用于内燃机的水喷射系统的喷射阀以及水喷射系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于内燃机的水喷射系统的喷射阀。内燃机尤其可以是汽油发动机。此外，本发明涉及一种用于内燃机的、具有本发明的喷射阀的水喷射系统。


背景技术：

2.为了降低二氧化碳排放，需要优化内燃机的燃料消耗，例如通过提高压缩或者通过与涡轮增压相组合的小型化方案。然而，在发动机负载高的情况下，内燃机在燃料消耗方面最佳的运行点处的运行通常是不可行的，因为由于爆震倾向和高废气温度给运行设定了极限。用于降低爆震倾向和/或降低废气温度的措施设置为喷射水，其中，可以直接喷射到内燃机的燃烧室中或内燃机的进气管段中。
3.在具有水喷射的内燃机中存在如下危险：引导水的管线和/或部件在温度低的情况下结冰并且由于冰压而发生损伤。为了防止这种情况，通常在发动机停机时使引导水的管线和/或部件排空。
4.de 10 2015 208 472 a1示例性地示出一种具有水喷射装置的内燃机，该水喷射装置包括用于储存水的水箱、用于输送水的泵和用于喷射水的水喷射阀。泵在入口侧通过第一管线与水箱连接并且在出口侧通过第二管线与水喷射阀连接。为了简单地使该泵排空而将该泵布置在水箱的上方，使得能够以重力驱动的方式进行排空。替代地或补充地，泵能够在反转的输送方向上运行。
5.为了避免这种喷射系统的喷射阀结冰，也必须使该喷射阀排空。由公开文献de 10 2015 208 508 a1已知一种用于内燃机的水喷射装置，该水喷射装置包括至少两个喷射阀或水喷射器，它们通过输送元件的输送方向反转相继被排空。喷射阀或水喷射器因此不必设计为耐冰压的。通过相继地排空喷射阀，能可靠地去除现有的水。


技术实现要素：

6.根据本发明，提出一种用于内燃机的水喷射系统的喷射阀。喷射阀包括用于对可往复运动的衔铁产生作用的环形的电磁线圈，该衔铁与阀元件连接，此外，该喷射阀包括空心柱形的芯，该芯至少区段地被电磁线圈包围并且构造在入口接管上或者与入口接管连接，其中，可经由入口接管给喷射阀供给水，其中，将体置入到入口接管中，该体在轴向方向上被至少一个流动通道贯穿，其中，构造在体中的流动通道限定用于给喷射阀供给水的入口开口。根据本发明，在入口接管上在入口接管的入口侧端部上构造凸缘，该凸缘沿径向方向向外突出，其中，在体的入口侧端部处在体上构造边缘，该边缘沿径向方向从体向外突出，其中，体的边缘包握入口接管的凸缘。
7.相对于现有技术，用于内燃机的水喷射系统的喷射阀具有如下优点：通过入口接管中的体可以在水喷射系统的回吸运行中特别简单且快速地使喷射阀排空。因此，可以有利地防止喷射阀结冰并由此防止在喷射阀处的损坏。例如仅通过构造在体中的流动通道给喷射阀供给水。该体在轴向方向上延伸，优选与喷射阀的纵轴线同轴地延伸。此外，构造在
体中的流动通道的减小的自由流动横截面提高了在回吸水时的流动速度，使得同时加速了喷射阀的排空。此外，减小的流动横截面抑制涡流。因此，结果是，在用于回吸的输送元件的回吸能力相同的情况下，在相同时间内从喷射阀回吸明显更多的水。也就是说，在外界温度低的情况下，结冰的危险和由于冰压而损坏喷射阀的危险显著减小。
8.因此，在喷射阀中，喷射阀的入口开口不是通过入口接管而是通过置入到入口接管中的体来构造。因此，该体减小了可供用于喷射阀的水供给的自由流动横截面。同时，存在于入口接管中的无效容积被最小化，为了避免喷射阀结冰，该无效容积必须被排空。也就是说，必须从喷射阀回吸的水更少。因此，优选地，体可以以这样的方式置入到入口接管中：在体和入口接管之间不保留出直接或间接地与构造在体中的流动通道处于流体连通中的空腔。因此，有利地，通过置入到入口接管中的体能够以有利的简单方式将任意喷射阀、例如燃料喷射阀增强(ert
ü
chtigen)成本发明的用于水喷射的喷射阀。
