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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffinjektoranordnung gemäß Anspruch 1.
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Aus der Druckschrift
DE 601 06 590 T2 ist ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor bekannt, welcher eine Fluiddichtung an einer Brenngas-Düsennadel aufweist.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, dass bei Kraftstoffinjektoren, welche für das Ausbringen von Brenngas vorgesehen sind und welche für die Steuerung der Brenngas-Injektoreinheit Hydraulikfluid nutzen, insbesondere Flüssigkraftstoff, das Problem besteht, dass Brenngas unbeabsichtigt in den Hydraulik-Steuerkreis gelangt, insbesondere Kriechpfaden entlang jeweiliger Brenngas-Düsenventilgliedführungen geschuldet.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kraftstoffinjektoranordnung anzugeben, welche einen Brenngas-Eintrag in das Hydraulikfluid effektiv und baulich unaufwändig vermeidet.
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Diese Aufgabe wird mit einer Kraftstoffinjektoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Kraftstoffinjektoranordnung mit einem Kraftstoffinjektor für den Betrieb mit Brenngas, zum Beispiel in Form von Erdgas, Sondergas, Deponiegas, Biogas, Wasserstoff o.ä. Der Kraftstoffinjektor kann ein Single-Fuel-Injektor sein, welcher nur für das Ausdüsen von Brenngas bereitgestellt ist, alternativ und bevorzugt ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor, welcher neben Brenngas auch Flüssigkraftstoff ausdüsen kann, zum Beispiel Dieselkraftstoff, Schweröl oder Bioöl. Ein solcher Kraftstoffinjektor kann zum Beispiel für einen Zündstrahlbetrieb vorgesehen sein, bei welchem mittels einer geringen Flüssigkraftstoff-Einspritzmenge (Zündstrahl) das Brenngas entzündet wird. Die Kraftstoffinjektoranordnung, welche einen wie vorstehend erörterten Kraftstoffinjektor aufweist, ist bevorzugt Bestandteil einer Common-Rail-Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
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Allgemein kann die Kraftstoffinjektoranordnung z.B. mit einem Großmotor verwendet werden, zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug wie etwa einem Schiff, einer Lok, einem Sonderfahrzeug oder einem Nutzfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung vorgesehen sein, z.B. für ein Blockheizkraftwerk, ein (Not-)Stromaggregat, z.B. auch für Industrieanwendungen.
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Der Kraftstoffinjektor weist ein Brenngas-Düsenventil mit einem Brenngas-Düsenventilglied, z.B. einer Düsennadel, auf, wobei das Brenngas-Düsenventil weiterhin bevorzugt einen Ventilsitz umfasst, gegen welchen das Brenngas-Düsenventilglied wirken kann. Mit Abheben des Brenngas-Düsenventilglieds vom Ventilsitz bzw. mit Öffnen des Brenngas-Düsenventils kann ein Brenngas-Strömungsweg am Kraftstoffinjektor hin zu einer nachgeordneten Brenngas-Düsenanordnung freigegeben werden, d.h. Brenngas ausgedüst werden, mit Rückkehr des Brenngas-Düsenventilglieds in den Sitz bzw. mit Schließen des Brenngas-Düsenventils wird das Ausdüsen beendet. Mit der vorgeschlagenen Kraftstoffinjektoranordnung ist das Ausdüsen von Brenngas zum Beispiel mit einem Brenngas-(System-)Druckniveau im Bereich von 350 bar bis 550 bar vorgesehen.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung weist weiterhin ein Sperrfluidsystem bzw. ein Sperrfluiddichtungssystem auf, mittels welchem eine Sperrfluiddichtung an wenigstens einem brenngasbehaftet geführten Element des Kraftstoffinjektors bildbar ist (von der Terminologie „brenngasbehaftet geführtes Element“ sind im Rahmen der Erfindung auch Elemente mitumfasst, welche zumindest teilweise brenngasbehaftet geführt sind, d.h. über einen Abschnitt).
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Eine Sperrfluiddichtung ist hierbei insbesondere eine Dichtung, welche mittels eines Hydraulikfluids gebildet ist, vorzugsweise weiterhin mittels einer Sperrfluiddichtkammer, z.B. in Form einer Ringkammer oder einer Ringnut, in welche das Hydraulikfluid eingebracht ist. Hierbei kann das Hydraulikfluid bevorzugt über eine (Umfangs-)Öffnung der Ringkammer gegen das brenngasbehaftet geführte Element wirken bzw. dasselbe kontaktieren. Mit einer derart gebildeten Sperrfluiddichtung, welche das brenngasbehaftet geführte Element hierbei insbesondere umgibt, kann wirksam verhindert werden, das Brenngas entlang der Führung des Elements, insbesondere einer Spaltführung, in einen Hydraulikteil des Kraftstoffinjektors überströmen kann. Insoweit ist vorgesehen, eine jeweilige Sperrfluiddichtung bevorzugt zwischen einer Brenngasseite und einer Hydraulikseite einer Führung des brenngasbehaftet geführten Elements zu bilden.
