WO2016134814A1 - Mehrstoff-injektor für eine brennkraftmaschine, verfahren zum betreiben eines mehrstoff-injektors, und brennkraftmaschine - Google Patents

Mehrstoff-injektor für eine brennkraftmaschine, verfahren zum betreiben eines mehrstoff-injektors, und brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2016134814A1
WO2016134814A1 PCT/EP2016/000117 EP2016000117W WO2016134814A1 WO 2016134814 A1 WO2016134814 A1 WO 2016134814A1 EP 2016000117 W EP2016000117 W EP 2016000117W WO 2016134814 A1 WO2016134814 A1 WO 2016134814A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
nozzle needle
control chamber
collecting space
internal combustion
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/000117
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Schwarte
Samuel Vogel
Robby Gerbeth
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.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen 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 MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Priority to CN201680011863.6A priority Critical patent/CN107429652B/zh
Publication of WO2016134814A1 publication Critical patent/WO2016134814A1/de
Priority to US15/486,356 priority patent/US10570861B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/0275—Arrangement of common rails
    • F02M63/028—Returnless common rail system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-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
    • F02M43/04—Injectors peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling 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
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0694—Injectors operating with a plurality of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling 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
    • F02D19/08—Controlling 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 simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling 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 simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-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
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002—Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/005—Fuel injectors without fuel return, i.e. the pressure in the control chamber is released into the combustion chamber with fluid flow only in one direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • DESCRIPTION Multi-fuel injector for an internal combustion engine method for operating a multi-fuel injector, and internal combustion engine
  • the invention relates to a multi-fuel injector for an internal combustion engine, a method for operating a multi-fuel injector and an internal combustion engine with a multi-fuel injector.
  • Multi-fuel injectors are typically used to carry out combustion processes in combustion chambers of an internal combustion engine in which a less ignitable fuel is ignited by a more combustible pilot fuel.
  • a less ignitable fuel is ignited by a more combustible pilot fuel.
  • an Otto fuel for example a fuel gas, by so-called ignition of a more ignitable
  • Multi-substance injectors designed for such combustion methods have a main body in which a plurality of nozzle needles are displaceably arranged, for example radially next to one another or also coaxially to one another, wherein one of the nozzle needles can be designed as a hollow needle.
  • Each of the different fuels is assigned its own nozzle needle and its own, the nozzle needle upstream collecting space, the fuels are injected separately by pressing their respective associated nozzle needles.
  • Such multi-fuel injectors have a complex structure with multiple actuators, sealing surfaces and guides.
  • the nozzle needles are hydraulically controlled, with a tax leakage must be removed.
  • Leakage fuel enters the piping system and in particular in a reservoir for the other fuel.
  • a fuel gas rail ie a high-pressure accumulator for fuel gas
  • fuel gas passes together with a pilot diesel leak in a diesel tank.
  • additional provisions for the separation of the fuels would have to be provided.
  • the invention has for its object to provide a multi-component injector, a method for
  • Internal combustion engine which has a base body in which a nozzle needle is arranged displaceably, wherein the nozzle needle is urged in a first functional position under bias against a needle seat, wherein a fluid connection between a collecting space and at least one spray hole of the multi-component injector blocked by the nozzle needle is.
  • the nozzle needle is spaced from the needle seat in a second functional position, so that the fluid connection between the collecting space and the at least one spray hole is released.
  • the multi-material injector has a first inlet opening for a first fuel, wherein the first inlet opening is in fluid communication with the collecting space.
  • a control chamber is arranged, with a second
  • Inlet opening for a pressurized second fuel is in fluid communication.
  • the control chamber is pressure-relieved via a controllable valve to move the nozzle needle from the first functional position to the second functional position. It is provided that the control chamber via the controllable valve with the plenum is in fluid communication.
  • the nozzle needle is designed as a common valve element for the first and the second fuel. This is achieved in particular by relieving the control chamber into the collecting space. In particular, the control leakage which occurs when the controllable valve is actuated is guided into the collecting space. This acts as a common plenum for the first fuel and the second fuel. Also, the at least one spray hole is provided for the first fuel and the second fuel together.
  • Line system of the first fuel passes.
  • the fuels mix therefore at most in the common plenum, which is harmless.
  • a line system upstream of the multi-component injector and, in particular, reservoirs and / or tanks for the two fuels are kept free of the respective other, foreign type fuel.
  • a control chamber is arranged, in particular, means that the needle seat - seen in the axial direction - opposite end of the nozzle needle with the control chamber is in communication. In particular, it works in the control room
  • Nozzle needle sealing against the needle seat so that no fuel can get from the plenum to the at least one spray hole. If the control chamber is relieved of pressure by actuation of the controllable valve, so that the pressure in the control room under the
  • predetermined pressure threshold decreases, lifts the nozzle needle from the needle seat, so it is spaced from this, and the fluid connection between the plenum and the at least one spray hole is released. Therefore, by the controllable valve a
  • a pressure compensator is provided on the nozzle needle between a pressure in the collecting space on the one hand and the pressure in the control chamber on the other hand, wherein the nozzle needle is displaced depending on a differential pressure between these two pressures.
  • a spring element is additionally provided, which biases the nozzle needle in the first functional position, so that the differential pressure must overcome the biasing force determined by the spring element to the nozzle needle of the
  • control chamber is thus relieved of pressure via the controllable valve, so that the nozzle needle is displaced from the first functional position to the second functional position when the
  • Control chamber is relieved of pressure via the controllable valve.
  • An embodiment of the multi-component injector is preferred, which is characterized
  • controllable valve is formed leak-free.
  • controllable valve is formed permanently leak-free.
  • no pressure-relieved space to a fuel reservoir is provided above a valve element of the controllable valve, so that no fuel can flow out through the valve.
  • Permanent leakage is to distinguish the tax leakage, which necessarily occurs when activating the controllable valve, so that the control chamber is depressurized.
  • Control leakage is - as already stated - performed in the proposed here multi-component injector in the common plenum.
  • the controllable valve is designed as a solenoid valve. It is preferably by a control unit of a
  • Internal combustion engine which has the multi-component injector, controllable, particularly preferably with a pulse width modulated signal.
  • An embodiment of the multi-component injector is preferred, which is characterized in that the multi-component injector is free of any discharge line from the control chamber to a fuel reservoir, in particular to a fuel reservoir for the second fuel. Rather, the only relief line of the control room is provided to the common plenum. The tax leakage thus passes completely into the common collection space.
  • controllable valve when the controllable valve is formed permanently leak-free and no discharge line from the control room to a fuel reservoir for the second
  • Fuel is, there is no fear of mixing the different fuels upstream of the multi-fuel injector, especially in different fuel reservoirs and / or tanks.
  • the object is also achieved by providing a method for operating a multi-component injector, which comprises the following steps: A first fuel is introduced into a
  • Collection chamber passed in front of a needle seat of a nozzle needle of the multi-component injector.
