EP4367380B1 - Injektor und anordnung mit einem injektor - Google Patents

Injektor und anordnung mit einem injektor

Info

Publication number
EP4367380B1
EP4367380B1 EP22740862.2A EP22740862A EP4367380B1 EP 4367380 B1 EP4367380 B1 EP 4367380B1 EP 22740862 A EP22740862 A EP 22740862A EP 4367380 B1 EP4367380 B1 EP 4367380B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injector
nozzle needle
chamber
pressure
working medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP22740862.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4367380A1 (de
Inventor
Heinrich Werger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4367380A1 publication Critical patent/EP4367380A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4367380B1 publication Critical patent/EP4367380B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/04Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure using fluid, other than fuel, for injection-valve actuation
    • F02M47/043Fluid pressure acting on injection-valve in the period of non-injection to keep it closed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0689Injectors for in-cylinder direct injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0206Non-hydrocarbon fuels, e.g. hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0251Details of actuators therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2201/00Fuels
    • F02B2201/06Dual fuel applications
    • F02B2201/062Liquid and liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2201/00Fuels
    • F02B2201/06Dual fuel applications
    • F02B2201/064Liquid and gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0644Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0649Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
    • F02D19/0652Biofuels, e.g. plant oils
    • F02D19/0655Biofuels, e.g. plant oils at least one fuel being an alcohol, e.g. ethanol
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/95Fuel injection apparatus operating on particular fuels, e.g. biodiesel, ethanol, mixed fuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Abgeben eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Injektor zum Einspritzen alternativer Kraftstoffe wie zum Beispiel Ammoniak oder aber Alkohole, wie Ethanol oder Methanol, wobei die Hubbewegung einer Düsennadel über ein von dem Arbeitsmedium unterschiedliches Steuermedium bewirkt wird.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2017 217 991 A1 der Anmelderin ist ein Injektor bekannt. Der bekannte Injektor zeichnet sich durch zwei, mit unterschiedlichen Medien befüllbare Druckräume aus, in denen eine Düsennadel hubbeweglich angeordnet ist. Die beiden Druckräume sind durch einen sich quer zur Längsrichtung der Düsennadel erstreckenden Faltenbalg mediendicht voreinander getrennt. Der auf Einlassöffnungen des Injektors gegenüberliegenden Seite angeordnete Druckraum ist mit einem Steuermedium zur Beeinflussung der Längsbewegung der Düsennadel befüllbar, während der auf der Seite der Einlassöffnungen zugewandte Druckraum mit dem über die Einlassöffnungen aus dem Injektor abgebbaren Arbeitsmedium befüllbar ist. Wesentlich ist, dass in einem Zustand, bei dem die beiden Druckräume nicht mit unter Druck stehenden Medien befüllt sind auf die Düsennadel keine in Schließrichtung der Düsennadel wirkende, die Einlassöffnungen verschließende Kraft erzeugt wird.
  • Aus der DE 10 2018 211 510 A1 der Anmelderin ist ein weiterer gattungsgemäßer Injektor bekannt. Auch bei diesem Injektor erfolgt in einem Zustand, bei dem der Steuerraum nicht von dem (hydraulischen) Druck eines Steuermediums kraftbeaufschlagt ist, keine Kraftbeaufschlagung der Düsennadel in Richtung ihrer die Einlassöffnungen verschließenden Stellung.
