DE102015011028A1 - Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung - Google Patents

Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung Download PDF

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Abstract

Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1), aufweisend:
– einen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (5) mit wenigstens einem axial hubverschieblichen Gas-Düsenventilglied (43), wobei der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (5) weiterhin eine Steueranordnung (57) mit einem ersten (59) und einem zweiten (61) Steuerraum aufweist sowie ein damit zusammenwirkendes Kolbenelement (63), wobei das Gas-Düsenventilglied (43) über die Steueranordnung (57) mittels eines Steuerfluids hubsteuerbar ist; wobei
– die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) ein Schieberventil (71) aufweist, über welches, zur Hubsteuerung des Gas-Düsenventilglieds (43), in einer ersten Stellung desselben der erste Steuerraum (59) via das Steuerfluid belastbar und der zweite Steuerraum (61) hierbei entlastbar ist und in einer zweiten Stellung desselben der zweite Steuerraum (61) via das Steuerfluid belastbar und der erste Steuerraum (59) hierbei entlastbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung gemäß Anspruch 1.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2013 017 853 A1 ist ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor bekannt, welcher für einen Betrieb mit Flüssigkraftstoff und Brenngas bereitgestellt ist und bei welchem sowohl die Flüssigkraftstoff-Düsennadel als auch die Gas-Düsennadeln via den Flüssigkraftstoff hydraulisch gesteuert werden. Durch die Entlastung eines Steuerraums oberhalb der jeweiligen Gas-Düsennadel überwiegt eine hydraulische Kraft auf die Druckstufe der Düsennadel und drangt diese in Öffnungsrichtung. Mittels der hydraulischen Kraft muss also das Steuermedium aus dem Steuerraum verdrängt werden, daneben die jeweilige Gas-Düsennadel beschleunigt werden. Bei Injektoren nach diesem Prinzip kann es jedoch vorkommen, dass bei einer kleinen Druckstufe und lediglich geringen Drücken des Einspritzmediums, zum Beispiel bei Brenngas mit Druckniveaus von ca. 350 bar, die Gas-Düsennadel zu langsam öffnet, so dass die Verwendung eines solchen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors mit einem schnell laufenden Motor unter Umständen nicht möglich ist.
  • Wird nun der Steuerraumdruck bzw. Steuerfluiddruck geringer gewählt, kann die Düsennadel zwar schneller öffnen, der Schließvorgang wird jedoch im Gegenzug langsamer. Ein langsames Nadelschließen wirkt sich auf die Steilheit der Injektorkennlinie im ballistischen Bereich negativ aus und kann im Hinblick auf die Emissionen nachteilig sein. Insoweit ist es wünschenswert, einen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor bereitstellen zu können, bei welchem ein oder auch eine Vielzahl von Gas-Düsenventilgliedern, insbesondere in Form von Gas-Düsennadeln, hydraulisch mit der beabsichtigten Hubgeschwindigkeit, insbesondere zuverlässig bzw. robust und weiterhin unaufwändig, gesteuert werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Zweistoff- bzw. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung mit einem Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor, insbesondere zur Verwendung mit einem Flüssigkraftstoff, zum Beispiel Dieselkraftstoff, Biokraftstoff oder Schweröl und weiterhin mit einem gasförmigem Kraftstoff bzw. Brenngas, zum Beispiel Erdgas. Die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung bzw. der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor kann im Rahmen einer Brenngas-Betriebsart insbesondere für einen Zündstrahlbetrieb vorgesehen sein (Flüssigkraftstoff-Zündstrahl zur Zündung des gasförmigen Kraftstoffs), daneben im Rahmen einer Flüssigkraftstoff-Betriebsart insbesondere für einen reinen Flüssigkraftstoffbetrieb. Der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor ist z. B. mit einem Großmotor verwendbar, insbesondere einem Schnellläufer, zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug wie etwa einem Schiff oder einem Nutzfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung vorgesehen, z. B. für ein Blockheizkraftwerk, ein (Not-)Stromaggregat, z. B. auch für Industrieanwendungen.
  • Der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor weist wenigstens ein axial hubverschiebliches Gas-Düsenventilglied auf, welches bevorzugt als Gas-Düsennadel bereitgestellt ist, insbesondere einteilig. Das Gas-Düsenventilglied kann daneben auch mehrteilig gebildet sein, zum Beispiel mittels einer (Gas-)Düsennadel und einer mit dieser zusammenwirkenden Steuerstange. Das Gas-Düsenventilglied ist insbesondere bereitgestellt, einen Kraftstoffströmungsweg hin zu einer Düsenanordnung am Kraftstoffinjektor in Abhängigkeit der gesteuerten Hubstellung zu öffnen oder zu versperren (wozu es bevorzugt mit einem Ventilsitz zusammenwirkt).
  • Der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor umfasst weiterhin eine Steueranordnung mit einem ersten und einem zweiten Steuerraum sowie einem damit zusammenwirkenden Kolbenelement, wobei das Gas-Düsenventilglied über die Steueranordnung mittels eines Steuerfluids hubsteuerbar ist, das heißt insbesondere hydraulisch. Als Steuerfluid dient bevorzugt der mit dem Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor verwendete Flüssigkraftstoff.
  • Im Rahmen der Steueranordnung ist das Kolbenelement, welches bevorzugt mit einem Endabschnitt des Gas-Düsenventilglieds zusammenwirkt, insbesondere axial hubverschiebbar, i. e. durch bedarfsgerecht gesteuerte Entlastung und Belastung der Steuerräume. Bevorzugt kann die Steueranordnung derart gebildet sein, dass ein erster Steuerraum düsennäher am Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor gebildet ist, der zweite Steuerraum hierbei düsenferner, wobei das Kolbenelement zwischen den Steuerräumen dieselben – volumenvariabel – trennend angeordnet ist, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse. Das Kolbenelement kann weiterhin mit dem Gas-Düsenventilglied für dessen Hubsteuerung zum Beispiel fest verbunden sein, so dass mit der Steueranordnung eine aktive Steuerung des Gas-Düsenventilglieds sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung ermöglicht ist, oder alternativ lediglich gegen das Gas-Düsenventilglied gedrängt sein, d. h. lose dagegen zur Anlage gebracht sein, zum Beispiel mittels einer Federlast (wobei eine hochdruckbeaufschlagbare Druckstufe an dem Gas-Düsenventilglied vorgesehen wäre, und wobei z. B. ein aktives Schließen und eine Öffnungsunterstützung via die Steueranordnung möglich ist).