9.通过构造在体上的边缘，该体有利地良好且简单地紧固在入口接管上。在此，边缘包握凸缘并且因此将体保持在入口接管上。通过包握将体有利地固定在入口接管上。体可以从入口接管的入口侧端部被导入到入口接管中。在此，体的边缘卡锁在入口接管的凸缘上，并且然后在卡锁状态下包握入口接管的凸缘，使得体固定在入口接管中。因此，如此构造的体可以有利地以简单且低成本的方式装配在喷射阀上。
10.本发明的其它有利的构型和扩展方案能够通过在优选实施方式中所说明的特征来实现。
11.根据一个有利的实施例设置，体的边缘与体构造为一体。因此，提供了特别简单且低成本的体，用以减小喷射阀中的无效容积。该体例如可以低成本地由塑料制成并且通过简单地夹紧(anklipsen)到入口接管的凸缘上的方式被紧固在入口接管上。
12.根据一个有利的实施例设置，在体的边缘上构造钩状的卡锁区域，其中，体借助卡锁区域卡扣在入口接管的凸缘上。当体从喷射阀的入口侧置入到入口接管中时，所述体可以通过钩状的卡锁区域卡锁在入口接管的凸缘上。然后，卡锁在入口接管的凸缘上的卡锁区域将体保持在入口接管上。
13.根据一个有利的实施例设置，这些卡锁区域通过体的边缘中的缝隙相对彼此间隔开，其中，这些缝隙沿径向方向延伸。通过将所述卡锁区域相对彼此分开的缝隙，卡锁区域可以相对彼此独立地卡扣在围绕入口接管的凸缘的不同部位上。通过多个相对彼此独立的卡锁区域，各卡锁区域有利地是柔性的并且可以有利地简单地卡扣在入口接管的凸缘上。
14.根据一个有利的实施例设置，卡锁区域在体的边缘上环绕该体地构造。因此，不同的卡锁区域可以在入口接管的凸缘上的例如分布在凸缘周边上的不同部位处卡扣在凸缘上。因此，体可以有利地在垂直于轴向方向的所有方向上固定。
15.根据一个有利的实施例设置，卡锁区域沿径向方向从体突出。这样构造的卡锁区域有利地沿径向方向突出超过入口接管的凸缘并且从外部包握入口接管的凸缘。
16.根据一个有利的实施例设置，在体的上侧中在这些卡锁区域中分别构造至少一个缺口。因此，卡锁区域可以有利地构造为柔性的，使得这些卡锁区域可以特别简单地卡扣在入口接管的凸缘上。通过缺口减少了卡锁区域的材料，使得卡锁区域在材料减少的区域中具有提高的柔性。
17.根据一个有利的实施例设置，卡锁区域卡扣在入口接管的凸缘上，并且体以这种
构型方式夹紧到入口接管上。因此，当体从喷射阀的入口侧置入到入口接管中时，该体卡锁在入口接管的凸缘上。然后，卡锁在入口接管的凸缘上的卡锁区域将体保持在入口接管上。
18.根据一个有利的实施例设置，在卡锁区域上分别构造有至少一个卡锁鼻部，所述卡锁鼻部从外部沿径向方向卡锁到入口接管的凸缘中。通过卡锁区域上的卡锁鼻部，卡锁区域可以在将体置入到入口接管的接收部中时特别简单地卡扣在入口接管的边缘上。如果在将体置入到入口接管中时，在卡锁鼻部上倾斜地将卡锁区域压离体，使得在置入时卡锁区域以卡锁鼻部推过入口接管的凸缘，并且最后卡扣在该凸缘上。
19.根据一个有利的实施例设置，用于内燃机的水喷射系统包括喷射阀，其中，水喷射系统还包括用于储存水的水箱和用于将水从水箱输送到喷射阀的输送元件。
附图说明
20.在附图中示出并且在下面的说明中详细阐述本发明的实施例。附图示出：
21.图1喷射阀的一个实施例的示意性纵截面，
22.图2图1的喷射阀的实施例的纵截面的放大示图，
23.图3图1的喷射阀的实施例的三维截面图，
24.图4水喷射系统的实施例的示意图，
25.图5具有喷射阀的内燃机的一个实施例的示意图。
具体实施方式
26.由图1可以看出内燃机100的水喷射系统50的喷射阀1，所述喷射阀包括用于对可往复运动的衔铁3产生作用的环形的电磁线圈2，所述衔铁与阀元件4连接。当前，阀元件4实施为空心针并且在该阀元件的背离衔铁3的端部上与球形的阀关闭元件29连接，用于释放和封闭至少一个喷射开口30。在电磁线圈2通电时形成磁场，该磁场的磁力使衔铁3连同阀元件4和阀关闭元件29一起向芯5的方向运动，以便关闭构造在芯5与衔铁3之间的工作气隙31。在此，球形的阀关闭元件29释放喷射开口30。如果接下来结束电磁线圈2的通电，则衔铁3、阀元件4和阀关闭元件29借助复位弹簧32的弹簧力复位到它们的初始位置中，使得阀关闭元件29再次封闭喷射开口30。