  • a second fuel is controlled from a provided for actuating the nozzle needle control chamber via a controllable valve in the plenum.
  • the first and the second fuel are injected from the plenum through at least one spray hole by the
  • Nozzle needle is spaced by actuation of the controllable valve with relief of the control chamber of the needle seat. It is particularly preferred within the scope of the method to operate a multi-component injector according to one of the exemplary embodiments described above. In particular, the advantages that already exist in connection with the multi-substance Injector were explained. In the context of the method, it is accordingly provided that the first fuel and the second fuel reach a common collecting space, wherein in particular the second fuel is diverted from the control space into the common collecting space. Furthermore, it is provided that only one nozzle needle, namely a common for both fuels nozzle needle is used to inject the fuels. It is possible that the second fuel is presented by Ab juryn from the control room in the common plenum, after which the first fuel in the common
  • the first fuel is passed into the collecting space, and that the second fuel is then passed by Abjurin from the control room in the common plenum. Furthermore, it is possible that there is a permanent fluid connection between the common plenum and a reservoir for the first fuel, wherein at certain times a quantity of the second fuel from the control chamber is diverted into the common plenum. It is possible that the two fuels, ie the first and the second fuel, are simultaneously injected in a common injection event during a needle stroke of the nozzle needle.
  • a pilot amount of the upstream second fuel is injected, with a second needle stroke of the nozzle needle substantially an amount of the first fuel - mixed with a principle inevitable Steuerleckage- share of the second fuel - is injected ,
  • a plurality of different, consecutively performed injection events is possible.
  • the amount of second fuel injected together with the first fuel can be adjusted. Is currently in the common plenum no or only slightly upstream of the second fuel, determined together with the first fuel quantity of second fuel determined in particular depending on a flow rate through the controllable valve and a pressure ratio between the pressure in the plenum and the pressure in the control room.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that a pilot quantity of the second fuel by at least one short-term control of the
  • controllable valve is controlled from the control room into the plenum, wherein the nozzle needle is not displaced by the short-term control of the controllable valve.
  • a short-stroke control is also referred to as a blank-shot activation, or as "activation without effect.”
  • the controllable valve is controlled, without the Nozzle needle reacts. This may be due to the fact that the fuel pressure in the
  • Control chamber must fall below the predetermined pressure threshold before the nozzle needle actually lifts from the needle seat, this pressure threshold is not exceeded due to the only short control of the controllable valve.
  • Nozzle needle causes this biasing in the first functional position spring element, so that also therefore a sufficiently short control of the controllable valve has no effect on the position of the nozzle needle.
  • a short drive namely the short-circuit control mentioned here, leads to a lot of the second
  • Fuel is diverted from the control room via the controllable valve in the plenum. In this case, the diverted into the common collection space amount of the second
  • Fuel can be determined by the type and / or number of Kurzan Kunststoffmaschine the controllable valve. It is in particular possible for a first pilot injection by multiple Kurzansteuem the controllable valve to collect a larger amount of second fuel in the plenum, which then in a first injection event than
  • Pilot injection is injected, wherein for subsequent injection events thereof
  • an embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the first fuel used is an Otto fuel.
  • a fuel gas for example natural gas, biogas, landfill gas, lean gas or a special gas, is used as the first fuel.
  • a self-igniting, liquid fuel is preferably used as the second fuel.
  • a diesel fuel in particular diesel. It turns out that with a liquid fuel in a particularly simple and reproducible manner, a control of the nozzle needle by pressure build-up and
  • Needle seat of the nozzle needle and displaces there the gaseous, first fuel. This can ensure that always the upstream amount of second fuel is first injected as a pilot jet through the at least one spray hole before the gaseous first fuel follows.
  • the inflowing fuel gas can be used to atomize the upstream second fuel during the injection. This corresponds to the
  • the second fuel is first injected as a pilot jet, which ignites itself in the hot compressed combustion air of the combustion chamber and forms a zonal flame front there.
  • the first fuel in particular the Otto fuel and especially the fuel gas, is subsequently injected and ignited by the pilot flame of the second fuel which is already burning in the combustion chamber.
  • the combustion is diffusion-controlled, because the fuels and the combustion air are not mixed.
  • a pressure of the first fuel in the collecting space is smaller than a pressure of the second fuel in the control chamber with closed controllable valve.
  • this makes it possible to match the pressure of the second fuel to the pressure threshold required in the control chamber so that the nozzle needle is tightly urged against the needle seat when the controllable valve is closed.
  • the first fuel can be kept at a comparatively low pressure, which contributes to the safety and economic efficiency of the operation of the internal combustion engine.
  • the second fuel is maintained at a pressure level above the pressure level of the first fuel.
  • the second fuel can be throttled by the drive valve to the lower pressure level of the first fuel.
  • the pressure is preferably at least 100 bar to at most 300 bar.
  • the pressure is preferably between at least 1000 bar and at most 3000 bar.
  • the height of the pressure difference between the fuels is preferably selected together with the effective for the hydraulic forces surfaces on the one hand and the pressure losses from control room to plenum on the other hand, which adjusts both the desired opening behavior of the nozzle needle and the desired delivery rate of the second fuel.
  • An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the second fuel in the collecting space is preceded by the first fuel. This is - as already described - especially possible if the first fuel is gaseous and the second fuel is liquid. It is preferably provided that the second fuel is expelled by means of the first fuel, namely by the at least one
  • the object is also achieved by providing an internal combustion engine having at least one combustion chamber, wherein the at least one combustion chamber is assigned at least one multi-component injector according to one of the previously described embodiments.
  • the internal combustion engine is set up to carry out at least one of the previously described embodiments of the method.
  • the internal combustion engine is particularly preferably configured as a gas engine, which is operated with a pilot ignition.
  • the internal combustion engine is in particular designed to operate with a gaseous, first fuel, which is designed in particular as a fuel gas, and with a liquid, self-igniting second fuel, in particular with diesel as the second Fuel to be operated.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine.
  • the internal combustion engine is used to drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine is used in a locomotive or a railcar, or ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank.
  • An embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary
  • the internal combustion engine in this case preferably drives a generator.
  • Internal combustion engine in the field of promotion of fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas possible. It is also possible to use the internal combustion engine in the industrial sector or in the field of construction, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator. In particular, when the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is for use in one
  • Cogeneration plant suitable for stationary power generation.
  • Method steps which have been described explicitly or implicitly in connection with the multi-component injector or the internal combustion engine are preferably individually or combined with one another Steps of a preferred embodiment of the method.
  • This is preferably characterized by at least one method step, which is due to at least one feature of the multi-component injector or the internal combustion engine.
  • the multi-component injector and / or the internal combustion engine preferably draws / distinguishes itself by at least one feature, which is due to at least one step of a preferred embodiment of the method.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.
  • the single figure shows a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine with an embodiment of a multi-component injector.
  • Internal combustion engine 1 with a multi-fuel injector 3, which is assigned to a combustion chamber 5 for the injection of fuel into the combustion chamber 5.
