teilweise durch die Kappe 26, insbesondere jeweils direkt, begrenzten Zwischenraum 38 auf. Der Zwischenraum 38 ist in Strömungsrichtung des aus dem Injektor 12 ausströmenden und die Durchströmöffnung 28 hindurchströmenden Kraftstoffes stromauf der Durchströmöffnung 28 und stromab der Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 angeordnet. Infolgedessen strömt der aus dem Injektor 12 ausströmende gasförmige Kraftstoff aus dem Injektor 12 über die Austrittsöffnung 40 aus, und anschließend strömt der gasförmige Kraftstoff in den Zwischenraum 38 hinein und durch den Zwischenraum 38 hindurch. Danach strömt der Kraftstoff durch die Durchströmöffnung 28. Dabei berührt zumindest ein Teil des gasförmigen Kraftstoffs zumindest einen Teil des Wandungsbereichs 50 der Injektorhülse 10 direkt. Nachdem sich der gasförmige Kraftstoff in dem Zwischenraum 38 ausgebreitet hat, strömt der gasförmige Kraftstoff durch die Durchströmöffnung 28 und somit aus der Kappe 26 hinaus in den Brennraum hinein.
Fig.2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Einblaseinrichtung 36. Dabei weist die Kappe 26 der Injektorhülse 10 mehrere, insbesondere wenigstens oder genau zwei, Durchströmöffnungen 28 auf, welche direkt von dem aus dem Injektor 12 ausströmenden gasförmigen Kraftstoff durchströmt werden können. Die Durchströmöffnungen 28 sind vorzugsweise in dem Teilbereich der Kappe 26 angeordnet, wobei der Teilbereich in den Brennraum 11 hineinragt. Das bedeutet, dass die Durchströmöffnungen 28 in den Brennraum hineinragen. In der Offenstellung des Ventilelements gibt die Nadel die Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 frei, so dass der gasförmige Kraftstoff aus der Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 ausströmen kann. Dabei kann zumindest ein Teil des gasförmigen Kraftstoffs zumindest einen Teil des Wandungsbereichs 50 der Kappe 26 direkt berühren. Nachdem der gasförmige Kraftstoff aus der Austrittsöffnung 40 ausgeströmt ist, strömt der gasförmige Kraftstoff durch die Durchströmöffnungen 28 der Kappe 26 hindurch und in den Brennraum 11 ein. Infolgedessen sind die Durchströmöffnungen 28 in Strömungsrichtung des gasförmigen Kraftstoffs von dem Injektor 12 in den Brennraum stromab der Austrittsöffnung 40 des Injektors 12 angeordnet. Die Durchströmöffnungen 28 bilden beziehungsweise formen jeweils einen Strahl des in den Brennraum 11 einströmenden gasförmigen Kraftstoffs und sind somit jeweilige, strahlformende Geometrien, die nun nicht in der Injektor 12, sondern in die Injektorhülse 10 integriert sind, wobei die Strahlen bei der zweiten Ausführungsform besonders günstig in den Brennraum 11 eintreffen bzw. eindringen.
Bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform ist die jeweilige Durchströmöffnung 28 in einer Ebene ausgebildet bzw. erstreckt sich in einer jeweiligen Ebene. Außerdem ist die jeweilige Durchströmöffnung entlang einer jeweiligen Durchtrittsrichtung von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmbar, wobei die Durchtrittsrichtung senkrecht zu der Ebene verläuft. Bei der ersten Ausführungsform verläuft die Ebene senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Hülse. Dies bedeutet, dass bei der ersten Ausführungsform die Durchtrittsrichtung parallel zur Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse 10 verläuft oder mit der Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse 10 zusammenfällt. Bei der zweiten Ausführungsform jedoch verläuft die Ebene schräg zur Längserstreckungsrichtung der Hülse. Dies bedeutet, dass bei der zweiten Ausführungsform die Durchtrittsrichtung schräg zur Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse 10 verläuft. Außerdem ist es vorliegend bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass die Durchtrittsrichtungen der Durchströmöffnungen 28 bzw. die Ebenen schräg zueinander verlaufen. Beispielsweise könnten die Durchtrittsrichtungen bzw. die Ebenen ggf. senkrecht zueinander verlaufen.
