DE102017129223A1 - Modular injector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen modularen Injektor (10; 110; 210) zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs, umfassend einen Injektorkörper (12; 112; 212), der ein Au-βengehäuse (14; 114; 214) des Injektors bildet und einen Speicherraum (14c; 114c; 214c) für den einzuspritzenden Kraftstoff begrenzt, ein Funktionsmodul (16; 116; 216), das eine Ventileinheit (20; 120; 220) aufweist, die die Zufuhr des einzuspritzenden Kraftstoffs zu begrenzen vermag, und ein Düsenmodul (18; 118; 218), das wenigstens eine Einspritzdüse für den einzuspritzenden Kraftstoff aufweist. Das Funktionsmodul (16; 116; 216) und das Düsenmodul (18; 118; 218) sind austauschbar mit dem Injektorkörper (12; 112; 212) verbindbar, wobei der Injektorkörper (12; 112; 212) eine erste Schnittstelle aufweist, die mit einer korrespondieren ersten Gegenschnittstelle des Düsenmoduls (18; 118; 218) unabhängig von der restlichen Gestaltung des Injektorkörpers (12; 112; 212) und des Düsenmoduls (18; 118; 218) verbindend zusammenzuwirken vermag, sowie eine zweite Schnittstelle, die mit einer korrespondierenden zweiten Gegenschnittstelle des Funktionsmoduls (16; 116; 216) unabhängig von der restlichen Gestaltung des Injektorkörpers (12; 112; 212) und des Funktionsmoduls (16; 116; 216) verbindend zusammenzuwirken vermag, so dass eine Kompatibilität unterschiedlich gestalteter Injektorkörper (12; 112; 212) mit unterschiedlich gestalteten Düsenmodulen (18; 118; 218) und mit unterschiedlich gestalteten Funktionsmodulen (16; 116; 216) bereitgestellt werden kann.The invention relates to a modular injector (10; 110; 210) for injecting a gaseous fuel, comprising an injector body (12; 112; 212) forming an outer housing (14; 114; 214) of the injector and a storage space (14c 114c; 214c) for the fuel to be injected, a functional module (16; 116; 216) having a valve unit (20; 120; 220) capable of limiting the supply of the fuel to be injected, and a nozzle module (18; 218) having at least one injection nozzle for the fuel to be injected. The functional module (16; 116; 216) and the nozzle module (18; 118; 218) are interchangeably connectable to the injector body (12; 112; 212), the injector body (12; 112; 212) having a first interface with a corresponding first mating interface of the nozzle module (18; 118; 218) is capable of interacting independently of the remaining configuration of the injector body (12; 112; 212) and the nozzle module (18; 118; 218), and a second interface communicating with a corresponding one irrespective of the remaining configuration of the injector body (12; 112; 212) and the functional module (16; 116; 216), so that compatibility of differently shaped injector bodies (12; 212) can be provided with differently shaped nozzle modules (18; 118; 218) and with differently designed functional modules (16; 116; 216).
Description
Die Erfindung betrifft einen modularen Injektor zum Einspritzen eines gasförmige Kraftstoffs.The invention relates to a modular injector for injecting a gaseous fuel.
Ein solcher modularer Injektor kann beispielsweise in einem Gasmotor, insbesondere in einem Wasserstoffmotor, zur Anwendung kommen. Bei Wasserstoffmotoren wird ein konventioneller Verbrennungsmotor mit Wasserstoff als Kraftstoff betrieben, der Gesamtprozess arbeitet dabei nach dem Ottoprinzip.Such a modular injector can be used, for example, in a gas engine, in particular in a hydrogen engine. In hydrogen engines, a conventional combustion engine is operated with hydrogen as fuel, the entire process works on the Otto principle.
Wasserstoff ist der einzige Kraftstoff für Verbrennungsmotoren, der keine Kohlenstoffmoleküle enthält, so dass bei der Verbrennung von Wasserstoff keine oder, durch Schmierölverbrennung bedingt, nur sehr geringe Schadstoffemissionen der Stoffgruppe Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffverbindungen und Partikel entstehen. Darin ist ein signifikanter Vorteil von Wasserstoffmotoren als Gasmotoren zu sehen.Hydrogen is the only fuel for combustion engines that contains no carbon molecules, so that when burning hydrogen no or, due to lubricating oil combustion, only very low pollutant emissions of the group carbon monoxide, carbon dioxide, hydrocarbon compounds and particles arise. This is a significant advantage of hydrogen engines as gas engines.