  • the internal combustion engine 1 is preferably designed as a reciprocating piston engine, wherein a piston 7 is arranged displaceably in the combustion chamber 5.
  • the Mehrsto ff injector 3 has a base body 9, in which a nozzle needle 11 is arranged displaceably.
  • the nozzle needle 11 is shown in the figure in a first functional position in which it is urged under bias against a needle seat 13.
  • the bias is applied, inter alia, by a spring element 15, which on the one hand on the
  • Base body 9 and on the other hand on a contact shoulder 17 of the nozzle needle 11 is supported.
  • the multi-fuel injector 3 also has a first constitutionsöffhung 19 for a first
  • Fuel in particular a fuel gas, on, wherein the first inlet opening 19 via a first channel 21 with a collecting space 23 in fluid communication.
  • the collecting space 23 is arranged upstream of the needle seat 13 in the direction of flow of the first fuel toward the combustion chamber 5, and is in the first
  • the nozzle needle 11 Functional position of the nozzle needle 11 fluidly separated by this from a spray hole 25.
  • the nozzle needle 11 seals a fluid connection between the collecting space 23 and the injection bore 25.
  • a control chamber 27 is arranged, with a second
  • the control chamber 27 is pressure-relieved via a controllable valve 37, which is preferably designed as a solenoid valve.
  • a controllable valve 37 which is preferably designed as a solenoid valve.
  • Collecting space 23 existing fuel can be injected via the spray hole 25 into the combustion chamber 5.
  • the control chamber 27 is here via the controllable valve 37 with the plenum 23 in fluid communication.
  • a third channel 39 is provided, which fluidly connects the control chamber 27 with the collecting space 23, wherein the controllable valve 37 is arranged in the third channel 39 and this - depending on the activation of the controllable valve 37 - blocks or releases. It thus appears that the control chamber 27 is relieved in the collecting space. A tax loss discharged from the control chamber 27 when the controllable valve 37 is actuated to relieve pressure therefore passes via the third channel 39 into the collecting space 23.
  • the nozzle needle 11 is provided as the sole, single nozzle needle and thus serves as a common, sole and single valve element for both the first fuel and the second fuel. So it is a total of only one nozzle needle 11 in the multi-material Injector 3 is provided.
  • the collecting space 23 constitutes a common collecting space for the first fuel and the second fuel.
  • control chamber 27 exclusively into the collecting space 23
  • the multi-material injector 3 has only a single nozzle needle 11 for both fuels, it may have a very simple construction, making it robust, compact and inexpensive. Due to the fact that the control leakage from the control chamber 27 is diverted into the collecting space 23, a mixing of the fuels upstream of the multi-fuel injector 3 is excluded.
  • the controllable valve 37 is preferably designed as a permanent leak-free valve, in particular as a permanent leakage-free pilot valve, so that even this valve 37 no
  • Control chamber 27 to a fuel reservoir for the second fuel.
  • the multi-fuel injector 3 is operated by passing the first fuel into the collecting space 23 in front of the needle seat 13. In particular, it is possible for a permanent
  • Fluid communication between a reservoir for the first fuel and the collecting space 23 via the first strictlysöffhung 19 consists.
  • a quantity of the second fuel from the control chamber 27 is diverted via the controllable valve 37 and the third channel 39 into the collecting space.
  • This can be done in particular by a short-term control of the controllable valve 37, in particular a so-called blank-shot activation or activation without effect is performed.
  • the amount of second fuel diverted into the collecting space 23 can be adjusted.
  • the nozzle needle 11 is not displaced, but rather remains in its first functional position shown in the figure.
  • the preferably liquid second fuel in particular displaces the preferably gaseous first fuel from a region immediately in front of the needle seat 13 in the collecting space 23, so that the second fuel is preceded by the first fuel as pilot fuel.
  • the first and the second fuel from the collecting space 23 are injected through the spray hole 25 into the combustion chamber 5 by the nozzle needle 11 is spaced from the needle seat 13 while relieving the control chamber 27.
  • both fuels it is possible for both fuels to be injected successively from the needle seat 13 in a single injection, that is to say during a single lift-off event of the nozzle needle 11.
  • the second fuel is injected as a pilot fuel into the combustion chamber 5, wherein in a second injection event, ie at a second stroke of the nozzle needle 11, an amount of first fuel is injected into the combustion chamber 5.
  • a pressure of the first fuel in the plenum 23 is selected to be smaller than a pressure of the second fuel in the control chamber 27 with closed controllable valve 37.
  • the pressure is preferably at least 100 bar to at most 300 bar.
  • the pressure is preferably between at least 1000 bar and at most 3000 bar.
  • Pressure difference between the fuels is on the other hand preferably selected in such a way that adjusts both the desired ⁇ ffhungs the nozzle needle 11 and the desired delivery rate of the second fuel together with the effective for the hydraulic forces surfaces on the one hand and the pressure losses from control chamber 27 to plenum.
  • the combustion process in the combustion chamber 5 is preferably performed so that the first
  • Fuel is used as a main fuel, which provides a major amount of the total introduced during a work cycle in the combustion chamber 5 energy
  • the second fuel is used as a pilot fuel, which essentially serves to ignite the first fuel, but only a minor contribution to the total provides the combustion chamber 5 supplied amount of energy.
  • Fuel is possible, so that it burns soot poor.
  • multi-component injector 1 can be used to provide an injector of extremely simple construction, which is leak-free, robust, compact and inexpensive.

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)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrstoff- Injektor (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit einem Grundkörper (9), in dem eine Düsennadel (11) verlagerbar angeordnet ist, wobei die Düsennadel (11) in einer ersten Funktionsstellung unter Vorspannung gegen einen Nadelsitz (13) gedrängt ist, wobei eine Fluidverbindung zwischen einem Sammelraum (23) und wenigstens einer Spritzbohrung (25) von der Düsennadel (11) gesperrt ist, und wobei die Düsennadel (11) in einer zweiten Funktionsstellung von dem Nadelsitz (13) beabstandet ist, sodass die Fluidverbindung zwischen dem Sammelraum (23) und der wenigstens einen Spritzbohrung (25) freigegeben ist, wobei der Mehrstoff- Injektor (3) eine erste Eintrittsöffhung (19) für einen ersten Brennstoff aufweist, die mit dem Sammelraum (23) in Fluidverbindung ist, wobei oberhalb der Düsennadel (11) ein Steuerraum (27) angeordnet ist, der mit einer zweiten Eintrittsöffhung (29) für einen unter Druck stehenden zweiten Brennstoff in Fluidverbindung ist, wobei der Steuerraum (27) über ein ansteuerbares Ventil (37) druckentlastbar ist, um die Düsennadel (11) von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung zu verlagern. Der Mehrstoff-Injektor (3) zeichnet sich dadurch aus, dass die Düsennadel (11) als gemeinsames Ventilelement für den ersten und den zweiten Brennstoff ausgebildet ist, wobei der Steuerraum (27) über das ansteuerbare Ventil (37) mit dem Sammelraum (23) in Fluidverbindung ist.