  • Aus US6749129B2 ist ein Injektor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anpsruchs 1 bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Injektor zum Abgeben eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass er den Druckraum, der mit dem Arbeitsmedium befüllt ist, in einem Zustand, bei dem der Steuerraum nicht von dem Druck des Steuermediums hydraulisch kraftbeaufschlagt ist, gegenüber dem Brennraum abdichtet, indem die Düsennadel in ihre Schließstellung kraftbeaufschlagt ist.
  • Insbesondere ermöglicht es der erfindungsgemäße Injektor, eine relativ hohe, in Richtung der Schließstellung auf die Düsennadel wirkende Schließkraft zu erzeugen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Injektor zusammen mit einem anderen Injektor zum Abgeben bzw. Einspritzen von Arbeitsmedium in einen Brennraum vorgesehen ist, wobei der erfindungsgemäße Injektor beispielsweise Ammoniak oder aber Alkohole, wie Ethanol oder Methanol in den Brennraum einspritzt und der andere Injektor insbesondere zum Einspritzen von Dieselkraftstoff ausgebildet ist. Dabei ist es wesentlich, dass in einem Betriebszustand, bei dem der andere Injektor den (Diesel-) Kraftstoff in den Brennraum einspritzt, während er erfindungsgemäße Injektor drucklos bzw. stillgelegt ist, der durch das Betreiben des anderen Injektors entstehende Brennraumdruck nicht dazu führt, dass Brennraumgase in den erfindungsgemäßen Injektor eindringen können, die ggf. zu einer Beschädigung des Injektors führen könnten.
  • Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die bei dem erfindungsgemäßen Injektor durch wenigstens eine Schließfeder auf die Düsennadel erzeugbare Schließkraft derart ausgelegt ist, dass diese wenigstens so groß ist wie der Brennraumdruck, wenn die Brennkraftmaschine mit einem anderen Injektor betrieben wird, um die Düsennadel in ihrer Schließstellung zu halten.
  • Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen ist es daher bei einem erfindungsgemäßen Injektor vorgesehen, dass die Düsennadel mit wenigstens einer Schließfeder gekoppelt, insbesondere in Anlagekontakt mit der wenigstens einen Schließfeder angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Schließfeder die Düsennadel in Richtung ihrer Schließstellung durch Federkraft kraftbeaufschlagt. Weiter weist die Düsennadel im Steuerraum einen Abschnitt auf, der von einer Führungshülse radial umgeben ist, und dass die Führungshülse von einer ersten Schließfeder gegen ein den Steuerraum begrenzendes Bauteil kraftbeaufschlagt ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, eine zur Erzeugung einer relativ hohen Schließkraft auf die Düsennadel vorgesehene zweite Schließfeder außerhalb des Steuerraums in einem separaten Federraum anzuordnen, wobei der Steuerraum gegenüber diesem anderen Raum (Federraum) durch die Führungshülse abgedichtet ist. In einem vom Niederdruckbereich separaten Federraum ist eine zweite Schließfeder angeordnet, und die zweite Schließfeder ist dazu ausgebildet, die Düsennadel mit einer größeren Kraft in Richtung ihrer Schließstellung zu beaufschlagen als die erste Schließfeder. Insbesondere ermöglicht es eine derartige konstruktive Ausgestaltung, dass die zweite Schließfeder eine nahezu beliebige Größe bzw. Form und Geometrie aufweisen kann, ohne dass dadurch die Größe des Steuerraums negativ beeinflusst bzw. vergrößert werden muss.