DE102016004040B3 - fuel injector - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffinjektor (1), aufweisend wenigstens einen als Brenngasspeicher dienenden Federraum (27), wobei der Federraum (27) eine Brenngaseinlassseite (35) und dazu entgegen gesetzt eine Brenngasauslassseite (39) aufweist, wobei in dem Federraum (27) weiterhin eine Schraubendruckfeder (51) angeordnet ist, deren Schraubenachse (C) sich in Richtung von der Brenngaseinlassseite (35) zu der Brenngasauslassseite (39) erstreckt, wobei Windungen (55) der Schraubendruckfeder (51) einen Federinnenraum (57) um die Schraubenachse (C) der Schraubendruckfeder (51) herum definieren, wobei der Kraftstoffinjektor (1) eingerichtet ist, eine Brenngas-Anströmung des Federraums (27) an der Brenngaseinlassseite (35) zentral in den Federinnenraum (57) zu bewirken, und wobei der Federinnenraum (57) an einem stirnseitigen, zur Brenngasauslassseite (39) gewandten Ende versperrt ist.Fuel injector (1) comprising at least one spring chamber (27) serving as a fuel gas reservoir, wherein the spring chamber (27) has a fuel gas inlet side (35) and opposite a fuel gas outlet side (39), wherein in the spring chamber (27) further comprises a helical compression spring (51 ) whose screw axis (C) extends in the direction from the fuel gas inlet side (35) to the fuel gas outlet side (39), windings (55) of the helical compression spring (51) having a spring interior (57) about the screw axis (C) of the helical compression spring (51). 51), wherein the fuel injector (1) is arranged to cause a fuel gas flow of the spring chamber (27) on the fuel gas inlet side (35) centrally in the spring interior (57), and wherein the spring interior (57) at an end, to the fuel gas outlet side (39) facing end is blocked.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1.The present invention relates to a fuel injector according to
Hochdruck-Brenngasinjektoren arbeiten mit Einspritzdruckniveaus ab z. B. 350 bar und sind gefordert, das Brenngas innerhalb eines kurzen Zeitintervalls direkt in den Brennraum einzuspritzen, um es mit einer Diffusionsverbrennung zu verbrennen. Um die benötigte Brenngasmenge innerhalb der vorgegebenen Zeit (ca. 20° Kurbelwinkel) einspritzen zu können, werden Brenngasspeicher bevorzugt in Düsennähe untergebracht, um daraus die Einspritzung zu speisen. In der Pause zwischen den Einspritzungen werden diese wieder befüllt. Werden die Speicher zu klein ausgelegt, sinkt der zur Verfügung stehende Druck während einer Einspritzung stark ab, sodass die eingespritzte Brenngasmenge im Laufe der Einspritzung abnimmt. Hierdurch wird die Einspritzzeit verlängert, wodurch die Verbrennung negativ beeinflusst werden kann. Alternativ müsste der Brenngasdruck erhöht werden, um die beabsichtigte Brenngasmenge in der vorgegebenen Zeit ausbringen zu können. Dies geht jedoch mit einem erhöhten Energiebedarf für die Brenngasbereitstellung einher.High-pressure fuel injectors work with injection pressure levels from z. B. 350 bar and are required to inject the fuel gas within a short time interval directly into the combustion chamber to burn it with a diffusion combustion. In order to inject the required amount of fuel gas within the specified time (about 20 ° crank angle), fuel gas storage are preferably housed near the nozzle to feed from the injection. In the interval between the injections they are refilled. If the reservoirs are designed too small, the available pressure drops sharply during an injection, so that the injected fuel gas quantity decreases in the course of the injection. As a result, the injection time is extended, whereby the combustion can be adversely affected. Alternatively, the fuel gas pressure would have to be increased in order to be able to dispense the intended amount of fuel gas in the given time. However, this is accompanied by an increased energy demand for the fuel gas supply.
Im druckschriftlich nicht belegten Stand der Technik werden oftmals großvolumig dimensionierte Zufuhrbohrungen zu jeweiligen Brenngasdüsenvolumina verwendet, um eine solche Speicherkapazität vorzuhalten. Aus der Druckschrift
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftstoffinjektor anzugeben, welcher vorstehende Nachteile überwindet.Proceeding from this, the present invention, the object of providing a fuel injector, which overcomes the above disadvantages.
Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with a fuel injector having the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.Advantageous developments and embodiments of the invention are specified in the further claims.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Kraftstoffinjektor, insbesondere 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. Der Kraftstoffinjektor ist bevorzugt Bestandteil einer Common-Rail-Kraftstoffeinspritzeinrichtung.According to the invention, a fuel injector is proposed, in particular for operation with fuel gas, for example in the form of natural gas, special gas, landfill gas, biogas, hydrogen or the like. The fuel injector may be a single-fuel injector which is provided only for the ejection of fuel gas is, alternatively and preferably a dual-fuel fuel injector, which can also emit liquid fuel in addition to fuel gas, for example diesel fuel, heavy oil or bio-oil. Such a fuel injector can be provided, for example, for an ignition jet operation in which the fuel gas is ignited by means of a small quantity of liquid fuel injection (ignition jet). The fuel injector is preferably part of a common rail fuel injection device.