Description

MTU Friedrichshafen GmbH
BESCHREIBUNG Mehrstoff-Injektor für eine Brennkraftmaschine, Verfahren zum Betreiben eines Mehrstoff-Injektors, und Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Mehrstoff-Injektor für eine Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrstoff-Injektors und eine Brennkraftmaschine mit einem Mehrstoff-Injektor.
Mehrstoff-Injektoren werden typischerweise verwendet, um Brennverfahren in Brennräumen einer Brennkraftmaschine durchzuführen, bei denen ein weniger zündfähiger Brennstoff durch einen zündfähigeren Pilotbrennstoff gezündet wird. Insbesondere kann ein Otto-Brennstoff, beispielsweise ein Brenngas, durch sogenannte Zündstrahlen eines zündfähigeren
Pilotbrennstoffs, beispielsweise Dieselöl, gezündet werden. Für solche Brennverfahren eingerichtete Mehrstoff-Injektoren weisen einen Grundkörper auf, in welchem eine Mehrzahl von Düsennadeln verlagerbar angeordnet sind, beispielsweise radial nebeneinander oder auch koaxial zu einander, wobei eine der Düsennadeln als Hohlnadel ausgebildet sein kann. Jedem der verschiedenen Brennstoffe ist dabei eine eigene Düsennadel sowie ein eigener, der Düsennadel vorgelagerter Sammelraum zugeordnet, wobei die Brennstoffe separat durch Betätigen der ihnen jeweils zugeordneten Düsennadeln injiziert werden. Solche Mehrstoff-Injektoren haben einen komplexen Aufbau mit mehreren Aktoren, Dichtflächen und Führungen. Typischerweise werden die Düsennadeln hydraulisch angesteuert, wobei eine Steuerleckage abgeführt werden muss. Dabei zeigt sich, dass unabhängig davon, ob ein Mehrstoff- Injektor oder eine Mehrzahl von Injektoren zur Durchführung eines Brennverfahrens mit verschiedenen Brennstoffen zum Einsatz kommt, die hydraulische Ansteuerung der verschiedenen Injektoren oder der verschiedenen Düsennadeln mit ein und demselben Brennstoff, insbesondere mit dem Pilotbrennstoff, bewirkt wird. Dieser kommt daher notwendig auch in Kontakt mit einem Leitungssystem für den anderen Brennstoff, was problematisch ist. Insbesondere stellt dabei eine Permanentleckage an einem als Pilotventil wirkenden, ansteuerbaren Ventil ein Problem dar, wobei es möglich ist, dass
Leckagebrennstoff in das Leitungssystem und insbesondere in ein Reservoir für den anderen Brennstoff gelangt. Beispielsweise kann es vorkommen, dass Diesel in ein Brenngas-Rail, also einen Hochdruckspeicher für Brenngas gelangt, oder dass Brenngas gemeinsam mit einer Pilot- Dieselleckage in einen Diesel-Tank gelangt. Dies führt zu Problemen bei der Befüllung der Tanks, der Kraftstoffförderung und einer erhöhten Explosionsgefahr. Um diese zu vermeiden, müssten zusätzliche Vorkehrungen zur Trennung der Kraftstoffe vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrstoff-Injektor, ein Verfahren zum
Betreiben eines Mehrstoff-Injektors und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Mehrstoff-Injektor für eine
Brennkraftmaschine geschaffen wird, der einen Grundkörper aufweist, in dem eine Düsennadel verlagerbar angeordnet ist, wobei die Düsennadel in einer ersten Funktionsstellung unter Vorspannung gegen einen Nadelsitz gedrängt ist, wobei eine Fluidverbindung zwischen einem Sammelraum und wenigstens einer Spritzbohrung des Mehrstoff-Injektors durch die Düsennadel gesperrt ist. Die Düsennadel ist in einer zweiten Funktionsstellung von dem Nadelsitz beabstandet, sodass die Fluidverbindung zwischen dem Sammelraum und der wenigstens einer Spritzbohrung freigegeben ist. Der Mehrstoff-Injektor weist eine erste Eintrittsöffnung für einen ersten Brennstoff auf, wobei die erste Eintrittsöffnung mit dem Sammelraum in Fluidverbindung ist. Oberhalb der Düsennadel ist ein Steuerraum angeordnet, der mit einer zweiten
Eintrittsöffnung für einen unter Druck stehenden zweiten Brennstoff in Fluidverbindung ist. Der Steuerraum ist über ein ansteuerbares Ventil druckentlastbar, um die Düsennadel von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung zu verlagern. Dabei ist vorgesehen, dass der Steuerraum über das ansteuerbare Ventil mit dem Sammelraum in Fluidverbindung ist.
Insbesondere ist bei dem Mehrstoff- Injektor vorgesehen, dass die Düsennadel als gemeinsames Ventilelement für den ersten und den zweiten Brennstoff ausgebildet ist. Dies wird insbesondere erreicht, indem der Steuerraum in den Sammelraum entlastet ist. Dabei wird insbesondere die Steuerleckage, die bei einer Ansteuerung des ansteuerbaren Ventils auftritt, in den Sammelraum geführt. Dieser wirkt als gemeinsamer Sammelraum für den ersten Brennstoff und den zweiten Brennstoff. Auch die wenigstens eine Spritzbohrung ist für den ersten Brennstoff und den zweiten Brennstoff gemeinsam vorgesehen. Durch diesen Aufbau des Mehrstoff- Injektors ergeben sich Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Insbesondere ist es möglich, dass der Melirstoff- Injektor einen deutlich vereinfachten Aufbau, nämlich eine extrem einfache
Konstruktion mit nur einer alleinigen, einzigen Düsennadel aufweist, wodurch er robust, kostengünstig und kompakt aufgebaut ist. Durch die Entlastung des Steuerraums in den gemeinsamen Sammelraum wird effektiv verhindert, dass die Steuerleckage in das
Leitungssystem des ersten Brennstoffs gelangt. Die Brennstoffe vermischen sich daher höchstens in dem gemeinsamen Sammelraum, was unschädlich ist. Im Übrigen werden ein dem Mehrstoff- Injektor vorgelagertes Leitungssystem und insbesondere Reservoire und/oder Tanks für die beiden Brennstoffe von dem jeweils anderen, artfremden Brennstoff, freigehalten.