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Injektors zum Abgeben eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Mit Blick auf typische Brennraumdrücke bei der Verwendung eines (zusätzlichen bzw. zweiten) Injektors, der dazu ausgebildet ist, flüssigen Brennstoff bzw. (Diesel-) Kraftstoff in den Brennraum einzuspritzen, ist es vorgesehen, dass die Düsennadel in Richtung ihrer Längsachse betrachtet zwischen dem Druckraum für das Arbeitsmedium und dem Steuerraum für das Steuermedium in einem Führungsabschnitt des Injektorgehäuses radial geführt ist, dass der Druck des Steuermediums im Steuerraum auf eine senkrecht zur Längsachse der Düsennadel angeordnete Steuerfläche wirkt, dass die Düsennadel in ihrer Schließstellung unter Ausbildung eines Dichtsitzes an einem Wandabschnitt des Druckraums anliegt, und dass die Fläche der Düsennadel im Bereich des Dichtsitzes maximal 41% der Fläche im Bereich des Führungsabschnitts und die Fläche der Steuerfläche zwischen 23% und 74% der Fläche im Bereich des Führungsabschnitts entspricht.
  • Zur Erzeugung einer in Öffnungsrichtung der Düsennadel wirkenden Kraft zum Freigegen der Einlassöffnungen bei einer Druckreduzierung im Steuerraum ist es vorgesehen, dass die Düsennadel in dem Druckraum für das Arbeitsmedium eine Druckfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, unter dem hydraulischen Druck des Arbeitsmediums eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf die Düsennadel zu erzeugen.
  • In bevorzugter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass das Bauteil, an der die Führungshülse (dichtend) anliegt, eine Drosselplatte ist.
  • Um eine zusätzliche Abdichtung zwischen dem im Steuerraum befindlichen Steuermedium und dem im Druckraum befindlichen Arbeitsmedium zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass im Bereich des Führungsabschnitts für die Düsennadel eine radial um die Längsachse der Düsennadel umlaufende Nut ausgebildet ist, die mit einem Sperrmedium befüllbar ist. Dieses Sperrmedium kann beispielsweise ein Sperröl mit einer relativ hohen Viskosität sein, sodass auch eine Durchmischung des Sperrmediums mit dem Arbeitsmedium bzw. dem Steuermedium erschwert ist.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung eine Anordnung zum Abgeben von Arbeitsmedium in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem soweit beschriebenen ersten Injektor, sowie mit einem zweiten Injektor, der dazu ausgebildet ist, ein von dem ersten Injektor unterschiedliches Arbeitsmedium in den Brennraum einzuspritzen, wobei der Brennraumdruck beim Betreiben der Brennkraftmaschine mit dem zweiten Injektor maximal etwa 350bar beträgt.
  • Ganz besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Anordnung dazu ausgebildet ist, einen alternativen Kraftstoff wie Ammoniak oder aber Alkohole, wie Ethanol oder Methanol als Arbeitsmedium für den ersten Injektor und Dieselkraftstoff für den zweiten Injektor in den Brennraum der Brennkraftmaschine abzugeben.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von zwei Injektoren im Bereich eines Brennraums einer Brennkraftmaschine und
    Fig. 2
    einen Injektor zum Abgeben eines insbesondere flüssigen Arbeitsmediums in den Brennraum der Brennkraftmaschine in einem vereinfacht dargestellten Längsschnitt.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In der Fig. 1 ist eine Anordnung 100 gezeigt, bei der im Bereich eines Brennraums 1 einer Brennkraftmaschine 2 zwei Injektoren 10, 20 vorgesehen sind, um unterschiedliche Arbeitsmedien in den Brennraum 1 der Brennkraftmaschine 2 abzugeben bzw. einzuspritzen oder einzublasen. Insbesondere ist der erste Injektor 10 dazu ausgebildet, ein in einem Vorratsspeicher 12 bevorratetes erstes Arbeitsmedium, insbesondere einen alternativen Kraftsoff wie Ammoniak oder aber Alkohole, wie Ethanol oder Methanol in den Brennraum 1 einzuspritzen, während der andere Injektor 20 dazu ausgebildet ist, ein in einem zweiten Vorratsspeicher 14 bevorratetes zweites Arbeitsmedium, insbesondere Dieselkraftstoff in den Brennraum 1 einzuspritzen.