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Brenngasbehaftet geführte Elemente, an welchen eine Sperrfluiddichtung bildbar oder gebildet ist, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung z.B. ein Schließglied bzw. Niederhalteelement, z.B. ein Ventilglied, und/oder das Brenngas-Düsenventilglied sein, insbesondere dann, wenn dieses - wie mit der Erfindung bevorzugt vorgesehen - hydraulisch gesteuert wird, das heißt mittels eines Hydrauliksteuerkreises des Kraftstoffinjektors. Allgemein können an das Sperrfluidsystem eine oder eine Mehrzahl von Sperrfluiddichtungen bzw. Sperrfluiddichtkammern angebunden sein.
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Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor ist weiterhin eingerichtet, das Sperrfluidsystem mit einem Sperrfluid zu speisen bzw. zu versorgen, welches - als Hydraulikfluid - aus einem Hydrauliksteuerkreis des Kraftstoffinjektors an einer Abzweigstelle abgezweigt wird, an welcher bei anliegendem Hydraulik-Systemdruck permanent druckbeaufschlagte (z.B. auch hochdruckbeaufschlagte) Hydraulikfluid-Leckage ansteht. Der Hydrauliksteuerkreis kann hierbei ein Hydrauliksteuerkreis sein, welcher zur (Hub-)Steuerung des Brenngas-Düsenventilglieds bereitgestellt ist, im Falle eines Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors zum Beispiel weiterhin ein Hydrauliksteuerkreis, welcher für die (Hub-)Steuerung eines Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds bereitgestellt ist oder alternativ sowohl zur (Hub-)Steuerung des Brenngas-Düsenventilglieds als auch eines Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds bereitgestellt ist.
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Über die erfindungsgemäße Speisung des Sperrfluidsystems mit abgezweigter (und an die Sperrfluiddichtungen umgeleiteter), druckbehafteter Permanentleckage aus dem Hydrauliksteuerkreis wird vorteilhaft ein eigener Sperrfluidanschluss am Kraftstoffinjektor entbehrlich. Die abgezweigte Permanentleckage kann auf einfache Weise, insbesondere mittels einfacher Leitungszweige, z.B. Bohrkanälen, im Kraftstoffinjektor bzw. an der Kraftstoffinjektoranordnung, hin zu den jeweiligen Sperrfluiddichtungen bzw. Sperrfluiddichtkammern geführt bzw. (um-) geleitet werden.
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Mit Vorteil kann hierbei der Abzweig bzw. die Abzweigstelle für die Versorgung des Sperrfluidsystems aus der Permanentleckage so angeordnet und/oder eingerichtet sein, dass das abgezweigte Hydraulikfluid bzw. das Sperrfluid bei am Hydrauliksteuerkreis anliegendem Hydraulik-Systemdruck ein Druckniveau aufweist, welches dem im Sperrfluidsystem vorgesehenen Druckniveau bereits vorteilhaft angenähert ist. Insoweit ist die Kraftstoffinjektoranordnung, insbesondere bei Ausgestaltungen, bei welchen das Brenngas-(Versorgungs-) Druckniveau unter dem Hydraulik-Systemdruckniveau liegt, bevorzugt eingerichtet, dass als druckbeaufschlagte Permanentleckage anstehende Hydraulikfluid gegenüber anliegendem Hydraulik-Systemdruck, zum Beispiel 600bar bis 2000 bar, druckgemindert abzuzweigen, insbesondere mit einer über die Anordnung und/oder die Einrichtung der Abzweigstelle vorbestimmten Vordrosselung, weiterhin insbesondere zur Einstellung eines Druckniveaus im Sperrfluidsystem, welches bevorzugt um 10 bis 30 bar über dem Brenngas-VersorgungsDruckniveau liegt.
