DE102018206101A1 - Nozzle assembly for a fuel injector, fuel injector - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe (1) für einen Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Düsenkörper (3) und zwei koaxial angeordnete Düsennadeln (4, 6), wobei die zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgeführte äußere Düsennadel (4) das Einbringen des gasförmigen Kraftstoffs über mindestens eine Einblasöffnung (5) steuert und wobei die innere Düsennadel (6) das Einbringen des flüssigen Kraftstoffs über mindestens eine Einspritzöffnung (7) steuert. Erfindungsgemäß bilden mehrere Einspritzöffnungen (7) einen ersten Lochkreis (7.1) und einen in einem axialen Abstand zum ersten Lochkreis (7.1) angeordneten zweiten Lochkreis (7.2) aus, so dass über die innere Düsennadel (6) unterschiedliche Gesamtöffnungsquerschnitte (A, A) zum Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs freigebbar sind.Die Erfindung betrifft ferner einen Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düsenbaugruppe (1).The invention relates to a nozzle assembly (1) for a fuel injector for introducing a gaseous and a liquid fuel into a combustion chamber (2) of an internal combustion engine, comprising a nozzle body (3) and two coaxially arranged nozzle needles (4, 6), which at least partially as Hollow needle executed outer nozzle needle (4) controls the introduction of the gaseous fuel via at least one injection port (5) and wherein the inner nozzle needle (6) controls the introduction of the liquid fuel via at least one injection port (7). According to the invention, a plurality of injection openings (7) form a first pitch circle (7.1) and a second pitch circle (7.2) arranged at an axial distance from the first pitch circle (7.1), so that different total opening cross-sections (A, A) for the inner nozzle needle (6) The invention further relates to a fuel injector with such a nozzle assembly (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düsenbaugruppe. Der Kraftstoffinjektor dient dem Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas (englisch: „Natural Gas“, abgekürzt „NG“) handeln.The invention relates to a nozzle assembly for a fuel injector with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injector with such a nozzle assembly. The fuel injector serves to introduce a gaseous and a liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. The gaseous fuel may be, in particular, natural gas ("natural gas", abbreviated "NG").

Stand der TechnikState of the art

Beim sogenannten NGDI-Einspritzverfahren (englisch: „Natural Gas Direct Injection“) wird Erdgas direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingeblasen, mittels einer zuvor abgesetzten Dieselpiloteinspritzung gezündet und anschließend diffusiv verbrannt. Die Verbrennung von Erdgas weist gegenüber der konventionellen Dieselverbrennung insbesondere den Vorteil auf, dass die CO2-Emissionen um bis zu 25% reduziert werden können. Dabei weist Erdgas eine dieselähnliche Verbrennungs- und damit Drehmomentscharakteristik auf, so dass der Integrationsgrad in bestehende Dieselantriebssysteme hoch ist. Das heißt, dass in der Regel nur geringe Änderungen an Brennkraftmaschine, Kühlsystem und/oder Abgasnachbehandlungssystem erforderlich sind.In the so-called NGDI injection method (natural gas direct injection) natural gas is injected directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, ignited by means of a previously issued diesel pilot injection and then burned diffusively. Compared with conventional diesel combustion, the combustion of natural gas has the particular advantage that CO 2 emissions can be reduced by up to 25%. Natural gas has a diesel-like combustion and thus torque characteristic, so that the degree of integration in existing diesel propulsion systems is high. This means that usually only minor changes to the internal combustion engine, cooling system and / or exhaust aftertreatment system are required.

Zum direkten Einspritzen von Erdgas und Dieselkraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine kann ein sogenannter Zweikraftstoff- oder Dual-Fuel-Injektor verwendet werden. Dieser kann beispielsweise zwei koaxial angeordnete, ineinander geführte Düsennadeln aufweisen, wobei die äußere Düsennadel mindestens eine Einblasöffnung zum Einbringen bzw. Einblasen des Erdgases und die innere Düsennadel mindestens eine Einspritzöffnung zum Einbringen bzw. Einspritzen des Dieselkraftstoffs steuert. Ein derartiger Dual-Fuel-Injektor ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2014 225 167 A1 bekannt.For direct injection of natural gas and diesel fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, a so-called two-fuel or dual-fuel injector can be used. This may, for example, have two coaxially arranged nozzle needles guided into one another, the outer nozzle needle controlling at least one injection opening for introducing or blowing in the natural gas and the inner nozzle needle controlling at least one injection opening for introducing or injecting the diesel fuel. Such a dual-fuel injector is for example from the published patent application DE 10 2014 225 167 A1 known.