  • Wesentlich dabei ist darüber hinaus, dass die beiden Injektoren 10, 20 gemeinsam betrieben werden können, insbesondere, wenn der andere Injektor 20 als Zündquelle für das Entzünden des Arbeitsmediums des ersten Injektors 10 dient. Der erste Injektor 10 kann jedoch bedarfsweise auch stillgelegt werden, wenn beispielsweise kein erstes Arbeitsmedium verfügbar ist. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine 2 ausschließlich mit dem anderen, zweiten Injektor 20 betrieben.
  • Der in der Fig. 2 näher dargestellte Injektor 10 weist ein Injektorgehäuse 22 auf, in dem eine Ausnehmung 24 ausgebildet ist, die mehrere, unterschiedliche Durchmesser aufweisende Abschnitte hat. Das Injektorgehäuse 22 weist auf der dem Brennraum 1 zugewandten Seite mehrere Einlassöffnungen 26 auf, die dazu ausgebildet sind, das (gasförmige) Arbeitsmedium in den Brennraum 1 der Brennkraftmaschine 2 einzublasen. Hierzu bildet die Ausnehmung 24 auf der den Einlassöffnungen 26 zugewandten Seite einen Druckraum 28 aus, der über eine Zuführbohrung 30 mit dem unter Druck stehenden Arbeitsmedium verbindbar ist.
  • Innerhalb der Ausnehmung 24 ist in Richtung einer Längsachse 32 eine Düsennadel 34 hubbeweglich angeordnet. In der in der Fig. 2 dargestellten Schließstellung sitzt ein Düsennadelende 35, das konisch ausgebildet ist, im Bereich eines Wandabschnitts 36 der Ausnehmung 24 unter Ausbildung eines Dichtsitzes 38 an der Ausnehmung 24 an, um die Einlassöffnungen 26 zumindest mittelbar zu verschließen. Auch weist die Düsennadel 34 innerhalb des Druckraums 28 Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf, derart, dass eine im Ausführungsbeispiel konisch ausgebildete Druckfläche 39 bei einer hydraulischen Druckbeaufschlagung des Druckraums 28 durch das Arbeitsmedium eine die Einlassöffnungen 26 freigebende Öffnungskraft auf die Düsennadel 34 erzeugt.
  • Die Düsennadel 34 ist in Längsrichtung betrachtet in einem mittleren Bereich in einem Führungsabschnitt 40 der Ausnehmung 24 radial geführt. Im Bereich des Führungsabschnitts 40 weist die Düsennadel 34 bzw. der Führungsabschnitt 40 einen konstanten Durchmesser D auf. Wiederum in etwa in einem mittleren Bereich des Führungsabschnitts 40 ist im Bereich der Wand der Ausnehmung 24 eine radial um die Längsachse 32 umlaufende Ringnut 42 ausgebildet, die über einen Zuführkanal 44 mit einem Sperrmedium in Form eines Sperröls o.ä. befüllbar ist. Für den Fall, dass der Injektor 20 als Dieselinjektor ausgebildet ist, kann das Sperrmedium bzw. Sperröl aus dem Kraftstoffkreislauf des Injektors 20 entnommen werden, d.h., dass es sich bei dem Sperrmedium dann um Diesel handeln kann.
  • Die Düsennadel 34 ragt auf der den Einlassöffnungen 26 abgewandten Seite mit einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 45 in einen Steuerraum 46 hinein, der ebenfalls in der Ausnehmung 24 ausgebildet ist. Der Steuerraum 46 hat über eine Zulaufbohrung 48 Verbindung mit einem Vorratsspeicher 49 für ein unter Druck stehendes Steuermedium, wobei das Steuermedium ein von dem Arbeitsmedium unterschiedliches Medium ist. Weiterhin ist der Steuerraum 46 über eine Ablaufbohrung 50 in einen Niederdruckbereich 52 druckentlastbar. Hierzu dient ein Ventil 54, das in einer geöffneten Stellung einen Abfluss des Steuermediums aus dem Steuerraum 46 ermöglicht. Das Ventil 54 lässt sich, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt und daher nicht näher erläutert, beispielsweise mittels eines Magnetaktuators betätigen.