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Allgemein sind Ausführungsformen der Kraftstoffinjektoranordnung bevorzugt, bei welchen die Abzweigstelle an einer Spaltführung eines Ventilglieds des Kraftstoffinjektors gebildet ist, d.h. an einer Spaltführung, an welcher die das Sperrfluid bildende Hydraulikfluid-Permanentleckage ansteht, insbesondere als Spaltleckage. An einer solchen Spaltführung kann eine Vordrosselung auf einfache Weise zum Beispiel durch Wahl der Position der Abzweigstelle über die Länge der Spaltführung eingestellt werden (wobei die Drosselwirkung bei einem Verschieben der Abzweigstelle vom Leckageeintrittsende der Spaltführung hin zum Leckageaustrittsende zunimmt). Eine Vordrosselung kann weiterhin auf einfache Weise durch geeignete Wahl einer Weite des Führungsspalts der Spaltführung erfolgen, zum Beispiel eines ersten Abschnitts derselben, welcher sich vom Leckageeintrittsende bis zur Abzweigstelle erstreckt.
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Allgemein ist mit der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass die Abzweigstelle an einer Führung des Kraftstoffinjektors gebildet ist, welche von einer Führung des Brenngas-Düsenventilglieds verschieden ist. Eine solche Führung, an welcher die Abzweigstelle gebildet ist, kann bevorzugt die Führung eines Ventilglieds eines Servo- bzw. Pilotventils des Hydrauliksteuerkreises des Kraftstoffinjektors sein, im Falle eines Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors insbesondere eines Pilotventils zur (Hub-)Steuerung des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds (an welchem Hydrauliksteuerkreis regelmäßig ein Hochdruckniveau von z.B. 1000bar bis 2000bar ansteht). Bevorzugt ist ein solches Pilotventil hierbei ein (teil-)druckausgeglichenes Ventil.
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Ein Abgriff des Sperrfluids bzw. der druckbehafteten Hydraulikfluid-Permanentleckage an der Abzweigstelle kann zum Beispiel mittels einer Ringnut erfolgen, welche an der Führung um das Ventilglied gebildet ist, und zum Beispiel geeignet ist, in der Führung geführte Permanentleckage zu sammeln oder auch vom Ventilglied abzustreifen. Die abgegriffene, druckbehaftete Permanentleckage wird nachfolgend an die jeweiligen Sperrfluiddichtungen geführt, das heißt über geeignete Leitungszweige des Sperrfluidsystems.
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Allgemein ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen, dass das Sperrfluidsystem zur Abfuhr von Sperrfluid an ein Leckagesystem des Kraftstoffinjektors kommunizierend angebunden ist. Hierbei wird mit dem Sperrfluidsystem bevorzugt ein Sperrfluidkreis derart ausgebildet, dass die abgezweigte Permanentleckage bzw. das Sperrfluid (druckbehaftetes Hydraulikfluid) an die jeweiligen Sperrfluiddichtungen bzw. Sperrfluiddichtkammern geführt wird und aus dem Kreis an das Leckagesystem abführbar ist, insbesondere bevorzugt kontrolliert abgesteuert werden kann.
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Eine Absteuerung an das Leckagesystem kann hierbei bevorzugt über eine Druckreguliervorrichtung der Kraftstoffinjektoranordnung erfolgen, welche weiterhin dazu vorgesehen ist, über die Absteuerung einen vorgesehenen Druck im Sperrfluidsystem einzustellen, insbesondere eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen dem Druckniveau im Sperrfluidsystem und dem Brenngas-Versorgungsdruckniveau zu halten. Die Druckreguliervorrichtung kann zum Beispiel ein aktives oder passives Druckeinstell- oder Druckregelventil aufweisen, wobei angemerkt sei, dass über die angestrebte Vordrosselung vorteilhaft die Leistungsfähigkeit der Druckreguliervorrichtung geringer ausfallen kann, so dass diesbezüglich auch eine Kostenersparnis erzielbar ist. Die Druckreguliervorrichtung kann allgemein im Kraftstoffinjektor oder auch außerhalb desselben angeordnet sein.
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Vorgeschlagen wird im Rahmen der Erfindung auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, zum Beispiel in Form eines Dual-Fuel-Kraftstoffeinspritzsystems für den Betrieb mit Brenngas und auch Flüssigkraftstoff (welcher hierbei insbesondere auch als Hydraulikfluid für den Hydraulik-Steuerkreis verwendet wird), wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wenigstens eine wie vorstehend erörterte Kraftstoffinjektoranordnung aufweist. Mit der Kraftstoffinjektoranordnung oder der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann vorteilhaft eine Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, bei welcher der unbeabsichtigte Eintritt von Brenngas in den Hydrauliksteuerkreis jeweiliger Kraftstoffinjektoren somit wirksam vermieden ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figur der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in verschiedener Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 exemplarisch und schematisch eine abgebrochene und geschnittene Ansicht einer Kraftstoffinjektoranordnung gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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1 zeigt exemplarisch und schematisch eine Kraftstoffinjektoranordnung 1 mit einem Kraftstoffinjektor 3, welcher zu einem Betrieb mit Brenngas bzw. für das Ausdüsen von Brenngas eingerichtet ist, weiterhin als Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor bereitgestellt ist.
