DE102016007773B3

DE102016007773B3 - Brenngasinjektor

Info

Publication number: DE102016007773B3
Application number: DE102016007773.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Nitsche; Hans-Joachim Koch; Ingmar Berger; Steffen Siebert; Enrico Bärow
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: Woodward LOrange GmbH
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2036-06-25

Abstract

Brenngasinjektor (1) mit einer Drosselvorrichtung (51), welche den Anschlag eines Brenngas-Düsenventilglieds (3) des Brenngasinjektors (1) im Zusammenwirken mit einem Kolben (21) einer Kolbensteuervorrichtung (19) des Brenngas-Düsenventilglieds (3) dämpft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenngasinjektor gemäß Anspruch 1.
Im Stand der Technik sind Brenngasinjektoren bekannt, z. B. aus der Druckschrift DE 10 2014 225 167 A1 , welche bereitgestellt sind, Brenngas mit Hochdruck über z. B. 300 bar hinaus direkt in den Brennraum einzublasen. Während Düsennadeln von Flüssigkraftstoff-Injektoren durch den Flüssigkraftstoff bedämpfbar im Nadelsitz aufschlagen, insoweit vorteilhaft verschleißarm, kann der Aufschlag bei solchen Brenngasinjektoren nur unzureichend durch den gasförmigen Kraftstoff gedämpft werden. Somit unterliegt die Kontaktstelle von Brenngas-Düsenventilglied (insbesondere Nadel) und Nadelsitz einer erhöhten Belastung, was zu vorzeitigem Verschleiß führen kann.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Brenngasinjektor anzugeben, welcher baulich einfach und mit einer Anschlagsdämpfung für das Brenngas-Düsenventilglied ausgeführt ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Brenngasinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Brenngasinjektor, welcher als Single-Fuel-Kraftstoffinjektor bereitgestellt sein kann. Der Brenngasinjektor kann mit einem gasförmigen Kraftstoff bzw. Brenngas, zum Beispiel Erdgas, Sondergas, Deponiegas, Wasserstoff oder einem davon verschiedenen Brenngas verwendet werden, das heißt für die Ausdüsung in einen Brennraum. Zum Beispiel und bevorzugt ist der Brenngasinjektor ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor, welcher zum Beispiel weiterhin zur Verwendung mit einem Flüssigkraftstoff, zum Beispiel Dieselkraftstoff, Biokraftstoff oder Schweröl vorgesehen ist. Ausgestaltet als Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor kann der Brenngasinjektor im Rahmen einer Brenngas-Betriebsart insbesondere für einen Zündstrahlbetrieb vorgesehen sein (Flüssigkraftstoff-Zündstrahl zur Zündung des gasförmigen Kraftstoffs). Der Brenngasinjektor ist z. B. mit einem Großmotor verwendbar, zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug wie etwa einem Schiff, einer Lok oder einem Nutz- oder Sonderfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung vorgesehen, z. B. für ein Blockheizkraftwerk, ein (Not-)Stromaggregat, z. B. auch für Industrieanwendungen.
Der Brenngasinjektor weist ein Brenngas-Düsenventilglied auf, welches insbesondere als (Brenngas-)Düsennadel ausgestaltet ist, z. B. als vorteilhaft feingliedrige Düsennadel, so dass zu deren Hubsteuerung nur geringe Kräfte erforderlich sind.
Das Brenngas-Düsenventilglied ist dazu bereitgestellt, in Abhängigkeit einer Hubsteuerstellung desselben einen Brenngas-Strömungsweg im Brenngasinjektor zu einer Brenngas-Düsenanordnung des Brenngasinjektors selektiv zu öffnen, wozu das Brenngas-Düsenventilglied bevorzugt mit einem Düsenventilsitz des Brenngasinjektors zusammenwirkt, das heißt ein Düsenventil bildend. Der Strömungsweg mündet hierbei zum Beispiel aus einem Brenngas-Düsenraum des Brenngas-Injektors aus.
Das Brenngas-Düsenventilglied ist weiterhin über eine insbesondere hydraulisch betätigbare bzw. betätigte Kolbensteuervorrichtung des Brenngasinjektors axial hubsteuerbar, wobei als Hydraulikfluid bzw. Steuerfluid bevorzugt druckbeaufschlagter Flüssigkraftstoff oder z. B. ein Steueröl verwendet werden kann. Für die Steuerung des Brenngas-Düsenventilglieds kann allgemein ein separater Steuerkreis vorgesehen sein, bei Ausgestaltung des Brenngasinjektors als Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor zum Beispiel neben einem Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied-Steuerkreis.
Die Kolbensteuervorrichtung weist einen Kolben auf, welcher in einem Steuergehäuse der Kolbensteuervorrichtung hubverschieblich aufgenommen ist und in dem Steuergehäuse zwei Steuerkammern von einander volumenveränderlich abteilt, nämlich eine düsenfernere und eine düsennähere Steuerkammer. Zu dessen Hubsteuerbarkeit ist das Brenngas-Düsenventilglied hierbei mit dem Kolben mitverschieblich verbunden. Bevorzugte Ausgestaltungen gehen dahin, den Kolben an einem düsenfernen Endabschnitt des Brenngas-Düsenventilglieds zu bilden, insbesondere integral damit oder damit fest verbunden. Das Brenngas-Düsenventilglied kann sich weiterhin aus der düsennäheren Steuerkammer heraus in Richtung zur Düsenanordnung erstrecken, bevorzugt in einer Axialbohrung bzw. -Führung aufgenommen.