Um eine hohe Effizienz bei der Verbrennung von Erdgas zu erreichen, wird ein maximaler Gasanteil („Gas Energy Ratio“, GER) angestrebt. Das heißt, dass die zum Zünden im Wege der Piloteinspritzung eingespritzte Dieselmenge möglichst klein gehalten wird. In diesem Zusammenhang erweisen sich demnach besonders kleine Öffnungsquerschnitte für die Einspritzung von Dieselkraftstoff als vorteilhaft. Soll darüber hinaus ein „Diesel-Only“-Betrieb der Brennkraftmaschine möglich sein, um beispielsweise einen Kaltstart oder einen Notbetrieb zu ermöglichen, muss die Einspritzmenge deutlich angehoben werden. Besonders kleine Öffnungsquerschnitte sind in diesem Zusammenhang wenig zielführend, so dass in der Regel eine Größe gewählt wird, die eine Kompromisslösung darstellt.In order to achieve high efficiency in the combustion of natural gas, a maximum gas content ("Gas Energy Ratio", GER) is sought. This means that the amount of diesel injected for ignition by means of the pilot injection is kept as small as possible. In this context, therefore, prove particularly small opening cross-sections for the injection of diesel fuel as beneficial. In addition, if a "diesel-only" operation of the internal combustion engine to be possible, for example, to allow a cold start or emergency operation, the injection quantity must be significantly increased. Particularly small opening cross-sections are not very effective in this context, so that usually a size is selected, which represents a compromise solution.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine anzugeben, die - je nach Betriebsart der Brennkraftmaschine - eine Optimierung der Einspritzmenge des flüssigen Kraftstoffs ermöglicht. Auf diese Weise soll eine weitere Effizienzsteigerung bei der Verbrennung der Kraftstoffe erreicht werden.Object of the present invention is to provide a nozzle assembly for a fuel injector for introducing a gaseous and a liquid fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine, which - depending on the operating mode of the internal combustion engine - allows optimization of the injection quantity of the liquid fuel. In this way, a further increase in efficiency in the combustion of fuels is to be achieved.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Düsenbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Kraftstoffinjektor mit einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe angegeben.To solve the problem, the nozzle assembly is proposed with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. Furthermore, a fuel injector is provided with a nozzle assembly according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorgeschlagene Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine umfasst einen Düsenkörper und zwei koaxial angeordnete Düsennadeln. Die zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgeführte äußere Düsennadel steuert dabei das Einbringen des gasförmigen Kraftstoffs über mindestens eine Einblasöffnung. The proposed nozzle assembly for a fuel injector for introducing a gaseous and a liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine comprises a nozzle body and two coaxially arranged nozzle needles. The at least partially executed as a hollow needle outer nozzle needle controls the introduction of the gaseous fuel via at least one injection opening.

Die innere Düsennadel steuert das Einbringen des flüssigen Kraftstoffs über mindestens eine Einspritzöffnung. Erfindungsgemäß bilden mehrere Einspritzöffnungen einen ersten Lochkreis sowie einen in einem axialen Abstand zum ersten Lochkreis angeordneten zweiten Lochkreis aus. Über die innere Düsennadel bzw. den Öffnungshub der inneren Düsennadel sind demnach unterschiedliche Gesamtöffnungsquerschnitte zum Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs freigebbar. Denn in Abhängigkeit vom Öffnungshub der inneren Düsennadel wird entweder nur der erste Lochkreis oder es werden beide Lochkreise freigegeben.The inner nozzle needle controls the introduction of the liquid fuel through at least one injection port. According to the invention, a plurality of injection openings form a first pitch circle and a second pitch circle arranged at an axial distance from the first pitch circle. Accordingly, different total opening cross sections for injecting the liquid fuel can be released via the inner nozzle needle or the opening stroke of the inner nozzle needle. Because depending on the opening stroke of the inner nozzle needle either only the first bolt circle or both bolt holes are released.