Dass oberhalb der Düsennadel ein Steuerraum angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass ein dem Nadelsitz - in axialer Richtung gesehen - gegenüberliegendes Ende der Düsennadel mit dem Steuerraum in Verbindung ist. Dabei wirkt insbesondere der in dem Steuerraum
herrschende Druck auf das dem Nadelsitz gegenüberliegende Ende der Düsennadel. Oberhalb einer vorbestimmten Druckschwelle für den Druck in dem Steuerraum drängt dieser die
Düsennadel dichtend gegen den Nadelsitz, sodass kein Brennstoff aus dem Sammelraum zu der wenigstens einen Spritzbohrung gelangen kann. Wird der Steuerraum durch Ansteuerung des ansteuerbaren Ventils druckentlastet, sodass der Druck in dem Steuerraum unter die
vorbestimmte Druckschwelle sinkt, hebt die Düsennadel von dem Nadelsitz ab, wird also von diesem beabstandet, und die Fluidverbindung zwischen dem Sammelraum und der wenigstens einen Spritzbohrung wird freigegeben. Daher kann durch das ansteuerbare Ventil eine
Aktivierung des Mehrstoff- Injektors erfolgen, indem der Steuerraum unter die Druckschwelle druckentlastet wird. Vorzugsweise ist an der Düsennadel eine Druckwaage zwischen einem Druck in dem Sammelraum einerseits und dem Druck in dem Steuerraum andererseits vorgesehen, wobei die Düsennadel abhängig von einem Differenzdruck zwischen diesen beiden Drücken verlagert wird. Vorzugsweise ist zusätzlich ein Federelement vorgesehen, welches die Düsennadel in die erste Funktionsstellung vorspannt, sodass der Differenzdruck die durch das Federelement bestimmte Vorspannkraft überwinden muss, um die Düsennadel von dem
Nadelsitz abzuheben.
Der Steuerraum ist also über das ansteuerbare Ventil druckentlastbar, sodass die Düsennadel von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung verlagert wird, wenn der
Steuerraum über das ansteuerbare Ventil druckentlastet wird.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Mehrstoff-Injektors bevorzugt, das sich dadurch
auszeichnet, dass das ansteuerbare Ventil leckagefrei ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist das ansteuerbare Ventil permanentleckagefrei ausgebildet. Solche leckagefreien Ventile zeichnen sich dadurch aus, dass sie keine Permanentleckage aufweisen. Insbesondere ist oberhalb eines Ventilelements des ansteuerbaren Ventils kein zu einem Brennstoffreservoir druckentlasteter Raum vorgesehen, sodass kein Brennstoff über das Ventil abströmen kann. Von der
Permanentleckage ist die Steuerleckage zu unterscheiden, die notwendig bei einer Aktivierung des ansteuerbaren Ventils auftritt, sodass der Steuerraum druckentlastet wird. Diese
Steuerleckage wird - wie bereits ausgeführt - bei dem hier vorgeschlagenen Mehrstoff-Injektor in den gemeinsamen Sammelraum geführt. Besonders bevorzugt ist das ansteuerbare Ventil als Magnetventil ausgebildet. Dabei ist es vorzugsweise durch ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine, welche den Mehrstoff-Injektor aufweist, ansteuerbar, besonders bevorzugt mit einem pulsweitenmodulierten Signal.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Mehrstoff-Injektors bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Mehrstoff- Injektor frei ist von jeglicher Entlastungsleitung von dem Steuerraum zu einem Brennstoffreservoir, insbesondere zu einem Brennstoffreservoir für den zweiten Brennstoff. Vielmehr ist die einzige Entlastungsleitung des Steuerraums zu dem gemeinsamen Sammelraum vorgesehen. Die Steuerleckage gelangt also vollständig in den gemeinsamen Sammelraum.
Insbesondere dann, wenn das ansteuerbare Ventil permanentleckagefrei ausgebildet ist und keine Entlastungsleitung von dem Steuerraum zu einem Brennstoffreservoir für den zweiten
Brennstoff besteht, ist keine Durchmischung der verschiedenen Brennstoffe stromaufwärts des Mehrstoff- Injektors, insbesondere in verschiedenen Brennstoffreservoirs und/oder Tanks zu befürchten. Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrstoff- Injektors geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Ein erster Brennstoff wird in einen
Sammelraum vor einen Nadelsitz einer Düsennadel des Mehrstoff-Injektors geleitet. Ein zweiter Brennstoff wird aus einem zur Betätigung der Düsennadel vorgesehenen Steuerraum über ein ansteuerbares Ventil in den Sammelraum abgesteuert. Der erste und der zweite Brennstoff werden aus dem Sammelraum durch wenigstens eine Spritzbohrung injiziert, indem die
Düsennadel durch Betätigen des ansteuerbaren Ventils unter Entlastung des Steuerraums von dem Nadelsitz beabstandet wird. Besonders bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens ein Mehrstoff- Injektor nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele betrieben. Es ergeben sich dabei insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Mehrstoff- Injektor erläutert wurden. Im Rahmen des Verfahrens ist demnach vorgesehen, dass der erste Brennstoff und der zweite Brennstoff in einen gemeinsamen Sammelraum gelangen, wobei insbesondere der zweite Brennstoff aus dem Steuerraum in den gemeinsamen Sammelraum abgesteuert wird. Weiterhin ist vorgesehen, dass nur eine Düsennadel, nämlich eine für beide Brennstoffe gemeinsame Düsennadel zur Injektion der Brennstoffe verwendet wird. Es ist möglich, dass der zweite Brennstoff durch Absteuern aus dem Steuerraum in dem gemeinsamen Sammelraum vorgelegt wird, wobei danach der erste Brennstoff in den gemeinsamen
Sarnmelraum geleitet wird. Es ist auch möglich, dass der erste Brennstoff in den Sammelraum geleitet wird, und dass der zweite Brennstoff danach durch Absteuern aus dem Steuerraum in den gemeinsamen Sammelraum geleitet wird. Weiterhin ist es möglich, dass eine permanente Fluidverbindung zwischen dem gemeinsamen Sammelraum und einem Reservoir für den ersten Brennstoff besteht, wobei zu bestimmten Zeiten eine Menge des zweiten Brennstoffs aus dem Steuerraum in den gemeinsamen Sammelraum abgesteuert wird. Es ist möglich, dass die beiden Brennstoffe, also der erste und der zweite Brennstoff, gleichzeitig in einem gemeinsamen Injektionsereignis während eines Nadelhubs der Düsennadel injiziert werden. Alternativ ist es möglich, dass mit einem ersten Hub der Düsennadel eine Pilotmenge des vorgelagerten zweiten Brennstoff injiziert wird, wobei mit einem zweiten Nadelhub der Düsennadel im Wesentlichen eine Menge des ersten Brennstoffs - vermischt mit einem prinzipbedingt unvermeidlichen Steuerleckage- Anteil des zweiten Brennstoffs - injiziert wird. Auch eine Mehrzahl verschiedener, hintereinander durchgeführter Einspritzereignisse ist möglich. Dabei kann vorzugsweise die zusammen mit dem ersten Brennstoff injizierte Menge an zweitem Brennstoff eingestellt werden. Ist in dem gemeinsamen Sammelraum momentan kein oder nur wenig von dem zweiten Brennstoff vorgelagert, bestimmt sich die gemeinsam mit dem ersten Brennstoff injizierte Menge an zweitem Brennstoff insbesondere abhängig von einer Durchflussmenge durch das ansteuerbare Ventil sowie einem Druckverhältnis zwischen dem Druck in dem Sammelraum und dem Druck in dem Steuerraum.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Pilotmenge des zweiten Brennstoffs durch wenigstens eine Kurzansteuerung des