Der Kraftstoffinjektor kann ein Brenngas-Düsenventilglied, z. B. eine Düsennadel, aufweisen, bevorzugt auch als Mehrnadel-Brenngasinjektor bereitgestellt sein, d. h. eine Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern aufweisen. Mit Abheben eines jeweiligen Brenngas-Düsenventilglieds von einem Ventilsitz kann ein Brenngas-Strömungsweg am Kraftstoffinjektor hin zu einer nachgeordneten Brenngas-Düsenanordnung freigegeben werden, d. h. Brenngas ausgedüst werden, mit Rückkehr des jeweiligen Brenngas-Düsenventilglieds in den Sitz wird das Ausdüsen beendet. Mit dem vorgeschlagenen Kraftstoffinjektor ist das Ausdüsen von Brenngas zum Beispiel mit einem Brenngas-(System-)Druckniveau im Bereich von 350 bar bis 550 bar vorgesehen.The fuel injector may include a fuel gas nozzle valve member, e.g. As a nozzle needle, preferably also be provided as a multi-needle fuel gas injector, d. H. comprise a plurality of fuel gas nozzle valve members. With lifting of a respective fuel gas nozzle valve member from a valve seat, a fuel gas flow path may be released at the fuel injector toward a downstream fuel gas nozzle assembly, i. H. Brenngas be ausgeüst, with return of each fuel gas nozzle valve member in the seat, the ejection is terminated. With the proposed fuel injector, the ejection of fuel gas, for example, with a fuel gas (system) pressure level in the range of 350 bar to 550 bar provided.
Allgemein kann der Kraftstoffinjektor 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.In general, the fuel injector z. B. be used with a large engine, for example, in a motor vehicle such as a ship, a locomotive, a special vehicle or a commercial vehicle, or be provided for example for a stationary device, for. B. for a combined heat and power plant, an (emergency) generator, z. B. also for industrial applications.
Der Kraftstoffinjektor weist wenigstens einen als Brenngasspeicher dienenden bzw. fungierenden Federraum auf. Der Federraum ist insbesondere als Durchgangsspeicher bereitgestellt, weiterhin insbesondere in einem Brenngas-Versorgungsstrang angeordnet, welcher bevorzugt hin zu einem Brenngas-Düsenvolumen im Kraftstoffinjektor führt. Der als Brenngasspeicher bereitgestellte Federraum weist – korrespondierend insbesondere mit einem ersten Ende, bevorzugt einer Stirnseite – eine Brenngaseinlassseite (mit einem Brenngaseinlass) und dazu entgegen gesetzt – korrespondierend insbesondere mit einem zum ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende, bevorzugt wiederum einer Stirnseite – eine Brenngasauslassseite (mit einem Brenngasauslass) auf. Bevorzugt ist der Federraum hierbei symmetrisch zu einer Federraum-Mittelachse gebildet, welche sich von der Brenngaseinlassseite zur Brenngasauslassseite erstreckt. Weiterhin bevorzugt ist die Mittelachse parallel zu einer axialen Achse des Kraftstoffinjektors angeordnet bzw. orientiert.The fuel injector has at least one spring space serving as a fuel gas storage or functioning. The spring chamber is provided in particular as a passage store, further arranged in particular in a fuel gas supply line, which preferably leads to a fuel gas nozzle volume in the fuel injector. The spring chamber provided as a fuel gas storage device has - corresponding in particular with a first end, preferably an end face - a fuel gas inlet side (with a fuel gas inlet) and opposed thereto - corresponding in particular with a second end opposite the first end, preferably again an end side - a fuel gas outlet side (with a fuel gas outlet). Preferably, the spring chamber is formed symmetrically to a spring chamber central axis, which extends from the fuel gas inlet side to the fuel gas outlet side. Further preferably, the central axis is arranged or oriented parallel to an axial axis of the fuel injector.