Zur Steuerung des Kolbens ist an eine jeweilige Steuerkammer insbesondere auch eine Steuerleitung geführt, welche bevorzugt sowohl zur Belastung als auch zur Entlastung der jeweiligen Steuerkammer Verwendung findet, wobei ein Umsteuern zwischen Belastung und Entlastung bevorzugt mittels eines Steuerventils bzw. einer Steuerventilanordnung vorgesehen wird, an welche(s) die Steuerleitungen geführt sind, insbesondere bevorzugt mittels eines 4/2-Wege-Ventils. Weiterhin in Verbindung des Ventils mit einer Hydraulikfluidquelle und einem Leckagepfad (hin zur Niederdruckseite; ND) kann ein jeweiliger Steuerraum somit belastet oder entlastet werden während der weitere Steuerraum entlastet bzw. belastet wird, d. h. eine Hubverschiebung des Kolbens, mithin eine Hubverschiebung des Brenngas-Düsenventilglieds, bewirkt werden.
In einer ersten, düsenfernen Endlage des Kolbens nimmt das Brenngas-Düsenventilglied hierbei eine Öffnungsstellung ein, in einer zweiten, düsennahen Endlage eine Schließstellung. In der Öffnungsstellung ist insoweit das Brenngas-Düsenventil geöffnet, in der Schließstellung versperrt.
Beachtlich ist hierbei insbesondere, dass die düsennähere Steuerkammer eine erste, düsenfernere Mündung aufweist, insbesondere in einer Umfangswand der Steuerkammer, welche bei düsenferner Endlage des Kolbens offen ist und welche Mündung mit Verschieben des Kolbens von der düsenfernen Endlage in die düsennahe Endlage vom Kolben versperrt wird, wobei dieselbe Steuerkammer eine zweite düsennähere Mündung aufweist, insbesondere wiederum in der Umfangswand der Steuerkammer, alternativ zum Beispiel auch an der Stirnseite, welche sowohl bei düsennaher als auch bei düsenferner Endlage des Kolbens unversperrt ist, wobei die erste und die zweite Mündung über Zweige, insbesondere je einen Zweig, einer gemeinsamen Steuerleitung an dieselbe kommunizierend angebunden sind und wobei im Zweig zur zweiten Mündung eine Drosselvorrichtung gebildet ist.
Mit dieser insbesondere vorteilhaft einfach realisierbaren Ausgestaltung des Brenngasinjektors gelingt es, das Brenngas-Düsenventilglied vor dem Einschlag in den Ventilsitz abzubremsen. Hierbei öffnet das Brenngas-Düsenventilglied überraschenderweise nahezu gleich schnell wie ohne eine Anschlagsdämpfung, schließt jedoch vorteilhaft derart gedämpft, dass die Belastung des Düsenventilsitzes deutlich reduziert werden kann.
Allgemein ist die Drosselvorrichtung bevorzugt als Drosselbohrung gebildet. Bevorzugte Ausgestaltungen gehen ferner dahin, dass beide Zweige mit einem Stammabschnitt der Steuerleitung je eine L-Form oder eine der L-Form angenäherte Form ausbilden (in der Gesamtschau somit bevorzugt eine F-Form (insbesondere auf dem Kopf stehend)), so dass vorteilhaft nur wenige und einfach zu realisierende Bohrungen zur Herstellung der Zweige und des Stammabschnitts erforderlich sind. Allgemein sind die Zweige bevorzugt umfangsseitig an die düsennähere Steuerkammer geführt.
Insbesondere bei solchen Ausgestaltungen kann der Zweig zur düsenferneren Mündung ausgehend von einem Verzweigungsende des Stammabschnitts, welcher hierbei bevorzugt axial orientiert ist, als einfache Radialbohrung ausgeführt sein. Des Weiteren kann der Zweig zur zweiten, düsennäheren Mündung ausgehend von dem Verzweigungsende den Stammabschnitt als querschnittsreduzierte Bohrung unter Bildung der Drosselvorrichtung fortsetzen (Stufenbohrung), insbesondere in der Richtung des Stammabschnitts(endes) orientiert, und sich sodann als wiederum radial orientierte Bohrung hin zu der düsennäheren Mündung fortsetzen. Zur weiterhin vereinfachten Herstellung sind die Zweige bevorzugt zueinander auch parallel orientiert, d. h. insbesondere über deren radial orientierten Abschnitt.