Bezugszeichenliste
10 Injektorhülse
11 Brennraum
12 Injektor
13 Stirnseite
14 Aufnahme
15 Aufnahme
16 außenumfangseitige Mantelfläche
17 Abdichtbereich
18 Längenbereich
19 Ausnehmung
20 Kühlraum
22 Abdichtbereich
24 Flüssigkeitsraum
26 Kappe
28 D u rch strö m öff n u n g
30 Wandung
32 Abdichtelement
34 Ausnehmung
36 Einblaseinrichtung
38 Zwischenraum
40 Austrittsöffnung
42 Zylinderkopf
44 Gehäuse
45 Teilbereich
46 Injektorgehäuse
48 innenumfangseitige Mantelfläche
50 Wandungsbereich

Claims

Patentansprüche Injektorhülse (10) für einen Injektor (12) zum Einbringen eines gasförmigen Kraftstoffes in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Aufnahme (14), in welcher der Injektor (12) zumindest teilweise aufnehmbar ist, mit einer außenumfangsseitigen Mantelfläche (16), welche wenigstens einen Längenbereich (18), der außenumfangsseitig von einem wenigstens einen Kühlraum (20) der Verbrennungskraftmaschine durchströmenden Kühlmittel umströmbar ist, und wenigstens einen sich an den Längenbereich (18) anschließenden Abdichtbereich (22) aufweist, welcher zum Abdichten des Brennraums gegen einen Flüssigkeitsraum (24) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektorhülse (10) eine in dem Brennraum anordenbare Kappe (26) aufweist, welche wenigstens eine direkt von dem aus dem Injektor (12) ausströmenden, gasförmigen Kraftstoff durchströmbare Durchströmöffnung (28) zur Strahlformung des gasförmigen Kraftstoffes aufweist. Injektorhülse (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Längenbereich (18) durch eine Wandung (30) der Injektorhülse (10) gebildet ist, wobei die Wandung (30) einstückig mit der Kappe (26) ausgebildet ist. Injektorhülse (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Abdichtbereich (22) einstückig mit der Kappe (26) ausgebildet ist. Injektorhülse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtbereich (22) wenigstens ein Abdichtelement (32) zum Abdichten des Brennraums gegen den Flüssigkeitsraum (24) aufweist. Injektorhülse (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement (32) eine Ausnehmung (34) ist, in welcher ein Dichtelement zumindest teilweise aufnehmbar ist. Injektorhülse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (28) eine Durchtrittsrichtung aufweist, entlang welcher die Durchströmöffnung (28) von dem Kraftstoff durchströmbar ist, wobei die Durchtrittsrichtung schräg zur Längserstreckungsrichtung der Injektorhülse (10) verläuft. Einblaseinrichtung (36) zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffes in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem von dem gasförmigen Kraftstoff durchströmbaren Injektor (12), und mit einer separat von dem Injektor (12) ausgebildeten Injektorhülse (10), welche aufweist:
- eine Aufnahme (14), in welcher der Injektor (12) zumindest teilweise aufgenommen ist, und
- eine außenumfangsseitige Mantelfläche (16), welche wenigstens einen Längenbereich (18), der außenumfangsseitig von einem wenigstens einen Kühlraum (20) der Verbrennungskraftmaschine durchströmenden Kühlmittel umströmbar ist, und wenigstens einen sich an den Längenbereich (18) anschließenden Abdichtbereich (22) aufweist, welcher zum Abdichten des Brennraums gegen einen Flüssigkeitsraum (24) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet dass die Injektorhülse (10) eine in dem Brennraum anordenbare Kappe (26) aufweist, welche wenigstens eine direkt von dem aus dem Injektor (12) ausströmenden, gasförmigen Kraftstoff durchströmbare Durchströmöffnung (28) zur Strahlformung des gasförmigen Kraftstoffes aufweist. Einblaseinrichtung (36) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen teilweise durch den Injektor (12) und teilweise durch die Kappe (26) begrenzten Zwischenraum (38), welcher in Strömungsrichtung des aus dem Injektor (12) ausströmenden und die Durchströmöffnung (28) hindurchströmenden Kraftstoffes, stromauf der Durchströmöffnung (28) und stromab des Injektors (12) angeordnet ist. Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einer Einblaseinrichtung (36) nach Anspruch 8. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (12) wenigstens eine Austrittsöffnung (40) aufweist, über welche der gasförmige Kraftstoff aus dem Injektor (12) abführbar ist, wobei die Austrittsöffnung (40) in den Brennraum hineinragt.
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