  • Der Steuerraum 46 bzw. die Ausnehmung 24 ist auf der den Einlassöffnungen 26 gegenüberliegenden Seite von einer Drosselplatte 55 verschlossen, in der eine Zulaufdrossel 56 für den Zulaufkanal 44 und eine Ablaufdrossel 57 für die Ablaufbohrung 50 ausgebildet sind. Weiterhin weist die Drosselplatte 55 konzentrisch zur Längsachse 32 eine Durchgangsbohrung 58 auf, die auf der dem Steuerraum 46 gegenüberliegenden Seite in einem Federraum 60 mündet.
  • Innerhalb des Steuerraums 46 ist der als Führungsabschnitt wirkende Abschnitt 45 der Düsennadel 34 radial von einer Führungshülse 62 umgeben, die der Abdichtung der Durchgangsbohrung 58 in Richtung des Federraums 60 dient. Hierzu ist die Führungshülse 62, die auf der der Drosselplatte 55 zugewandten Seite eine konisch ausgebildete, radial um die Längsachse 32 umlaufende Dichtkante 63 aufweist, von der Federkraft einer ersten Schließfeder 64 in Richtung der Drosselplatte 55 kraftbeaufschlagt. Die erste Schließfeder 64 stützt sich an der Düsennadel 34 im Bereich einer ringförmigen, radial um die Längsachse 32 umlaufenden Steuerfläche 65 ab.
  • Die Düsennadel 34 durchsetzt die Durchgangsbohrung 58 mit einem im Durchmesser nochmals reduzierten Abschnitt 66, der im Bereich des Federraums 60 tellerartig im Durchmesser vergrößert ausgebildet ist. Im Federraum 60 ist eine zweite Schließfeder 68 angeordnet, die sich dadurch auszeichnet, dass sie sich gegen ein gehäusefestes, nicht dargestelltes Bauteil des Injektors 10 abstützt und die Düsennadel 34 in Richtung des Dichtsitzes 38 mit einer größeren Federkraft beaufschlagt als die Federkraft der ersten Schließfeder 64.
  • Zum Abgeben von Arbeitsmedium in den Brennraum 1 der Brennkraftmaschine 2 durch den Injektor 10 ist der Druckraum 28 mit unter hohem Druck stehendem Arbeitsmedium (Gas) befüllt. Zum Anheben der Düsennadel 34 aus ihrer in der Fig. 2 dargestellten Schließstellung in eine Öffnungsstellung, bei der das Arbeitsmedium über die Einlassöffnungen 26 in den Brennraum 1 ausströmen kann, ist es erforderlich, dass der Druck im Steuerraum 46 verringert wird. Dies erfolgt durch Ansteuern des Ventils 54, sodass das Steuermedium in den Niederdruckraum 52 abströmen kann. Die zum Öffnen der Düsennadel 34 benötigte Öffnungskraft wird durch das in dem Druckraum 28 gegen die Druckfläche 39 an der Düsennadel 34 wirkende Arbeitsmedium bewirkt.
  • Zum Schließen der Düsennadel 34 wird durch Schließen des Ventils 54 der hydraulische Druck in dem Steuerraum 46 erhöht, was eine hydraulische (zusätzliche) Schließkraft in Richtung der Schließstellung der Düsennadel 34 bewirkt, wobei die Federkräfte der beiden Schließfedern 64 und 68, zusammen mit der hydraulischen Schließkraft durch das Steuermedium in den Steuerraum 46, größer sein müssen als die in Öffnungsrichtung auf die Düsennadel 34 wirkende Kraft durch das in dem Druckraum 28 befindliche Arbeitsmedium an der Druckfläche 39.
  • Weiterhin ist es wesentlich, dass bei nicht betriebenem Injektor 10, insbesondere, wenn die Brennkraftmaschine 2 durch den zweiten Injektor 20 mit flüssigem (Otto-) Kraftstoff bzw. Arbeitsmedium betrieben wird, die Düsennadel 34 gegen den im Brennraum 1 herrschenden Brennraumdruck, der typischerweise bis zu etwa 350bar betragen kann, in ihrer Schließstellung verbleibt, was durch die Federkraft der beiden Schließfedern 64, 68 ermöglicht wird. Mit Blick auf den angesprochenen maximalen Brennraumdruck hat es sich dabei als erforderlich herausgestellt, dass die Fläche AS der Düsennadel 34 im Bereich des Dichtsitzes 38 maximal 41 % der Fläche AF im Bereich des Führungsdurchmessers der Düsennadel 34 bzw. des Führungsabschnitts 40, und die Fläche ASt des Abschnitts 66 in Höhe der Steuerfläche 65 zwischen 23% und 74% der Fläche AF im Bereich des Führungsdurchmessers der Düsennadel 34 bzw. des Führungsabschnitts 40 entspricht.
  • Der soweit beschriebene Injektor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims (7)