Die Bereitstellung unterschiedlicher Gesamtöffnungsquerschnitte besitzt den Vorteil, dass die Einspritzmenge des flüssigen Kraftstoffs variiert und somit an den jeweiligen Bedarf bzw. an die Betriebsart der Brennkraftmaschine optimal angepasst werden kann. Beispielsweise kann im Gasbetrieb der Brennkraftmaschine durch Freigeben lediglich des ersten Lochkreises die Einspritzmenge auf die zum Zünden des gasförmigen Kraftstoffs erforderliche Mindestmenge reduziert werden. Das heißt, dass sehr hohe Gasanteile realisierbar sind, die mit einer Effizienzsteigerung einhergehen. Soll die Brennkraftmaschine ausschließlich mit flüssigem Kraftstoff betrieben werden, beispielsweise bei einem Kaltstart oder im Notbetrieb, kann durch Freigeben beider Lochkreise die Einspritzmenge deutlich erhöht werden.The provision of different total opening cross-sections has the advantage that the injection quantity of the liquid fuel varies and thus can be optimally adapted to the respective requirement or to the operating mode of the internal combustion engine. For example, in the gas operation of the internal combustion engine by releasing only the first bolt circle, the injection quantity can be reduced to the minimum amount required for igniting the gaseous fuel. This means that very high proportions of gas can be achieved, which are associated with an increase in efficiency. If the internal combustion engine is to be operated exclusively with liquid fuel, for example during a cold start or in emergency mode, the injection quantity can be significantly increased by releasing both bolt circles.

Eine weitere Optimierung der Einspritzmenge kann über die jeweilige Anzahl, Größe und/oder Form der Einspritzöffnungen eines Lochkreises erreicht werden. Hierüber kann zugleich kann das Aufbruch- und Eindringverhalten der Flüssigkraftstoffstrahlen verbessert werden.A further optimization of the injection quantity can be achieved via the respective number, size and / or shape of the injection openings of a bolt circle. This can at the same time the breaking and penetration behavior of the liquid fuel jets can be improved.

Die den ersten und zweiten Lochkreis ausbildenden Einspritzöffnungen sind vorzugsweise in der äußeren Düsennadel ausgebildet. Die äußere Düsennadel trennt in diesem Fall den Gasbereich vom Flüssigkraftstoffbereich, so dass keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen zur Trennung beider Bereiche erforderlich sind. Vorzugsweise bildet die äußere Düsennadel eine geschlossene Kuppe aus, die in axialer Richtung den Düsenkörper überragt. Alternativ können die den ersten und zweiten Lochkreis ausbildenden Einspritzöffnungen im Düsenkörper ausgebildet sein. Die Trennung des Gasbereichs vom Flüssigkraftstoffbereich wird in diesem Fall allein über einen Dichtkontakt der äußeren Düsennadel mit dem Düsenkörper bewirkt. Gegebenenfalls sind weitere konstruktive Maßnahmen zur sicheren Medientrennung erforderlich.The injection openings forming the first and second bolt circle are preferably formed in the outer nozzle needle. In this case, the outer nozzle needle separates the gas region from the liquid fuel region, so that no additional structural measures are required to separate the two regions. Preferably, the outer nozzle needle forms a closed dome, which projects beyond the nozzle body in the axial direction. Alternatively, the injection openings forming the first and second bolt holes may be formed in the nozzle body. The separation of the gas region from the liquid fuel region is effected in this case solely via a sealing contact of the outer nozzle needle with the nozzle body. If necessary, further design measures for safe media separation are required.

Bevorzugt ist der erste Lochkreis im Bereich eines Dichtsitzes für die innere Düsennadel angeordnet. Befindet sich die innere Düsennadel in ihrem Dichtsitz, sind die Einspritzöffnungen des ersten Lochkreises verschlossen. Vorzugsweise ist der Dichtsitz konisch geformt, so dass über den Öffnungshub der inneren Düsennadel eine schnelle Sitzentdrosselung erreichbar ist. Der Dichtsitz für die innere Düsennadel wird vorzugsweise durch die äußere Düsennadel gebildet.Preferably, the first bolt circle is arranged in the region of a sealing seat for the inner nozzle needle. If the inner nozzle needle is in its sealing seat, the injection openings of the first pitch circle are closed. Preferably, the sealing seat is conically shaped, so that over the opening stroke of the inner nozzle needle, a fast Sitzentdrosselung can be achieved. The sealing seat for the inner nozzle needle is preferably formed by the outer nozzle needle.