Der Aufbau von Wasserstoffmotoren ist allerdings vergleichsweise kostenintensiv, insbesondere, da in der Regel keine großen Stückzahlen gebaut werden. Daher wäre es grundsätzlich von Vorteil, eine Anpassung vorhandener Motoren an den Betrieb mit Wasserstoff vorzunehmen. Aufgrund einiger physikalischer Eigenschaften des Wasserstoffs ist eine solche Anpassung jedoch problematisch. So weist Wasserstoff eine vergleichsweise geringe Dichte auf. Durch die geringe Dichte nimmt der Wasserstoff einen hohen Volumenanteil, nämlich ca. ein Drittel des Volumens bei einem Verbrennungsluftverhältnis von
λ=1 des Verbrennungsgemisches aus Luft und Wasserstoff ein. Infolge der Verdrängung von Luft durch den Wasserstoff ergibt sich eine geringe Energiedichte des Gemisches und damit eine geringe Leistungsdichte des Motors. Ein hubraumgleicher Motor wird bei Wasserstoffbetrieb somit eine wesentlich geringere Leistungs-und Drehmomententfaltung aufweisen, als bei Betrieb mit herkömmlichen Kraftstoffen.The construction of hydrogen engines, however, is relatively expensive, especially since usually no large numbers are built. Therefore, it would be fundamentally advantageous to adapt existing engines to hydrogen operation. However, due to some physical properties of hydrogen, such adaptation is problematic. Thus, hydrogen has a comparatively low density. Due to the low density of hydrogen takes a high volume fraction, namely about one third of the volume at a combustion air ratio of
λ = 1 of the combustion mixture of air and hydrogen. As a result of the displacement of air by the hydrogen results in a low energy density of the mixture and thus a low power density of the engine. An engine with the same displacement will thus have a significantly lower power and torque development in hydrogen operation than when operating with conventional fuels.
Um diesem sogenannten Verdrängungseffekt entgegenzuwirken, kann nach dem Verfahren der inneren Gemischbildung an einem vorhandenen Motor angewandt werden. Bei diesem Mischungsverfahren wird gasförmiger Wasserstoff unter hohem Druck direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt. Um sicherzustellen, dass eine genaue Dosierung der Einlassmenge möglich ist und damit dass die Durchflussmenge durch einen Injektor für die direkte Injektion von Wasserstoff in den Zylinder des Motors unabhängig vom Druck im Zylinder ist, ist es notwendig, für die Anwendung passgenaue Injektoren zu entwickeln.To counteract this so-called displacement effect, internal mixture formation can be applied to an existing engine according to the method. In this mixing process, gaseous hydrogen is injected under high pressure directly into the combustion chamber. To ensure that precise metering of the intake quantity is possible and that the flow rate through an injector for the direct injection of hydrogen into the cylinder of the engine is independent of the pressure in the cylinder, it is necessary to develop tailored injectors for the application.
Nachdem jedoch zumindest zum jetzigen Zeitpunkt nur mit einem geringen Marktwachstum für Wasserstoffmotoren zu rechnen ist und damit wiederum vergleichsweise geringe Produktionszahlen einhergehen, besteht eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung darin, mit dem erfindungsgemäßen Injektor einen hohen Marktanteil abdecken zu können. Injektor soll daher in einer möglichst großen Anzahl von unterschiedlich ausgestalteten Wasserstoffmotoren einsetzbar sein, um die hohen Entwicklungskosten eines solchen passgenauen Injektors abzudecken. Da zudem die umzurüstenden Diesel- oder Gasmotoren sehr unterschiedliche Randbedingungen für den Injektoreinbau aufweisen, muss der Injektor mit geringem Aufwand an diese jeweiligen Anforderungen anpassbar sein.However, since at least at the present time only a slight growth in the market for hydrogen engines can be expected, which in turn results in comparatively low production figures, it is an object of the present invention to be able to cover a high market share with the injector according to the invention. Injector should therefore be used in the largest possible number of differently designed hydrogen engines to cover the high development costs of such a precisely fitting injector. In addition, since the diesel or gas engines to be converted have very different boundary conditions for injector installation, the injector must be able to be adapted to these respective requirements with little effort.