ansteuerbaren Ventils aus dem Steuerraum in den Sammelraum abgesteuert wird, wobei die Düsennadel durch die Kurzansteuerung des ansteuerbaren Ventils nicht verlagert wird. Eine solche Kurzansteuerung wird auch als Blank-Shot- Aktivierung, oder als„Aktivierung ohne Auswirkung" bezeichnet. Dabei wird das ansteuerbare Ventil angesteuert, ohne dass die Düsennadel reagiert. Dies kann dadurch bedingt sein, dass der Brennstoffdruck in dem
Steuerraum unter die vorbestimmte Druckschwelle sinken muss, bevor die Düsennadel tatsächlich von dem Nadelsitz abhebt, wobei diese Druckschwelle aufgrund der nur kurzen Ansteuerung des ansteuerbaren Ventils nicht unterschritten wird. Alternativ oder zusätzlich wird vorzugsweise eine Verzögerungszeit durch eine mechanische Trägheit des Systems aus der
Düsennadel und dem diese in die erste Funktionsstellung vorspannenden Federelement bewirkt, sodass auch deswegen eine hinreichend kurze Ansteuerung des ansteuerbaren Ventils keine Auswirkung aufdie Position der Düsennadel hat. Gleichwohl führt eine auch kurze Ansteuerung, nämlich die hier angesprochene Kurzansteuerung, dazu, dass eine Menge des zweiten
Brennstoffs aus dem Steuerraum über das ansteuerbare Ventil in den Sammelraum abgesteuert wird. Dabei kann die in den gemeinsamen Sammelraum abgesteuerte Menge des zweiten
Brennstoffs durch die Art und/oder Anzahl der Kurzansteuerungen des ansteuerbaren Ventils bestimmt werden. Es ist dabei insbesondere möglich, für eine erste Pilotinjektion durch mehrfaches Kurzansteuem des ansteuerbaren Ventils eine größere Menge an zweitem Brennstoff in dem Sammelraum zu sammeln, die dann in einem ersten Injektionsereignis als
Piloteinspritzung injiziert wird, wobei für darauffolgende Einspritzereignisse desselben
Arbeitstakts geringere Mengen des zweiten Brennstoffs in den Sammelraum abgesteuert werden, oder vor den Einspritzereignissen sogar keine Kurzansteuerung erfolgt, sodass im Wesentlichen der erste Brennstoff - bis auf unvermeidliche Steuerleckage-Mengen des zweiten Brennstoffs - injiziert wird.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass als erster Brennstoff ein Otto-Brennstoff verwendet wird. Besonders bevorzugt wird als erster Brennstoff ein Brenngas, beispielsweise Erdgas, Biogas, Deponiegas, Magergas oder ein Sondergas, verwendet.
Alternativ oder zusätzlich wird als zweiter Brennstoff vorzugsweise ein selbstzündender, flüssiger Brennstoff verwendet. Besonders bevorzugt wird ein Diesel-Brennstoff, insbesondere Diesel, verwendet. Dabei zeigt sich, dass mit einem flüssigen Brennstoff in besonders einfacher und reproduzierbarer Weise eine Ansteuerung der Düsennadel durch Druckaufbau und
Druckentlastung in dem Steuerraum möglich ist.
Es zeigt sich weiterhin, dass die Verwendung eines gasförmigen ersten Brennstoffs in Hinblick auf die gemeinsame Anwesenheit beider Brennstoffe in dem gemeinsamen Sammelraum vorteilhaft ist. Dabei ist es insbesondere möglich, dass eine permanente Fluidverbindung zwischen dem gemeinsamen Sammelraum und einem Brennstoffreservoir für den ersten
Brennstoff besteht, sodass der gemeinsame Sammelraum ständig mit Brenngas beaufschlagt ist. Wird dann eine Menge von zweitem Brennstoff aus dem Steuerraum in den gemeinsamen Sammelraum abgesteuert, sammelt sich der flüssige zweite Brennstoff unmittelbar vor dem
Nadelsitz der Düsennadel und verdrängt dort den gasförmigen, ersten Brennstoff. Dadurch kann gewährleistet werden, dass stets die vorgelagerte Menge an zweitem Brennstoff zuerst als Pilotstrahl durch die wenigstens eine Spritzbohrung injiziert wird, bevor der gasförmige erste Brennstoff folgt. Zugleich kann das nachströmende Brenngas genutzt werden, um den vorgelagerten zweiten Brennstoff bei der Einspritzung zu zerstäuben. Dies entspricht der
Vorgehensweise eines sogenannten„Air-Blast". Es ist dann möglich, den zweiten Brennstoff auch noch bei vergleichsweise niedrigem Druckniveau - im Vergleich zu einer Diesel- Hochdruckinjektion - sehr gut zu zerstäuben und eine Rußbildung bei der Verbrennung des zweiten Brennstoffs zu reduzieren oder ganz zu vermeiden.
Bei der Injektion der Brennstoffe in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine wird demnach kein homogenes Gemisch gezündet, vielmehr wird zunächst der zweite Brennstoff als Pilotstrahl injiziert, der sich in der heißen komprimierten Verbrennungsluft des Brennraums selbst entzündet und dort eine zonale Flammenfront bildet. Der erste Brennstoff, insbesondere der Otto-Brennstoff und ganz besonders das Brenngas, wird nachfolgend injiziert und durch die dann bereits in dem Brennraum brennende Pilotflamme des zweiten Brennstoffs entzündet. Die Verbrennung ist dabei diffusionsgesteuert, weil die Brennstoffe und die Verbrennungsluft nicht vermischt sind. Vorteilhaft hieran ist, dass eine klopfende Verbrennung vollständig vermieden werden kann.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass ein Druck des ersten Brennstoffs in dem Sammelraum kleiner ist als ein Druck des zweiten Brennstoffs in dem Steuerraum bei geschlossenem ansteuerbaren Ventil. Insbesondere ist es dadurch möglich, den Druck des zweiten Brennstoffs auf die in dem Steuerraum erforderliche Druckschwelle abzustimmen, sodass die Düsennadel bei geschlossenem ansteuerbaren Ventil dicht gegen den Nadelsitz gedrängt wird. Zugleich kann der erste Brennstoff bei vergleichsweise niedrigem Druck gehalten werden, was zur Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Betriebs der Brennkraftmaschine beiträgt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zweite Brennstoff auf einem Druckniveau oberhalb des Druckniveaus des ersten Brennstoffs gehalten wird. Somit kann der der zweite Brennstoff durch das Ansteuerventil auf das niedrigere Druckniveau des ersten Brennstoffs gedrosselt werden. Für gasförmige erste Brennstoffe liegt der Druck vorzugsweise bei mindestens 100 bar bis höchstens 300 bar. Für flüssige erste Brennstoffe liegt der Druck vorzugsweise zwischen mindestens 1000 bar und höchstens 3000 bar. Die Höhe der Druckdifferenz zwischen den Brennstoffen wird zusammen mit den für die hydraulischen Kräfte wirksamen Flächen einerseits sowie den Druckverlusten von Steuerraum zu Sammelraum andererseits vorzugsweise derart gewählt, das sich sowohl das gewünschte Öffnungsverhalten der Düsennadel als auch die gewünschte Fördermenge des zweiten Brennstoffs einstellt.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der zweite Brennstoff in dem Sammelraum dem ersten Brennstoff vorgelagert wird. Dies ist - wie bereits beschrieben - insbesondere dann möglich, wenn der erste Brennstoff gasförmig und der zweite Brennstoff flüssig ist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Brennstoff mithilfe des ersten Brennstoffs ausgetrieben wird, nämlich durch die wenigstens eine
Spritzbohrung. Es ist dann - wie ebenfalls bereits beschrieben - trotz des vergleichsweise geringen Druckniveaus bei der Injektion des zweiten Brennstoffs möglich, diesen fein zu zerstäuben und eine Rußbildung zu verhindern, weil der Gasstrahl des nachgelagerten, ersten Brennstoffs den vorgelagerten Flüssigkeitsfilm des zweiten Brennstoffs antreibt und diesen dabei effektiv zerstäubt. Dies entspricht dem bereits zuvor erwähnten„Air-Blast".