Der zweite Lochkreis ist vorzugsweise im Bereich eines durch die äußere Düsennadel oder durch den Düsenkörper geformten Sacklochs angeordnet, in welches die innere Düsennadel eintaucht. Auf diese Weise kann ein ausreichend großer axialer Abstand zwischen den beiden Lochkreisen realisiert werden, der das stufenweise Öffnen der inneren Düsennadel ermöglicht.The second bolt circle is preferably arranged in the region of a blind hole formed by the outer nozzle needle or by the nozzle body into which the inner nozzle needle dips. In this way, a sufficiently large axial distance between the two hole circles can be realized, which allows the stepwise opening of the inner nozzle needle.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die innere Düsennadel eine vorzugsweise konische Dichtkontur und einen endseitigen Zapfen aufweist. Die vorzugsweise konische Dichtkontur der inneren Düsennadel wirkt mit dem vorzugsweise konischen Dichtsitz zusammen, der durch die äußere Düsennadel gebildet wird. Dadurch ist sichergestellt, dass die Einspritzöffnungen des ersten Lochkreises sicher verschlossen werden. Der ferner vorgeschlagene endseitige Zapfen schließt vorzugsweise über einen ringförmigen Absatz an die Dichtkontur der inneren Düsennadel an, so dass der Zapfen einen gegenüber der Dichtkontur verringerten Durchmesser aufweist. Der Zapfen taucht in das Sackloch ein und verschließt die Einspritzöffnungen des zweiten Lochkreises. Der Zapfen bildet hierzu bevorzugt eine weitere Dichtkontur aus, die vorzugsweise zylinderförmig ist. Die Zylinderform der weiteren Dichtkontur stellt sicher, dass bei einem Öffnungshub der inneren Düsennadel zum Freigeben der Einspritzöffnungen des ersten Lochkreises die Einspritzöffnungen des zweiten Lochkreises zunächst verschlossen bleiben. An die Dichtkontur kann sich ein zumindest bereichsweise konisch geformter Endabschnitt des Zapfens anschließen, der bei fortgesetztem Öffnungshub der inneren Düsennadel die Einspritzöffnungen des zweiten Lochkreises freigibt.Furthermore, it is proposed that the inner nozzle needle has a preferably conical sealing contour and an end-side journal. The preferably conical sealing contour of the inner nozzle needle cooperates with the preferably conical sealing seat, which is formed by the outer nozzle needle. This ensures that the injection openings of the first pitch circle are securely closed. The further proposed end-side pin preferably connects via an annular shoulder to the sealing contour of the inner nozzle needle, so that the pin has a relation to the sealing contour reduced diameter. The pin dips into the blind hole and closes the injection openings of the second pitch circle. For this purpose, the pin preferably forms a further sealing contour, which is preferably cylindrical. The cylindrical shape of the further sealing contour ensures that the injection openings of the second pitch circle initially remain closed during an opening stroke of the inner nozzle needle for releasing the injection openings of the first pitch circle. At the sealing contour, an at least partially conically shaped end portion of the pin can follow, which releases the injection openings of the second bolt circle with continued opening stroke of the inner nozzle needle.

Bevorzugt weisen die Einspritzöffnungen des ersten Lochkreises jeweils einen kleineren Öffnungsquerschnitt als die Einspritzöffnungen des zweiten Lochkreises auf. Da die Einspritzöffnungen des ersten Lochkreises vorrangig der Einspritzung einer Zündmenge dienen, kann auf diese Weise die Zündmenge so gering wie möglich gehalten werden.Preferably, the injection openings of the first bolt circle each have a smaller opening cross-section than the injection openings of the second bolt circle. Since the injection openings of the first pitch circle serve primarily the injection of an ignition amount, the ignition amount can be kept as low as possible in this way.