  1. Injektor (10) zum Abgeben eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums in einen Brennraum (1) einer Brennkraftmaschine (2), mit einem Injektorgehäuse (22), in dem eine Düsennadel (34) zwischen einer wenigstens eine Einlassöffnung (26) für das Arbeitsmedium in den Brennraum (1) verschließenden Schließstellung und einer die wenigstens eine Einlassöffnung (26) freigebenden Öffnungsstellung längsverschiebbar angeordnet ist, mit einem im Injektorgehäuse (22) angeordneten Druckraum (28) für das Arbeitsmedium, und mit einem im Injektorgehäuse (22) angeordneten Steuerraum (46), der mit einem unter Druck stehenden, von dem Arbeitsmedium unterschiedlichen Steuermedium befüllbar ist, wobei der Druck des Steuermediums die Düsennadel (34) in Richtung ihrer Schließstellung kraftbeaufschlagt, wobei der Steuerraum (34) über ein Steuerventil (54) in einen Niederdruckbereich (52) druckentlastbar ist, und wobei der Druckraum (28) und der Steuerraum (46) hydraulisch voneinander getrennt sind und die Düsennadel (34) mit wenigstens einer Schließfeder (64, 68) gekoppelt ist, insbesondere in Anlagekontakt mit der wenigstens einen Schließfeder (64, 68) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Schließfeder (64, 68) die Düsennadel (34) in Richtung ihrer Schließstellung durch Federkraft kraftbeaufschlagt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Düsennadel (34) im Steuerraum (46) einen Abschnitt (45) aufweist, der von einer Führungshülse (62) radial umgeben ist, und dass die Führungshülse (62) von einer ersten Schließfeder (64) gegen eine den Steuerraum (46) begrenzendes Bauteil kraftbeaufschlagt ist, wobei in einem vom Niederdruckbereich (52) separaten Federraum (60) eine zweite Schließfeder (68) angeordnet ist und die zweite Schließfeder (68) dazu ausgebildet ist, die Düsennadel (34) mit einer größeren Kraft in Richtung ihrer Schließstellung zu beaufschlagen als die erste Schließfeder (64).
  2. Injektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Düsennadel (34) in Richtung ihrer Längsachse (32) betrachtet zwischen dem Druckraum (28) für das Arbeitsmedium und dem Steuerraum (46) für das Steuermedium in einem Führungsabschnitt (40) des Injektorgehäuses (22) radial geführt ist, dass der Druck des Steuermediums im Steuerraum (46) auf eine senkrecht zur Längsachse (32) der Düsennadel (34) angeordnete Steuerfläche (65) wirkt, dass die Düsennadel (34) in ihrer Schließstellung unter Ausbildung eines Dichtsitzes (38) an einem Wandabschnitt (36) des Druckraums (28) anliegt, und dass die Fläche (AS) der Düsennadel (34) im Bereich des Dichtsitzes (38) maximal 41% der Fläche (AF) im Bereich des Führungsabschnitts (40) und die Fläche (ASt) der Steuerfläche (65) zwischen 23% und 74% der Fläche (AF) im Bereich des Führungsabschnitts (40) entspricht.
  3. Injektor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Düsennadel (34) in dem Druckraum (28) für das Arbeitsmedium eine Druckfläche (39) aufweist, die dazu ausgebildet ist, unter dem hydraulischen Druck des Arbeitsmediums eine in die wenigstens eine Einlassöffnung (26) freigebende Öffnungsstellung wirkende Kraft auf die Düsennadel (34) zu erzeugen.
  4. Injektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bauteil als Drosselplatte (55) ausgebildet ist.
  5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Bereich des Führungsabschnitts (40) eine radial um die Längsachse (32) umlaufende Nut (42) ausgebildet ist, die mit einem Sperrmedium befüllbar ist.
  6. Anordnung (100) zum Abgeben von Arbeitsmedium in den Brennraum (1) einer Brennkraftmaschine (2), aufweisend einen ersten Injektor (10), der nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, und einen zweiten Injektor (20), der dazu ausgebildet ist, ein von dem ersten Injektor (10) unterschiedliches Arbeitsmedium in den Brennraum (1) einzuspritzen, wobei der Brennraumdruck beim Betreiben der Brennkraftmaschine (2) mit dem zweiten Injektor (20) bis zu etwa 350bar beträgt.
  7. Anordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Injektor (10) dazu ausgebildet ist, einen alternativen Kraftstoff wie Ammoniak oder aber Alkohole, wie Ethanol oder Methanol als Arbeitsmedium und der zweite Injektor (20) Dieselkraftstoff als Arbeitsmedium in den Brennraum (1) abzugeben.
EP22740862.2A 2021-07-05 2022-07-05 Injektor und anordnung mit einem injektor Active EP4367380B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021206997.5A DE102021206997A1 (de) 2021-07-05 2021-07-05 Injektor und Anordnung mit einem Injektor
PCT/EP2022/068608 WO2023280866A1 (de) 2021-07-05 2022-07-05 Injektor und anordnung mit einem injektor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP4367380A1 EP4367380A1 (de) 2024-05-15
EP4367380B1 true EP4367380B1 (de) 2026-03-18