In dem derart gebildeten Federraum ist weiterhin eine Schraubendruckfeder angeordnet. Hierbei erstreckt sich eine Schraubenachse bzw. Mittelachse der Schraubendruckfeder in Richtung von der Brenngaseinlassseite zu der Brenngasauslassseite, weiterhin bevorzugt koaxial mit einer wie vorstehend beschriebenen Mittelachse des Federraums. Im Rahmen der hierbei gebildeten Anordnung definieren weiterhin Windungen der Schraubendruckfeder einen Federinnenraum um die Schraubenachse der Schraubendruckfeder herum, das heißt einen Federinnenraum, welcher von den Windungen der Schraubendruckfeder umfangen bzw. umgrenzt ist, insoweit innerhalb der Windungen befindlich ist. An der Brenngaseinlassseite kann die Schraubendruckfeder des Weiteren abgestützt sein, d. h. bevorzugt stirnseitig und insbesondere gegen die Wandung des Federraums oder ein darin angeordnetes Abstützelement. In the spring chamber thus formed, a helical compression spring is further arranged. In this case, a screw axis or central axis of the helical compression spring extends in the direction from the fuel gas inlet side to the fuel gas outlet side, furthermore preferably coaxially with a central axis of the spring chamber as described above. In the context of the arrangement formed here continue to define turns of the helical compression spring a spring interior around the screw axis of the helical compression spring around, that is, a spring interior, which is surrounded by the windings of the helical compression spring or limited, insofar as is located within the turns. At the fuel gas inlet side, the helical compression spring may be further supported, ie preferably the front side and in particular against the wall of the spring chamber or a support element arranged therein.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist weiterhin eingerichtet, eine Brenngas-Anströmung des Federraums an der Brenngaseinlassseite, insbesondere über den dort gebildeten Brenngaseinlass, zentral bzw. mittig in den und bevorzugt auch unmittelbar in den Federinnenraum zu bewirken. An einem zur Brenngasauslassseite gewandten Ende des Federinnenraums, das heißt insbesondere einem stirnseitigen Ende, ist der Federinnenraum hierbei weiterhin durch ein hubverschiebliches Glied gedeckelt bzw. versperrt.The fuel injector according to the invention is further adapted to cause a fuel gas flow of the spring chamber at the fuel gas inlet side, in particular via the fuel gas inlet formed there, centrally or centrally in the and preferably also directly in the spring interior. At a side facing the fuel gas outlet end of the spring interior, that is, in particular a front end, the spring interior is hereby still capped or blocked by a hubverschiebliches member.
Mit dem derart ausgestalteten Kraftstoffinjektor kann Brenngas, welches z. B. zu einer Befüllung des Federraums hierbei zentral in den Federinnenraum eingebracht wird (welche Einströmung mit einem hohen Brenngas-Druckniveau einhergeht), ausgehehend vom Federinnenraum durch die Schraubendruckfeder bzw. deren Windungen rundumseitig (insbesondere radial) hindurch gezwungen werden, wobei das Brenngas hierbei homogen im Federraum außen um die Schraubendruckfeder herum verteilt werden kann. Turbulenzen im einströmenden Brenngas, ausgehend vom stromaufwärtigen Versorgungsweg, können hierbei durch eine dämpfende bzw. glättende Wirkung der Windungsspalte (Drosselwirkung) bei der radialen Durchströmung der Windungen der Schraubendruckfeder weiterhin vorteilhaft minimiert werden. Bevorzugt wird insoweit für eine möglichst gleichmäßige radiale Durchströmung der Schraubendruckfeder, dass der Kraftstoffinjektor eingerichtet ist, die zentrale Brenngas-Anströmung des Federinnenraums an der Brenngaseinlassseite auch koaxial mit der Schraubenachse zu bewirken, wobei ein Einlassquerschnitt des Brenngaseinlasses weiterhin bevorzugt auch dem Federinnenraumquerschnitt entspricht.With the thus configured fuel injector can fuel gas, which z. B. to a filling of the spring chamber in this case is centrally introduced into the spring interior (which inflow associated with a high fuel gas pressure level), ausgehehend from the spring interior by the helical compression spring or their turns around (in particular radially) are forced through, the fuel gas in this case homogeneous can be distributed in the spring chamber outside around the helical compression spring around. Turbulence in the incoming fuel gas, starting from the upstream supply path, can be further advantageously minimized by a damping or smoothing effect of the winding gaps (throttle effect) in the radial flow through the turns of the helical compression spring. In this respect, it is preferred for the helical compression spring to be as uniform as possible in radial direction so that the fuel injector is arranged to effect the central combustion gas flow of the spring interior coaxially with the screw axis at the fuel gas inlet side, wherein an inlet cross section of the fuel gas inlet preferably also corresponds to the spring interior cross section.