Die Einspritzöffnungen des ersten Lochkreises weisen allein einen Gesamtöffnungsquerschnitt A1 und in Kombination mit den Einspritzöffnungen des zweiten Lochkreises einen Gesamtöffnungsquerschnitt A2 auf. Das Flächenverhältnis A1/A2 beträgt dabei vorzugsweise 15-75%. Dadurch ist sichergestellt, dass bei Freigabe beider Lochkreise die Einspritzmenge an flüssigem Kraftstoff zum Betrieb der Brennkraftmaschine ausreicht.The injection openings of the first bolt circle alone have a total opening cross section A 1 and in combination with the injection openings of the second pitch circle, a total opening area A 2 on. The area ratio A 1 / A 2 is preferably 15-75%. This ensures that when the two bolt circuits are released, the injection quantity of liquid fuel is sufficient for the operation of the internal combustion engine.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Einspritzöffnungen eines Lochkreises jeweils in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Diese Maßnahme trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung des flüssigen Kraftstoffs im Brennraum der Brennkraftmaschine bei.It is also proposed that the injection openings of a bolt circle are each arranged at the same angular distance from each other. This measure contributes to a uniform distribution of the liquid fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Der darüber hinaus angegebene Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass er eine erfindungsgemäße Düsenbaugruppe umfasst. Die stufenweise öffnende innere Düsennadel der erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe ermöglicht eine Optimierung der Einspritzmenge des flüssigen Kraftstoffs, um entweder mit einer sehr kleinen Menge den gasförmigen Kraftstoff zu zünden oder mit einer sehr großen Menge die Brennkraftmaschine zu betreiben. Zugleich kann eine Effizienzsteigerung durch eine Maximierung des Gasanteils im Gasbetrieb der Brennkraftmaschine erreicht werden.The additionally indicated fuel injector for introducing a gaseous and a liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine is characterized in that it comprises a nozzle assembly according to the invention. The stepwise opening inner nozzle needle of the nozzle assembly according to the invention enables the injection quantity of the liquid fuel to be optimized to ignite the gaseous fuel either with a very small amount or to operate the internal combustion engine with a very large amount. At the same time an increase in efficiency can be achieved by maximizing the gas content in the gas operation of the internal combustion engine.