  • Via die Steueranordnung ist es vorteilhaft möglich, die Hubgeschwindigkeit des damit zusammenwirkenden Gas-Düsenventilglieds in beabsichtigter Weise einzustellen, insbesondere gegenüber Lösungen ohne Kolbenelement zu steigern, d. h. durch Ausbildung geeignet dimensionierter Wirk- bzw. Kolbenflächen am Kolbenelement, welche mittels des Steuerfluids innerhalb der Steueranordnung druckbeaufschlagbar sind. Bei Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoren, welche im Rahmen der Erfindung auch eine Mehrzahl von Gas-Düsenventilgliedern vorsehen können, z. B. ab 3 bis 6 Gas-Düsenventilglieder, kann insbesondere einem jeweiligen Gas-Düsenventilglied eine solche Steueranordnung zugeordnet sein, welche auch vorteilhaft klein bauen kann.
  • Erfindungsgemäß weist die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung nunmehr weiterhin ein Schieberventil auf, über welches, zur Hubsteuerung des Gas-Düsenventilglieds, in einer ersten Stellung desselben der erste Steuerraum via das Steuerfluid belastbar und der zweite Steuerraum hierbei entlastbar ist und in einer zweiten Stellung desselben der zweite Steuerraum via das Steuerfluid belastbar und der erste Steuerraum hierbei entlastbar ist. Das Schieberventil kann vorteilhaft kompakt sowie robust bereitgestellt werden und ist daneben auch vorteilhaft kostengünstig sowie zuverlässig.
  • Hierzu sei angemerkt, dass – obwohl es aufgrund der zu erwartenden Spaltleckagemengen an einem Schieberventil in erster Hinsicht abwegig erscheint, ein solches mit einem Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor der vorliegenden Art vorzusehen, insbesondere als bei üblichen Ausgestaltungen hierbei System- bzw. Flüssigkraftstoff-Einspritzdruckniveaus von bis zu 2500 bar erreicht werden können, welche insoweit auch im Hydrauliksteuerkreis für das Düsenventilglied anliegen, erfinderseitig erkannt wurde, dass zum einen ein für den Brenngas-Betrieb notwendiges Steuerfluid-Druckniveau geringer bemessen werden kann, zum Beispiel lediglich 500 bar zu betragen braucht, so dass eine deutlich geringere und damit vertretbare Spaltleckage am Schieberventil möglich wird, und zum zweiten eine Mehrfacheinspritzung im Brenngasbetrieb im Gegensatz zum reinen Flüssigkraftstoff-Einspritzbetrieb nicht dargestellt werden muss. Drittens wurde erkannt, dass eventuell längere Ansprechzeiten bei einem Brenngas-Betrieb eher unbeachtlich sind.
  • Bevorzugt ist das Schieberventil als 4/2-Wege-Ventil ausgeführt, das heißt umfassend vier Anschlüsse und zwei Wege, letztere insbesondere je in Verbindung mit einem der Steuerräume.
  • Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung weiterhin, dass das Schieberventil über wenigstens ein Vorsteuerventil (Pilotventil) mittels des Steuerfluids gesteuert wird. Insbesondere in Verbindung mit einer vorteilhaften Ausgestaltung der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung dahingehend, dass das Schieberventil mit derselben hydraulisch betätigbar ist (hilfsmedienbetätigt), insbesondere ausschließlich (und weiterhin bevorzugt mittels des Steuerfluids), wird dessen Verwendung mit dem Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor in vorteilhafter Weise möglich.
  • Erfinderseitig wurde hierbei festgestellt, dass mit dem vorgeschlagenen, hydraulisch bzw. mediengesteuerten Schieberventil die Probleme vorteilhaft vermieden werden können, welche mit den an sich üblichen Magnetaktuatoren für die Betätigung des Schieberventils andernfalls einhergehen würden. Gerade bei Schieberventilen, welche prinzipbedingt einen größeren Hub erfordern, zum Beispiel 1 bis 2 mm, i. e. um die „schlitzgesteuerten” Öffnungsquerschnitte vollständig freizugeben oder diese im versperrten Zustand mit ausreichender Überdeckung zu verschließen (um die Undichtigkeitsleckage gering zu halten), sind kräftige Hubmagnete zum Beispiel aufgrund des nur geringen Hubs nachteilig, woneben Linearmagnete zwar den Weg schaffen, jedoch kräftemäßig eher nicht hinreichen.
  • Allgemein bevorzugt weist das Schieberventil im Rahmen der vorliegenden Erfindung zwei Steuerflächen auf (an einem Schieberelement des Schieberventils), welche im Rahmen der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung je mit einem Fluiddruck für die Steuerung des Schieberventils beaufschlagbar sind, wobei mittels des jeweiligen Fluiddrucks erzeugte Druckkräfte an den Steuerflächen in entgegen gesetzten Schieberichtungen am Schieberventil wirken, d. h. für ein gesteuertes Umschalten des Schieberventils von der ersten in die zweite Stellung und umgekehrt.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht hierbei vor, dass die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung eingerichtet ist, die erste Steuerfläche mit einem Fluiddruck eines ersten Fluids zu beaufschlagen, insbesondere einem Brenngas-Druck (weiterhin insbesondere des mit dem Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor verwendeteten Brenngases), zum Beispiel mit einem Druckniveau von 350 bar, und die zweite Steuerfläche mit einem Fluiddruck eines zweiten Fluids bzw. Steuerfluiddruck zu beaufschlagen, insbesondere einem Flüssigkraftstoff-Druck, bevorzugt mit einem Druckniveau von ca. 500 bar.
  • In Verbindung mit einer solchen Ausgestaltung ist insbesondere vorgesehen, dass die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung auch eingerichtet ist, das Schieberventil, insbesondere dessen erste Steuerfläche, permanent mit einer fluidischen Druckkraft zu beaufschlagen (bevorzugt Brenngas-Druck), welche in einer ersten Schieberichtung wirkt (insbesondere bevorzugt gemäß einer Gasfeder, weiterhin bevorzugt gemäß einer offenen Gasfeder) und weiterhin dazu, das Schieberventil, insbesondere dessen zweite Steuerfläche, via das Vorsteuerventil und das Steuerfluid mit einer entgegen gesetzt (zur fluidischen Druckkraft) wirkenden Druckkraft zu beaufschlagen, deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des Vorsteuerventils variiert (und somit ein Umschalten steuert).