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Der Kraftstoffinjektor 3 umfasst hierbei eine Flüssigkraftstoff-Injektoreinheit 5 mit einem Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7, welches als Düsennadel bereitgestellt ist, und welches über einen Hydrauliksteuerkreis 9 der Kraftstoffinjektoranordnung 3 hubsteuerbar ist. Als Hydraulikfluid für den Hydrauliksteuerkreis 9 dient hierbei hochdruckbeaufschlagter Flüssigkraftstoff, zum Beispiel Dieselkraftstoff oder Schweröl.
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Das Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 ist in einer Axialbohrung 11 in einem Düsenkörper 13 des Kraftstoffinjektors 3 aufgenommen, wobei es gegen einen Ventilsitz 15 wirkt, welcher an einem düsenseitigen Ende der Axialbohrung 11 gebildet ist. Mit Offensteuern bzw. Abheben des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 vom Ventilsitz 15 kann ein Flüssigkraftstoff-Strömungsweg aus der Axialbohrung 11, welche hierbei auch einen Düsenraum 17 bildet, hin zu einer Flüssigkraftstoff-Düsenanordnung 19 geöffnet, mit Rückkehr des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 in den Ventilsitz 15 bzw. Einnahme der Schließstellung versperrt werden.
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In Schließstellung belastet ist das Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 über eine Schließfeder 21, welche einenends gegen eine Schulter 23 des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 und andernends gegen eine Steuerraumbuchse 25 abgestützt ist. Bei dieser Anordnung ist am düsenfernen Ende des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 ein Steuerraum 27 des Hydrauliksteuerkreises 9 zur Hubsteuerung des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 gebildet, welcher im Rahmen des Hydrauliksteuerkreises 9 selektiv belastet und entlastet werden kann (wobei der Steuerraum 27 mit der Steuerraumbuchse 25, dem düsenfernen Ende des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 und einem deckelnden Injektorgehäuseelement 29 definiert ist, zum Beispiel einer Zwischenscheibe).
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Der Kraftstoffinjektor 3 umfasst ferner einen Flüssigkraftstoff-Hochdruckeinlass 31, ausgehend von welchem ein Flüssigkraftstoff-Hochdruckkanal 33 zur Versorgung von Flüssigkraftstoff an die Axialbohrung 11 bzw. den Düsenraum 17 an die Axialbohrung 11 geführt ist. Ein Zulauf-Strömungszweig 35 des Hydrauliksteuerkreises 9 ist weiterhin zur Belastung des Steuerraumes 27 ausgehend vom Flüssigkraftstoff-Hochdruckkanal 33 unter Drosselung (Zulaufdrossel 37) an den Steuerraum 27 geführt, ein Ablauf-Strömungszweig 39 des Hydrauliksteuerkreises 9, welcher zur Entlastung des Steuerraums 27 bereitgestellt ist, führt unter Drosselung (Ablauf-drossel 41) über ein Pilotventil 43 des Kraftstoffinjektors 3 bzw. des Hydrauliksteuerkreises 9 hin zur Niederdruckseite ND desselben, z.B. an einen Leckageauslass 45, z.B. zur Verbindung mit einem Tank.
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Das Pilotventil 43 ist bevorzugt ein magnetaktuiertes Pilotventil, insbesondere ein (teil-)druck-ausgeglichenes Ventil. Wie in 1 veranschaulicht, kann das Pilotventil 43 mit einem Ventilraum 47 gebildet sein, an welchen ein erster Abschnitt 39a des Ablauf-Strömungszweigs 39 geführt ist, weiterhin mit einem - den Ventilraum 47 durchtauchenden - Ventilglied 49, welches verschieblich gegen einen Ventilpartner 51 wirkt, vorliegend zum Beispiel gegen einen Flachsitz, wobei eine Einmündung eines zweiten Abschnitts 39b des Ablauf-Strömungszweigs 39, welche innerhalb der Abmessung des Flachsitzes bzw. Ventilpartners 51 gebildet ist, mit Abheben des Ventilglieds 49 vom Ventilpartner 51 öffenbar bzw. seitens des Ventilraums 47 anströmbar ist.