Mit solch einer je L-Förmigen Anordnung von Stammabschnitt und jeweiligem Zweig ist es – alternativ oder zusätzlich – auch vorteilhaft einfach möglich, die Drosselvorrichtung an eine Wand der düsennäheren Steuerkammer angrenzend zu bilden, das heißt benachbart zu der zweiten Mündung, und hierbei zudem beide Zweige weiterhin insbesondere über eine einzige Axialbohrung, welche den Stammabschnitt der Steuerleitung und auch einen Abschnitt des Zweigs zur düsennäheren Mündung bilden kann, in Kommunikation zu bringen. Hierbei kann die Drosselvorrichtung insbesondere als radiale Drosselbohrung ausgestaltet sein, z. B. wiederum im Rahmen einer Stufenbohrung realisiert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Brenngasinjektor vorgeschlagen, welcher eine Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern aufweist, bevorzugt in einer Ringkonfiguration angeordnet. Ein solcher Brenngasinjektor ist insbesondere ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor, bei welchem die Brenngas-Düsenventilglieder, zum Beispiel drei oder vier Brenngas-Düsenventilglieder, um ein zentrales Flüssigkraftstoff-Düsenventilglied herum angeordnet sind.
Bei diesem Brenngasinjektor sind die Brenngas-Düsenventilglieder auch je bereitgestellt, in Abhängigkeit einer Hubsteuerstellung derselben einen Brenngas-Strömungsweg im Brenngasinjektor zu einer Brenngas-Düsenanordnung des Brenngasinjektors selektiv zu öffnen. Zu der Hubsteuerung eines jeweiligen Brenngas-Düsenventilglieds ist hierbei insbesondere je Brenngas-Düsenventilglied eine hydraulisch betätigbare Kolbensteuervorrichtung des Brenngasinjektors vorgesehen, welche wie vorstehend erläutert gebildet sein kann. Weiterhin ist auch hierbei das jeweilige Brenngas-Düsenventilglied zu dessen Hubsteuerbarkeit mit dem Kolben mitverschieblich verbunden, wobei das Brenngas-Düsenventilglied in einer ersten, düsenfernen Endlage des Kolbens eine Öffnungsstellung einnimmt und in einer zweiten, düsennahen Endlage eine Schließstellung.
Bei dieser Ausgestaltung umfasst die jeweilige düsennähere Steuerkammer ebenfalls eine erste, düsenfernere Mündung, insbesondere an einer Umfangsseite, welche bei düsenferner Endlage des Kolbens offen ist und welche Mündung mit Verschieben des Kolbens von der düsenfernen Endlage in die düsennahe Endlage vom Kolben versperrt wird, wobei dieselbe jeweilige Steuerkammer eine zweite düsennähere Mündung aufweist, insbesondere wiederum in der Umfangsseite oder alternativ in der Stirnseite, welche sowohl bei düsennaher als auch bei düsenferner Endlage des Kolbens unversperrt ist.
Vorgesehen ist bei einer solchen Lösung, dass hierbei die ersten, düsenferneren Mündungen über einen Zweig der gemeinsamen Steuerleitung an dieselbe kommunizierend angebunden sind, welcher als Ringzweig gebildet ist, und wobei im Zweig zur jeweiligen zweiten, düsennäheren Mündung eine Drosselvorrichtung gebildet ist.
Eine mögliche Ausführungsform kann bei einer solchen Ausgestaltung (als Mehrnadel-Brenngasinjektor) vorsehen, dass ein Zweig zu einer jeweiligen zweiten Mündung als Abzweig vom Ringzweig samt darin angeordneter Drosselvorrichtung gebildet ist, insoweit zum Beispiel als Stichleitung gebildet ist, während alternativ denkbar ist, dass ein Zweig an eine jeweilige zweite Mündung zumindest abschnittsweise als weiterer Ringzweig gebildet ist, welcher über wenigstens eine Drosselvorrichtung mit dem Ringzweig und insoweit der Steuerleitung kommuniziert.
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.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a exemplarisch und schematisch ein Schaubild eines erfindungsgemäßen Brenngasinjektors gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung, wobei ein Brenngas-Düsenventilglied des Brenngasinjektors in Öffnungsstellung veranschaulicht ist.
1b exemplarisch und schematisch ein Schaubild des Brenngasinjektors nach 1a, wobei das Brenngas-Düsenventilglied des Brenngasinjektors in Schließstellung veranschaulicht ist.
2 exemplarisch und schematisch ein Detail einer alternativen Ausgestaltung eines Brenngasinjektors gemäß der Erfindung.
3 exemplarisch und schematisch ein Schaubild gerichtet auf eine Ausführungsform des Brenngasinjektors mit einer Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung.
4 exemplarisch und schematisch ein Schaubild analog zu 3 gerichtet auf einen Brenngasinjektor gemäß noch einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
1a und 1b zeigen einen Brenngasinjektor 1 mit einem Brenngas-Düsenventilglied 3, welches in 1a in Öffnungsstellung dargestellt ist, in 1b in Schließstellung.
Mit Hubsteuerung (axial) des Brenngas-Düsenventilglieds 3, welches als Brenngas-Ventilnadel bereitgestellt ist, in die in 1a gezeigte Öffnungsstellung, wird ein Brenngas-Strömungsweg im Brenngasinjektor 1 geöffnet, welcher von einem Brenngas-Düsenraum 5 über einen Düsenventilsitz 7 hin zu einer (Brenngas-)Düsenanordnung 9 des Brenngasinjektors 1 führt. Insoweit wird mittels des Düsenventilsitzes 7 und dem Brenngas-Düsenventilglied 3 ein Brenngas-Düsenventil des Brenngasinjektors 1 gebildet.
Hierbei weist der Brenngasinjektor 1 weiterhin einen Brenngaseinlass 11 sowie einen nachgeordneten Versorgungspfad 13 auf, i. e. für die Versorgung von Brenngas an den Düsenraum 5. Für dessen Brenngasbetrieb an den Brenngasinjektor 1 zu versorgendes Brenngas kann zum Beispiel ein Druckniveau von 350 bar oder mehr aufweisen.
Das Brenngas-Düsenventilglied 3 ist im Brenngasinjektor 1 über zumindest einen Abschnitt in einer Axialführung (Bohrung) 15 geführt, hierbei bevorzugt in einem Düsenkörper 17 des Brenngasinjektors 1 aufgenommen, allgemein in einem Injektorgehäuse des Brenngasinjektors 1.
Zur axialen Hubsteuerung des Brenngas-Düsenventilglieds 3, das heißt wahlweise in die Öffnungs- oder Schließstellung, weist der Brenngasinjektor 1 eine hydraulisch betätigbare Kolbensteuervorrichtung 19 auf, welche ebenfalls im Injektorgehäuse aufgenommen sein kann.
Die Kolbensteuervorrichtung 19 umfasst hierbei einen Kolben 21 welcher in einem (Steuer-)Gehäuse 23 der Kolbensteuervorrichtung 19 hubverschieblich aufgenommen ist. Das Steuergehäuse 23 kann hierbei mittels des Düsenkörpers 17 sowie einem Deckelelement 25 gebildet sein, wozu der Düsenkörper 17 z. B. eine Bohrung aufweist, welche von dem Deckelelement 25 zum Beispiel, von einer Zwischenplatte, gedeckelt ist. Zur Ausbildung sowohl des Steuergehäuses 23 als auch der Axialführung 15 kann die Bohrung hierbei weiterhin als Stufenbohrung gebildet sein (welche sich bis hin zum Düsenraum 5 erstrecken kann).
Die Kolbensteuervorrichtung 19 umfasst weiterhin zwei Steuerkammern 27 bzw. 29, welche durch den Kolben 21 in dem Gehäuse 23 volumenvariabel voneinander abgeteilt bzw. getrennt werden. Dies sind insbesondere eine düsenfernere 27 (bzw. in den Figuren obere) und eine düsennähere 29 (bzw. in den Figuren untere) Steuerkammer. Zur Abteilung der Steuerkammern 27, 29 weisen der Kolben 21 und das Gehäuse 23 bzw. dessen Innenwand 31 Korrespondenzquerschnitte auf.
Wie 1a und 1b beispielhaft auch veranschaulichen, kann vorgesehen sein, ein Schließfederelement 33 oder ein federbelastetes Schließelement gegen den Kolben 21 wirken zu lassen, so dass insbesondere bei drucklosem Brenngasinjektor 1 regelmäßig die zuverlässige Einnahme der Schließstellung des Brenngas-Düsenventilglieds 3 gewährleistet ist. Das Schließfederelement 33 kann hierbei in der düsenfernen Steuerkammer 27 aufgenommen sein.
Um das Brenngas-Düsenventilglied 3 über die Kolbensteuervorrichtung 19 hubsteuern zu können, das heißt durch entsprechende hydraulische Betätigung derselben, ist das Brenngas-Düsenventilglied 3 mit dem Kolben 21 mitverschieblich (hubverschieblich) verbunden, vorzugsweise mit dem Kolben 21 integral gebildet, wobei der Kolben 21 insoweit allgemein einen düsenfernen und querschnittsweiteren Endabschnitt des Brenngas-Düsenventilglieds 3 bildet. Bei dieser Anordnung taucht das Brenngas-Düsenventilglied 3 düsenseitig weiterhin aus der düsennäheren Steuerkammer 29 aus und in die Axialführung 15 ein.
Im Rahmen dieser Anordnung kann das Brenngas-Düsenventilglied 3 (bei entsprechender Hubsteuerung) eine Öffnungsstellung einnehmen, wie diese in 1a veranschaulicht ist, bei welcher der Kolben 21 in eine erste, düsenferne Endlage im Steuergehäuse 23 gelangt. In Schließstellung des Brenngas-Düsenventilglieds 3 gelangt der Kolben 21 demgegenüber, wie in 1b veranschaulicht, in eine zweite, düsennahe Endlage im Steuergehäuse 23.
Zur Steuerung des Kolbens 21 in die jeweilige Steuerstellung bzw. Endlage ist die Kolbensteuervorrichtung 19, wie vorstehend bereits kurz erwähnt, hydraulisch betätigbar, das heißt über eine Steuerventilanordnung 35, z. B. in Form eines (zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbaren) 4/2-Wege-Ventils, sowie daran geführte Hydraulik-Leitungswege 37a, b, c, d am Brenngasinjektor 1.
Die Leitungswege 37a, b, c, d umfassen hierbei einen ersten Pfad 37a, welcher von der Steuerventilanordnung 35 hin zur Niederdruckseite (ND) führt, sowie einen zweiten Pfad 37b, welcher von einem (Hochdruck-(HD))-Hydraulikanschluss 39 des Brenngasinjektors 1, z. B. zur Verbindung mit einem Flüssigkraftstoffspeicher, einem Rail, einer Steuerölpumpe oder einer ähnlichen Hydraulikfluidquelle einer Brennkraftmaschine, zu der Steuerventilanordnung 35 führt.
Des Weiteren umfassen die Leitungswege 37a, b, c, d einen Steuerpfad 37c von der Steuerventilanordnung 35 hin zur düsenfernen Steuerkammer 27, sowie eine Steuerleitung 37d, welche von der Steuerventilanordnung 35 hin zur düsennäheren Steuerkammer 29 führt. Im Rahmen der derart gebildeten Steueranordnung kann eine jeweilige Steuerkammer 27 bzw. 29 selektiv hydraulisch belastet (mit der Hydraulikfluidquelle über den Anschluss 39 in Kommunikation geschaltet) bzw. entlastet (mit der Niederdruckseite ND in Kommunikation geschaltet) werden, während die jeweils andere Steuerkammer 29 bzw. 27 hierbei hydraulisch entlastet (mit der Niederdruckseite ND in Kommunikation geschaltet) bzw. belastet (mit der Hydraulikfluidquelle über den Anschluss 39 in Kommunikation geschaltet) wird.
Insbesondere um eine wirksame Anschlagsdämpfung am Brenngas-Düsenventilglied 3 bei Einnahme der Schließstellung und weiterhin vorteilhaft baulich unaufwändig zu erzielen, ist der Brenngasinjektor 1 weiterhin derart ausgestaltet, dass die düsennähere Steuerkammer 29 eine erste, düsenfernere Mündung 41 aufweist, welche bei düsenferner Endlage des Kolbens 21 (1) offen bzw. unversperrt ist und welche Mündung 41 mit Verschieben des Kolbens 21 von der düsenfernen Endlage in die düsennahe Endlage (2) vom Kolben 21 versperrt wird (das heißt im Zuge eines zunehmenden Überfahrens der Mündung 41 durch den Kolben 21).
Hierbei weist die düsennähere Steuerkammer 29 weiterhin eine zweite, düsennähere Mündung 43 auf, welche sowohl bei düsennaher als auch bei düsenferner Endlage des Kolbens 21 unversperrt ist, insbesondere auch über den gesamten Hubweg A des Kolbens 21 (wobei die zweite Mündung 43 in der düsennahen Endlage des Kolbens 21 – im Rahmen des zugestandenen Hubweges A – insbesondere auch nicht anteilig von dem Kolben 21 versperrt bzw. überstrichen wird). Die erste 41 (als auch die zweite 43) Mündung ist hierbei ersichtlich in der Umfangswand 45 der düsennäheren Steuerkammer 29 gebildet, wobei die zweite Mündung 43 alternativ auch in der Stirnwand der düsennäheren Steuerkammer 29 gebildet sein kann.
Im Rahmen dieser Ausgestaltung sind die erste 41 und die zweite 43 Mündung weiterhin über Zweige 47, 49 einer gemeinsamen Steuerleitung 37d – welche an die Steuerventilanordnung 35 geführt ist, das heißt zur selektiven Be- bzw. Entlastung der düsennäheren Steuerkammer 29 – an dieselbe kommunizierend angebunden, wobei im Zweig 49 zur zweiten Mündung 43 eine Drosselvorrichtung 51 gebildet ist.
Mit dieser Ausgestaltung des Brenngasinjektors 1 fährt der Kolben 21 bei einem Schließvorgang des Brenngas-Düsenventilglieds 3, bei welchem die düsenfernere Steuerkammer 27 belastet und die düsennähere Steuerkammer 29 gleichzeitig entlastet wird, zunächst mit hoher Geschwindigkeit in Richtung Düsenventilsitz 7 und überstreicht hierbei zunehmend die erste, düsenfernere Mündung 41, das heißt bis diese vollständig versperrt ist. Sodann gelangt der Kolben 21 in den in 1a und 1b veranschaulichten Bereich des gedämpften Weges, Pfeile B, innerhalb welchem Steuerfluid aus der düsennäheren Steuerkammer 29 mit zunehmendem Vorrücken des Kolbens 21 in Richtung düsennahe Endlage nurmehr über die zweite Mündung 43 und den zweiten Zweig 49 samt darin angeordneter Drosselvorrichtung 51 hin zur Niederdruckseite ND abströmen kann. Hierbei begrenzt die Drosselvorrichtung 51 den Durchsatz so, dass das Brenngas-Düsenventilglied 3 vor Einschlag in den Sitz 7 abgebremst wird, mithin die beabsichtigte Anschlagsdämpfung vorteilhaft bewirkt wird.
Für einen nachfolgenden Öffnungsvorgang, bei welchem sodann die düsennähere Steuerkammer 29 belastet und die düsenfernere Steuerkammer 27 entlastet wird (durch Umschalten des Steuerventils 35), genügt zu Beginn hierbei ein geringer Durchsatz durch die Drosselvorrichtung 51 (über den zweiten Zweig 49), so dass der Öffnungsvorgang gegenüber einer herkömmlichen Anordnung – ohne die erfindungsgemäße Dämpfung – nahezu unbeeinflusst ist. Mit zunehmender Freigabe der ersten Mündung 41 wird der Öffnungshub nachfolgend beschleunigt.
Besonders vorteilhaft einfache Ausgestaltungen ergeben sich hierbei bei Lösungen, bei welchen die Zweige 47, 49, wie in 1a und 1b veranschaulicht, radial an die düsennähere Steuerkammer 29 an die Mündungen 41 bzw. 43 geführt sind, insbesondere zu einander parallel. Hierbei können die Zweige 47, 49 je mittels einer insbesondere einfach herzustellenden Radialbohrung ausgeführt sein, zum Beispiel von außen in den Düsenkörper 17 eingearbeitet und außenendseitig verschlossen werden. Die Drosselvorrichtung 51 kann – allgemein – als einfache Drosselbohrung gebildet sein, welche bei der gezeigten Ausführungsform zum Beispiel von einem axialen Stammabschnitt der Steuerleitung 37d, bzw. einem Verzweigungspunkt 53, ausgehend gebildet ist, das heißt den Stammabschnitt mit reduziertem Querschnitt axial fortsetzend, und an die Radialbohrung des zweiten Zweigs 49 geführt ist.
Alternativ und ebenfalls vorteilhaft einfach herstellbar kann der Brenngasinjektor 1 auch entsprechend 2 ausgestaltet sein, das heißt derart, dass die Drosselvorrichtung 51 – wiederum als Drosselbohrung ausgeführt – an die (Innen)Wand 45 der düsennäheren Steuerkammer 29 grenzend gebildet ist. Hierbei ist die Drosselbohrung 51 bevorzugt radial orientiert. Im Rahmen der Herstellung dieser Anordnung kann die Steuerleitung 37d einen axial orientierten Stammabschnitt aufweisen, welcher – wie bei der vorstehend erörterten Ausgestaltung – auf einfache Weise mittels einer Axialbohrung, z. B. im Düsenkörper 17, bildbar ist, und wobei der erste Zweig 47 mittels einer (düsenferneren) Radialbohrung vom Stammabschnitt der Steuerleitung 37d abzweigend gebildet ist und wobei der zweite Zweig 49 mittels einer (düsennäheren) radialen Stufenbohrung an die düsennähere Steuerkammer 29 führend gebildet werden kann.
3 und 4 zeigen nunmehr je eine Ausführungsform des Brenngasinjektors 1, welche eine Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern 3 vorsieht (wobei jedoch lediglich ein Brenngas-Düsenventilglied 3 in 3 exemplarisch veranschaulicht ist). Ein solcher Brenngasinjektor ist bevorzugt ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor, wobei die Brenngas-Düsenventilglieder 3 bevorzugt um eine Flüssigkraftstoff-Düsennadel (nicht dargestellt) herum angeordnet sind. Die Brenngas-Düsenventilglieder 3 sind hierbei insoweit in einer Ringkonfiguration angeordnet, wobei ein solcher Brenngasinjektor 1 zum Beispiel drei oder vier oder eine davon verschiedene Anzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern 3 aufweisen kann.
Wie bei den vorstehend erörterten Ausgestaltungen sind auch bei dem Brenngasinjektor 1 nach 3 die Brenngas-Düsenventilglieder 3 bereitgestellt, in Abhängigkeit einer Hubsteuerstellung derselben einen Brenngas-Strömungsweg im Brenngasinjektor 1 zu einer Brenngas-Düsenanordnung 9 des Brenngasinjektors 1 selektiv zu öffnen, wobei ein jeweiliges Brenngas-Düsenventilglied 3 auch über je eine zugeordnete, hydraulisch betätigbare Kolbensteuervorrichtung 19 des Brenngasinjektors 1 axial hubsteuerbar ist.
Die Mehrzahl der hierbei – insbesondere je wie für die Ausgestaltungen nach 1a bis 2 erörtert ausgestalteten – gebildeten Kolbensteuervorrichtungen 19 bzw. die damit verbundenen Brenngas-Düsenventilglieder 3 können hierbei vorzugsweise über eine einzige Steuerventilanordnung 35 des Brenngasinjektors 1 gesteuert werden, das heißt insbesondere einheitlich und auch gemeinschaftlich.
Auch bei dieser Ausgestaltung weisen die jeweiligen düsennäheren Steuerkammern 29 eine erste, düsenfernere Mündung 41 auf, welche bei düsenferner Endlage des zugehörigen Kolbens 21 offen ist und welche Mündung 41 mit Verschieben des Kolbens 21 von der düsenfernen Endlage in die düsennahe Endlage vom Kolben 21 versperrt wird. Weiterhin umfasst auch hierbei die jeweilige düsennähere Steuerkammer 29 eine zweite, düsennähere Mündung 43, welche sowohl bei düsennaher als auch bei düsenferner Endlage des zugehörigen Kolbens 21 unversperrt ist.
Hierzu sei ergänzend insbesondere auch auf die analog gültigen Ausführungen zu dem Brenngasinjektor 1 gemäß der 1a, 1b und 2 verwiesen.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform des Brenngasinjektors 1 sind die ersten, düsenferneren Mündungen 41 über einen, insbesondere einen einzigen, Zweig 47 der gemeinsamen Steuerleitung 37d an dieselbe kommunizierend angebunden, welcher Zweig 47 hierbei als Ringzweig gebildet ist. Zur Bildung des Ringzweigs 47 kann z. B. eine Ringnut im bzw. am Düsenkörper 17 vorgesehen sein.
Im Zweig 49 zur jeweiligen zweiten, düsenferneren Mündung 43 ist weiterhin wenigstens eine Drosselvorrichtung 51 gebildet, wobei auch dieser Zweig 49 zu den jeweiligen zweiten Mündungen 43 gemäß der Ausgestaltung nach 3 zumindest abschnittsweise als Ringzweig gebildet ist. Hierbei kann der Ringzweig wiederum als Ringnut gebildet sein. Wie dargestellt, können bei dieser Ausgestaltung eine Mehrzahl von Drosseln 51 vorgesehen werden, welche im zweiten Zweig 49 angeordnet sind, z. B. über den Umfang des Ringzweigabschnitts des zweiten Zweigs 49 verteilt. Solche Drosselvorrichtungen 51 können zum Beispiel mittels jeweiliger (Axial-)Bohrungen gebildet sein, welche von dem ersten Ringzweig 47 abmünden und sich an den Ringzweigabschnitt des zweiten Zweigs 49 erstrecken.
Zur Anbindung der Steuerkammern 29 an den Ringzweig 47 bzw. den Ringzweigabschnitt des Zweigs 49 – und hierüber an die Steuerleitung 37d – kann können der Ringzweig 47 und der Zweig 49 weiterhin Stichleitungen aufweisen, welche an die jeweiligen düsennäheren Steuerkammern 29 führen, d. h. an deren Mündungen 41 bzw. 43. Alternativ zu solchen Stichleitungen (nicht dargestellt) kann auch vorgesehen sein, dass ein Ringzweigabschnitt eines oder beider Zweige 47, 49 die düsennäheren Steuerkammern 29 zu deren kommunizierender Anbindung anschneidet, d. h. insbesondere an deren Außenumfang. Derart können auch die jeweiligen Mündungen 41 bzw. 43 insbesondere vorteilhaft unaufwändig gebildet werden.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines solchen Mehrnadel-Brenngasinjektors 1 nach 3, wobei die ersten Mündungen 41 wiederum über einen Zweig 47 der gemeinsamen Steuerleitung 37d an dieselbe kommunizierend angebunden sind, welcher als Ringzweig gebildet ist, und wobei im Zweig 49 zur jeweiligen zweiten Mündung 43 eine Drosselvorrichtung 51 gebildet ist. Im Unterschied zur Ausgestaltung nach 3 ist hierbei eine jeweilige zweite 43 Mündung über einen eigenen zweiten Zweig 49 in Form eines Anstichs des ersten Ringzweigs 47 kommunizierend an den Stammabschnitt der Steuerleitung 37d angebunden, wobei in der jeweiligen Stichleitung auch eine jeweilige Drosselvorrichtung 51 angeordnet ist.
Mit diesen Ausführungsformen nach 3 und 4 können die Vorteile der einfach zu realisierenden Anschlagsdämpfung auch für einen Brenngasinjektor 1 mit einer Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern 3 erzielt werden, das heißt wie für die Ausführungsformen gemäß der 1a, 1b und 2 erörtert. Ein Steuerpfad 37c zu den jeweiligen düsenferneren Steuerkammern 27 kann ebenfalls auf einfache Weise für die Mehrzahl der Brenngas-Düsenventilglieder 3 gemeinschaftlich mittels einer Ringleitung vorgesehen werden (nicht dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Brenngasinjektor
3: Brenngas-Düsenventilglied
5: Brenngas-Düsenraum
7: Düsenventilsitz
9: Brenngas-Düsenanordnung
11: Brenngas-Einlass
13: Versorgungspfad
15: Axialführung
17: Düsenkörper
19: Kolbensteuervorrichtung
21: Kolben
23: Steuergehäuse
25: Deckelelement
27: düsenfernere Steuerkammer
29: düsennähere Steuerkammer
31: Innenwand
33: Schließfederelement
35: Steuerventilanordnung
37a, b, c, d: Leitungsweg
39: Hydraulikanschluss
41: erste/düsenfernere Mündung
43: zweite/düsennähere Mündung
45: Umfangswand
47: Zweig
49: Zweig
51: Drosselvorrichtung
53: Verzweigungspunkt
A: Hubweg Brenngas-Düsenventilglied
B: gedämpfter Weg

Claims

Brenngasinjektor (1), aufweisend: – ein Brenngas-Düsenventilglied (3), welches bereitgestellt ist, in Abhängigkeit einer Hubsteuerstellung desselben einen Brenngas-Strömungsweg im Brenngasinjektor (1) zu einer Brenngas-Düsenanordnung (9) des Brenngasinjektors (1) selektiv zu öffnen, wobei – das Brenngas-Düsenventilglied (3) über eine hydraulisch betätigbare Kolbensteuervorrichtung (19) des Brenngasinjektors (1) axial hubsteuerbar ist, wobei – die Kolbensteuervorrichtung (19) einen Kolben (21) aufweist, welcher in einem Steuergehäuse (23) der Kolbensteuervorrichtung (19) hubverschieblich aufgenommen ist und in dem Steuergehäuse (23) zwei Steuerkammern (27, 29) von einander volumenveränderlich abteilt, nämlich eine düsenfernere (27) und eine düsennähere (29) Steuerkammer, wobei – das Brenngas-Düsenventilglied (3) zu dessen Hubsteuerbarkeit mit dem Kolben (21) mitverschieblich verbunden ist, wobei das Brenngas-Düsenventilglied (3) in einer ersten, düsenfernen Endlage des Kolbens (21) eine Öffnungsstellung einnimmt und in einer zweiten, düsennahen Endlage eine Schließstellung, wobei – die düsennähere Steuerkammer (29) eine erste, düsenfernere Mündung (41) aufweist, welche bei düsenferner Endlage des Kolbens (21) offen ist und welche Mündung (41) mit Verschieben des Kolbens (21) von der düsenfernen Endlage in die düsennahe Endlage vom Kolben (21) versperrt wird, und wobei dieselbe Steuerkammer (29) eine zweite düsennähere Mündung (43) aufweist, welche sowohl bei düsennaher als auch bei düsenferner Endlage des Kolbens (21) unversperrt ist, wobei – die erste (41) und die zweite (43) Mündung über Zweige (47, 49) einer gemeinsamen Steuerleitung (37d) an dieselbe kommunizierend angebunden sind und wobei im Zweig (49) zur zweiten Mündung (43) eine Drosselvorrichtung (51) gebildet ist.
Brenngasinjektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zweige (47, 49) radial an die düsennähere Steuerkammer (29) zu den Mündungen (41, 43) geführt sind, insbesondere zu einander parallel.
Brenngasinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Drosselvorrichtung (51) als Drosselbohrung gebildet ist, insbesondere als axiale oder radiale Drosselbohrung.
Brenngasinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zweige (47, 49) von einem Verzweigungsende (53) eines axialen Stammabschnitts der Steuerleitung (37d) abzweigen, wobei die Drosselvorrichtung (51) axial von dem Verzweigungsende (53) abmündend in dem Zweig (49) zur zweiten Mündung (43) gebildet ist; oder – die Drosselvorrichtung (51) an eine Innenwand (45) der düsennäheren Steuerkammer (29) grenzend gebildet ist.
Brenngasinjektor (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend: – eine Mehrzahl von Brenngas-Düsenventilgliedern (3), welche je bereitgestellt sind, in Abhängigkeit einer Hubsteuerstellung derselben einen Brenngas-Strömungsweg im Brenngasinjektor (1) zu einer Brenngas-Düsenanordnung (9) des Brenngasinjektors (1) selektiv zu öffnen, wobei – das jeweilige Brenngas-Düsenventilglied (3) über je eine hydraulisch betätigbare Kolbensteuervorrichtung (19) des Brenngasinjektors (1) axial hubsteuerbar ist, wobei – die jeweilige Kolbensteuervorrichtung (19) einen Kolben (21) aufweist, welcher in einem Steuergehäuse (23) der Kolbensteuervorrichtung (19) hubverschieblich aufgenommen ist und in dem Steuergehäuse (23) zwei Steuerkammern (27, 29) von einander volumenveränderlich abteilt, nämlich eine düsenfernere (27) und eine düsennähere (29) Steuerkammer, wobei – das jeweilige Brenngas-Düsenventilglied (3) zu dessen Hubsteuerbarkeit mit dem Kolben (21) mitverschieblich verbunden ist, wobei das Brenngas-Düsenventilglied (3) in einer ersten, düsenfernen Endlage des Kolbens (21) eine Öffnungsstellung einnimmt und in einer zweiten, düsennahen Endlage eine Schließstellung, – wobei die jeweilige düsennähere Steuerkammer (29) eine erste, düsenfernere Mündung (41) aufweist, welche bei düsenferner Endlage des Kolbens (21) offen ist und welche Mündung (41) mit Verschieben des Kolbens (21) von der düsenfernen Endlage in die düsennahe Endlage vom Kolben (21) versperrt wird, und wobei dieselbe jeweilige Steuerkammer (29) eine zweite, düsennähere Mündung (43) aufweist, welche sowohl bei düsennaher als auch bei düsenferner Endlage des Kolbens (21) unversperrt ist, wobei – die ersten Mündungen (41) über einen Zweig (47) einer gemeinsamen Steuerleitung (37d) an dieselbe kommunizierend angebunden sind, welcher als Ringzweig gebildet ist, und wobei im Zweig (49) zur jeweiligen zweiten Mündung (43) eine Drosselvorrichtung (51) gebildet ist.
Brenngasinjektor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Zweig (49) zu einer jeweiligen zweiten Mündung (43) als Abzweig des Ringzweigs samt darin angeordneter Drosselvorrichtung (51) gebildet ist; und/oder – ein Zweig (49) an eine jeweilige zweite Mündung (43) zumindest abschnittsweise als weiterer Ringzweig gebildet ist, welcher über wenigstens eine Drosselvorrichtung (51) mit dem Ringzweig kommuniziert.
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch – wenigstens einen Brenngasinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – eine jeweilige Kolbensteuervorrichtung (19) des Brenngasinjektors (1) mittels eines Flüssigkraftstoffs oder einem Hydraulikfluid betätigbar ist.