  • Bei einer solchen Ausgestaltung, bei welcher das Vorsteuerventil bevorzugt ein 2/2-Wege-Ventil ist, kann das Schieberventil unterschiedlich dimensionierte Steuerflächen für die Beaufschlagung mit dem Fluid bzw. dem Steuerfluid aufweisen, woneben die Steuerflächen jedoch auch gleichen Querschnitt aufweisen können. Im Schieberventil kann weiterhin eine Fluidseite (bevorzugt Gasseite; erstes Fluid) von einer Steuerfluidseite (bevorzugt Flüssigkraftstoffseite; zweites Fluid) getrennt sein, wozu zum Beispiel Kolbenringe im Schieberventil, z. B. ein Schieberelement des Schieberventils gegen ein Ventilgehäuse des Schieberventils abdichtend, vorgesehen werden können.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen gehen zum Beispiel auch dahin, dass die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung eingerichet ist, einen Leckagedruck im Schieberventil einzustellen. Zur Leckage-Druckeinstellung kann ein Druckhalteventil bzw. Druckregulierventil vorgesehen werden, welches in einer Steuerfluid- bzw. Flüssigkraftstoff-Leckageleitung (in Verbindung mit dem Schieberventil; zur Leckageabfuhr aus dem Schieberventil) angeordnet ist. Zum Beispiel wird hierüber ein (Steuerfluid-)Leckage-Druckniveau im Schieberventil eingestellt, welches auf dem Niveau des Fluiddrucks bzw. Gasdrucks liegt, das heißt, um Gasleckageübertritt (erstes Fluid) in den Flüssigkraftstoff (zweites Fluid) im Schiebeventil zu vermeiden.
  • Eine bevorzugte, alternative Ausgestaltung der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung sieht weiterhin vor, dass dieselbe eingerichtet ist, die erste und die zweite Steuerfläche je mit einem Steuerfluiddruck zu beaufschlagen (zweites Fluid), insbesondere gleichen Druckniveaus. Hierbei kann die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung in Weiterbildung der Erfindung auch eingerichtet sein, via ein erstes Vorsteuerventil, bevorzugt ein 3/2-Wege-Ventil, und Steuerfluiddruck eine Druckkraft am Schieberventil einzuleiten (bevorzugt an der ersten Steuerfläche), welche in einer ersten Schieberichtung wirkt und deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des ersten Vorsteuerventils variiert; und weiterhin dazu, via ein zweites Vorsteuerventil, bevorzugt wiederum ein 3/2-Wege-Ventil, und Steuerfluiddruck eine zur ersten Schieberichtung entgegen gesetzt wirkende Druckkraft am Schieberventil einzuleiten (bevorzugt an der zweiten Steuerfläche), deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des zweiten Vorsteuerventils variiert (so dass via die an den Steuerflächen anliegenden Druckkräfte die beabsichtigte Schaltstellung des Schieberventils gesteuert werden kann).
  • Bei einer solchen Ausgestaltung der Erfindung wird das Schieberventil insoweit nur mittels eines einzigen Mediums betätigt, das heißt mittels Steuerfluids (zweites Fluid).
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Schieberventil ein Kolben-Schieberventil oder ein Drehschieberventil sein, wobei in Verbindung mit einem Drehschieberventil insbesondere vorgesehen ist, dasselbe zum Beispiel über hydraulisch betätigte Flügelelemente (welche hierbei die Steuerflächen bilden) zwischen einer ersten und einer zweiten (Dreh-)Stellung zu verschieben. Weiterhin sei bemerkt, dass die Ansteuerbaugruppen Schieberventil, Vorsteuerventil oder auch Druckhalteventil für die Steueranordnung sämtlich oder teilweise im Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor aufgenommen oder auch sämtlich oder teilweise außerhalb desselben angeordnet sein können.
  • Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzeinrichtung, welche wenigstens eine wie vorstehend erörterte Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung aufweist. Ein derartiges Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzsystem kann eine erste Hochdruckpumpen-Anordnung zur Bereitstellung eines Flüssigkraftstoff-Einspritzdruckniveaus für den Flüssigkraftstoffbetrieb aufweisen, zum Beispiel mit Hochdruckniveaus bis zu 2000 bar oder darüber, daneben weiterhin eine zweite Hochdruckpumpen-Anordnung zur Bereitstellung eines Steuerfluid-Druckniveaus von zum Beispiel 500 bar, wie dieses zum Beispiel für den Betrieb mit Brenngas zur Steuerung des Gas-Düsenventilglieds über die Steueranordnung vorgesehen wird (Zündstrahlbetrieb).
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 exemplarisch und schematisch eine Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung und weiterhin im Rahmen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
  • 2 exemplarisch und schematisch eine Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung und weiterhin im Rahmen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, wobei hier jedoch lediglich der Brenngas-Injektorteil veranschaulicht ist.
  • In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
  • 1 zeigt exemplarisch und schematisch eine Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 im Rahmen eines Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzsystems 3.
  • Die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 ist für den Einspritzbetrieb mit Brenngas, insbesondere im Zündstrahlbetrieb (mit Brenngas und einer Flüssigkraftstoff-Zündstrahlmenge) und weiterhin für einen Einspritzbetrieb (ausschließlich) mit Flüssigkraftstoff bereitgestellt. Für die Brenngas-Betriebsart wird hierbei ein Brenngas-Druckniveau von 350 bar vorgesehen, für die reine Flüssigkraftstoff-Betriebsart zum Beispiel ein Flüssigkraftstoff-Druckniveau von 2000 bar bis 2500 bar.
  • Die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor-Anordnung 1 weist einen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 auf, welcher einen Flüssigkraftstoff-Injektorteil umfasst (welcher vorliegend nur stark vereinfacht dargestellt ist). Der Flüssigkraftstoff-Injektorteil umfasst auf an sich bekannte Weise ein Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7, insbesondere in Form einer Flüssigkraftstoff-Düsennadel, welches hubverschieblich gegen einen Ventilsitz 9 stromaufwärts einer Flüssigkraftstoff-Düsenanordnung 11 wirkt. In Schließrichtung desselben belastet ist das Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 mittels einer Schließfeder 13.