Bei dem flüssigen Kraftstoff handelt es sich vorzugsweise um Dieselkraftstoff, bei dem gasförmigen Kraftstoff vorzugsweise um Erdgas. Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor ist vorzugsweise als NGDI-Injektor ausgelegt.The liquid fuel is preferably diesel fuel, with the gaseous fuel preferably being natural gas. Of the proposed fuel injector is preferably designed as NGDI injector.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Düsenbaugruppe gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
  • 2 a) einen vergrößerten Ausschnitt der 1 bei verschlossenem ersten und zweiten Lochkreis, b) ein Diagramm zur Darstellung des Volumenstromverlaufs,
  • 3 a) einen vergrößerten Ausschnitt der 1 bei freigegebenem ersten und verschlossenem zweiten Lochkreis, b) ein Diagramm zur Darstellung des Volumenstromverlaufs,
  • 4 a) einen vergrößerten Ausschnitt der 1 bei freigegebenem ersten und zweiten Lochkreis, b) ein Diagramm zur Darstellung des Volumenstromverlaufs,
  • 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Düsenbaugruppe gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform und
  • 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Düsenbaugruppe gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform.
A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic longitudinal section through a nozzle assembly according to the invention according to a first preferred embodiment,
  • 2 a) an enlarged section of the 1 with closed first and second bolt circle, b) a diagram for the representation of the volume flow curve,
  • 3 a) an enlarged section of the 1 with released first and closed second bolt circle, b) a diagram for the representation of the volume flow curve,
  • 4 a) an enlarged section of the 1 with released first and second bolt circle, b) a diagram for the representation of the volume flow profile,
  • 5 a schematic longitudinal section through a nozzle assembly according to the invention according to a second preferred embodiment and
  • 6 a schematic longitudinal section through a nozzle assembly according to the invention according to a third preferred embodiment.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Die in der 1 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Düsenbaugruppe 1 für einen Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum 2 einer Brennkraftmaschine umfasst einen Düsenkörper 3, in dem zwei koaxial angeordnete Düsennadeln 4, 6 aufgenommen sind. Die äußere Düsennadel 4 ist zur Aufnahme der inneren Düsennadel 6 als Hohlnadel ausgeführt und bildet einen Dichtsitz 8 für die innere Düsennadel 6 aus. Über die Hubbewegung der äußeren Düsennadel 4 ist mindestens eine im Düsenkörper 3 ausgebildete Einblasöffnung 5 zum Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs freigebbar und wieder verschließbar. Um den gasförmigen Kraftstoff im Brennraum 2 zu zünden, wird kurz zuvor im Wege einer Piloteinspritzung flüssiger Kraftstoff in den Brennraum 2 eingespritzt. Hierzu weist die Düsenbaugruppe 1 einen ersten Lochkreis 7.1 ausbildende Einspritzöffnungen 7 auf, die in der äußeren Düsennadel 4 im Bereich des Dichtsitzes 8 ausgebildet sind (siehe 2a). Bei einer Hubbewegung der inneren Düsennadel 6 werden die Einspritzöffnungen 7 des ersten Lochkreises 7.1 freigegeben und flüssiger Kraftstoff in den Brennraum 2 der Brennkraftmaschine eingespritzt (siehe 3a). Die innere Düsennadel 6 hebt dabei nur geringfügig vom Dichtsitz 8 ab. Da der Dichtsitz 8 und eine mit dem Dichtsitz 8 zusammenwirkende Dichtkontur 10 der inneren Düsennadel 6 konisch geformt sind, reicht dieser Hub aus um die Einspritzöffnungen 7 des ersten Lochkreises 7.1 freizugeben. Weitere Einspritzöffnungen 7 eines zweiten Lochkreises 7.2, der in einem axialen Abstand zum ersten Lochkreis 7.1 in der äußeren Düsennadel 4 ausgebildet ist, bleiben verschlossen. Denn im Gasbetrieb der Brennkraftmaschine wird die Einspritzmenge auf die erforderliche Zündmenge beschränkt. Da es sich hierbei um Kleinstmengen handelt, sind die Einspritzöffnungen 7 des ersten Lochkreises 7.1 entsprechend klein dimensioniert.The in the 1 exemplified nozzle assembly according to the invention 1 for a fuel injector for introducing a gaseous and a liquid fuel into a combustion chamber 2 an internal combustion engine comprises a nozzle body 3 in which two coaxially arranged nozzle needles 4 . 6 are included. The outer nozzle needle 4 is for receiving the inner nozzle needle 6 designed as a hollow needle and forms a sealing seat 8th for the inner nozzle needle 6 out. About the stroke movement of the outer nozzle needle 4 is at least one in the nozzle body 3 trained injection port 5 For blowing the gaseous fuel releasable and closed again. To the gaseous fuel in the combustion chamber 2 to ignite, just before by liquid fuel in the combustion chamber by way of a pilot injection 2 injected. For this purpose, the nozzle assembly 1 a first bolt circle 7.1 forming injection ports 7 on that in the outer nozzle needle 4 in the area of the sealing seat 8th are trained (see 2a) , With a lifting movement of the inner nozzle needle 6 become the injection openings 7 of the first bolt circle 7.1 released and liquid fuel into the combustion chamber 2 the internal combustion engine injected (see 3a) , The inner nozzle needle 6 lifts only slightly from the sealing seat 8th from. Because the sealing seat 8th and one with the sealing seat 8th cooperating sealing contour 10 the inner nozzle needle 6 are conically shaped, this stroke is sufficient around the injection openings 7 of the first bolt circle 7.1 release. Further injection openings 7 a second circle of holes 7.2 which is at an axial distance to the first bolt circle 7.1 in the outer nozzle needle 4 is formed, remain closed. Because in the gas operation of the internal combustion engine, the injection quantity is limited to the required amount of ignition. Since these are very small quantities, the injection openings 7 of the first bolt circle 7.1 correspondingly small dimensions.

Zum Verschließen der Einspritzöffnungen 7 des zweiten Lochkreises 7.2 weist die innere Düsennadel 6 einen endseitigen Zapfen 11 auf, der in ein an den Dichtsitz 8 anschließendes Sackloch 9 der äußeren Düsennadel 4 eintaucht. Der Zapfen 11 weist eine zylinderförmige Dichtkontur 12 sowie einen hieran anschließenden konischen Endabschnitt 13 auf. Die zylinderförmige Dichtkontur 12 stellt sicher, dass bei einem ersten Öffnungshub der inneren Düsennadel 6 die Einspritzöffnungen 7 des zweiten Lochkreises 7.2 verschlossen bleiben. Erst wenn die innere Düsennadel 6 soweit angehoben wird, dass der die zylinderförmige Dichtkontur 12 aufweisende Abschnitt des Zapfens 11 vollständig aus dem Sackloch 9 austaucht, werden auch die Einspritzöffnungen 7 des zweiten Lochkreises 7.2 freigegeben (siehe 4a). In diesem Fall wird flüssiger Kraftstoff über den ersten und den zweiten Lochkreis 7.1, 7.2 in den Brennraum 2 eingespritzt, so dass die Einspritzmenge deutlich angehoben wird. Auf diese Weise kann ein Kaltstart der Brennkraftmaschine oder ein Notbetrieb allein mit flüssigem Kraftstoff realisiert werden.For closing the injection openings 7 of the second circle of holes 7.2 has the inner nozzle needle 6 an end-side pin 11 on, in a to the sealing seat 8th subsequent blind hole 9 the outer nozzle needle 4 dips. The pin 11 has a cylindrical sealing contour 12 and a subsequent conical end section 13 on. The cylindrical sealing contour 12 Ensures that during a first opening stroke of the inner nozzle needle 6 the injection openings 7 of the second circle of holes 7.2 stay closed. Only when the inner nozzle needle 6 is raised so far that the cylindrical sealing contour 12 having portion of the pin 11 completely out of the blind hole 9 emerges, also the injection ports 7 of the second circle of holes 7.2 released (see 4a) , In this case, liquid fuel will pass through the first and second pitch circles 7.1 . 7.2 in the combustion chamber 2 injected, so that the injection quantity is significantly increased. In this way, a cold start of the internal combustion engine or an emergency operation can be realized alone with liquid fuel.