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Bei dem derart ausgestalteten Kraftstoffinjektor 3 kann somit der Ablauf-Strömungszweig 39 vom Steuerraum 27 hin zur Niederdruckseite ND offen gesteuert werden, sobald das Ventilglied 49 des Pilotventils 43 - aktuiert - vom Sitz 51 abhebt, so dass Hydraulikfluid aus dem Steuerraum 27 unter Druckentlastung desselben hin zur Niederdruckseite ND abströmt. Zur Rückstellung des Ventilglieds 49 mit Fortfall der Aktuierung dient z.B. eine Schließfeder 53.
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Die Kraftstoffinjektoranordnung 1 umfasst weiterhin eine Brenngas-Injektoreinheit 55, welche mittels eines Brenngas-Düsenventilglieds 57 gebildet ist, insbesondere einer Brenngas-Düsennadel. Zur Hubsteuerung des Brenngas-Düsenventilglieds 57 weist die Kraftstoffinjektoranordnung 1 einen zweiten Hydrauliksteuerkreis 59 auf, welcher hierbei separat zum Hydrauliksteuerkreis 9 des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 bereitgestellt ist. Denkbar ist jedoch auch, die Kraftstoffinjektoranordnung 1 alternativ so auszubilden, dass das Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied 7 und das Brenngas-Düsenventilglied 57 über einen einzigen Hydrauliksteuerkreis hubgesteuert werden.
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Das Brenngas-Düsenventilglied 57 ist ebenfalls in einer Axialbohrung 61 im Düsenkörper 13 aufgenommen, zum Beispiel auch in einem separat gebildeten Düsenkörper, wobei das Brenngas-Düsenventilglied 57 über einen längsmittleren Bereich durch die Axialbohrung 61 auch mit geringem (Radial-)Spiel geführt wird. Um ein düsenseitiges Ende des Brenngas-Düsenventilglieds 57 ist hierbei mittels der Axialbohrung 61 ein Brenngas-Düsenraum 63 bereitgestellt, während ein düsenferner Endabschnitt des Brenngas-Düsenventilglieds 57 als Steuerkolben 65 ausgebildet ist, das heißt mittels einer Querschnittsaufweitung.
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Aus dem Brenngas-Düsenraum 63 kann Brenngas hin zu einer Brenngas-Düsenanordnung 67 des Kraftstoffinjektors 3 strömen, im Brenngasbetrieb des Kraftstoffinjektors mithin (hoch-) druckbeaufschlagtes Brenngas ausgedüst werden, sobald das Brenngas-Düsenventilglied 57 von einem damit zusammenwirkenden Sitz 69 abhebt, das heißt ein mittels des Brenngas-Düsenventilglieds 57 und dem Sitz 69 gebildetes Brenngas-Düsenventil des Kraftstoffinjektors 3 öffnet.
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Zur Offen- und Schließsteuerung des Brenngas-Düsenventilglieds 57 wirkt der Steuerkolben 65 im Rahmen einer Kolbensteuervorrichtung des zweiten Hydrauliksteuerkreises 59 mit einem ersten 71 und einem zweiten 73 Steuerraum des zweiten Hydrauliksteuerkreises 59 zusammen, welche Steuerräume 71, 73 je hydraulisch belastbar und entlastbar sind (als Hydraulikfluid dient auch hierfür bevorzugt der mit dem Kraftstoffinjektor 3 verwendete Flüssigkraftstoff). Mit einer Belastung des ersten, düsenfernen Steuerraums 71 geht hierbei die Entlastung des zweiten, düsennäheren Steuerraums 73 einher und umgekehrt.
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Zur Bereitstellung dieser Funktionalität weist der zweite Hydrauliksteuerkreis 59 ein Steuerventil 75 auf, welches bevorzugt als 4/2-Wege-Ventil ausgestaltet ist, weiterhin bevorzugt als vorteilhaft einfach ausbildbares Schieberventil. Über das Steuerventil 75, einen daran geführten Belastungspfadabschnitt 77 (in Kommunikation mit einer Hydraulikfluid-Hochdruckquelle 79) und einen daran geführten Entlastungspfadabschnitt 81 (in Kommunikation mit der Niederdruckseite ND) sind Pfadabschnitte 83a, b des zweiten Hydrauliksteuerkreises 59, welche vom Steuerventil 75 an den ersten 71 und den zweiten 73 Steuerraum führen, somit entweder in Kommunikation mit der Hydraulikfluid-Hochdruckquelle 79 oder mit der Niederdruckseite ND schaltbar.
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In der gezeigten Stellung des Brenngas-Düsenventilglieds 57 bzw. des Steuerventils 75 ist der erste Steuerraum 71 in Kommunikation mit der Hydraulikfluid-Hochdruckquelle 79 geschaltet, d.h. belastet, der zweite Steuerraum 73 steht in Kommunikation mit der Niederdruckseite ND, ist insoweit entlastet. Damit einhergehend ist das Brenngas-Düsenventilglied 57 über den lediglich seitens des ersten Steuerraums 71 hydraulisch belasteten Steuerkolben 65 in Schließstellung gedrängt. Mit Umsteuern des Steuerventils 75 wird der zweite Steuerraum 73 in Kommunikation mit der Hydraulikfluid-Hochdruckquelle 79 geschaltet, während der erste Steuerraum 71 mit der Niederdruckseite ND kommuniziert. Hierbei erfährt der Steuerkolben 65 seitens des zweiten Steuerraums 73 eine hydraulische Kraft, welche diesen, mithin das gesamte Brenngas-Düsenventilglied 57, in Öffnungsrichtung drängt.
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Wie 1 auch veranschaulicht, führt an den Brenngas-Düsenraum 63 ein Brenngas-Hochdruckstrang 85 bzw. ein Brenngas-Hochdruckkanal im Kraftstoffinjektor, welcher über einen Brenngas-Einlass 87 des Kraftstoffinjektors 3 mit Brenngas versorgbar ist. Der Brenngas-Hochdruckstrang 85 ist bevorzugt mittels wenigstens eines Bohrkanals gebildet.
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Bei einer wie aufgezeigten Ausgestaltung der Kraftstoffinjektoranordnung 1 kann der Brenngas-Hochdruckstrang 85 vorteilhaft über einen Zwischenspeicher(raum) 89 im Kraftstoffinjektor 3 führen, in welchem ein federelastisches Element 91, insbesondere eine Druckfeder angeordnet ist, welche auf ein Schließglied 93 wirkt. Somit kann das federelastische Element 91 bauraumsparend angeordnet, Druckschwankungen in der Brenngasversorgung hierbei mittels des Zwischenspeichers 89 kompensiert werden. Hierbei ist das Schließglied 93 bevorzugt als Stelzenelement gebildet und dazu vorgesehen, unter Einwirkung der Federlast 91 eine Kraft in Schließrichtung auf das Brenngas-Düsenventilglied 57 auszuüben. Hierzu kann das Schließglied 93 mit einem stangenförmigen Abschnitt, welcher in einer Spaltführung 95 im Injektorgehäuse 97 geführt ist, in den ersten Steuerraum 71 eintauchen und hierbei auch in Anlage gegen den Steuerkolben 65 gelangen.
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Der derart ausgestaltet Kraftstoffinjektor 3 weist hierbei insoweit ein erstes brenngasbehaftet geführtes Element auf, d.h. mit Brenngas innerhalb eines Abschnitts der Führung behaftet bzw. in Kontakt (seitens des Brenngas-Düsenraums 63), welches durch das Brenngas-Düsenventilglied 57 gebildet wird, weiterhin ein zweites, brenngasbehaftet geführtes Element, welches durch das Schließglied 93 gebildet ist (mit Brenngas seitens des Zwischenspeichers 89 behaftet geführt).
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Um zu vermeiden, dass an den brenngasbehaftet geführten Elementen 57, 93 Brenngas bzw. Brenngasleckage über den Ringspalt der jeweiligen Element-Führung 95, 99, welcher hierbei einen Kriechpfad bildet, von der Brenngasseite hin zur jeweiligen Hydraulikseite gelangen kann, weist die Kraftstoffinjektoranordnung 1 ein Sperrfluid(dichtungs)system 101 auf, mittels welchem eine Sperrfluiddichtung 103 an einem jeweiligen brenngasbehaftet geführten Element 57, 93 bildbar ist. Somit kann - im Hinblick auf das Brenngas-Düsenventilglied 57 - vermieden werden, dass Brenngas entlang der Brenngas-Düsenventilglied-Führung 99 vom Brenngas-Düsenraum 63 in den zweiten Steuerraum 73 übertritt, in Hinsicht auf das Schließglied 93 weiterhin vermieden werden, dass Brenngas entlang der Führung 95 des Schließglieds 93 aus dem Zwischenspeicherraum 89 in den ersten Steuerraum 71 gelangt.
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Die Sperrfluiddichtungen 103 sind je mittels einer Sperrfluiddichtkammer bildbar, in welche - druckbeaufschlagtes - Hydraulikfluid einbringbar ist, wobei die Sperrfluiddichtkammer auf einfache Weise mittels einer Ringnut 105 in der zugehörigen Spaltführung 95 bzw. 99 (welche hierbei das jeweilige Element 57, 93 insbesondere mit engem Radialspiel führt) gebildet sein kann, welche gegen das jeweilige brenngasbehaftet geführte Element 57, 93 geöffnet ist. Wird insbesondere geeignet druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid in die jeweilige Sperrfluiddichtkammer eingebracht, mithin die Sperrfluiddichtung 103 realisiert, kann ein Überströmen von druckbeaufschlagtem Brenngas in den Hydraulikbereich somit wirksam vermieden werden. Bevorzugt werden die Sperrfluiddichtungen 103 bzw. die Sperrfluiddichtkammern um das jeweilige Element 57, 93 innerhalb jener Führungsabschnitte bereitgestellt, bei welchem ein Spaltquerschnitt der Führung 95, 99 möglichst gering ist.