  • Das Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 ist in einer axialen Aufnahme 15 angeordnet, in welche ein Flüssigkraftstoff-Hochdruckkanal 17 mündet, insbesondere unterhalb einer (Druck-)Schulter 19 des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7. An einem oberen bzw. düsenfernen Ende des Düsenventilglieds 7 ist mittels einer Nadelführungshülse 21 und einem Deckelelement 23 ein Steuerraum 25 gebildet, an welchen ein Hochdruck-Zulauf-Strömungsweg 27 (mit Zulaufdrossel 29) führt und ausgehend von welchem ein über ein Pilotventil 31 geführter Ablauf-Strömungsweg 33 (mit Ablaufdrossel 35) hin zu einer Niederdruckseite (ND; Leckage) führt, z. B. in einen Tank 37.
  • Hochdruck(HD)beaufschlagter Flüssigkraftstoff kann seitens eines Rails 39 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 an den Hochdruckkanal 17 versorgt werden, wobei ein wie oben erwähnter System- bzw. Raildruck von z. B. über 2000 bar mittels einer ersten Hochdruckpumpenanordnung 41 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, umfassend z. B. eine Vorförderpumpe 41a und eine 41b Hochdruckpumpe, erzeugt wird (dem Tank 37 nachgeordnet).
  • Zur Offensteuerung des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 aus der gezeigten Schließstellung kann der hochdruckbelastete Steuerraum 25 entlastet werden, d. h. durch Schalten des Pilotventils 31 in Offenstellung und damit einhergehendem Flüssigkraftstoffabfluss hin zur Leckageseite (ND). In der Folge überwiegt eine Kraft, welche in Öffnungsrichtung auf das Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 wirkt, so dass das Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 entgegen der Schließkraft der Feder 13 vom Ventilsitz 9 abhebt.
  • Für die Schließsteuerung wird das Pilotventil 31 wieder in die dargestellte Sperrstellung gesteuert, woraufhin sich der Druck im Steuerraum 25 wieder aufbaut, mithin die Schließkräfte am Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 überwiegen, womit dieses wieder in Schließstellung gegen den Ventilsitz 9 gedrängt wird. Aktuiert wird das Pilotventil 31 bevorzugt magnetisch, z. B. auch piezoelektrisch.
  • Wie 1 weiter veranschaulicht, weist der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 bzw. ein Brenngas-Injektorteil desselben wenigstens ein axial hubverschiebliches Gas-Düsenventilglied 43 auf, bevorzugt in Form einer Gas-Düsennadel. Das Gas-Düsenventilglied 43 ist in einer Aufnahme 45, insbesondere einer Axialbohrung des Injektorgehäuses (nicht dargestellt), welche zum Beispiel in einem Düsenkörper gebildet ist, axial hubverschieblich geführt, insbesondere mit bloß geringem Radialspiel, und wirkt an einem düsennahen Ende mit einem Ventilsitz 47 zusammen.
  • Am düsenseitigen Ende des Gas-Düsenventilglieds 43 ist weiterhin ein Gas-Düsenraum 49 am Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 bereitgestellt, aus welchem mit Abheben des Gas-Düsenventilglieds 43 vom Ventilsitz 47 hochdruckbeaufschlagtes Brenngas über eine Gas-Düsenanordnung 51 ausbringbar ist, das heißt bevorzugt in einen Brennraum einer mit dem Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 verwendeten Brennkraftmaschine. An den Gas-Düsenraum 49 versorgt wird das Brenngas (etwa 350 bar) über einen Gas-Hochdruckkanal 53 am Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5, insbesondere ausgehend von einem Gas-Rail 55 bzw. einer Gas-Versorgungsvorrichtung des Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzsystems 3.
  • Zur (Hub-)Steuerung des Gas-Düsenventilglieds 43 umfasst der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 erfindungsgemäß weiterhin eine Steueranordnung 57 mit einem ersten 59 und einem zweiten 61 Steuerraum sowie einem damit zusammenwirkenden Kolbenelement 63, über welche Steueranordnung 57 das Gas-Düsenventilglied 43 mittels eines Fluids bzw. Steuerfluids hubsteuerbar ist (vorliegend mittels Steuerfluid in Form von hochdruckbeaufschlagtem Flüssigkraftstoff).
  • Die Steueranordnung 57 ist mittels eines Gehäuses 65 bzw. einer Einhäusung im Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 gebildet, in welchem das Kolbenelement 63 axial verschieblich geführt ist, d. h. radial an der Wand der Einhäusung 65. Das Kolbenelement 63 ist mittels einer Schließfeder 67 in Schließrichtung des Gas-Düsenventilglieds 43 gedrängt, wobei die Schließfeder 67 im ersten, düsenferneren Steuerraum 59 aufgenommen ist. Das Kolbenelement 63 ist mit dem Ende des Gas-Düsenventilglieds 43 fest verbunden, z. B. damit verschweißt oder integral damit gebildet.
  • In der Einhäusung 65 aufgenommen und den zweiten bzw. düsennäheren Steuerraum 61 mitdefinierend weist die Steueranordnung 57 ferner ein insbesondere elastisches Buchsenelement 69 auf, welches als (Dämpf-)Anschlag für das Kolbenelement 63 wirken kann. Mittels des Buchsenelements 69 wird – durch entsprechende Bemessung des Innendurchmessers des Buchsenelements 69 – weiterhin eine Druckstufe bzw. eine Wirkfläche auf vorteilhaft einfache Weise am Kolbenelement 63 begrenzt bzw. eingestellt, welche insbesondere für einen Öffnungsvorgang aus der Schließstellung des Gas-Düsenventilglieds im Hinblick auf die hierüber bewirkte Öffnungskraft maßgeblich ist.
  • Zur Steuerung des Gas-Düsenventilglieds 43 (mittels der Steueranordnung 57) umfasst die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 erfindungsgemäß weiterhin ein Schieberventil 71, über welches in einer ersten Stellung desselben der erste Steuerraum 59 via das Steuerfluid belastbar und der zweite Steuerraum 61 hierbei entlastbar ist (via Abfluss von Steuerfluid; welche erste Stellung hierbei der in 1 veranschaulichten Stellung entspricht) und über welches in einer zweiten Stellung desselben der zweite Steuerraum 61 via das Steuerfluid belastbar und der erste Steuerraum 59 hierbei entlastbar ist (via Abfluss von Steuerfluid).