Aus dem Stand der Technik ist bereits ein Einspritzsystem für Kraftstoff zum Einsatz an Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei dem ein modular aufgebauter Injektor genutzt wird, dessen Bauprinzip unabhängig von der Zylinderzahl der Verbrennungskraftmaschine, von der Motorkonfiguration (V-Anordnung, E-Anordnung, Reihenanordnung) eingesetzt werden kann, indem anstelle eines Rail-Bauteils die Hochdruckzuleitungsabschnitte zur Verbindung von dezentral angeordneten Speichern eingesetzt werden. An den jeweiligen Injektoren kommen Einspritzdüsen, Zwischenplatten mit in diesen ausgebildeten Zulauf- und Ablaufdrosseln, Ventileinheiten und Injektorkörper zum Einsatz. Durch Auswechseln der Zwischenplatte kann beispielsweise die Druckentlastung bzw. Druckbeaufschlagung des Steuerraums des Injektors durch die Dimensionierung der Drosselquerschnitte beeinflusst und an die unterschiedlichsten Einsatzgegebenheiten des Injektors angepasst werden. Weiterhin kann der am modular aufgebauten Injektor eingesetzte Injektorkörper in unterschiedlichen Baulängen ausgebildet werden und somit optimal an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden.From the prior art, an injection system for fuel for use in internal combustion engines is already known, in which a modular injector is used, the construction principle regardless of the number of cylinders of the internal combustion engine, from the engine configuration (V-arrangement, E-arrangement, series arrangement) used can be used by instead of a rail component, the high-pressure supply line sections are used to connect decentralized storage. Injectors, intermediate plates with inlet and outlet throttles formed therein, valve units and injector bodies are used at the respective injectors. By replacing the intermediate plate, for example, the pressure relief or pressurization of the control chamber of the injector can be influenced by the dimensioning of the throttle cross-sections and adapted to the different application conditions of the injector. Furthermore, the injector used at the modular injector can be formed in different lengths and thus optimally adapted to the available space.
Diese Lösung beschreibt ein Einspritzsystem, das ausschließlich für flüssige Kraftstoffe Verwendung findet. Insbesondere der Injektor ist zum Einspritzen von flüssigem Kraftstoff ausgebildet und durch die spezifische Ausgestaltung soll das Risiko von Kavitationsschäden verringert werden.This solution describes an injection system that is used exclusively for liquid fuels. In particular, the injector is designed for the injection of liquid fuel and the specific design is intended to reduce the risk of cavitation damage.
Eine weitere Lösung, insbesondere ein Verfahren zum Temperieren eines Injektors einer Einspritzung für das Einspritzen von flüssigem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, ist auch in der Druckschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den aus dem Stand der Technik bekannten Grundgedanken eines modular aufgebauten Injektors in der Weise weiterzuentwickeln, dass ein Injektor auf eine möglichst große Anzahl von Wasserstoffmotoren sowie umzurüstenden Diesel- oder Gasmotoren anpassbar ist.Object of the present invention is to further develop the well-known from the prior art principles of a modular injector in such a way that an injector can be adapted to the largest possible number of hydrogen engines and diesel or gas engines to be converted.