Um eine Speicherung des derart turbulenzberuhigten Brenngases bewirken zu können, ist vorgesehen, dass zwischen der Schraubendruckfeder bzw. deren Außenumfangsseite und einer diese umfangenden Wandung, d. h. einer Wandung des Federraums, ein äußeres Speichervolumen im Federraum gebildet ist. Bei einer Abströmung von Brenngas aus dem Federraum, insbesondere für einen Einspritzvorgang, kann das abströmende Brenngas sodann vorteilhaft aus diesem äußeren Speichervolumen versorgt bzw. entnommen werden. Bevorzugt ist der Kraftstoffinjektor insoweit zu einer Abströmung aus dem Federraum – insbesondere an der Brenngasauslasseite bzw. über den Brenngasauslass – derart eingerichtet, dass ein abströmender Brenngasstrom stets aus dem äußeren Speichervolumen, welches insoweit ein stromabwärtiges Volumen mit Bezug auf den Federinnenraum darstellt, gespeist wird, insbesondere ausschließlich.In order to be able to effect a storage of the combustion gas so turbulently calmed, it is provided that between the helical compression spring or its outer peripheral side and a circumferential wall, d. H. a wall of the spring chamber, an outer storage volume is formed in the spring chamber. In an outflow of fuel gas from the spring chamber, in particular for an injection process, the outflowing fuel gas can then advantageously be supplied or removed from this outer storage volume. Preferably, the fuel injector is so far to an outflow from the spring chamber - in particular at the fuel gas outlet side or via the fuel gas outlet - set up such that an outflowing fuel gas stream is always from the outer storage volume, which represents insofar a downstream volume with respect to the spring interior, is fed especially exclusively.
Erfindungsgemäß ist der Kraftstoffinjektor weiterhin derart eingerichtet, dass bei einem vorbestimmten Maximalhub des hubverschieblichen Glieds (in Richtung von der Brenngasauslassseite hin zur Brenngaseinlassseite; insbesondere Öffnungsstellung eines Brenngas-Düsenventilglieds) die Windungen der Schraubendruckfeder aneinander anliegen, insbesondere gegeneinander dichtend. Hierdurch kann bewirkt werden, dass bei Maximalhub in den Federraum rücklaufende Wellen seitens des Brenngasauslasses keinesfalls das stromaufwärtige Brenngasversorgungssystem – beginnend mit dem Federinnenraum – negativ beeinflussen, insoweit diese rücklaufenden Wellen hierbei an einem Eintritt in den Federinnenraum durch die in Anlage aneinander befindlichen Windungen sämtlich gehindert werden. Eine solche Auslegung kann durch geeignete Auswahl der Schraubendruckfeder, insbesondere im Hinblick auf Federhärte und Federweg sowie unter Berücksichtigung des Maximalhubwegs des hubverschieblichen Glieds erfolgen.According to the invention, the fuel injector is further configured such that at a predetermined maximum stroke of the Hubverschieblichen member (in the direction of the fuel gas outlet side to the fuel gas inlet side, in particular open position of a fuel gas nozzle valve member), the turns of the helical compression spring abut each other, in particular against each other sealing. This can be effected that at maximum stroke in the spring chamber returning waves from the fuel gas outlet under no circumstances affect the upstream fuel gas supply system - starting with the spring interior - in so far as these returning waves are prevented here at an entrance into the spring interior by the abutting each other turns all , Such a design can be done by suitable selection of the helical compression spring, in particular with regard to spring stiffness and travel and taking into account the maximum stroke of the Hubverschieblichen member.
Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffinjektor ist es somit weiterhin vorteilhaft möglich, auch den Einfluss von Druckstörungen, welche über den Brenngasauslass in den Federraum gelangen, auf eine mit dem Brenngaseinlass des Federraums kommunizierende Brenngas-Versorgungsvorrichtung, zum Beispiel ein Brenngas-Rail, zu minimieren, insbesondere den Einfluss rücklaufender Druckwellen. Im Rahmen der Erfindung werden solch rücklaufende Druckwellen gezwungen, im Federraum gegen die Außenseite der Schraubendruckfeder anzulaufen, d. h. insbesondere über das äußere Speichervolumen, bevor diese sich in den Federinnenraum und hierüber in den stromaufwärtigen Brenngas-Versorgungsteil fortsetzen können. Durch die Schraubendruckfeder, welche hierbei wiederum einen (in Abhängigkeit ihres Kompressionszustands variablen) Strömungswiderstand darstellt, insbesondere im Hinblick auf die Weite deren Windungsspalte, wird hierbei wiederum eine vorteilhafte Glättung (Windungsspalte eng) oder gar Blockade der Störungen (Windungen liegen aneinander) ermöglicht.With the inventively designed fuel injector, it is thus also advantageously possible to minimize, in particular, the influence of pressure disturbances which reach the spring chamber via the fuel gas outlet on a fuel gas supply device communicating with the fuel gas inlet of the spring chamber, for example a fuel gas rail the influence of returning pressure waves. In the context of the invention, such return pressure waves are forced to run in the spring chamber against the outside of the helical compression spring, ie in particular on the outer storage volume, before they can continue in the spring interior and thereby in the upstream fuel gas supply part. By the helical compression spring, which in turn here represents a (depending on their compression state variable) flow resistance, in particular with regard to the width of their winding column, this in turn is an advantageous smoothing (Windungsspalte narrow) or even blockade of the disturbances (turns lie against each other) allows.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen des Kraftstoffinjektors ist weiterhin vorgesehen, dass die Schraubendruckfeder stromauf des Brenngasauslasses des Federraums gegen das hubverschiebliche Glied abgestützt ist, z. B. nahe vor dem Brenngasauslass. Das hubverschiebliche Glied ist bevorzugt koaxial mit der Schraubenachse orientiert, d. h. in dieser Richtung insbesondere auch hubverschieblich, und deckelt hierbei weiterhin insbesondere auch den Federinnenraum an der Brenngasauslassseite.In preferred embodiments of the fuel injector is further provided that the helical compression spring is supported upstream of the fuel gas outlet of the spring chamber against the hubverschiebliche member, z. B. close to the fuel gas outlet. The Hubverschiebbare member is preferably oriented coaxially with the screw axis, d. H. in this direction, in particular also Hubverschieblich, and still covers in particular also the spring interior of the fuel gas outlet side.