  • In der ersten Stellung des Schieberventils 71 ist der erste Steuerraum 59 über einen durch das Schieberventil 71 unversperrten Zulauf-Hochdruckpfad 73 (mit Drosselvorrichtung 75) mit Steuerfluiddruck beaufschlagt (Pfadabschnitte 73a, b, c, d), das heißt belastet, bevorzugt mit einem Druckniveau von ca. 500 bar. Das Steuerfluid mit diesem Druckniveau kann aus einem Rail 77 des Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzsystems 3 versorgt werden, bevorzugt zum Beispiel von einer zweiten Hochdruckpumpenanordnung 79 des Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzsystems 3 gefördert und druckbeaufschlagt werden, welche den Flüssigkraftstoff z. B. aus einem Tank 81 entnimmt (das Rail 77 kann mit einer etwaig verschieden ausgebildeten Steuerfluidversorgungsvorrichtung hierbei jedoch auch entbehrlich sein).
  • Weiterhin in der ersten Stellung des Schieberventils 71 steht der zweite Steuerraum 61 über einen durch das Schieberventil 71 unversperrten Ablauf-Strömungspfad 83 (mit Drosselvorrichtung 85) in Kommunikation mit der Niederdruckseite (ND; Pfadabschnitte 83a, b, c), das heißt der zweite Steuerraum 61 ist entlastet, steht zum Beispiel in Kommunikation mit einem Leckagesammelbehälter oder dem Tank 81.
  • In der zweiten (nicht veranschaulichten Stellung) des Schieberventils 71 ist der erste Steuerraum 59 nunmehr über einen Ablaufströmungspfad 87 (mit Drosselvorrichtung 85) an die Niederdruckseite geschaltet (ND; entlastet; Pfadabschnitte 87a, 87b, 87c) während der zweite Steuerraum 61 weiterhin über einen Zulauf-Strömungspfad 89 (mit Drosselvorrichtung 75) seitens der Brenngas-Hochdruckseite bzw. des Rails belastet wird (über die Pfadabschnitte 89a, b, c, d).
  • Mittels der vorgeschlagenen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 ist insoweit eine Hubsteuerung des Gas-Düsenventilglieds 43 ermöglicht, bei welchem eine Umsteuerung des Gas-Düsenventilglieds 43 von der Schließ- in die Öffnungsstellung und umgekehrt via wechselweise Be- und Entlastung der Steuerräume 59, 61 erfolgt. Kurz wird nun auf die Funktionalität der Hubsteuerung noch eingegangen.
  • Zur Offensteuerung des Gas-Düsenventilglieds 43 aus der gezeigten Schließstellung kann das Schieberventil 71 aus der dargestellten ersten Stellung in die zweite Stellung geschaltet werden, woraufhin der erste Steuerraum 59 entlastet und der zweite Steuerraum 61 belastet wird, so dass die auf das Gas-Düsenventilglied 43 in Öffnungsrichtung wirkende Kraft überwiegt und das Gas-Düsenventilglied 43 vom Sitz 47 abhebt. Zur Schließsteuerung kann sodann das Schieberventil 71 in die erste Stellung zurück geschaltet werden, woraufhin der erste Steuerraum 59 belastet und der zweite Steuerraum 61 entlastet wird, mithin die Kräfte überwiegen, welche auf das Gas-Düsenventilglied 43 in Schließrichtung wirken, so dass das Gas-Düsenventilglied 43 in den Sitz 47 zurückkehrt.
  • Wie 1 weiter veranschaulicht, ist das Schieberventil 71 im Rahmen der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung hydraulisch betätigbar, das heißt hilfsmediengesteuert betätigbar. Zur hydraulischen Steuerung dient einerseits ein erstes Fluid in Form des an den Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 versorgten Brenngases, andererseits ein zweites Fluid in Form des Steuerfluids bzw. des an den Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 5 versorgten Flüssigkraftstoffs (aus Rail 77), vorliegend mit dem Druckniveau von ca. 500 bar.
  • Zur Steuerung des Schieberventils 71 weist dieses zwei Steuerflächen 91, 93 auf, welche im Rahmen der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 je mit einem Fluiddruck für die Steuerung des Schieberventils 71 beaufschlagbar sind. Hierbei wird mittels des Fluiddrucks an der ersten Steuerfläche 91 eine Druckkraft erzeugt, welche in einer ersten Schieberichtung A wirkt und an der zweiten Steuerfläche 93 eine Druckkraft, welche dazu entgegen gesetzt in einer zweiten Schieberichtung B wirkt. Hierbei kann die erste Steuerfläche 91 im Rahmen der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 mit einem Brenngas-Fluiddruck beaufschlagt werden und die zweite Steuerfläche 93 mit einem Steuerfluiddruck.
  • Die erste Steuerfläche 91, insbesondere mit einem ersten Durchmesser D1, ist endseitig an einem ersten Abschnitt 95a eines kolbenförmigen Schieberelements 95 des Schieberventils 71 gebildet, während die zweite Steuerfläche 93, insbesondere mit einem zweiten Durchmesser D2 dazu in der Schieberichtung A endseitig an einem relativ zum ersten Abschnitt 95a querschnittsweiteren, zweiten Abschnitt 95b des Schieberelements 95 gebildet ist. Insoweit ist das Schieberelement 95 als Stufenkolben gebildet.
  • Korrespondierend mit den ersten 95a und zweiten 95b Abschnitten, insbesondere zu deren Aufnahme und Führung ausgebildet, weist das Schieberventil 71 ein konturangepasstes Ventilgehäuse 97 auf, in welchem das stufenkolbenförmige Schieberelement 95 aufgenommen und hin und her verschieblich geführt ist (in Schieberichtungen A, B). Hierfür bildet auch das Ventilgehäuse 97 einen ersten querschnittsjüngeren Abschnitt 97a aus, in welchem der erste Abschnitt 95a des Schieberelements 95 geführt ist sowie einen zweiten, querschnittsweiteren Abschnitt 97b, in welchem der zweite Abschnitt 95b des Schieberelements 95 geführt ist.
  • Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung gemäß 1 ist der erste Abschnitt 95a des Schieberelements 95 mit Kolbenringen 99, welche gegen das Ventilgehäuse 97 wirken (am ersten Abschnitt 97a desselben), gegen den zweiten Abschnitt 95b des Schieberelements 95 abgedichtet (zur Medientrennung). Weiterhin wird die erste Steuerfläche 91 bzw. eine Gasseite C des Schieberventils 71 bei dieser Ausgestaltung – Betrieb der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 mit Brenngas vorausgesetzt – permanent mit Brenngasdruck beaufschlagt, das heißt via Leitungszweig 53a.