Diese Aufgabe wird durch einen modularen Injektor zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieser umfasst einen Injektorkörper, der ein Außengehäuse des Injektors bildet und einen Speicherraum für den einzuspritzenden Kraftstoff begrenzt, ein Funktionsmodul, das eine Ventileinheit aufweist, die die Zufuhr des einzuspritzenden Kraftstoffs zu begrenzen vermag, und ein Düsenmodul, das wenigstens eine Einspritzdüse für den einzuspritzenden Kraftstoff aufweist. Das Funktionsmodul und das Düsenmodul sind dabei austauschbar mit dem Injektorkörper verbunden. Weiterhin weist der Injektorkörper eine erste Schnittstelle auf, die mit einer korrespondierenden ersten Gegenschnittstelle des Düsenmoduls unabhängig von der restlichen Gestaltung des Injektorkörpers und des Düsenmoduls verbindend zusammenzuwirken vermag, sowie eine zweite Schnittstelle, die mit einer korrespondierenden zweiten Gegenschnittstelle des Funktionsmoduls unabhängig von der restlichen Gestaltung des Injektorkörpers und des Funktionsmoduls verbindend zusammenzuwirken vermag, so dass eine Kompatibilität unterschiedlich gestalteter Injektorkörper mit unterschiedlich gestalteten Düsenmodulen und mit unterschiedlich gestalteten Funktionsmodulen bereitgestellt werden kann. This object is achieved by a modular injector for injecting a gaseous fuel with the features of claim 1. This comprises an injector body, which forms an outer housing of the injector and limits a storage space for the fuel to be injected, a functional module having a valve unit which is capable of limiting the supply of the fuel to be injected, and a nozzle module, the at least one injection nozzle for the fuel to be injected having. The functional module and the nozzle module are exchangeably connected to the injector body. Furthermore, the injector body has a first interface which is capable of interacting with a corresponding first counterpart interface of the nozzle module independently of the remaining configuration of the injector body and of the nozzle module, and a second interface which is connected to a corresponding second mating interface of the function module independently of the rest of the design Injector body and the functional module can interact cooperating, so that a compatibility differently shaped injector body can be provided with differently shaped nozzle modules and with differently designed functional modules.
Der modular aufgebaute Injektor weist somit mindestens drei Module auf, nämlich den Injektorkörper, das Funktionsmodul und das Düsenmodul. Durch genormte erste und zweite Schnittstellen am Injektorkörper sowie korrespondierende erste und zweite Gegenschnittstellen am Düsenmodul und am Funktionsmodul lassen sich unterschiedlichst gestaltete Injektorkörper mit ebenfalls unterschiedlichst gestalteten Düsenmodulen und Funktionsmodulen kombinieren. Auf diese Weise wird eine maximale Variabilität des modularen Injektors ermöglicht.The modular injector thus has at least three modules, namely the injector body, the functional module and the nozzle module. By standardized first and second interfaces on the injector body as well as corresponding first and second counter-interfaces on the nozzle module and on the function module, differently shaped injector bodies can be combined with also differently designed nozzle modules and functional modules. In this way, maximum variability of the modular injector is made possible.
Die Schnittstellen können dabei unterschiedliche Verbindungsarten in sich vereinen. So kann eine Schnittstelle beispielsweise eine Durchgangsbohrung im Gehäuse mit einem Innen- und/oder Außengewinde an dem Gehäuse im Bereich der Durchgangsbohrung umfassen. Auf diese Weise kann eine Schnittstelle mit unterschiedlichen Gegenschnittstellen verbindend zusammenwirken. Gleicher gilt selbstverständlich auch für die Gegenschnittstellen, die ihrerseits unterschiedliche Verbindungsarten ermöglichen können, indem sie beispielsweise einen glatten Außengehäuseabschnitt sowie einen Gewindeabschnitt mit einem Außengewinde aufweisen.The interfaces can combine different types of connection. For example, an interface may comprise a through-bore in the housing with an internal and / or external thread on the housing in the region of the through-bore. In this way, an interface with different counter-interfaces can work together connecting. Of course, the same applies to the counter-intersections, which in turn can allow different types of connection, for example, by having a smooth outer housing portion and a threaded portion with an external thread.
Durch diesen modularen Aufbau des Injektors, bei dem die einzelnen Module unabhängig von ihrer spezifischen Ausgestaltung beliebig miteinander kombiniert werden können, ist es zudem möglich, während der Entwicklungsphase die einzelnen Module von spezialisierten Entwicklungsbetrieben entwickeln und/oder umsetzen zu lassen.This modular design of the injector, in which the individual modules can be combined with each other regardless of their specific design, it is also possible to develop and / or implement the individual modules of specialized development companies during the development phase.
So kann das Injektorgehäuse beispielsweise von einem Betrieb entwickelt werden, der auf Verbrennungsmotoren spezialisiert ist. Gleiches gilt für das Düsenmodul. Zur Umsetzung können die konstruktiven Maßnahmen am Motor, am Injektorkörper und an dem Düsenmodul optimal aneinander angepasst werden.For example, the injector housing may be developed by an enterprise specializing in internal combustion engines. The same applies to the nozzle module. To implement the design measures on the engine, the injector and the nozzle module can be optimally adapted to each other.
Die Entwicklung des Funktionsmoduls kann von einem hierauf spezialisierten Betrieb vorgenommen werden.The development of the functional module can be carried out by a specialized company.
Der modular aufgebaute Injektor kann nicht nur in Wasserstoffmotoren, sondern auch in anderen Gasmotoren, beispielsweise in Erdgasmotoren, eingesetzt werden.The modular injector can be used not only in hydrogen engines, but also in other gas engines, for example in natural gas engines.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Funktionsmodul ein Innengehäuse mit wenigstens einer Eintrittsöffnung für den einzuspritzenden gasförmigen Kraftstoff und wenigstens einer Austrittsöffnung für den einzuspritzenden gasförmigen Kraftstoff sowie die wenigstens eine Ventileinheit aufweisen, die die wenigstens eine Eintrittsöffnung und/oder die wenigstens eine Austrittsöffnung gesteuert zu schließen und/oder zu öffnen vermag. Die Ventileinheit kann dabei unterschiedlichste Ventilschließformen umfassen, so kann die Ventileinheit einen als Kolben ausgebildeten Ventilstößel mit einem konisch zulaufenden Ventilschließglied umfassen, jedoch sind auch andere Ventilschließformen je nach dem beabsichtigten Einsatzzweck denkbar, beispielsweise mittels einem als Platte bzw. Teller, Rohr oder dergleichen ausgebildeten Verschließglied. An der Austrittsöffnung ist der zugehörige Ventilsitz vorgesehen. Durch die Ausgestaltung des Funktionsmoduls mit unterschiedlich aufgebauten Ventileinheiten, aber auch mit unterschiedlich dimensionierten Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen kann die Durchflussmenge, die Druckbeständigkeit und die Verschlussgeschwindigkeit des Ventils variiert werden.According to a development of the invention, the functional module may have an inner housing with at least one inlet opening for the gaseous fuel to be injected and at least one outlet opening for the gaseous fuel to be injected and the at least one valve unit which controls the at least one inlet opening and / or the at least one outlet opening and / or able to open. The valve unit may comprise a wide variety of valve closing forms, the valve unit may comprise a piston designed as a valve lifter with a tapered valve closure member, however, other valve closing forms depending on the intended use are conceivable, for example by means of a plate or plate, tube or the like closing member , At the outlet opening of the associated valve seat is provided. Due to the design of the functional module with differently constructed valve units, but also with differently dimensioned inlet openings and outlet openings, the flow rate, the pressure resistance and the closing speed of the valve can be varied.
Weiterhin kann das Funktionsmodul ein Filter zum Filtern des einzuspritzenden gasförmigen Kraftstoffs aufweisen. Insbesondere kann die wenigstens eine Eintrittsöffnung und/oder die wenigstens eine Austrittsöffnung mit dem Filter versehen sein. Alternativ kann das Filter auch in dem Bereich zwischen der wenigstens einen Eintrittsöffnung und der wenigstens einen Austrittsöffnung vorgesehen sein. Für eine einfache Reinigung ist das Vorsehen des Filters im Bereich der Eintrittsöffnung besonders vorteilhaft.Furthermore, the functional module may have a filter for filtering the gaseous fuel to be injected. In particular, the at least one inlet opening and / or the at least one outlet opening may be provided with the filter. Alternatively, the filter may also be provided in the region between the at least one inlet opening and the at least one outlet opening. For easy cleaning, the provision of the filter in the region of the inlet opening is particularly advantageous.
Weiterhin kann, wie vorstehend angedeutet, vorgesehen sein, dass die erste und/oder zweite Schnittstelle eine Innenausnehmung an dem Außengehäuse des Injektorkörpers mit einem definierten Innendurchmesser umfasst, und dass die erste und/oder zweite Gegenschnittstelle einen Gehäuseabschnitt des Funktionsmoduls oder des Düsenmoduls mit einem definierten Außendurchmesser umfasst, wobei der definierte Innendurchmesser mit dem definierten Außendurchmesser korrespondiert. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Gehäuseabschnitt des Funktionsmoduls oder des Düsenmoduls in eine entsprechende Innenausnehmung des Injektorkörpers eingeschraubt, eingepresst oder dergleichen wird, um die beiden Module Injektorkörper und Funktionsmodul bzw. Düsenmodul miteinander zu verbinden.Furthermore, as indicated above, be provided that the first and / or second interface an inner recess on the Enclosed outer housing of the injector body having a defined inner diameter, and that the first and / or second mating interface comprises a housing portion of the functional module or the nozzle module having a defined outer diameter, wherein the defined inner diameter corresponds to the defined outer diameter. For example, it can be provided that a housing section of the functional module or the nozzle module is screwed into a corresponding inner recess of the injector body, pressed or the like, to connect the two modules injector body and functional module or nozzle module together.