Bevorzugt ist das hubverschiebliche Glied mittels eines Federtellers gebildet, welcher den brenngasauslasseitigen Verschluss des Federinnenraums bewirkt, und gegen welchen die Schraubendruckfeder abgestützt ist. Das hubverschiebliche Glied kann eine durch die Schraubendruckfeder federbelastete Stelze sein, zum Beispiel bereitgestellt für eine Schließdruckbeaufschlagung eines Brenngas-Düsenventilglieds, alternativ zum Beispiel auch ein Düsenventilglied des Kraftstoffinjektors, insbesondere eine Düsennadel. An der Brenngasauslassseite, z. B. unterhalb des Brenngasauslasses, kann das hubverschiebliche Glied – vorzugsweise gedichtet – aus dem Federraum herausgeführt sein.Preferably, the Hubverschiebbare member is formed by means of a spring plate, which causes the fuel gas outlet side closure of the spring interior, and against which the helical compression spring is supported. The stroke-displaceable member may be a stilt spring-loaded by the helical compression spring, for example, provided for a closing pressurization of a fuel gas nozzle valve member, alternatively, for example, a nozzle valve member of the fuel injector, in particular a nozzle needle. At the fuel gas outlet side, z. B. below the fuel gas outlet, the Hubverschiebbare member - preferably sealed - can be led out of the spring chamber.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird mit dem hubverschieblichen Glied bevorzugt ein in Abhängigkeit einer – zum Beispiel druckgesteuerten – Hubstellung desselben, variierbarer Drosselquerschnitt an der Brenngasauslassseite des Federraums stromauf des Brenngasauslasses gebildet, z. B. mittels eines Ringspalts einer in Abhängigkeit der Hubstellung variierenden Weite. Der Ringspalt ist bevorzugt zwischen dem Federteller und der Wandung des Federraums gebildet, wobei der Ringspalt bei einer Brenngasabströmung aus dem Federraum hin zu dem Brenngasauslass insbesondere über das äußere Speichervolumen anströmbar bzw. überströmbar ist, insbesondere ausschließlich.In the context of the present invention, with the stroke-displaceable member, a stroke position of the same, for example pressure-controlled, preferably, variable throttle cross-section is formed on the fuel gas outlet side of the spring chamber upstream of the fuel gas outlet, eg. B. by means of an annular gap of varying depending on the stroke position width. The annular gap is preferably formed between the spring plate and the wall of the spring chamber, wherein the annular gap in a Brenngasabströmung from the spring chamber towards the fuel gas outlet in particular via the outer storage volume can be flowed against or flowed over, in particular exclusively.
Bei dem derart eingerichteten Kraftstoffinjektor ist der Drosselquerschnitt hierbei insbesondere dann minimal, wenn das hubverschiebliche Glied – gesteuert – eine Minimalhubstellung eingenommen hat (d. h. weitestmöglich hin zur Brenngasauslasseite geschoben ist), mithin die Schraubendruckfeder maximal zugestandene Dehnungslänge aufweist bzw. die Windungen maximale Öffnungsweite aufweisen. Eine solche Minimalhubstellung geht im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit einer Schließstellung eines mit dem hubverschieblichen Glied zusammenwirkenden Brenngas-Düsenventilglieds einher. Durch den hierbei geringen Drossel(spalt)querschnitt am hubverschieblichen Glied können Druckstörungen, welche sich seitens des Brenngas-Düsenventilglieds in Richtung Federraum fortsetzen somit minimiert bzw. bedämpft werden, d. h. bereits vor Erreichen der Schraubendruckfeder, während das äußere Speichervolumen über den Federinnenraum und die hierbei relativ weit geöffnete Schraubendruckfeder mit turbulenzberuhigtem Brenngas beaufschlagt werden kann.In the case of the fuel injector set up in this way, the throttle cross-section is minimal in particular when the lift-displaceable member has assumed a minimum lift position (ie pushed as far as possible to the fuel gas outlet side), ie the helical compression spring has the maximum elongation length or the turns have the maximum opening width. In the context of the present invention, such a minimum stroke position is preferably accompanied by a closed position of a fuel gas nozzle valve member which cooperates with the stroke-displaceable member. By doing this small throttle (gap) cross-section of hubverschieblichen member pressure disturbances, which continue on the part of the fuel gas nozzle valve member in the direction of the spring chamber can thus be minimized or damped, d. H. even before reaching the helical compression spring, while the outer storage volume can be acted upon by the spring interior and the relatively wide open helical compression spring with turbulential calmed fuel gas.
Eingerichtet ist der wie vorstehend erörterte Kraftstoffinjektor bevorzugt weiterhin so, dass mit zunehmender Hubbewegung des hubverschieblichen Glieds (in Richtung von der Brenngasauslassseite hin zur Brenngaseinlassseite) bis hin zu einem vorbestimmten Maximalhub, sich der Drosselquerschnitt am hubverschieblichen Glied stromauf des Brenngasauslasses aus dem Federraum vergrößert. Eine solche Hubstellung geht im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit einer Offenstellung des mit dem hubverschieblichen Glied zusammenwirkenden Brenngas-Düsenventilglieds einher. Durch den hierbei großen Drossel(spalt)querschnitt am hubverschieblichen Glied kann eine ungehinderte Abströmung des Brenngases aus dem Federraum über den Brenngasauslass erfolgen, wie oben erörtert hierbei insbesondere gespeist aus dem äußeren, turbulenzberuhigten Speichervolumen.The fuel injector as discussed above is preferably further configured such that as the lift-stroke member (in the direction from the fuel gas outlet side to the fuel gas inlet side) increases up to a predetermined maximum lift, the throttle area on the lift-movable member increases from the spring space upstream of the fuel gas outlet. Such a stroke position is in the context of the present invention preferably accompanied by an open position of the cooperating with the Hubverschieblichen member fuel gas nozzle valve member. By doing this large throttle (gap) cross-section of the hubverschieblichen member can be an unobstructed outflow of the fuel gas from the spring chamber via the fuel gas outlet, as discussed above here in particular fed from the outer, turbulence-calmed storage volume.
Mit einer solchen Hubstellung geht aber weiterhin eine zunehmende bis maximale Stauchung der Schraubendruckfeder bzw. eine Verringerung bis Minimierung der Öffnungsweite deren Windungen einher, so dass rücklaufende Druckstörungen mit Komprimierung der Schraubendruckfeder nunmehr gegen jetzt eng aneinanderliegende Windungen der Schraubendruckfeder (geringere Windungsspaltweite als in der Schließhubstellung), d. h. gegen die somit stark strömungsdrosselnde Schraubendruckfeder anlaufen, in der Folge vorteilhaft ausnivelliert werden können.With such a stroke position, however, an increasing to maximum compression of the helical compression spring or a reduction to minimize the opening width of their turns is still accompanied, so that returning pressure disturbances with compression of the helical compression spring now against now closely adjacent turns of the helical compression spring (smaller winding gap than in the Schließhubstellung) , d. H. run against the thus strongly flow-throttling helical compression spring, can be advantageously leveled out in the sequence.
Mit anderen Worten ist der Kraftstoffinjektor hierbei eingerichtet, in einer ersten Stellung bzw. der Minimalhubstellung des hubverschieblichen Glieds den Drosselquerschnitt minimal aufzusteuern, während die Windungsspaltweite (gleichzeitig) maximal aufgesteuert ist, und weiterhin, in einer zweiten Stellung bzw. Maximalhubstellung des hubverschieblichen Glieds den Drosselquerschnitt maximal aufzusteuern, während die Windungsspaltweite (gleichzeitig) minimal aufgesteuert ist. Somit kann in jeder der Hubstellungen eine Druckstörungsdämpfung wirksam über den je aktiven Querschnitt (Windungsspalte/Drosselquerschnitt) erfolgen.In other words, the fuel injector is hereby set up to control the throttle cross-section minimally in a first position or the minimum stroke position of the stroke-displaceable member, while the winding gap width is maximally open, and furthermore, in a second position or maximum stroke position of the stroke-displaceable member, the throttle cross-section aufzusteuern maximally, while the winding gap width (at the same time) is minimal aufgestue. Thus, in each of the stroke positions a pressure disturbance damping can take place effectively over the ever active cross section (turn gaps / throttle cross section).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Federraum im Wesentlichen zylindrische Gestalt aufweisen, wobei jedoch Ausgestaltungen als vorteilhaft angesehen werden können, bei welchen der Federraum zwischen der Brenngaseinlassseite und der Brenngasauslassseite eine Querschnittsaufweitung aufweist, so dass ein großvolumiges äußeres Speichervolumen um die Schraubendruckfeder herum gebildet werden kann. Insbesondere bei Ausgestaltungen des Kraftstoffinjektors, bei welchen stromab des Federraums kaum oder nur geringe Speicherkapazität für Brenngas vorhanden ist, kann ein solches äußeres Speichervolumen zum Beispiel für die Speicherung der zehnfachen Menge der für eine Brenngaseinspritzung mit maximaler Brenngasmenge vorgesehenen Menge ausgelegt sein.In the context of the present invention, the spring chamber may have a substantially cylindrical shape, but embodiments may be considered advantageous in which the spring space between the fuel gas inlet side and the fuel gas outlet side has a cross-sectional widening, so that a large-volume outer Storage volume can be formed around the helical compression spring around. In particular, in embodiments of the fuel injector in which hardly or only small storage capacity for fuel gas is present downstream of the spring chamber, such an external storage volume can be designed, for example, for storing ten times the quantity intended for fuel gas injection with maximum fuel gas quantity.
Mit solchen Ausgestaltungen ist weiterhin bevorzugt, dass die Querschnittsaufweitung so konfiguriert ist, dass brenngasauslassseitig daran der in Abhängigkeit der Hubstellung des hubverschieblichen Glieds variierbare Drosselquerschnitt gebildet ist. Z. B. kann die Querschnittsaufweistung sich brenngasauslasseitig hin zu dem variierbaren Drosselquerschnitt verjüngen, vorzugsweise einen an den Drosselquerschnitt oder auch weiter an den Brenngasauslass geführten Einlauftrichter bilden.With such embodiments, it is further preferred that the cross-sectional widening is configured such that the throttle cross-section side is formed thereon of the throttle cross-section which can be varied as a function of the stroke position of the lift-displaceable member. For example, the cross-sectional profile may taper towards the variable throttling cross section on the side of the fuel gas outlet side, preferably forming an inlet funnel guided to the throttle cross section or also further to the fuel gas outlet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden auch Lösungen des Kraftstoffinjektors bevorzugt, bei welchen stromabwärts des Brenngasauslasses wenigstens ein weiterer Brenngasspeicher im Kraftstoffinjektor in Kommunikation mit dem Federraum, insbesondere dessen Brenngasauslass, gebildet ist, insbesondere stromaufwärts eines Brenngas-Düsenventilgliedsitzes. Ein solcher weiterer Brenngasspeicher kann zum Beispiel mittels einer großvolumig dimensionierten Bohrung gebildet sein, zum Beispiel über Leitungswege mit einem Brenngas-Düsenvolumen als auch dem brenngasspeichernden Federraum verbunden.In the context of the present invention, solutions of the fuel injector are preferred in which downstream of the fuel gas outlet at least one further fuel gas storage in the fuel injector in communication with the spring chamber, in particular its fuel gas outlet is formed, in particular upstream of a fuel gas nozzle valve member seat. Such a further fuel gas storage can be formed, for example, by means of a large-volume-dimensioned bore, for example connected via conduit paths with a fuel gas nozzle volume and the fuel gas storage spring chamber.
Insbesondere in Verbindung mit einer Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors als Mehrnadelinjektor, das heißt eine Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern aufweisend, ist vorgesehen, dass der Kraftstoffinjektor eine Mehrzahl gleichartiger, – insbesondere wie oben erläuterter – je als Brenngasspeicher dienender Federräume (samt daran geführter Brenngasversorgungswege) aufweist, wobei bevorzugt ein oder mehrere äußere Speicherräume oder Brenngasauslässe der verschiedenen Federräume über Leitungsverbindungen miteinander kommunizieren (so dass Druckunterschiede vorteilhaft ausgeglichen werden können). Ein jeweiliger Federraum – samt daran gebildetem hubverschieblichen Glied – ist hierbei bevorzugt je einem Brenngas-Düsenventilglied zugeordnet.In particular, in connection with an embodiment of the fuel injector as Mehrnadelinjektor, that has a plurality of fuel gas nozzle valve members, it is provided that the fuel injector has a plurality of similar, - in particular as explained above - each serving as a fuel gas storage spring chambers (along with it guided fuel gas supply paths), wherein preferably one or more outer storage spaces or fuel gas outlets of the different spring chambers communicate with one another via line connections (so that pressure differences can be advantageously compensated). A respective spring chamber - together with stroke-displaceable member formed thereon - is in each case preferably assigned to a fuel gas nozzle valve member.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgeschlagen, welche wenigstens einen wie vorstehend erörterten Kraftstoffinjektor aufweist. Vorteilhaft kann der Kraftstoffinjektor oder die Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere der eingangs erwähnten Art verwendet werden.In the context of the present invention, a fuel injector is also proposed, which has at least one fuel injector as discussed above. Advantageously, the fuel injector or the fuel injector can be used with an internal combustion engine, in particular of the type mentioned.
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 verschiedener Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawings, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features may be implemented individually for themselves or for a plurality of different combinations in a variant of the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.In the following description and the drawings, the same reference numerals correspond to elements of the same or comparable function.
Der Kraftstoffinjektor
An einem düsenseitigen Ende wirkt das Brenngas-Düsenventilglied
Der Kraftstoffinjektor
mittels einer Zwischenplatte
An den Federraum
Über den Brenngaseinlass
An der zu dem Brenngaseinlass
Der in den Federraum
In dem Federraum
Bei dem derart ausgestalteten Kraftstoffinjektor
Ersichtlich, vgl.
Mit dieser Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors
Weiterhin ist der Kraftstoffinjektor
Für ein Abströmen von Brenngas, wie auch
Um den tellerförmigen Abschnitt
Um mit dem derart ausgestalteten Kraftstoffinjektor
Hierbei ist jedoch beachtlich, dass mit einem solchen Öffnen des Brenngas-Düsenventilglieds
Erfindungsgemäß ist der Kraftstoffinjektor
Bei einem Schließhub des Brenngas-Düsenventilglieds
Hierdurch kann Brenngas über den Federinnenraum
Mit anderen Worten weist der Kraftstoffinjektor
Um hinreichend Brenngas für einen Brenngas-Einspritzvorgang bereitstellen zu können, weist das äußere Speichervolumen
Bei dieser Ausgestaltung ist insbesondere das äußere Speichervolumen
Wie
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftstoffinjektorfuel injector
- 33
- Brenngas-DüsenventilgliedFuel gas nozzle valve member
- 55
- Düsenkörpernozzle body
- 77
- KolbensteueranordnungPiston control arrangement
- 99
- erster Steuerraumfirst control room
- 1111
- zweiter Steuerraumsecond control room
- 1313
- Kolbenabschnittpiston section
- 1515
- SitzSeat
- 1717
- Brenngas-DüsenanordnungFuel gas nozzle arrangement
- 1919
- Spritzlochspiracle
- 2121
- Brenngas-DüsenvolumenFuel gas nozzle volume
- 2323
- Sacklochblind
- 2525
- Injektorgehäuseinjector
- 2727
- Federraumspring chamber
- 2929
- Zwischenplatteintermediate plate
- 3131
- Hochdruck-BrenngasversorgungsleitungHigh pressure fuel gas supply line
- 3333
- BrenngaseinlassFuel gas inlet
- 3535
- BrenngaseinlassseiteFuel gas inlet side
- 3737
- Wandungwall
- 3939
- BrenngasauslassseiteBrenngasauslassseite
- 4141
- hubverschiebliches Gliedliftable link
- 4343
- Öffnungopening
- 4545
- Federtellerspring plate
- 4747
- stangenförmiger Teilrod-shaped part
- 4949
- Axialführungaxial guidance
- 5151
- SchraubendruckfederHelical compression spring
- 51a51a
- brenngaseinlassseitiges Endefuel gas inlet side end
- 51b51b
- brenngasauslassseitiges Endefuel gas outlet end
- 5353
- Abschnittsection
- 5555
- Windungenturns
- 5757
- FederinnenraumSpring interior
- 5959
- äußeres Speichervolumenexternal storage volume
- 6161
- Brenngasauslassgaseous fuel outlet
- 6363
- DrosselquerschnittThrottle cross section
- 6565
- Kommunikationsverbindungcommunication link
- 6767
- weiterer Brenngasspeicheranother fuel gas storage
- 6969
- Flüssigkraftstoff-DüsenventilgliedLiquid fuel nozzle valve member
- 7171
- Leitungsverbindungline connection
- AA
- Einströmrichtunginflow
- BB
- Symmetrieachseaxis of symmetry
- CC
- Schraubenachsescrew axis
- DD
- Weitewidth
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016004040.8A DE102016004040B3 (en) | 2016-04-02 | 2016-04-02 | fuel injector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016004040.8A DE102016004040B3 (en) | 2016-04-02 | 2016-04-02 | fuel injector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016004040B3 true DE102016004040B3 (en) | 2017-08-17 |
Family
ID=59410393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016004040.8A Active DE102016004040B3 (en) | 2016-04-02 | 2016-04-02 | fuel injector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016004040B3 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5775599A (en) * | 1996-06-12 | 1998-07-07 | Impco Technologies, Inc. | Gaseous fuel injector for internal combustion engine |
DE10206034A1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-08-21 | Bayerische Motoren Werke Ag | Device for introducing fuel for combustion in an internal combustion engine |
-
2016
- 2016-04-02 DE DE102016004040.8A patent/DE102016004040B3/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FISH & RICHARDSON P.C., DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: WOODWARD L'ORANGE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: L'ORANGE GMBH, 70435 STUTTGART, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FISH & RICHARDSON P.C., DE |