  • Die zweite Steuerfläche 93 bzw. eine Flüssigkraftstoffseite D des Schieberventils 71 wird, wie oben bereits erwähnt, mit Steuerfluid druckbeaufschlagt – Betrieb der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 mit Brenngas vorausgesetzt –, welcher Druck in Abhängigkeit der Schaltstellung eines Vorsteuerventils 101 der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 variiert, insbesondere derart, dass ein erstes und ein zweites Druckniveau an der zweiten Steuerfläche 93 wirken kann (zur Bereitstellung der Umsteuerungsmöglichkeit des Schieberventils 71).
  • Das Vorsteuerventil 101 ist als (magnetaktuiertes) 2/2-Wege-Ventil bereitgestellt, wobei ein erster Strömungspfad 103 (mit Drosselvorrichtung 105) von der Niederdruckseite (ND) über das Vorsteuerventil 101 an die Flüssigkraftstoffseite D des Schieberventils 71 geführt ist, und wobei ein zweiter Strömungspfad 107, über welchen das hochdruckbeaufschlagte Steuerfluid an die Flüssigkraftstoffseite D des Schieberventils 71 versorgbar ist, die Flüssigkraftstoffseite D des Schieberventils 71 mit dem Steuerfluidrail 77 kommunizierend verbindet.
  • In der in 1 gezeigten Sperrstellung des Vorsteuerventils 101 wird die zweite Steuerfläche 93 mit dem Steuerfluiddruck belastet, da der Strömungsweg 103 zur Niederdruckseite (ND) via das Vorsteuerventil 101 gesperrt ist, mithin eine Entlastung der Flüssigkraftstoffseite D nicht erfolgen kann, Steuerfluid über den zweiten Strömungszweig 107 jedoch gegen die Steuerfläche 91 wirkt. Wird das Vorsteuerventil 101 in die Offenstellung geschaltet, wird die Flüssigkraftstoffseite D entlastet, insoweit als Steuerfluid über den ersten Strömungsweg 103 zur Niederdruckseite abströmen kann.
  • Wie 1 weiter veranschaulicht, ist dem Schieberventil 71 auch eine Leckagebehandlungsvorrichtung 109 im Rahmen der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 zugeordnet, welche ein Druckhalteventil 111 angeordnet in einer Leckageleitung 113 aufweist. Hierbei führt die Leckageleitung 113 von einem flüssigkraftstoffbefüllten Ringraum 115 (in 1 rechts neben den Kolbenringen 99), welcher zwischen den Kolbenringen 99 und dem zweiten Abschnitt 95b des Schieberelements 95 um den ersten Abschnitt 95a herum und von dem Ventilgehäuse 97 begrenzt gebildet ist, und welcher über einen Leckagespalt zwischen Schieberelement 95 und Ventilgehäuse 97 befüllbar ist, an ein Leckagesammelbehältnis des Kraftstoffeinspritzsystems 3, z. B. an den Tank 81. Mittels der Leckagebehandlungsvorrichtung 109 wird im Schieberventil 71 ein Flüssigkraftstoff-Leckagedruck eingestellt, welcher vorzugsweise auf dem gleichen Niveau des Brenngasdruckes gehalten wird, um den Übertritt von Gasleckage in den Flüssigkraftstoff zu vermeiden. Insoweit wird durch diesen druckgeregelten Leckageablauf die Spaltleckage minimiert und Gasleckage verhindert (denkbar wäre hierbei auch, über die Leckageleitung 113 Gas-Mischleckage abzuführen (ohne ein Druckhalteventil 111), wobei der Kolbendurchmesser D1 sodann größer zu bemessen wäre als in der erörterten Ausgestaltung mit Druckhalteventil 111).
  • Nunmehr wird auf Aspekte der Schieberventilsteuerung mittels des Vorsteuerventils 101, des Steuerfluiddrucks sowie des Brenngasdrucks noch näher eingegangen.
  • Durch das Betätigen des 2/2-Wege-Vorsteuerventils 101 (ausgehend von der gezeigten Schaltstellung) wird der Druck auf der Flüssigkraftstoffseite D mit dem Schieberdurchmesser D2 entlastet. Das Schieberelement 95 wird durch den Brenngasdruck auf der Gasseite C mit dem Kolbendurchmesser D1 in der Folge hin zur Flüssigkraftstoffseite D gedrängt, das heißt das Schieberventil 71 nimmt die in 1 gezeigte erste Stellung ein. Wird das 2/2-Wege-Vorsteuerventil 101 zurückgeschaltet (Sperrstellung), überwiegt die sich an der Flüssigkraftstoffseite D aufbauende Steuerfluiddruckkraft auf das Schieberelement 95 gegenüber der Brenngas-Druckkraft an der Gasseite C, so das Brenngas an der Gasseite C eine Kompressionskraft erfahrt (Gasfederwirkung) und weiterhin über den Leitungszweig 53a auch ausgeschoben wird, wobei die Wirkung einer offenen Gasfeder erzielt wird. Ein Vorteil dieser „offenen Gasfeder”-Anordnung liegt darin, dass hierbei keine Weg abhängige Kraftzu- bzw. -abnahme bewirkt wird.
  • Die Durchmesser D1 und D2 des ersten 95a und zweiten 95b Abschnitts des Schieberelements 95 sowie die Größe der Zufluss- 117 und Abflussdrossel 105 beeinflussen bei festgelegten Druckniveaus die Schaltgeschwindigkeit des 4/2-Schieberventils (schnelle/langsame Rampe bei der Hubsteuerung des Gas-Düsenventilglieds 43). Zusätzlich oder alternativ können Drosseln im Strömungspfad zum Kolbenelement 63 der Steueranordnung 57 für das Gas-Düsenventilglied 43 vor und/oder nach dem 4/2-Wege-Ventil 71 angeordnet sein.
  • Bevorzugt kann der Durchmesser D1 gleich dem Durchmesser D2 gewählt werden, so dass sich eine maximale Öffnungskraftdifferenz ergibt und weiterhin eine möglichst starke Brenngas-Druckkraft (Gas-Schließfeder) an der Gasseite C, welche eine schnelle Schließhubbewegung des Gas-Düsenventilglieds 43 bewirkt.