Family

ID=82492292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22740862.2A Active EP4367380B1 (de) 2021-07-05 2022-07-05 Injektor und anordnung mit einem injektor

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4367380B1 (de)
JP (1) JP7759712B2 (de)
KR (1) KR20240026518A (de)
DE (1) DE102021206997A1 (de)
WO (1) WO2023280866A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12486810B1 (en) * 2024-06-04 2025-12-02 Caterpillar Inc. Dual fuel system and method feeding same fuel at two pressures to fuel injector
GB2642544A (en) * 2024-07-12 2026-01-14 Phinia Delphi Luxembourg Sarl Dual fuel injector

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017217991A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Injektor zum Dosieren eines Fluids unter hohem Druck und Verfahren zum Betreiben eines solchen Injektors

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH665453A5 (de) 1985-01-11 1988-05-13 Sulzer Ag Zylinderdeckel fuer eine kolbenbrennkraftmaschine.
DE9407079U1 (de) * 1993-08-03 1994-12-08 Robert Bosch Gmbh, 70469 Stuttgart Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine
US5687693A (en) * 1994-07-29 1997-11-18 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated fuel injector with direct control needle valve
DE69727713T2 (de) * 1996-08-30 2004-11-25 Caterpillar Inc., Peoria Elektro-hydraulisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil mit einer Düsennadel, die direkt angesteuert wird
US6298826B1 (en) * 1999-12-17 2001-10-09 Caterpillar Inc. Control valve with internal flow path and fuel injector using same
US6749129B2 (en) 2002-07-31 2004-06-15 Caterpillar Inc Directly controlled fuel injector with sealing against fluid mixing
JP4582048B2 (ja) 2006-05-19 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9422899B2 (en) 2011-10-24 2016-08-23 Caterpillar Inc. Dual fuel injector with hydraulic lock seal and liquid leak purge strategy
CN103670851B (zh) 2013-11-28 2015-10-28 上海交通大学 适用于二甲醚燃料的双高压油管喷油器
US9856841B2 (en) 2014-05-30 2018-01-02 Avl Powertrain Engineering, Inc. Fuel injector
DK178656B1 (en) * 2015-03-20 2016-10-17 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland Fuel valve for injecting a low flashpoint fuel into a combustion chamber of a large self-igniting turbocharged two-stroke internal combustion engine
DE102016210228A1 (de) 2016-06-09 2017-12-14 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
DE102017202933A1 (de) 2017-02-23 2018-08-23 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs
DE102018211510A1 (de) 2018-07-11 2020-01-16 Robert Bosch Gmbh Injektor zur Einspritzung eines Fluids unter hohem Druck

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017217991A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Injektor zum Dosieren eines Fluids unter hohem Druck und Verfahren zum Betreiben eines solchen Injektors

Also Published As

Publication number Publication date
JP7759712B2 (ja) 2025-10-24
WO2023280866A1 (de) 2023-01-12
JP2024523548A (ja) 2024-06-28
KR20240026518A (ko) 2024-02-28
DE102021206997A1 (de) 2023-01-05
EP4367380A1 (de) 2024-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1115970B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP2183476B1 (de) Kraftstoffeinspritzventil mit verbesserter dichtheit am dichtsitz eines druckausgeglichenen steuerventils
EP1446571A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
DE19709794A1 (de) Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
EP1423600A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE10246974A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP4367380B1 (de) Injektor und anordnung mit einem injektor
DE10039424A1 (de) Dosierventil mit einem hydraulischen Übertragungselement
EP1918570B1 (de) Kraftstoffinjektor mit Speichervolumensegment
EP1733139A1 (de) Common-rail-injektor
EP2294309A1 (de) Kraftstoff-injektor
DE10353045A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil
EP1433951A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
EP1840366B1 (de) Kraftstoffinjektor
EP1608866A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil f r brennkraftmaschinen
DE10050599B4 (de) Einspritzventil mit einem Pumpkolben
DE102018201279B4 (de) Hochdruckanschluss für eine Kraftstoffhochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems sowie Kraftstoffhochdruckpumpe
EP1740822B1 (de) Common-rail-injektor
EP1740821B1 (de) Common-rail-injektor
WO2004057180A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
EP2439398A1 (de) Brennstoffeinspritzventil
EP1843038B1 (de) Kraftstoffinjektor mit einer kegeligen Gehäusehochdruckdichtung
DE102007011788A1 (de) Kraftstoffinjektor
DE19929881A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE102006050033A1 (de) Injektor, insbesondere Common-Rail-Injektor

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240205

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
REG Reference to a national code

Ref legal event code: R079

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02M0047020000

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Ref document number: 502022007397

Country of ref document: DE

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02M0047020000

Ipc: F02B0043100000

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F02B 43/10 20060101AFI20251008BHEP

Ipc: F02D 19/06 20060101ALI20251008BHEP

Ipc: F02M 21/02 20060101ALI20251008BHEP

Ipc: F02M 47/02 20060101ALI20251008BHEP

Ipc: F02M 61/20 20060101ALI20251008BHEP

Ipc: F02M 61/14 20060101ALI20251008BHEP

Ipc: F02M 47/04 20060101ALI20251008BHEP

Ipc: F02M 43/00 20060101ALI20251008BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20251027

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: F10

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: U-0-0-F10-F00 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Effective date: 20260318

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH