DE102017123416A1 - Fuel injector and injection system for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (4, 110a, 110b), aufweisend einen von einem Fluid durchströmbaren Fluidkanal (84, 128) und eine Dämpfungsvorrichtung (104a-104d) zum Dämpfen von durch den Fluidkanal (84, 128) laufenden Fluiddruckwellen. Erfindungsgemäß umfasst die Dämpfungsvorrichtung (104a-104d) eine radial benachbart zu dem Fluidkanal (84, 128) angeordnete Hohlkammer (98, 126) sowie eine zwischen dem Fluidkanal (84, 128) und der Hohlkammer (98, 126) angeordnete Trennwand (100, 124), wobei die Trennwand (100, 124) mindestens eine Verbindungsöffnung (102, 132) aufweist, durch welche die Hohlkammer (98, 126) mit dem Fluidkanal (84, 128) verbunden ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Einspritzsystem (2) für eine Brennkraftmaschine, welches einen solchen Kraftstoffinjektor (4, 110a, 110b) aufweist. The invention relates to a fuel injector (4, 110a, 110b) comprising a fluid channel (84, 128) through which a fluid can flow and a damping device (104a-104d) for damping fluid pressure waves passing through the fluid channel (84, 128). According to the invention, the damping device (104a-104d) comprises a hollow chamber (98, 126) arranged radially adjacent to the fluid channel (84, 128) and a partition wall (100, 98, 126) arranged between the fluid channel (84, 128) and the hollow chamber (100, 98). 124), wherein the partition wall (100, 124) has at least one connection opening (102, 132) through which the hollow chamber (98, 126) is connected to the fluid channel (84, 128). In addition, the invention relates to an injection system (2) for an internal combustion engine, which has such a fuel injector (4, 110a, 110b).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, der einen von einem Fluid durchströmbaren Fluidkanal und eine Dämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwellen aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a fuel injector which has a fluid channel through which a fluid can flow and a damping device for damping fluid pressure waves passing through the fluid channel. Moreover, the invention relates to an injection system for an internal combustion engine.
Im Betrieb eines Kraftstoffinjektors können bei Einspritzvorgängen Fluiddruckwellen entstehen, welche durch einen Fluidkanal des Kraftstoffinjektors laufen. Die Fluiddruckwellen können gegebenenfalls im Kraftstoffinjektor reflektiert werden und miteinander interferieren.During operation of a fuel injector, fluid pressure waves can occur during injection processes, which run through a fluid channel of the fuel injector. The fluid pressure waves may optionally be reflected in the fuel injector and interfere with each other.
Solche Fluiddruckwellen können den Massenstrom des aus einem Kraftstoffinjektor ausströmenden Kraftstoffs erheblich modulieren. Dies kann die Funktionsfähigkeit des Kraftstoffinjektors einschränken. Insbesondere beim Einspritzen kleiner Kraftstoffmengen können die Fluiddruckwellen große Druckamplituden erreichen, welche einen Kraftstoffbetriebsdruck des Kraftstoffinjektors überschreiten.Such fluid pressure waves can significantly modulate the mass flow of fuel flowing out of a fuel injector. This can limit the functionality of the fuel injector. In particular, when injecting small amounts of fuel, the fluid pressure waves can reach large pressure amplitudes which exceed a fuel operating pressure of the fuel injector.
Um negative Auswirkungen solcher Fluiddruckwellen zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, kann ein Kraftstoffinjektor mit einer Dämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von Fluiddruckwellen ausgestattet werden.To avoid or at least reduce negative effects of such fluid pressure waves, a fuel injector may be equipped with a damping device for damping fluid pressure waves.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff bereitzustellen, bei der zumindest einer der oben genannten Nachteile des Standes der Technik reduziert oder vermieden wird.The invention has for its object to provide a device for injecting fuel, in which at least one of the above-mentioned disadvantages of the prior art is reduced or avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 sowie durch ein Einspritzsystem nach Anspruch 11.This object is achieved by a fuel injector according to claim 1 and by an injection system according to claim 11.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Preferred embodiments of the invention are the subject matter of the further claims and the following description.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor weist einen von einem Fluid durchströmbaren Fluidkanal und eine Dämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwellen auf. Die Dämpfungsvorrichtung umfasst eine radial benachbart zu dem Fluidkanal angeordnete Hohlkammer sowie eine zwischen dem Fluidkanal und der Hohlkammer angeordnete Trennwand, wobei die Trennwand mindestens eine Verbindungsöffnung aufweist, durch welche die Hohlkammer mit dem Fluidkanal verbunden ist.The fuel injector according to the invention has a fluid channel through which a fluid can flow and a damping device for damping fluid pressure waves passing through the fluid channel. The damping device comprises a hollow chamber arranged radially adjacent to the fluid channel and a separating wall arranged between the fluid channel and the hollow chamber, wherein the dividing wall has at least one connecting opening through which the hollow chamber is connected to the fluid channel.
Dadurch, dass die Hohlkammer der Dämpfungsvorrichtung radial benachbart zu dem Fluidkanal angeordnet ist und die Trennwand der Dämpfungsvorrichtung zwischen dem Fluidkanal und der Hohlkammer angeordnet ist, kann der Kraftstoffinjektor, insbesondere in Axialrichtung des Fluidkanals, kompakt ausgebildet werden. Zudem benötigt der Kraftstoffinjektor für die Dämpfungsvorrichtung keinen eigenen Gehäusekörper. Die Hohlkammer und die Trennwand der Dämpfungsvorrichtung können beispielsweise in einen (bestehenden) Gehäusekörper des Kraftstoffinjektors, in welchem auch andere Elemente des Kraftstoffinjektors, wie zum Beispiel ein Ventilglied, aufgenommen sind, oder in eine (bestehende) Fluidleitung des Kraftstoffinjektors integriert werden, insbesondere ohne die Außenabmessungen der Leitung bzw. des Gehäusekörpers zu ändern.Characterized in that the hollow chamber of the damping device is arranged radially adjacent to the fluid channel and the partition of the damping device between the fluid channel and the hollow chamber is arranged, the fuel injector, in particular in the axial direction of the fluid channel, be made compact. In addition, the fuel injector for the damping device does not require its own housing body. The hollow chamber and the partition wall of the damping device can be integrated, for example, in a (existing) housing body of the fuel injector, in which other elements of the fuel injector, such as a valve member, or in a (existing) fluid line of the fuel injector, in particular without Exterior dimensions of the line or the housing body to change.
Ein Vorteil des Kraftstoffinjektors ist dessen geringe Defektanfälligkeit. Beispielsweise kann die Funktionsfähigkeit der Dämpfungsvorrichtung auch dann sichergestellt werden, wenn die Trennwand der Dämpfungsvorrichtung eine lokale Beschädigung, wie zum Beispiel einen Riss aufweist.An advantage of the fuel injector is its low susceptibility to defects. For example, the functionality of the damping device can be ensured even if the partition of the damping device has a local damage, such as a crack.
Mithilfe der Dämpfungsvorrichtung des Kraftstoffinjektors können Fluiddruckwellen, die durch den Fluidkanal in dessen Axialrichtung laufen, durch Energiedissipation gedämpft werden und dadurch negative Auswirkungen solcher Fluiddruckwellen, wie zum Beispiel die Modulation des Massenstroms des aus dem Kraftstoffinjektor ausströmenden Kraftstoffs, vermieden oder zumindest reduziert werden.By means of the damping device of the fuel injector, fluid pressure waves passing through the fluid channel in its axial direction can be attenuated by energy dissipation and thereby avoid or at least reduce negative effects of such fluid pressure waves, such as modulation of the mass flow of the fuel flowing out of the fuel injector.
Durch die mithilfe der Dämpfungsvorrichtung bewirkte Dämpfung der Fluiddruckwellen kann die Funktionsfähigkeit des Kraftstoffinjektors verbessert werden. Beispielsweise kann die Möglichkeit der Mehrfacheinspritzung verbessert werden. Das heißt, es können kürzere Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen ermöglicht werden. Außerdem ist es durch die mithilfe der Dämpfungsvorrichtung bewirkte Dämpfung der Fluiddruckwellen möglich, den Kraftstoffinjektor für geringere Maximaldrücke auszulegen.By the damping of the damping device caused by damping the fluid pressure waves, the functionality of the fuel injector can be improved. For example, the possibility of multiple injection can be improved. That is, shorter time intervals between successive fuel injections may be enabled. In addition, it is caused by the damping device using the damping of the Fluid pressure waves possible to design the fuel injector for lower maximum pressures.
Vorzugsweise hat die Trennwand der Dämpfungsvorrichtung mehrere Verbindungsöffnungen, durch welche die Hohlkammer mit dem Fluidkanal verbunden ist. Die Verbindungsöffnungen können insbesondere gleichartig ausgebildet sein.Preferably, the partition wall of the damping device has a plurality of connection openings through which the hollow chamber is connected to the fluid channel. The connection openings can in particular be of a similar design.
Die Dissipation von Energie durch die Dämpfungsvorrichtung kann durch unterschiedliche Mechanismen erfolgen. Zum einen kann eine durch den Fluidkanal laufende Fluiddruckwelle dadurch gedämpft werden, dass ein Teil des Fluids aus dem Fluidkanal in die Verbindungsöffnung/-en hineinströmt und durch Reibung an der Fläche bzw. den Flächen, durch welche die Verbindungsöffnung/-en begrenzt wird/werden, Energie verliert. Zum anderen kann ein Einströmen des Fluids in die Hohlkammer über die Verbindungsöffnung/-en dazu führen, dass in der Hohlkammer Fluidwirbel erzeugt werden, welche eine Dissipation von Energie bewirken.The dissipation of energy by the damping device can be done by different mechanisms. On the one hand, a fluid pressure wave passing through the fluid channel can be damped by flowing part of the fluid out of the fluid channel into the connection opening (s) and by friction on the surface (s) through which the connection opening (s) is bounded , Energy loses. On the other hand, an inflow of the fluid into the hollow chamber via the connection opening (s) can lead to fluid vortices being generated in the hollow chamber, which cause a dissipation of energy.
Eine Dämpfung einer durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwelle kann ferner dadurch erfolgen, dass das Fluid, das sich in der Hohlkammer und der/den Verbindungsöffnung/-en befindet, von der durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwelle durch Abgabe von Energie in Form von Druck zu Schwingungen angeregt wird, wobei die durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwelle Energie verliert.Damping of a fluid pressure wave passing through the fluid channel may be further effected by causing the fluid located in the hollow chamber and the connection opening (s) to vibrate from the fluid pressure wave passing through the fluid channel by releasing energy in the form of pressure is, wherein the fluid pressure wave passing through the fluid channel loses energy.
Die Hohlkammer kann gemeinsam mit der/den Verbindungsöffnung/-en insbesondere als Resonator wirken (ähnlich einem aus dem Bereich der Akustik bekannten Helmholtz-Resonator). Der durch die Verbindungsöffnung/-en und die Hohlkammer gebildete Resonator kann so dimensioniert sein, dass der Resonator eine vorgegebene Resonanzfrequenz aufweist. Die Resonanzfrequenz hängt insbesondere vom Volumen der Hohlkammer, von der Länge der jeweiligen Verbindungsöffnung sowie von der Querschnittsfläche der Verbindungsöffnung bzw. - im Falle mehrerer die Hohlkammer mit dem Fluidkanal verbindender Verbindungsöffnungen - von der Gesamtquerschnittsfläche der Verbindungsöffnungen ab. Vorzugsweise wird die Resonanzfrequenz so gewählt, dass sie einer bei einem vorgegebenen Schaltverhalten des Kraftstoffinjektors zu erwartenden Fluiddruckwellen-Frequenz entspricht. Dies ermöglicht eine besonders starke Dämpfung einer durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwelle, da das in der Hohlkammer befindliche Fluid in solch einem Fall zu besonders starken Schwingungen angeregt wird.The hollow chamber together with the connection opening (s) can act in particular as a resonator (similar to a Helmholtz resonator known from the field of acoustics). The resonator formed by the connection opening / s and the hollow chamber may be dimensioned such that the resonator has a predetermined resonance frequency. The resonance frequency depends in particular on the volume of the hollow chamber, on the length of the respective connection opening and on the cross-sectional area of the connection opening or, in the case of a plurality of connection openings connecting the hollow chamber with the fluid channel, on the total cross-sectional area of the connection openings. Preferably, the resonant frequency is chosen so that it corresponds to a expected at a given switching behavior of the fuel injector fluid pressure wave frequency. This allows a particularly strong damping of a current passing through the fluid channel fluid pressure wave, since the fluid contained in the hollow chamber is excited in such a case to particularly strong vibrations.
Unter einem Fluidkanal im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein als Durchgang ausgebildeter länglicher Hohlraum zu verstehen. Durch den Fluidkanal des Kraftstoffinjektors kann ein Fluid von einer Stelle des Kraftstoffinjektors zu einer anderen Stelle des Kraftstoffinjektors geleitet werden. Vorzugsweise kann das durch den Fluidkanal zu leitende Fluid an einem Ende des Fluidkanals in den Fluidkanal hineinströmen und an einem anderen Ende des Fluidkanals aus dem Fluidkanal herausströmen.For the purposes of the present invention, a fluid channel is to be understood as an elongated hollow space designed as a passage. Through the fluid channel of the fuel injector, a fluid may be directed from one location of the fuel injector to another location of the fuel injector. Preferably, the fluid to be passed through the fluid channel can flow into the fluid channel at one end of the fluid channel and flow out of the fluid channel at another end of the fluid channel.
Besagte Trennwand kann beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen. Die jeweilige Verbindungsöffnung ist vorzugsweise eine Durchgangsöffnung der Trennwand. Unter anderem kann die Trennwand eine poröse Wand sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Trennwand als Lochblech ausgebildet ist.Said partition may for example have a cylindrical shape. The respective connection opening is preferably a passage opening of the partition wall. Among other things, the partition may be a porous wall. It is particularly preferred if the partition is formed as a perforated plate.
In bevorzugter Weise ist die Trennwand nachgiebig ausgebildet. Dadurch kann eine Verstärkung der Dämpfungswirkung der Dämpfungsvorrichtung erreicht werden.Preferably, the partition wall is made yielding. Thereby, an enhancement of the damping effect of the damping device can be achieved.
Der Fluidkanal weist vorzugsweise eine zylindrische Form auf. Des Weiteren kann die Hohlkammer eine Axialsymmetrie bezüglich der Längsachse des Fluidkanals aufweisen. Als Längsachse des Fluidkanals ist eine in Längsrichtung des Fluidkanals durch dessen geometrischen Schwerpunkt verlaufende Achse zu verstehen.The fluid channel preferably has a cylindrical shape. Furthermore, the hollow chamber may have an axial symmetry with respect to the longitudinal axis of the fluid channel. The longitudinal axis of the fluid channel is to be understood as an axis extending in the longitudinal direction of the fluid channel through its geometric center of gravity.
In bevorzugter Weise ist die Hohlkammer ringförmig ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung der Hohlkammer ist mittels eines subtraktiven Fertigungsverfahrens, wie zum Beispiel Drehen, aufwandsgünstig herstellbar, wobei bei der Herstellung des Kraftstoffinjektors oder einzelner Strukturen des Kraftstoffinjektors nicht notwendigerweise (ausschließlich) subtraktive Fertigungsverfahren verwendet werden müssen. So kann bei der Herstellung des Kraftstoffinjektors oder einzelner Strukturen des Kraftstoffinjektors prinzipiell ein additives Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. Ferner ist es bevorzugt, wenn die Hohlkammer den Fluidkanal umfänglich - also in dessen Umfangsrichtung - umgibt.Preferably, the hollow chamber is annular. Such a configuration of the hollow chamber can be produced inexpensively by means of a subtractive production method, such as turning, whereby (exclusively) subtractive production methods do not necessarily have to be used in the production of the fuel injector or individual structures of the fuel injector. Thus, in principle, an additive manufacturing process can be used in the production of the fuel injector or individual structures of the fuel injector. Furthermore, it is preferred if the hollow chamber surrounds the fluid channel circumferentially, ie in its circumferential direction.
Des Weiteren kann die Dämpfungsvorrichtung ein in der Hohlkammer angeordnetes Unterteilelement aufweisen, durch welches die Hohlkammer in mehrere Teilkammern unterteilt ist. Für jede der Teilkammern kann die Trennwand eine oder mehrere Verbindungsöffnungen aufweisen. Die Teilkammern sind vorzugsweise jeweils durch mindestens eine Verbindungsöffnung mit besagtem Fluidkanal verbunden.Furthermore, the damping device can have a sub-element arranged in the hollow chamber, by means of which the hollow chamber is subdivided into a plurality of sub-chambers. For each of the sub-chambers, the partition may have one or more connection openings. The sub-chambers are preferably connected in each case by at least one connection opening with said fluid channel.
Das Unterteilelement kann hinsichtlich seiner Form an die Form der Hohlkammer angepasst sein. Insbesondere kann das Unterteilelement ringförmig ausgebildet sein. Zudem kann das Unterteilelement einen Außendurchmesser aufweisen, der einem Durchmesser der Hohlkammer entspricht.The base member may be adapted in shape to the shape of the hollow chamber. In particular, the lower part element may be annular. In addition, the lower part element may have an outer diameter corresponding to a diameter of the hollow chamber.
Vorzugsweise bildet die jeweilige Teilkammer gemeinsam mit der Verbindungsöffnung bzw. mit den Verbindungsöffnungen, durch welche die Teilkammer mit dem Fluidkanal verbunden ist/sind, jeweils einen Resonator zur Dämpfung einer durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwelle. Die Unterteilung der Hohlkammer mithilfe des Unterteilelements ermöglicht es, mit geringem konstruktivem Aufwand eine Mehrzahl kompakter Resonatoren zur Dämpfung einer durch den Fluidkanal laufenden Fluiddruckwelle bereitzustellen. Preferably, the respective sub-chamber together with the connection opening or with the connection openings, through which the sub-chamber is / are connected to the fluid channel, respectively forms a resonator for damping a fluid pressure wave passing through the fluid channel. The subdivision of the hollow chamber by means of the lower part element makes it possible to provide a plurality of compact resonators for damping a fluid pressure wave passing through the fluid channel with little constructive effort.
Mehrere der Teilkammern, insbesondere alle Teilkammern, weisen in bevorzugter Weise jeweils eine Wabenform auf. Dies lässt sich zum Beispiel dann erreichen, wenn zumindest ein Teil des Unterteilelements als Wabengitter ausgebildet ist. Eine Ausgestaltung (eines Teils) des Unterteilelements als Wabengitter ermöglicht bei einem geringen Gewicht des Unterteilelements eine hohe Stabilität der Teilkammern, sodass die Teilkammern hohen Druckschwankungen standhalten können.Several of the sub-chambers, in particular all sub-chambers, preferably each have a honeycomb shape. This can be achieved, for example, if at least a part of the lower part element is designed as a honeycomb grid. An embodiment (of a part) of the lower part element as a honeycomb grid enables a high stability of the partial chambers with a low weight of the lower part element, so that the partial chambers can withstand high pressure fluctuations.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kraftstoffinjektor ein Ventilglied, insbesondere ein axial verschiebbar gelagertes Ventilglied. Das Ventilglied kann beispielweise eine Düsennadel sein. Diese kann außer einem Nadelschaft eine Nadelspitze und/oder ein Kolbenelement aufweisen. Ferner kann der Kraftstoffinjektor einen Ventilsitz aufweisen, der gemeinsam mit dem Ventilglied ein Düsenventil des Kraftstoffinjektors ausbildet.In a preferred embodiment of the invention, the fuel injector comprises a valve member, in particular an axially displaceably mounted valve member. The valve member may be, for example, a nozzle needle. This can have a needle tip and / or a piston element in addition to a needle shaft. Furthermore, the fuel injector may have a valve seat, which forms a nozzle valve of the fuel injector together with the valve member.
In bevorzugter Weise umfasst der Kraftstoffinjektor einen Düsenkörper. Der zuvor erwähnte Ventilsitz ist vorzugsweise ein Element des Düsenkörpers. Des Weiteren kann das Ventilglied zumindest teilweise im Düsenkörper aufgenommen sein.Preferably, the fuel injector comprises a nozzle body. The aforementioned valve seat is preferably an element of the nozzle body. Furthermore, the valve member may be at least partially received in the nozzle body.
Darüber hinaus kann der Kraftstoffinjektor, insbesondere dessen Düsenkörper, eine Steuerkammer zur Aufnahme eines Steuerfluids aufweisen. Das Steuerfluid kann dazu verwendet werden, eine Stellung des Ventilglieds zu steuern, insbesondere über hydraulische Kräfte. Weiter kann der Kraftstoffinjektor eine mit der Steuerkammer verbundene Steuerfluidleitung zum Zuführen des Steuerfluids in die Steuerkammer und/oder zum Abführen des Steuerfluids aus der Steuerkammer aufweisen.In addition, the fuel injector, in particular its nozzle body, have a control chamber for receiving a control fluid. The control fluid can be used to control a position of the valve member, in particular via hydraulic forces. Further, the fuel injector may have a control fluid conduit connected to the control chamber for supplying the control fluid into the control chamber and / or for discharging the control fluid from the control chamber.
Bei einer bevorzugten Erfindungsvariante ist der zuvor erwähnte Fluidkanal ein Teil der Steuerfluidleitung. Bei dieser Erfindungsvariante dient die Dämpfungsvorrichtung vorzugsweise dazu, Fluiddruckwellen in der Steuerfluidleitung zu dämpfen. Ferner können/kann bei dieser Erfindungsvariante die Hohlkammer und/oder die Trennwand ein Teil der Steuerfluidleitung sein.In a preferred variant of the invention, the aforementioned fluid channel is part of the control fluid line. In this variant of the invention, the damping device preferably serves to dampen fluid pressure waves in the control fluid line. Furthermore, in this variant of the invention, the hollow chamber and / or the partition wall can be part of the control fluid line.
Die Steuerfluidleitung kann zum Beispiel eine Aussparung sowie ein in die Aussparung eingesetztes Einsatzteil, insbesondere ein rohrförmig ausgebildetes Einsatzteil, aufweisen. Die zuvor erwähnte Trennwand kann ein Element des Einsatzteils sein. Vorzugsweise weist das Einsatzteil eine Durchgangsöffnung auf, welche einen Teil des Fluidkanals ausbildet. Weiter ist es bevorzugt, wenn der Fluidkanal innerhalb und außerhalb des Einsatzteils denselben Innendurchmesser aufweist, insbesondere um Strömungsumlenkungen an der Durchgangsöffnung des Einsatzteils zu vermeiden.The control fluid line may, for example, a recess and an inserted into the recess insert part, in particular a tubular formed insert part having. The aforementioned partition may be an element of the insert. Preferably, the insert part has a passage opening, which forms a part of the fluid channel. Further, it is preferred if the fluid channel inside and outside of the insert part has the same inner diameter, in particular to avoid flow deflections at the passage opening of the insert part.
Außerdem kann das Einsatzteil eine Nut, insbesondere eine ringförmige Nut, aufweisen, die zusammen mit einem die Aussparung begrenzenden Wandungsabschnitt der Steuerfluidleitung die Hohlkammer der Dämpfungsvorrichtung ausbildet.In addition, the insert part can have a groove, in particular an annular groove, which forms the hollow chamber of the damping device together with a wall section of the control fluid line delimiting the recess.
In bevorzugter Weise ist das Einsatzteil mit dem die Aussparung begrenzenden Wandungsabschnitt der Steuerfluidleitung verbunden. Prinzipiell kann das Einsatzteil formschlüssig mit besagtem Wandungsabschnitt verbunden sein. Vorzugsweise ist das Einsatzteil kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit besagtem Wandungsabschnitt verbunden. Insbesondere kann das Einsatzteil mit dem Wandungsabschnitt verklebt oder durch Pressfügen mit dem Wandungsabschnitt verbunden sein.Preferably, the insert is connected to the recess defining wall portion of the control fluid line. In principle, the insert part can be positively connected to said wall section. Preferably, the insert is non-positively or materially connected to said wall section. In particular, the insert can be glued to the wall portion or connected by press-fitting with the wall portion.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn der Kraftstoffinjektor, insbesondere dessen Düsenkörper, eine Ventilgliedführung zum Führen des Ventilglieds aufweist. Das Ventilglied kann zumindest teilweise in der Ventilgliedführung aufgenommen sein. Außerdem kann der Kraftstoffinjektor, insbesondere dessen Düsenkörper, eine Dichtkammer zur Aufnahme eines Dichtfluids zum Abdichten der Ventilgliedführung umfassen. Darüber hinaus kann der Kraftstoffinjektor eine Dichtfluidleitung zum Zuführen des Dichtfluids in die Dichtkammer aufweisen.Furthermore, it is preferred if the fuel injector, in particular its nozzle body, has a valve member guide for guiding the valve member. The valve member may be at least partially received in the valve member guide. In addition, the fuel injector, in particular its nozzle body, comprise a sealing chamber for receiving a sealing fluid for sealing the valve member guide. In addition, the fuel injector may have a sealing fluid conduit for supplying the sealing fluid into the sealing chamber.
Bei einer anderen bevorzugten Erfindungsvariante ist der zuvor erwähnte Fluidkanal ein Teil der Dichtfluidleitung. Bei dieser Erfindungsvariante dient die Dämpfungsvorrichtung vorzugsweise dazu, Fluiddruckwellen in der Dichtfluidleitung zu dämpfen. In diesem Fall können/kann die Hohlkammer und/oder die Trennwand ein Teil der Dichtfluidleitung sein. Ferner kann die Dichtfluidleitung bei dieser Erfindungsvariante eine Aussparung sowie ein in die Aussparung eingesetztes Einsatzteil der zuvor beschriebenen Art aufweisen. Dieses Einsatzteil kann eine Nut, insbesondere eine ringförmige Nut, aufweisen, die zusammen mit einem die Aussparung begrenzenden Wandungsabschnitt der Dichtfluidleitung die Hohlkammer der Dämpfungsvorrichtung ausbildet.In another preferred variant of the invention, the aforementioned fluid channel is part of the sealing fluid conduit. In this variant of the invention, the damping device preferably serves to dampen fluid pressure waves in the sealing fluid line. In this case, the hollow chamber and / or the partition wall may be part of the sealing fluid line. Furthermore, in this variant of the invention, the sealing fluid line can have a recess and an insert part of the type described above which is inserted into the recess. This insert part can have a groove, in particular an annular groove, which forms the hollow chamber of the damping device together with a wall section of the sealing fluid line delimiting the recess.
Bei einer weiteren bevorzugten Erfindungsvariante ist das Ventilglied zumindest teilweise im Fluidkanal des Kraftstoffinjektors aufgenommen. In diesem Fall kann die Hohlkammer der Dämpfungsvorrichtung das Ventilglied umfänglich umgeben. Bei dieser Erfindungsvariante sind die Hohlkammer und die Verbindungsöffnung/-en vorzugsweise nahe am Ventilsitz angeordnet, um Fluiddruckwellen, die im Fluidkanal durch Betätigen des Düsenventils entstehen, möglichst nahe an ihrem Entstehungsort zu dämpfen.In a further preferred variant of the invention, the valve member is at least partially in Fluid channel of the fuel injector added. In this case, the hollow chamber of the damping device can surround the valve member circumferentially. In this variant of the invention, the hollow chamber and the connection opening (s) are preferably arranged close to the valve seat in order to dampen fluid pressure waves which arise in the fluid channel by actuating the nozzle valve as close as possible to their point of origin.
Der Kraftstoffinjektor kann außerdem eine Kraftstoffkammer zur Aufnahme eines aus dem Kraftstoffinjektor auszuspritzenden Kraftstoffs aufweisen. Die zuvor erwähnte Ventilgliedführung kann insbesondere ein Teil der Kraftstoffkammer sein. Ferner kann der Kraftstoffinjektor eine Kraftstoffanschlussleitung zum Zuführen des Kraftstoffs in die Kraftstoffkammer aufweisen.The fuel injector may further include a fuel chamber for receiving a fuel to be ejected from the fuel injector. The aforementioned valve member guide may in particular be a part of the fuel chamber. Furthermore, the fuel injector may have a fuel connection line for feeding the fuel into the fuel chamber.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist der zuvor erwähnte Fluidkanal ein Teil der Kraftstoffanschlussleitung. Bei dieser Erfindungsvariante dient die Dämpfungsvorrichtung vorzugsweise dazu, Fluiddruckwellen in der Kraftstoffanschlussleitung zu dämpfen. In diesem Fall können/kann die Hohlkammer und/oder die Trennwand ein Teil der Kraftstoffanschlussleitung sein. Ferner kann die Kraftstoffanschlussleitung bei dieser Ausführungsvariante eine Aussparung sowie ein in die Aussparung eingesetztes Einsatzteil der zuvor beschriebenen Art aufweisen. Dieses Einsatzteil kann eine Nut, insbesondere eine ringförmige Nut, aufweisen, die zusammen mit einem die Aussparung begrenzenden Wandungsabschnitt der Kraftstoffanschlussleitung die Hohlkammer der Dämpfungsvorrichtung ausbildet.In a further embodiment of the invention, the aforementioned fluid channel is part of the fuel connection line. In this variant of the invention, the damping device preferably serves to dampen fluid pressure waves in the fuel connection line. In this case, the hollow chamber and / or the partition wall may be part of the fuel connection line. Furthermore, in this embodiment variant, the fuel connection line can have a recess and an insert part of the type described above which is inserted into the recess. This insert part can have a groove, in particular an annular groove, which forms the hollow chamber of the damping device together with a wall section of the fuel connection line delimiting the recess.
Grundsätzlich kann der Kraftstoffinjektor mehrere Einsatzteile der zuvor beschriebenen Art aufweist. Die Einsatzteile können beispielsweise Elemente derselben Leitung des Kraftstoffinjektors sein, wobei die Einsatzteile insbesondere an unterschiedlichen Enden derselben Leitung angeordnet sein können. Ferner können mehrere Leitungen des Kraftstoffinjektors, insbesondere die Steuerfluidleitung, die Dichtfluidleitung und/oder die Kraftstoffanschlussleitung, jeweils ein oder mehrere Einsatzteile der zuvor beschriebenen Art aufweisen.In principle, the fuel injector can have a plurality of insert parts of the type described above. The insert parts can for example be elements of the same line of the fuel injector, wherein the insert parts can be arranged in particular at different ends of the same line. Furthermore, a plurality of lines of the fuel injector, in particular the control fluid line, the sealing fluid line and / or the fuel connection line, each having one or more inserts of the type described above.
Bei dem Kraftstoffinjektor kann es sich um einen Gasinjektor, einen Flüssigkraftinjektor oder einen sogenannten Dual-Fuel-Injektor handeln. Ferner kann der Kraftstoffinjektor mehrere Ventilglieder der oben genannten Art sowie jeweils einen zugehörigen Ventilsitz aufweisen, mit welchem das jeweilige Ventilglied ein Düsenventil ausbildet.The fuel injector can be a gas injector, a liquid-force injector or a so-called dual-fuel injector. Furthermore, the fuel injector can have a plurality of valve members of the abovementioned type and also an associated valve seat, with which the respective valve member forms a nozzle valve.
Das erfindungsgemäße Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine weist mindestens einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor auf.The injection system according to the invention for an internal combustion engine has at least one fuel injector according to the invention.
Zudem kann das Einspritzsystem einen mit dem Fluidkanal des Kraftstoffinjektors verbundenen Fluidbehälter aufweisen, in welchem ein Fluid gespeichert ist. Bei dem im Fluidbehälter gespeicherten Fluid kann es sich insbesondere um das zuvor erwähnte Steuerfluid oder um den in ein Einspritzvolumen einzuspritzenden Kraftstoff handeln.In addition, the injection system may have a fluid container connected to the fluid channel of the fuel injector, in which a fluid is stored. The fluid stored in the fluid container may in particular be the previously mentioned control fluid or the fuel to be injected into an injection volume.
In bevorzugter Weise umfasst das Einspritzsystem mehrere Kraftstoffinjektoren, insbesondere mehrere erfindungsgemäße Kraftstoffinjektoren. Diese können an eine gemeinsame Kraftstoffverteilleitung des Einspritzsystems angeschlossen sein.Preferably, the injection system comprises a plurality of fuel injectors, in particular a plurality of fuel injectors according to the invention. These may be connected to a common Kraftstoffverteilleitung the injection system.
Darüber hinaus kann das Einspritzsystem ein oder mehrere weitere Elemente, wie zum Beispiel ein Steuergerät zum Steuern des Kraftstoffinjektors bzw. der Kraftstoffinjektoren, aufweisen.In addition, the injection system may comprise one or more further elements, such as a control device for controlling the fuel injector or the fuel injectors.
Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor und dem erfindungsgemäßen Einspritzsystem kombinierbar. Ferner können Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gesehen werden.The description of preferred embodiments of the invention given so far contains numerous features, which are given in the individual dependent claims, in part summarized in several. However, these features can also be considered individually and combined into meaningful further combinations. In particular, these features can be combined individually and in any suitable combination with the fuel injector according to the invention and the injection system according to the invention. Furthermore, process features can also be seen as a property of the corresponding device unit.
Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Ansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein.Although some terms are used in the specification or claims in the singular or in conjunction with a number word, the scope of the invention for these terms should not be limited to the singular or the particular number word.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.The above-described characteristics, features, and advantages of the invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments of the invention, which will be described in connection with the drawings. The embodiments serve to illustrate the invention and do not limit the invention to the combinations of features specified therein, not even with respect to functional features. In addition, suitable features of each embodiment may also be explicitly considered isolated, removed from one embodiment, incorporated into another embodiment to supplement it, and combined with any of the claims.
Werden in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder einander entsprechende Elemente. If the same reference numerals are used in different figures, these designate the same or corresponding elements.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines mehrere Kraftstoffinjektoren umfassenden Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine; -
2 eine Längsschnittdarstellung eines der Kraftstoffinjektoren aus1 ; -
3 eine Längsschnittdarstellung einer Steuerfluidleitung desKraftstoffinjektors aus 2 ; -
4 eine Querschnittsdarstellung der Steuerfluidleitung aus3 ; -
5 eine Längsschnittdarstellung einer anderen möglichen Ausgestaltung einer Steuerfluidleitung; -
6 eine Längsschnittdarstellung eines anderen Kraftstoffinjektors; -
7 eine Längsschnittdarstellung eines weiteren Kraftstoffinjektors; -
8 einen Schnitt durch eine Hohlkammer des Kraftstoffinjektors aus7 .
-
1 a schematic representation of an injection system comprising a plurality of fuel injectors for an internal combustion engine; -
2 a longitudinal sectional view of one of the fuel injectors1 ; -
3 a longitudinal sectional view of a control fluid line of thefuel injector 2 ; -
4 a cross-sectional view of the control fluid line3 ; -
5 a longitudinal sectional view of another possible embodiment of a control fluid conduit; -
6 a longitudinal sectional view of another fuel injector; -
7 a longitudinal sectional view of another fuel injector; -
8th a section through a hollow chamber of the fuel injector7 ,
Weiter umfasst das Einspritzsystem
Ferner umfasst das Einspritzsystem
Außerdem umfasst das Einspritzsystem
Im Betrieb des Einspritzsystems
Der Kraftstoffinjektor
Der Düsenkörper
Das Ventilglied
Darüber hinaus umfasst der Kraftstoffinjektor
Weiter umfasst der Kraftstoffinjektor
Ferner ist der Kraftstoffinjektor
Das Steuerventil
Des Weiteren verfügt der Kraftstoffinjektor
Die Dichtkammer
Über die Kraftstoffanschlussleitung
Der jeweilige Steuerraum
Das Ventilglied
Um das geschlossene Düsenventil
Um das Düsenventil
Diese Steuerfluidleitung
Das Einsatzteil
Weiter weist das Einsatzteil
Das Einsatzteil
Besagte Durchgangsöffnung
Die Hohlkammer
In
Wird das Steuerventil
Mithilfe der zuvor erwähnten Dämpfungsvorrichtung
Die Aussparung
Die zweite Steuerfluidleitung
Durch die Dämpfung von Fluiddruckwellen in den Steuerfluidleitungen
Beim Öffnen und Schließen des Düsenventils
Zur Dämpfung von Fluiddruckwellen, die durch die erste Dichtfluidleitung
Bei der Ausgestaltungsvariante aus
Jede der ringförmigen Nuten
Das Einsatzteil
Die Hohlkammern
Die Dämpfungsvorrichtung
Die Aussparung
Ob die Ausführungsvariante der Dämpfungsvorrichtung
Ferner kann die zweite Steuerfluidleitung
Darüber hinaus können/kann die erste Dichtfluidleitung
Dieser Kraftstoffinjektor
Außerdem hat der Düsenkörper
Ferner umfasst der Kraftstoffinjektor
Das Ventilglied
Des Weiteren hat der Düsenkörper
Weiter umfasst der Kraftstoffinjektor
Zwischen der Hülse
Darüber hinaus weist der Kraftstoffinjektor
Ferner weist die Kraftstoffkammer
Besagte Trennwand
Die Hohlkammer
Auf das Ventilglied
Ausgehend von dem in
Beim Öffnen und Schließen des Düsenventils
Die nachfolgenden Ausführungen zu diesem Kraftstoffinjektor
Von dem Kraftstoffinjektor
Durch das Unterteilelement
Das Unterteilelement
In
Die Erfindung wurde anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf oder durch die offenbarten Beispiele beschränkt. Andere Varianten können vom Fachmann aus diesen Ausführungsbeispielen abgeleitet werden, ohne von den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken abzuweichen.The invention has been described in detail with reference to the illustrated embodiments. However, the invention is not limited to or by the disclosed examples. Other variants can be made by those skilled in these Embodiments are derived without departing from the underlying idea of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2013/064238 A1 [0005]WO 2013/064238 A1 [0005]
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