  • Mit der Anordnung sind beispielsweise Auslegungsmöglichkeiten dahingehend gegeben, den Leckagedruck abzusenken (in Raum 115), so dass sich ein schnelleres Schalten des Schieberventils 71 in Öffnungsstellung erzielen lässt, wobei jedoch eine Gasleckage in Kauf genommen wird, mithin eine geringere rückstellende Schließkraft.
  • 2 zeigt nunmehr eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1, wobei im Unterschied zu 1 jedoch lediglich der Brenngas-Injektorteil des Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors 5 näher veranschaulicht ist, während der Flüssigkraftstoff-Injektorteil nicht dargestellt ist.
  • Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform wird das Schieberventil 71 ebenfalls ausschließlich hydraulisch bzw. durch ein Hlifsmedium betätigt, wobei jedoch im Unterschied zu der Ausgestaltung nach 1 lediglich das Steuerfluid bzw. zweites Fluid (Flüssigkraftstoff) zur Steuerung des Schieberventils 71 Verwendung findet, z. B. mit einem Druckniveau von 500 bar. Auch hierbei weist das Schieberventil 71 zwei Steuerflächen 91 bzw. 93 auf, welche mit der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 nunmehr jedoch je mit Steuerfluiddruck für die Steuerung des Schieberventils 71 bzw. die Umsteuerung des Schieberelements 95 beaufschlagbar sind, und wobei die mittels des jeweiligen Steuerfluiddrucks erzeugten Druckkräfte an den Steuerflächen 91 bzw. 93 in entgegen gesetzten Schieberichtungen A, B am Schieberventil 71 wirken.
  • Um das Schieberventil 71 zu steuern, sind bei dieser Ausgestaltung weiterhin zwei Vorsteuerventile 101a, 101b vorgesehen, welche insbesondere je als 3/2-Wege-Ventile bereitgestellt sind. Über ein erstes Vorsteuerventil 101a und Steuerfluiddruck kann hierbei eine Druckkraft am Schieberventil 71 eingeleitet werden, welche in einer ersten Schieberichtung A wirkt und deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des ersten Vorsteuerventils 101a variiert, insbesondere zwischen einem ersten und einem zweiten Druckniveau. Über das zweite Vorsteuerventil 101b und Steuerfluiddruck kann weiterhin eine zur ersten Schieberichtung A entgegen gesetzt wirkende Druckkraft am Schieberventil eingeleitet werden, d. h. in der zweiten Schieberichtung B wirkend, deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des zweiten Vorsteuerventils 101b variiert, insbesondere wiederum zwischen einem ersten und einem zweiten Druckniveau.
  • Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung nach 2 weist das Schieberelement 95 vorteilhaft einfach bildbar ein Ventilgehäuse 97 auf, welches einheitlichen Querschnitt aufweist, zum Beispiel zylindrisch geformt ist. Im Ventilgehäuse 97 ist dabei ein querschnittsangepasstes Schieberelement 73 verschieblich geführt, welches ebenfalls mit einheitlichem Querschnitt bereitgestellt werden kann.
  • Um die erste Steuerfläche 91 selektiv belasten und entlasten zu können, ist ein erster Strömungspfad 119 (mit Drosselvorrichtung 121) von der ersten Steuerseite E an das erste 3/2-Wege-Ventil 101a geführt, wobei ein erster, weiterer Anschluss desselben mit der Steuerfluidversorgung 77 über einen ersten Strömungszweig 123 kommuniziert und wobei ein zweiter, weiterer Anschluss des ersten Vorsteuerventils 101a über einen zweiten Strömungzweig 125 (mit Drosselvorrichtung 127) mit einem Leckagesammelbehältnis kommuniziert, z. B. Tank 81.
  • Analog zur Verschaltung des ersten Vorsteuerventils 101a führt weiterhin ein zweiter Strömungspfad 129 von der zweiten Steuerseite F an das zweite Vorsteuerventil 101b, über welches die zweite Steuerfläche 93 an der zweiten Steuerseite F mit Steuerfluiddruck selektiv be- und entlastbar ist, wobei ein erster, weiterer Anschluss desselben mit der Steuerfluidversorgung 77 über einen ersten Strömungszweig 131 (mit Drossel 133) kommuniziert und wobei ein zweiter, weiterer Anschluss des zweiten Vorsteuerventils 101b über einen zweiten Strömungzweig 135 (mit Drosselvorrichtung 137) mit einem Leckagesammelbehältnis kommuniziert, bevorzugt Tank 81.
  • Zur Umsteuerung des Schieberventils 71 und insoweit des Gas-Düsenventilglieds 43 im Rahmen der derart gebildeten Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung 1 kann jeweils eines der Vorsteuerventile 101a bzw. 101b in die Steuerfluid-Durchschalt-Stellung geschaltet werden, welche in 2 zum Beispiel das erste Vorsteuerventil 101a einnimmt, während das weitere Vorsteuerventil 101b bzw. 101a in die Leckage-Durchlass-Stellung geschaltet wird, welche in 2 zum Beispiel das zweite Vorsteuerventil 101b einnimmt, und umgekehrt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung
    3
    Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzsystem
    5
    Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor
    7
    Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied
    9
    Ventilsitz
    11
    Flüssigkraftstoff-Düsenanordnung
    13
    Schließfeder
    15
    Aufnahme (Flüssigkraftstoff-Ventilglied)
    17
    Flüssigkraftstoff-Hochdruckkanal
    19
    Schulter
    21
    Nadelführungshülse
    23
    Deckelelement
    25
    Steuerraum
    27
    Hochdruck-Zulauf-Strömungsweg
    29
    Zulauf-Drossel
    31
    Pilotventil
    33
    Ablauf-Strömungsweg
    35
    Ablauf-Drossel
    37
    Tank
    39
    Sammeldruckspeicher (Rail)
    41
    erste Hochdruckpumpenanordnung
    41a
    Vorförderpumpe
    41b
    Hochdruckpumpe
    43
    Gas-Düsenventilglied
    45
    Aufnahme (Gas-Düsenventilglied)
    47
    Ventilsitz
    49
    Gas-Düsenraum
    51
    Gas-Düsenanordnung
    53
    Gas-Hochdruckkanal
    53a
    Leitungszweig
    55
    Gas-Sammeldruckspeicher (Gas-Rail)
    57
    Steueranordnung
    59
    erster Steuerraum
    61
    zweiter Steuerraum
    63
    Kolbenelement
    65
    Einhäusung
    67
    Schließfeder (Steueranordnung)
    69
    Buchsenelement
    71
    Schieberventil
    73
    Zulauf-Hochdruckpfad (1. Stellung)
    75
    Drosselvorrichtung
    77
    Sammeldruckspeicher (Rail)
    79
    zweite Hochdruckpumpenanordnung
    81
    Tank
    83
    Ablauf-Strömungspfad (1. Stellung)
    85
    Drosselvorrichtung
    87
    Ablauf-Strömungspfad (2. Stellung)
    89
    Zulauf-Strömungspfad (2. Stellung)
    91
    erste Steuerfläche
    93
    zweite Steuerfläche
    95
    Schieberelement
    95a
    erster Abschnitt
    95b
    zweiter Abschnitt
    97
    Ventilgehäuse
    97a
    erster Abschnitt
    97b
    zweiter Abschnitt
    99
    Kolbenringe
    101
    Vorsteuerventil
    101a, b
    Vorsteuerventil
    103
    erster Strömungspfad
    105
    Drosselvorrichtung
    107
    zweiter Strömungspfad
    109
    Leckagebehandlungsvorrichtung
    111
    Druckhalteventil
    113
    Leckageleitung
    115
    Raum
    117
    Drossel
    119
    erster Strömungspfad
    121
    Drossel
    123
    Strömungszweig
    125
    zweiter Strömungszweig
    127
    Drossel
    129
    zweiter Strömungspfad
    131
    erster Strömungszweig
    133
    Drossel
    135
    zweiter Strömungszweig
    137
    Drossel
    A
    erste Schieberichtung
    B
    zweite Schieberichtung
    C
    Gasseite
    D
    Flüssigkraftstoffseite
    E
    erste Steuerseite
    F
    zweite Steuerseite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013017853 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1), aufweisend: – einen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (5) mit wenigstens einem axial hubverschieblichen Gas-Düsenventilglied (43), wobei der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (5) weiterhin eine Steueranordnung (57) mit einem ersten (59) und einem zweiten (61) Steuerraum aufweist sowie ein damit zusammenwirkendes Kolbenelement (63), wobei das Gas-Düsenventilglied (43) über die Steueranordnung (57) mittels eines Steuerfluids hubsteuerbar ist; wobei – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) ein Schieberventil (71) aufweist, über welches, zur Hubsteuerung des Gas-Düsenventilglieds (43), in einer ersten Stellung desselben der erste Steuerraum (59) via das Steuerfluid belastbar und der zweite Steuerraum (61) hierbei entlastbar ist und in einer zweiten Stellung desselben der zweite Steuerraum (61) via das Steuerfluid belastbar und der erste Steuerraum (59) hierbei entlastbar ist.
  2. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Schieberventil (71) über wenigstens ein Vorsteuerventil (101; 101a, 101b) mittels des Steuerfluids gesteuert wird; und/oder – das Schieberventil (71) an der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektorinjektoranordnung (1) hydraulisch betätigbar ist, insbesondere ausschließlich.
  3. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Schieberventil (71) zwei Steuerflächen (91, 93) aufweist, welche mit der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) je mit einem Fluiddruck für die Steuerung des Schieberventils (71) beaufschlagbar sind, wobei mittels des jeweiligen Fluiddrucks erzeugte Druckkräfte an den Steuerflächen (91, 93) in entgegen gesetzten Schieberichtungen (A, B) am Schieberventil (71) wirken.
  4. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) eingerichtet ist, die erste Steuerfläche (91) mit einem Fluiddruck zu beaufschlagen und die zweite Steuerfläche (93) mit einem Steuerfluiddruck zu beaufschlagen; oder – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) eingerichtet ist, die erste (91) und die zweite (93) Steuerfläche je mit einem Steuerfluiddruck zu beaufschlagen.
  5. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) eingerichtet ist, das Schieberventil (71) permanent mit einer fluidischen Druckkraft zu beaufschlagen, welche in einer ersten Schieberichtung (A) wirkt, und weiterhin dazu, das Schieberventil (71) via das Vorsteuerventil (101) und das Steuerfluid mit einer entgegen gesetzt (B) wirkenden Druckkraft zu beaufschlagen, deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des Vorsteuerventils (101) variiert.
  6. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) eingerichtet ist, das Schieberventil (71) permanent mit einer Druckkraft zu beaufschlagen, welche mittels eines Systemdrucks eines gasförmigen Fluids, insbesondere in Form von Brenngas, am Injektor (5) bereitgestellt wird.
  7. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Schieberventil (71) unterschiedlich dimensionierte Steuerflächen (91, 93) für die Beaufschlagung mit dem Fluid bzw. dem Steuerfluid aufweist.
  8. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – am Schieberventil (71) eine Fluidseite (C) von einer Steuerfluidseite (D) getrennt ist; und/oder – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) eingerichet ist, einen Leckagedruck im Schieberventil (71) zwischen einer Fluidseite (C) und einer Steuerfluidseite (D) einzustellen.
  9. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) eingerichtet ist, via ein erstes Vorsteuerventil (101a) und Steuerfluiddruck eine Druckkraft am Schieberventil (71) einzuleiten, welche in einer ersten Schieberichtung (A) wirkt und deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des ersten Vorsteuerventils (101a) variiert; und – die Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) weiterhin eingerichtet ist, via ein zweites Vorsteuerventil (101b) und Steuerfluiddruck eine zur ersten Schieberichtung (A) entgegen gesetzt (B) wirkende Druckkraft am Schieberventil (71) einzuleiten, deren Niveau in Abhängigkeit einer Schaltstellung des zweiten Vorsteuerventils (101b) variiert.
  10. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Schieberventil (71) ein Kolben-Schieberventil oder ein Drehschieberventil ist; und/oder – das Schieberventil (71) ein 4/2-Wege-Ventil ist; und/oder – das wenigstens eine Vorsteuerventil (101; 101a, 101b) ein 2/2-Wege-Ventil oder ein 3/2-Wege-Ventil ist.
  11. Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzeinrichtung (3), gekennzeichnet durch – wenigstens eine Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Fluiddruckniveau, welches am Schieberventil (71) anliegt, geringer ist als ein Steuerfluiddruckniveau; und/oder – ein Steuerfluiddruckniveau im Bereich von 500 bar liegt.
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