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Erfindungsgemäß ist die Kraftstoffinjektoranordnung 1 hierbei weiterhin eingerichtet, das Sperrfluidsystem 101 mit einem Sperrfluid zu speisen, welches als Hydraulikfluid aus einem Hydrauliksteuerkreis des Kraftstoffinjektors 3 an einer Abzweigstelle 107 abgezweigt wird, an welcher bei anliegendem Hydraulik-Systemdruck im Hydrauliksteuerkreis permanent druckbeaufschlagte Hydraulikfluid-Leckage ansteht.
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Bei der in 1 aufgezeigten Ausgestaltung der Kraftstoffinjektoranordnung 1, wird das Sperrfluidsystem 101 hierbei mit Hydraulikfluid bzw. Sperrfluid gespeist bzw. versorgt, welches aus dem Hydrauliksteuerkreis 9 der Flüssigkraftstoff-Injektoreinheit 5 abgezweigt wird. Der Hydrauliksteuerkreis 9 kann hierbei ein System-Druckniveau von zum Beispiel 1000 bar bis 2000 bar vorsehen, woneben jedoch auch Lösungen von der Erfindung mitumfasst sind, bei welchen das Sperrfluid zum Beispiel aus dem zweiten Hydrauliksteuerkreis 59 für das Brenngas-Düsenventilglied 57 abgezweigt wird, welcher hierbei zum Beispiel ein geringeres System-Druckniveau, z.B. von etwa 500 bar bis 800 bar vorsehen kann. Das Brenngas-Systemdruckniveau wird bevorzugt zwischen 350 bar bis 550 bar gewählt.
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Gerade mit Ausgestaltungen der Kraftstoffinjektoranordnung 1, bei welchen das System-Druckniveau in dem Hydraulikkreis, aus welchem das Hydraulikfluid abgezweigt, höher ist als das Brenngas-Systemdruckniveau - wie vorliegend -, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die Abzweigstelle 107 so anzuordnen und/oder einzurichten, dass das als druckbeaufschlagte Permanentleckage anstehende Hydraulikfluid gegenüber anliegendem Hydraulik-Systemdruck druckgemindert abgezweigt wird, insbesondere mit einer über die Anordnung und/oder die Einrichtung der Abzweigstelle 107 vorbestimmten Vordrosselung.
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Wie 1 veranschaulicht, kann die Abzweigstelle 107 vorteilhaft an der Spaltführung 109 des Ventilglieds 49 des Pilotventils 43 des Hydrauliksteuerkreises 9 des Flüssigkraftstoff-Düsenventilglieds 7 gebildet werden, an welcher bei anliegendem Hydraulik-Systemdruck permanent druckbeaufschlagte Spaltleckage anliegt. Die Spaltleckage in der Spaltführung 109 dringt hierbei seitens des Ventilraums 47 in die Spaltführung (Führung) 109 ein und kann diese in Richtung eines Aktuatorikraums 111 des Pilotventils 43 durchströmen. Der Aktuatorikraum 111 wiederum kann hierbei abströmseitig mit der Niederdruckseite ND verbunden sein, z.B. über eine Leitung.
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Der Abgriff des Sperrfluids bzw. des Hydraulikfluids an der Abzweigstelle 107 kann mittels einer Ringnut 113 erfolgen, welche das Ventilglied 49 gebildet in der Umfangswand der Spaltführung 109 umgibt, wobei die Ringnut 113 zum Beispiel ein Abstreifen der Spaltleckage vom Ventilglied 49 ermöglicht als auch ein Sammeln derselben zum nachfolgenden Weiterleiten bzw. Versorgen an das Sperrfluidsystem 101.
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Das am Pilotventil 43 in das Sperrfluidsystem 101 abgezweigte Sperrfluid wird über Leitungszweige 115, 117 des Sperrfluidsystems 101 an die jeweiligen Sperrfluiddichtungen 103 bzw. Sperrfluiddichtkammern verteilt bzw. umgeleitet. Ein erster Sperrfluidzweig 115 des Sperrfluidsystems 101 führt hierbei von der Abzweigstelle 107 zu der Sperrfluiddichtung 103 bzw. der Sperrfluiddichtkammer am ersten brenngasbehaftet geführten Element 57, i.e. zum Brenngas-Düsenventilglied 57 bzw. zu dessen längsmittleren Führung 99. Ein zweiter Sperrfluidzweig 117 des Sperrfluidsystems 101 zweigt aus dem ersten Sperrfluidzweig 115 hierbei zur Sperrfluiddichtung bzw. zur Sperrfluiddichtkammer um das zweite brenngasbehaftet geführte Element 93, das heißt zur Sperrfluiddichtung um das Schließglied 93.
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Um auch ein Abströmen von Sperrfluid aus dem Sperrfluidsystem 101 zu ermöglichen, ist das Sperrfluidsystem 101 weiterhin an ein Leckagesystem 119 des Kraftstoffinjektors 3 angebunden. Hierbei weist das Sperrfluidsystem 101 eine Druckreguliervorrichtung 121 auf, über welche eine Druckeinstellung im Sperrfluidsystem 101 ermöglicht ist, das heißt eine Druckeinstellung durch geeignete Absteuerung von Sperrfluid über die Druckreguliervorrichtung 121 an das Leckagesystem 119.
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Bevorzugt wird mittels der Druckreguliervorrichtung 121 hierbei ein Druckniveau im Sperrfluidsystem 101 eingestellt, welches etwa 10 bar bis 30 bar über jenem des Brenngas-System-Druckniveaus liegt. Mit einem solchen Druckniveau ist das Überströmen von Brenngas entlang der Spaltführungen 95, 99 in den zugeordneten Hydrauliksteuerkreis, i.e. den zweiten Hydrauliksteuerkreis 59, wirksam vermieden, während gleichzeitig eine seitens der Sperrfluiddichtungen 103 in den Brenngasbereich verbrachte Sperrfluidmenge unbeachtlich gering ausfallen kann.
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Die Druckreguliervorrichtung 121 ist bevorzugt ein aktives Druckregelventil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffinjektoranordnung
- 3
- Kraftstoffinjektor
- 5
- Flüssigkraftstoff-Injektoreinheit
- 7
- Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied
- 9
- Hydrauliksteuerkreis
- 11
- Axialbohrung
- 13
- Düsenkörper
- 15
- Ventilsitz
- 17
- Düsenraum
- 19
- Düsenanordnung
- 21
- Schließfeder
- 23
- Schulter
- 25
- Steuerraumbuchse
- 27
- Steuerraum
- 29
- Injektorgehäuseelement
- 31
- Flüssigkraftstoff-Hochdruckeinlass
- 33
- Flüssigkraftstoff-Hochdruckkanal
- 35
- Zulauf-Strömungszweig
- 37
- Zulaufdrossel
- 39
- Ablauf-Strömungszweig
- 39a
- erster Abschnitt
- 39b
- zweiter Abschnitt
- 41
- Ablauf-Drossel
- 43
- Pilotventil
- 45
- Leckageauslass
- 47
- Ventilraum
- 49
- Ventilglied
- 51
- Ventilpartner
- 53
- Schließfeder
- 55
- Brenngas-Injektoreinheit
- 57
- Brenngas-Düsenventilglied
- 59
- zweiter Hydrauliksteuerkreis
- 61
- Axialbohrung Brenngas-Injektoreinheit
- 63
- Brenngas-Düsenraum
- 65
- Steuerkolben
- 67
- Brenngas-Düsenanordnung
- 69
- Sitz
- 71
- erster Steuerraum
- 73
- zweiter Steuerraum
- 75
- Steuerventil
- 77
- Belastungspfadabschnitt
- 79
- Hochdruckquelle
- 81
- Entlastungspfadabschnitt
- 83a,b
- Pfadabschnitte
- 85
- Brenngas-Hochdruckstrang
- 87
- Brenngas-Einlass
- 89
- Zwischenspeicherraum
- 91
- federelastisches Element
- 93
- Schließglied
- 95
- Spaltführung Schließglied
- 97
- Injektorgehäuse
- 99
- Führung Brenngas-Düsenventilglied
- 101
- Sperrfluidsystem
- 103
- Sperrfluiddichtung
- 105
- Ringnut
- 107
- Abzweigstelle
- 109
- Spaltführung Pilotventil
- 111
- Aktuatorikraum
- 113
- Ringnut
- 115
- Leitungszweig
- 117
- Leitungszweig
- 119
- Leckagesystem
- 121
- Druckreguliervorrichtung
- ND
- Niederdruckseite
- HD
- Hochdruckseite