27.芯5实施为空心柱形并且通过空心柱形的连接部分33与入口接管6连接，通过该入口接管能向喷射阀1供给来自未示出的分配管线、例如轨的水。在此，入口接管6例如被分配管线的杯座形的接头元件、即轨杯座包握，其中，可以在杯座形的接头元件与入口接管6之间可以布置密封环13。因此，入口区域可以被向外密封。
28.为了减小喷射阀1的入口区域中的无效容积，将体8置入到喷射阀1的入口接管6中。体8从喷射阀1的入口方向在轴向方向a上置入到入口接管6的接收部60中。体8基本上构造为空心柱形。体8在轴向方向a上被流动通道9贯穿。流动通道9限定入口开口10。因此，仅通过流动通道9给喷射阀1供给来自分配管线的水。此外，体8的外表面81适配于入口接管6的接收部60的内表面61，使得体8减小了在喷射阀1的入口区域中的无效容积。因此，在体8上构造至少区段地构造为柱形的外表面81，该外表面可以面式地贴靠在入口接管6的接收部60的至少区段地构造为柱形的内表面61上或相对于该内表面以小间距地布置。
29.构造在体8中的流动通道9优选具有柱体形状。此外，流动通道9的直径d优选选择
得尽可能小，以便在回吸时实现尽可能高的流动速度并且生成不中断的水柱。同时，流动通道9的直径d这样确定大小，使得还确保喷射阀1的充足的水供给。优选，将流动通道9的直径d选择为小于分配管线的、例如轨的直径。流动通道9的直径d例如可以为小于3.0毫米，优选小于2.5毫米，尤其优选小于2.1毫米。在该实施例中，流动通道9的直径d为两毫米。在此，在垂直于流动通道9的轴向方向a的径向方向r上测量流动通道的直径d。径向方向r垂直于轴向方向a。其中构造有流动通道9的体8优选具有相当于或大于流动通道9的半径的最小壁厚。
30.由于通过置入到入口接管6中的接收部60中的体8减小了无效容积，喷射阀1可以快速地通过回吸被排空，使得不必担心在内燃机100停机且外界温度较低的情况下由于冻结的水所造成的损坏。
31.在图1、2和3中示出了具有体8的喷射阀1的实施例的不同图示。入口接管6基本上构造为管状。在入口接管6的入口侧端部63上，在入口接管上构造有凸缘65。入口接管6的入口侧端部63表示入口接管6的这样的端部：在该端部处来自分配管线7的水能够流入到喷射阀1中。基本上管状的入口接管6沿着轴向方向a延伸并且例如也构造为相对于轴向方向a旋转对称。凸缘65例如沿径向方向r从入口接管6向所有侧突出。
32.在图1至3中示出的体8上构造有边缘84。体8的边缘84构造在体8的入口侧端部83上。体8的入口侧端部83表示体8的这样的端部：在该端部处，来自分配管线7的水可以流到体8的流动通道9中并从而流到喷射阀1中。体8的边缘84沿径向方向r从体8突出。边缘84与体8构造为一体。尤其，边缘84由与体8的其余部分相同的材料、优选塑料构成。体8的边缘84包括多个卡锁区域86。这些卡锁区域86钩状地构造并且包握该入口接管6的凸缘65。在此，卡锁区域86这样构造，使得在将体8置入到入口接管6中时，所述卡锁区域卡扣在入口接管6的凸缘上并且然后将体8固定在那里。钩状的卡锁区域86通过沿径向方向r延伸的缝隙88相对彼此分开。缝隙88是边缘84的材料中的缺口，通过所述缝隙将边缘84分成各个钩状的卡锁区域86。各个卡锁区域86形成相对彼此独立的卡锁钩，所述卡锁钩能够单独地在边缘84处进行卡扣。缝隙88例如沿径向方向r在体8的边缘84中延伸。卡锁区域86构造为在边缘84处环绕该体8。因此，不同的卡锁区域86能够卡扣在入口接管6的凸缘65上的不同部位处。因此，边缘84可以在卡锁区域86处环绕地包围凸缘65。