Den 2a, 3a, und 4a sind jeweils 2b, 3b und 4b zugeordnet, die den Volumenstrom Q in Abhängigkeit von der Ansteuerung bzw. Ansteuerdauer AD der inneren Düsennadel 6 darstellen. Die Diagramme zeigen deutlich das gestufte Öffnungsverhalten der inneren Düsennadel 6, wobei in einer ersten Stufe (3b) nur der erste Lochkreis 7.1 freigegeben wird, so dass der Volumenstrom Q gering ist, und in einer zweiten Stufe (4b) beide Lochkreise 7.1, 7.2. freigegeben sind, so dass der Volumenstrom Q maximal ist.The 2a . 3a , and 4a are each 2 B . 3b and 4b assigned to the volume flow Q depending on the activation or activation duration AD the inner nozzle needle 6 represent. The diagrams clearly show the stepped opening behavior of the inner nozzle needle 6 where in a first stage ( 3b) only the first bolt circle 7.1 is released, so that the flow rate Q is low, and in a second stage ( 4b) both hole circles 7.1 . 7.2 , are released, so that the volume flow Q is maximum.

In der 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe 1 dargestellt. Hier sind nicht nur die Einblasöffnungen 5, sondern auch die Einspritzöffnungen 7 im Düsenkörper 3 ausgebildet. Der Düsenkörper 3 ist hierzu brennraumseitig geschlossen ausgeführt, so dass auch das Sackloch 9 durch den Düsenkörper 3 gebildet wird. Der Dichtsitz 8 für die innere Düsennadel 6 wird dabei durch die äußere Düsennadel 4 ausgebildet, welche die innere Düsennadel 6 im Bereich der mit dem Dichtsitz 8 zusammenwirkenden Dichtkontur 10 umgreift. Der gleiche Abschnitt der äußeren Düsennadel 4 wirkt dichtend mit dem Düsenkörper 3 zusammen, so dass hierüber eine Medientrennung bewirkt wird.In the 5 is another preferred embodiment of a nozzle assembly according to the invention 1 shown. Here are not just the injection openings 5 , but also the injection openings 7 in the nozzle body 3 educated. The nozzle body 3 is this closed on the combustion chamber side, so that the blind hole 9 through the nozzle body 3 is formed. The seal seat 8th for the inner nozzle needle 6 is doing through the outer nozzle needle 4 formed, which the inner nozzle needle 6 in the area of the seal seat 8th cooperating sealing contour 10 embraces. The same section of the outer nozzle needle 4 acts sealingly with the nozzle body 3 together, so that over this a media separation is effected.

Eine Abwandlung der Ausführungsform der 5 ist in der 6 dargestellt. Hier sind die Einblasöffnungen 5 in einem größeren axialen Abstand zu den Einspritzöffnungen 7 angeordnet. Dadurch vergrößert sich der Leckagepfad zwischen Gasbereich und Flüssigkraftstoffbereich, so dass eine verbesserte Medientrennung bewirkt wird.A modification of the embodiment of the 5 is in the 6 shown. Here are the injection openings 5 at a greater axial distance to the injection openings 7 arranged. This increases the leakage path between the gas area and the liquid fuel area, so that improved media separation is effected.

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Claims (9)

Düsenbaugruppe (1) für einen Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Düsenkörper (3) und zwei koaxial angeordnete Düsennadeln (4, 6), wobei die zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgeführte äußere Düsennadel (4) das Einbringen des gasförmigen Kraftstoffs über mindestens eine Einblasöffnung (5) steuert und wobei die innere Düsennadel (6) das Einbringen des flüssigen Kraftstoffs über mindestens eine Einspritzöffnung (7) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einspritzöffnungen (7) einen ersten Lochkreis (7.1) und einen in einem axialen Abstand zum ersten Lochkreis (7.1) angeordneten zweiten Lochkreis (7.2) ausbilden, so dass über die innere Düsennadel (6) unterschiedliche Gesamtöffnungsquerschnitte (A1, A2) zum Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs freigebbar sind.Nozzle assembly (1) for a fuel injector for introducing a gaseous and a liquid fuel into a combustion chamber (2) of an internal combustion engine, comprising a nozzle body (3) and two coaxially arranged nozzle needles (4, 6), wherein the at least partially designed as a hollow needle outer nozzle needle (4) controls the introduction of the gaseous fuel via at least one injection opening (5) and wherein the inner nozzle needle (6) controls the introduction of the liquid fuel via at least one injection opening (7), characterized in that a plurality of injection openings (7) has a first pitch circle (7.1) and form a second pitch circle (7.2) arranged at an axial distance from the first pitch circle (7.1), so that different total opening cross sections (A 1 , A 2 ) for injecting the liquid fuel can be released via the inner jet needle (6). Düsenbaugruppe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den ersten und zweiten Lochkreis (7.1, 7.2) ausbildenden Einspritzöffnungen (7) in der äußeren Düsennadel (4) oder im Düsenkörper (3) ausgebildet sind.Nozzle assembly (1) after Claim 1 , characterized in that the first and second bolt holes (7.1, 7.2) forming injection openings (7) in the outer nozzle needle (4) or in the nozzle body (3) are formed. Düsenbaugruppe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lochkreis (7.1) im Bereich eines Dichtsitzes (8) für die innere Düsennadel (6) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Dichtsitz (8) konisch geformt ist.Nozzle assembly (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the first bolt circle (7.1) in the region of a sealing seat (8) for the inner nozzle needle (6) is arranged, wherein preferably the sealing seat (8) is conically shaped. Düsenbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lochkreis (7.2) im Bereich eines durch die äußere Düsennadel (4) oder durch den Düsenkörper (3) geformten Sacklochs (9) angeordnet ist, in welches die innere Düsennadel (6) eintaucht.Nozzle assembly (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the second bolt circle (7.2) in the region of a through the outer nozzle needle (4) or through the nozzle body (3) formed blind hole (9) is arranged, in which the inner nozzle needle (6) dips. Düsenbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Düsennadel (6) eine vorzugsweise konische Dichtkontur (10) und einen endseitigen Zapfen (11) aufweist.Nozzle assembly (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner nozzle needle (6) has a preferably conical sealing contour (10) and an end-side pin (11). Düsenbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnungen (7) des ersten Lochkreises (7.1) jeweils einen kleineren Öffnungsquerschnitt als die Einspritzöffnungen (7) des zweiten Lochkreises (7.2) aufweisen.Nozzle assembly (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the injection openings (7) of the first pitch circle (7.1) each have a smaller opening cross-section than the injection openings (7) of the second pitch circle (7.2). Düsenbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnungen (7) des ersten Lochkreises (7.1) allein einen Gesamtöffnungsquerschnitt (A1) und in Kombination mit den Einspritzöffnungen (7) des zweiten Lochkreises (7.2) einen Gesamtöffnungsquerschnitt (A2) aufweisen, wobei das Flächenverhältnis A1/A2 15-75% beträgt.Nozzle assembly (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the injection openings (7) of the first pitch circle (7.1) alone have a total opening cross-section (A 1 ) and in combination with the injection openings (7) of the second pitch circle (7.2) a total opening cross-section ( A 2 ), wherein the area ratio A 1 / A 2 is 15-75%. Düsenbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnungen (7) eines Lochkreises (7.1, 7.2) jeweils in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind.Nozzle assembly (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the injection openings (7) of a bolt circle (7.1, 7.2) are each arranged at the same angular distance from one another. Kraftstoffinjektor zum Einbringen eines gasförmigen und eines flüssigen Kraftstoffs in einen Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Düsenbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.A fuel injector for introducing a gaseous and a liquid fuel into a combustion chamber (2) of an internal combustion engine, comprising a nozzle assembly (1) according to one of the preceding claims.
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