Alternativ oder zusätzlich kann demgemäß die erste und/oder die zweite Schnittstelle einen Gewindeabschnitt mit einem Außengewinde an dem Außengehäuse des Injektorkörpers umfassen, wobei die erste und/oder zweite Gegenschnittstelle einen Gehäuseabschnitt des Funktionsmoduls oder des Düsenmoduls mit einem Innengewinde umfasst, wobei das Außengewinde mit dem Innengewinde korrespondiert.Alternatively or additionally, accordingly, the first and / or the second interface comprise a threaded portion with an external thread on the outer housing of the injector, wherein the first and / or second mating interface comprises a housing portion of the functional module or the nozzle module with an internal thread, wherein the external thread with the Internal thread corresponds.
Alternativ oder zusätzlich kann die erste und/oder die zweite Schnittstelle einen Gewindeabschnitt mit einem Innengewinde an einem inneren Gehäuseabschnitt des Injektorkörpers umfassen, wobei die erste und/oder zweite Gegenschnittstelle einen Gehäuseabschnitt des Funktionsmoduls oder des Düsenmoduls mit einem Außengewinde umfasst, wobei das Außengewinde mit dem Innengewinde korrespondiert.Alternatively or additionally, the first and / or the second interface may comprise a threaded portion with an internal thread on an inner housing portion of the injector body, wherein the first and / or second mating interface comprises a housing portion of the functional module or the nozzle module with an external thread, wherein the external thread with the Internal thread corresponds.
Das Funktionsmodul kann ferner einen Antrieb für die Ventileinheit sowie elektrische Kontakte zur elektrischen Ansteuerung aufweisen. Die elektrischen Kontakte können Aufnahmen für Stecker oder Steckverbinder, Klemmen oder Kabelschwänze umfassen.The functional module may further comprise a drive for the valve unit and electrical contacts for electrical control. The electrical contacts may include receptacles for plugs or connectors, terminals or cable tails.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Injektorkörper an seinem Außengehäuse eine Zuführöffnung zur Zuführung des einzuspritzenden gasförmigen Kraftstoffs aufweist. Der Injektorkörper kann im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet sein, wobei die Zufuhröffnung sowohl an seiner Mantelfläche als auch an einer der Stirnflächen des zylinderförmigen Injektorkörpers vorgesehen sein kann. Somit lässt sich durch Austausch des Injektorkörpers entweder ein Injektor mit seitlicher Gaszuführung oder ein Injektor mit Gaszuführung von beispielsweise oben (stirnseitig) realisieren. Insbesondere kann der Injektorkörper aber auch im Bereich einer Stirnseite eine Innenausnehmung umfassen, die zur Aufnahme beispielsweise des Funktionsmoduls und gegebenenfalls eines zusätzlichen Befestigungsteils, beispielsweise einer Gehäusemutter, oder des Düsenmoduls ausgebildet ist. In dem Fall eines zusätzlichen Befestigungsteils kann dieses auch eine Zuführöffnung zur Zuführung des einzuspritzenden gasförmigen Kraftstoffs aufweisen.Furthermore, it can be provided that the injector body has at its outer housing a feed opening for supplying the gaseous fuel to be injected. The injector body may be formed substantially circular cylindrical, wherein the supply opening may be provided both on its lateral surface and on one of the end faces of the cylindrical injector body. Thus, by exchanging the injector body, either an injector with lateral gas supply or an injector with gas supply of, for example, above (front side) can be realized. In particular, however, the injector body can also comprise an inner recess in the region of an end face, which recess is designed to receive, for example, the functional module and optionally an additional fastening part, for example a housing nut, or the nozzle module. In the case of an additional fastening part, this may also have a feed opening for supplying the gaseous fuel to be injected.
Der Injektorkörper kann ferner ebenfalls elektrische Kontakte zur elektrischen Ansteuerung aufweisen. Diese können insbesondere mit den elektrischen Kontakten des Funktionsmoduls korrespondieren.The injector body may also have electrical contacts for electrical control. These can in particular correspond with the electrical contacts of the functional module.
Weiterhin kann der Injektorkörper an seinem Außengehäuse Strukturen für eine vereinfachte Befestigung des Injektorkörpers aufweisen, beispielsweise ein Gewinde, eine Pratze, Strukturen zur Aufnahme von O-Ringen, zur Vereinfachung einer Klemmung oder Verschraubung.Furthermore, the injector body may have on its outer housing structures for a simplified attachment of the injector body, for example a thread, a claw, structures for receiving O-rings, to simplify a clamping or screwing.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Injektormodulsystem für einen modular aufgebauten Injektor mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, umfassend eine Anzahl unterschiedlich ausgebildeter Injektorkörper, Funktionsmodule und Düsenmodule, wobei jeder Injektorkörper unabhängig von seiner Ausgestaltung mit einem Funktionsmodul und einem Düsenmodul, unabhängig von deren Ausgestaltung, verbindbar ist.The invention further relates to an injector module system for a modular injector having the features described above, comprising a number of differently designed injector body, function modules and nozzle modules, each injector body, regardless of its configuration with a functional module and a nozzle module, regardless of their configuration, is connectable.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass sich die Injektorkörper bezüglich ihrer Länge, ihres Außenumfangs und/oder der Querschnittsform ihres Außengehäuses, bezüglich der Positionierung der Zufuhröffnung und/oder der Anordnung der elektrischen Kontakte unterscheiden können.It can further be provided that the injector bodies can differ with regard to their length, their outer circumference and / or the cross-sectional shape of their outer housing, with respect to the positioning of the feed opening and / or the arrangement of the electrical contacts.
So kann, wie bereits beschrieben, beispielsweise die Zufuhröffnung an der Mantelfläche oder einer der Stirnseiten des Injektorkörpers (bzw. an beispielsweise einem zusätzlichen Befestigungsteil im Bereich der Stirnfläche des Injektorkörpers) vorgesehen sein. Weiterhin ist es auch denkbar, dass die Injektorkörper sich bezüglich der Dimensionierung ihres Außengehäuses unterscheiden. Auch können die Injektorkörper bezüglich der Anordnung und Ausgestaltung der elektrischen Kontakte unterschiedlich voneinander sein, wie bereits vorstehend angedeutet. Schließlich können die Injektorkörper unterschiedliche Befestigungsstrukturen am Außenumfang ihres Gehäuses aufweisen, um den Injektorkörper zu befestigen.Thus, as already described, for example, the supply opening may be provided on the lateral surface or one of the front sides of the injector body (or on, for example, an additional fastening part in the region of the end face of the injector body). Furthermore, it is also conceivable that the injector bodies differ with regard to the dimensioning of their outer housing. Also, the injector body with respect to the arrangement and design of the electrical contacts may be different from each other, as already indicated above. Finally, the injector bodies may have different attachment structures on the outer periphery of their housing to secure the injector body.
Weiterhin können sich auch die Funktionsmodule bezüglich des verwendeten Antriebs, der vorgesehenen Ventileinheit, der Ausgestaltung des Innengehäuses, bezüglich der Positionierung der Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung für den einzuspritzenden gasförmigen Kraftstoff und der korrespondierenden elektrischen Kontakte (Art und Anordnung) unterscheiden. So kann beispielsweise als Antrieb ein magnetischer Antrieb oder ein Piezoantrieb vorgesehen sein. Auch können unterschiedlich ausgestaltete Ventileinheiten vorgesehen sein, die beispielsweise unterschiedliche Durchtrittsöffnungen, Ventilschließgliedgeometrien, Verschluss-zeiten und Durchströmungsmengen ermöglichen.Furthermore, the functional modules with respect to the drive used, the proposed valve unit, the configuration of the inner housing, with respect to the positioning of the inlet opening and outlet opening for the injected gaseous fuel and the corresponding electrical contacts (type and arrangement) may differ. Thus, for example, be provided as a drive, a magnetic drive or a piezo drive. Also can be differently designed Valve units may be provided, for example, allow different passages, valve closure member geometries, closing times and flow rates.
Schließlich können sich auch die Düsenmodule bezüglich ihrer Länge, ihres Innendurchmessers, ihres Außendurchmessers, ihres Lochbilds und ihrer Befestigung (Gegenschnittstelle) voneinander unterscheiden.Finally, the nozzle modules with respect to their length, their inner diameter, their outer diameter, their hole pattern and their attachment (counter interface) can differ from each other.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus den Unteransprüchen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of the invention and from the dependent claims.
Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die Figuren zeigen mehrere Merkmale der Erfindung in Kombination miteinander. Selbstverständlich vermag der Fachmann diese jedoch auch losgelöst voneinander zu betrachten und gegebenenfalls zu weiteren sinnvollen Unterkombinationen zu kombinieren, ohne dass er hierfür erfinderisch tätig werden müsste.The invention is described below with reference to the accompanying figures. The figures show several features of the invention in combination. Of course, however, the skilled person is able to view them detached from one another and, if appropriate, to combine them into further useful sub-combinations without having to be inventive in their work.
Es zeigen schematisch:
-
1 einen erfindungsgemäßen modularen Injektor mit seitlicher Gaszuführung; -
2 den Injektor gemäß1 in längs geschnittener Darstellung entlang der LinieA-A der1 ; -
3 ein Funktionsmodul des Injektors gemäß1 und2 ; -
4 eine längs geschnittene Darstellung des Funktionsmoduls gemäß3 entlang der LinieB-B der3 ; -
5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektors mit Gaszuführung von oben; -
6 den Injektor gemäß5 in längs geschnittener Darstellung entlang der LinieA-A der5 ; -
7 ein Funktionsmodul des Injektors gemäß5 und6 ; -
8 das Funktionsmodul gemäß7 in längs geschnittener Darstellung entlang der LinieB-B der7 ; -
9 eine Draufsicht auf das Funktionsmodul der7 und8 ; -
10 eine weitere Ausführungsform eines modularen Injektors mit der Gaszuführung von der Seite; und -
11 den Injektor gemäß 10 in längs geschnittener Darstellung entlang der LinieA-A der10 .
-
1 a modular injector according to the invention with lateral gas supply; -
2 according to the injector1 in longitudinal section along the lineAA the1 ; -
3 a functional module of the injector according to1 and2 ; -
4 a longitudinal sectional view of the functional module according to3 along the lineBB the3 ; -
5 a further embodiment of an injector according to the invention with gas supply from above; -
6 according to the injector5 in longitudinal section along the lineAA the5 ; -
7 a functional module of the injector according to5 and6 ; -
8th the functional module according to7 in longitudinal section along the lineBB the7 ; -
9 a plan view of the functional module of7 and8th ; -
10 another embodiment of a modular injector with the gas supply from the side; and -
11 according to theinjector 10 in longitudinal section along the lineAA the10 ,
Die
Der erfindungsgemäße Injektor
Der erfindungsgemäße Injektor
In der dargestellten Ausführungsform weist das Funktionsmodul
Um die Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs den Anforderungen gemäß zu steuern, ist weiterhin eine Ventileinheit
In der ersten Ausführungsform weist der Injektorkörper
Die Gehäusemutter
In der alternativen Ausgestaltungsvariante der
Ein weiterer Unterschied zwischen der zweiten Ausführungsform der
Weiterhin weist das Funktionsmodul
Das Funktionsmodul
Die dritte Ausführungsform der
In allen drei Ausführungsformen ist das Düsenmodul
Um eine Kompatibilität mit unterschiedlichen Düsenmodulen bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass der Injektorkörper mehrere Schnittstellenvarianten in der Schnittstelle mit dem Düsenmodul vereint, beispielsweise an seinem Gehäuse
Der erfindungsgemäße modular aufgebaute Injektor ermöglicht eine einfache und kostengünstige Anpassung an unterschiedlichste bauliche und funktionale Anforderungen, die sich aus unterschiedlichsten Motoren ergeben können.The modular injector according to the invention allows a simple and cost-effective adaptation to a wide variety of structural and functional requirements, which may arise from a variety of engines.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2011088490 A1 [0009]WO 2011088490 A1 [0009]
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2017
- 2017-12-08 DE DE102017129223.3A patent/DE102017129223A1/en not_active Ceased
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