33.如在图中所示，在该实施例中，在所述卡锁区域86的每个卡锁区域上构造有卡锁鼻部87。卡锁鼻部87构造在钩状的卡锁区域86的端部上。如果在将体8置入到入口接管6的接收部60中时钩状构造的卡锁区域86被推移越过入口接管6的凸缘65，则这些卡锁区域由于卡锁区域86上的卡锁鼻部87而变形。如果体8被置入，则卡锁鼻部87卡锁在凸缘的背离入口侧63的一侧上并且这样将体8固定地紧固在入口接管6上。
34.此外，如图2和图3中所示，在体8的边缘84中构造有缺口89。缺口89构造为体8的边缘84中的孔。在该实施例中，所述卡锁区域86中的每个卡锁区域具有缺口89。通过缺口89减少体8在卡锁区域86处的材料，使得卡锁区域86利用缺口具有更高的柔性并且因此能够更容易地卡扣到入口接管6的凸缘65上。
35.在图4中示出具有喷射阀1的水喷射系统50。水喷射系统50设置为用于内燃机100并且包括至少一个分配管线7以及至少一个喷射阀1。用于给喷射阀1供给水的分配管线7也被称为轨7。所示出的水喷射系统50示例性地包括四个这种喷射阀1。喷射阀1接在分配管线
7上。
36.分配管线7通常具有至少一个用于接喷射阀1的杯座形接头元件。喷射阀1通过杯座形的接头元件与分配管线7连接。该连接例如可以是插接连接、压紧连接、夹紧连接、卡锁连接和/或旋拧连接。该接头元件也被称为轨杯座。在此，轨杯座包握喷射阀1的在入口接管6的区域中的入口侧端部。在此，在杯座形接头元件与入口接管6或者说体8之间保留出的轴向间隙和/或径向间隙能够用于接收密封元件、尤其是密封环，使得喷射阀1的入口区域向外被密封。密封环可以在外周侧上布置在体上或者说区段地包围该体，使得该密封环径向地密封。替代地或补充地，密封环可以轴向地支撑在体8的环形端面上，使得该密封环轴向地密封。
37.轨杯座的无效容积取决于轨杯座的具体构型以及喷射阀1的入口侧端部的构型。为了使轨杯座或者说杯座形的接头元件中的无效容积最小化，置入到入口接管6中的体8可以沿轴向方向a和/或沿径向方向突出超过该入口接管。例如，体8可以具有环缘，该环缘沿轴向方向和径向方向突出超过入口接管6。此外，环缘可以用于将喷射阀1支撑在分配管线7的杯座形的接头元件上。通过环缘，喷射阀1可以轴向和/或径向地支撑在杯座形的接头元件上。
38.分配管线7或者说轨7被供给来自水箱15的水。借助于输送元件16经由水管线17将水供应给分配管线7。当前，输送元件16实施为布置在水箱15以外的、可电动驱动的泵。但是，输送元件16的其它实施方式也是可行的。尤其，输送元件16可以布置在水箱15中或集成到箱底部中。输送元件16可以这样设计，使得该输送元件能够使得输送方向反转，以便能够通过回吸来使系统的对冰压敏感的管线和/或部件、尤其是喷射阀1排空。
39.为了在排空之后防止来自水箱15的水向输送元件16的方向回流，在水管线17中可以在输送元件16的上游布置截止元件18、尤其是止回阀。当前，在截止元件18的上游布置有过滤器19，该过滤器防止有害颗粒进入到输送元件16和喷射阀1中。
40.在图4中所示的系统中，在输送元件16的下游从水管线17分支出回流管线22，所述回流管线终止在水箱15中。输送元件16的多余输送量可以经由回流管线22导回到水箱15中，以便例如调节分配管线7中的压力。为了压力调节，可以在分配管线7中或者在水管线17中设置压力传感器23。为了在回吸过程期间来自水箱15的水不会经由回流管线22被抽吸出，在回流管线22中设置止回阀20。此外，在止回阀20的上游布置节流阀21，利用该节流阀可以建立背压以实现压力调节。
41.如由图5可看出，喷射阀1布置在抽吸管24上，经由该抽吸管向内燃机100的燃烧室25供给燃烧空气。因此，在燃烧室25之外通过喷射阀1将水喷射到内燃机100的抽吸管24中。水与燃烧空气一起被供应给燃烧室25。借助燃料喷射器26将燃料直接喷射到燃烧室25中。
42.当然，其他实施例和所示实施例的混合形式也是可能的。