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche wenigstens einen Brennraum aufweist, wobei dem wenigstens einen Brennraum wenigstens ein Mehrstoff-Injektor gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eingerichtet ist zur Durchführung von wenigstens einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Mehrstoff-Injektor und dem Verfahren erläutert wurden.
Die Brennkraftmaschine ist besonders bevorzugt eingerichtet als Gasmotor, der mit einer Pilotzündung betrieben wird. Dabei ist die Brennkraftmaschine insbesondere eingerichtet, um mit einem gasförmigen, ersten Brennstoff, der insbesondere als Brenngas ausgebildet ist, und mit einem flüssigen, selbstzündenden zweiten Brennstoff, insbesondere mit Diesel als zweitem Brennstoff, betrieben zu werden. Dabei verwirklichen sich insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären
Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der
Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem
Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
Die Beschreibung des Mehrstoff- Injektors und der Brennkraftmaschine einerseits sowie des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale des Mehrstoff- Injektors und der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Mehrstoff-Injektors oder der Brennkraftmaschine.
Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Mehrstoff-Injektor oder der Brennkraftmaschine beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal des Mehrstoff- Injektors oder der Brennkraftmaschine bedingt ist. Der Mehrstoff-Injektor und/oder die Brennkraftmaschine zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Ausführungsbeispiel eines Mehrstoff-Injektors.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Brennkraftmaschine 1 mit einem Mehrstoff-Injektor 3, der einem Brennraum 5 zur Injektion von Brennstoff in den Brennraum 5 zugeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet, wobei ein Kolben 7 in dem Brennraum 5 verlagerbar angeordnet ist.
Der Mehrsto ff- Injektor 3 weist einen Grundkörper 9 auf, in dem eine Düsennadel 11 verlagerbar angeordnet ist. Die Düsennadel 11 ist in der Figur in einer ersten Funktionsstellung dargestellt, in welcher sie unter Vorspannung gegen einen Nadelsitz 13 gedrängt ist. Die Vorspannung wird unter anderem durch ein Federelement 15 aufgebracht, welches sich einerseits an dem
Grundkörper 9 und andererseits an einer Anlageschulter 17 der Düsennadel 11 abstützt.
Der Mehrstoff- Injektor 3 weist außerdem eine erste Eintrittsöffhung 19 für einen ersten
Brennstoff, insbesondere ein Brenngas, auf, wobei die erste Eintrittsöffnung 19 über einen ersten Kanal 21 mit einem Sammelraum 23 in Fluidverbindung ist.
Der Sammelraum 23 ist dabei - in Strömungsrichtung des ersten Brennstoffs zu dem Brennraum 5 hin gesehen - stromaufwärts des Nadelsitzes 13 angeordnet, und ist in der ersten
Funktionsstellung der Düsennadel 11 durch diese von einer Spritzbohrung 25 fluidisch getrennt. Dabei dichtet die Düsennadel 11 insbesondere eine Fluidverbindung zwischen dem Sammelraum 23 und der Spritzbohrung 25 ab.
Oberhalb der Düsennadel 11 ist ein Steuerraum 27 angeordnet, der mit einer zweiten
Eintrittsöffhung 29 für einen zweiten Brennstoff, insbesondere einen flüssigen, selbstzündenden Brennstoff, in Fluidverbindung steht. Dabei ist ein zweiter Kanal 31 vorgesehen, welcher die zweite Eintrittsöffhung 29 mit dem Steuerraum 27 fluidisch verbindet.
Dabei wirkt ein in dem Steuerraum 27 herrschender Druck hier unmittelbar auf ein dem
Nadelsitz 13 - in axialer Richtung der Düsennadel 11 gesehen - gegenüberliegendes Ende der Düsennadel 11, insbesondere auf eine Druckfläche 33, die stirnseitig an dem dem Nadelsitz 13 gegenüberliegenden Ende der Düsennadel 11 angeordnet ist. Zugleich wirkt der in dem
Sammelraum 23 herrschende Druck auf eine Gegendruckfläche 35 der Düsennadel 11, die hier an der Anlageschulter 17 vorgesehen ist. Dabei zeigt sich, dass die Düsennadel 11 einerseits durch die auf die Druckfläche 33 wirkende Druckkraft in dem Steuerraum 27 und andererseits durch die Vorspannkraft des Federelements 15 gegen den Nadelsitz 13 gedrängt wird, wobei zugleich die auf die Gegendruckfläche 35 wirkende Druckkraft des in dem Sammelraum 23 herrschenden Drucks in die entgegengesetzte Richtung wirkt, also tendenziell versucht, die Düsennadel 11 von dem Nadelsitz 13 abzuheben.
Der Steuerraum 27 ist über ein ansteuerbares Ventil 37, das vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet ist, druckentlastbar. Dabei kann durch Ansteuern des ansteuerbaren Ventils 37 insbesondere bewirkt werden, dass der Druck in dem Steuerraum 27 unter eine Druckschwelle sinkt, bei welcher die auf die Gegendruckfläche wirkende Druckkraft die auf die Druckfläche 33 wirkende Druckkraft und die durch das Vorspannelement 15 aufgebrachte Vorspannkraft übersteigt, sodass die Düsennadel in eine zweite Funktionsstellung verlagert und von dem Nadelsitz 13 beabstandet wird. In diesem Fall wird die Fluidverbindung zwischen dem
Sammelraum 23 und der wenigstens einen Spritzbohrung 25 freigegeben, sodass in dem
Sammelraum 23 vorhandener Brennstoff über die Spritzbohrung 25 in den Brennraum 5 eingespritzt werden kann.
Der Steuerraum 27 ist dabei hier über das ansteuerbare Ventil 37 mit dem Sammelraum 23 in Fluidverbindung. Insbesondere ist ein dritter Kanal 39 vorgesehen, der den Steuerraum 27 fluidisch mit dem Sammelraum 23 verbindet, wobei das ansteuerbare Ventil 37 in dem dritten Kanal 39 angeordnet ist und diesen - abhängig von der Ansteuerung des ansteuerbaren Ventils 37 - sperrt oder freigibt. Es zeigt sich demnach, dass der Steuerraum 27 in den Sammelraum entlastet ist. Eine beim Ansteuern des ansteuerbaren Ventils 37 zur Druckentlastung aus dem Steuerraum 27 abgesteuerte Steuerleckage gelangt daher über den dritten Kanal 39 in den Sammelraum 23.
Die Düsennadel 11 ist dabei als alleinige, einzige Düsennadel vorgesehen und dient somit als gemeinsames, alleiniges und einziges Ventilelement sowohl für den ersten Brennstoff als auch für den zweiten Brennstoff. Es ist also insgesamt nur eine Düsennadel 11 bei dem Mehrstoff- Injektor 3 vorgesehen. Der Sammelraum 23 stellt einen gemeinsamen Sammelraum für den ersten Brennstoff und den zweiten Brennstoff dar.
Weiterhin zeigt sich, dass der Steuerraum 27 ausschließlich in den Sammelraum 23
druckentlastet ist, wobei keine weitere Fluidverbindung zur Entlastung des Steuerraums 27 existiert.
Dadurch, dass der Mehrstoff-Injektor 3 nur eine einzige Düsennadel 11 für beide Brennstoffe aufweist, kann er eine sehr einfache Konstruktion aufweisen, wodurch er robust, kompakt und kostengünstig ausgebildet ist. Dadurch, dass die Steuerleckage aus dem Steuerraum 27 in den Sammelraum 23 abgesteuert wird, ist eine Vermischung der Brennstoffe stromaufwärts des Mehrstoff-Injektors 3 ausgeschlossen.
Das ansteuerbare Ventil 37 ist vorzugsweise als permanentleckagefreies Ventil, insbesondere als permanentleckagefreies Pilotventil, ausgebildet, sodass auch dieses Ventil 37 keinerlei
Druckentlastung zu einem Brennstoffreservoir aufweist. Dadurch ist in besonders effizienter Weise eine Vermischung der Brennstoffe stromaufwärts des Mehrstoff-Injektors 3 unterbunden.
Insbesondere existiert bei dem Mehrstoff-Injektor 3 keine Entlastungsbohrung von dem
Steuerraum 27 zu einem Brennstoffreservoir für den zweiten Brennstoff.
Der Mehrstoff-Injektor 3 wird betrieben, indem der erste Brennstoff in den Sammelraum 23 vor den Nadelsitz 13 geleitet wird. Insbesondere ist es möglich, dass eine permanente
Fluidverbindung zwischen einem Reservoir für den ersten Brennstoff und dem Sammelraum 23 über die erste Eintrittsöffhung 19 besteht. Es wird eine Menge des zweiten Brennstoffs aus dem Steuerraum 27 über das ansteuerbare Ventil 37 und den dritten Kanal 39 in den Sammelraum abgesteuert. Dies kann insbesondere geschehen, indem eine Kurzansteuerung des ansteuerbaren Ventils 37, insbesondere eine sogenannte Blank-Shot-Aktivierung oder eine Aktivierung ohne Auswirkung durchgeführt wird. Durch mehrfaches Wiederholen einer solchen Kurzansteuerung kann die in den Sammelraum 23 abgesteuerte Menge des zweiten Brennstoffs eingestellt werden. Bei einer solchen Kurzansteuerung wird die Düsennadel 11 nicht verlagert, sondern verharrt vielmehr in ihrer in der Figur dargestellten ersten Funktionsstellung. Der vorzugsweise flüssige zweite Brennstoff verdrängt insbesondere den vorzugsweise gasförmigen ersten Brennstoff aus einem Bereich unmittelbar vor dem Nadelsitz 13 in dem Sammelraum 23, sodass der zweite Brennstoff dem ersten Brennstoff als Pilotbrennstoff vorgelagert wird.
Durch Ansteuern des ansteuerbaren Ventils 37 werden der erste und der zweite Brennstoff aus dem Sammelraum 23 durch die Spritzbohrung 25 in den Brennraum 5 injiziert, indem die Düsennadel 11 unter Entlastung des Steuerraums 27 von dem Nadelsitz 13 beabstandet wird. Dabei ist es möglich, dass beide Brennstoffe in einer einzigen Injektion, also während eines einzigen Abhebeereignisses der Düsennadel 11 von dem Nadelsitz 13 nacheinander injiziert werden. Alternativ ist es möglich, dass zuerst während eines kürzeren Injektionsereignisses der zweite Brennstoff als Pilotbrennstoff in den Brennraum 5 injiziert wird, wobei in einem zweiten Injektionsereignis, also bei einem zweiten Hub der Düsennadel 11, eine Menge an ersten Brennstoff in den Brennraum 5 nachinjiziert wird. Dabei kann vor der ersten Injektion eine größere Menge an zweitem Brennstoff in dem Sammelraum vorgelegt werden, wobei im Rahmen der zweiten Injektion auch eine - allerdings geringe - unvermeidliche Steuerleckage- Menge des zweiten Brennstoffs zusammen mit dem ersten Brennstoff in den Brennraum 5 eingebracht wird. Diese prinzipbedingt unvermeidliche Steuerleckage-Menge wird insbesondere bestimmt durch den Durchströmungsquerschnitt des ansteuerbaren Ventils 37 und des dritten Kanals 39, sowie durch die Druckverhältnisse in dem Steuerraum 27 und in dem Sammelraum 23.
Vorzugsweise wird dabei ein Druck des ersten Brennstoffs in dem Sammelraum 23 kleiner gewählt als ein Druck des zweiten Brennstoffs in dem Steuerraum 27 bei geschlossenem ansteuerbaren Ventil 37. Für gasförmige erste Brennstoffe liegt der Druck vorzugsweise bei mindestens 100 bar bis höchstens 300 bar. Für flüssige erste Brennstoffe liegt der Druck vorzugsweise zwischen mindestens 1000 bar und höchstens 3000 bar. Die Höhe der
Druckdifferenz zwischen den Brennstoffen wird zusammen mit den für die hydraulischen Kräfte wirksamen Flächen einerseits sowie den Druckverlusten von Steuerraum 27 zu Sammelraum 23 andererseits vorzugsweise derart gewählt, das sich sowohl das gewünschte Öffhungsverhalten der Düsennadel 11 als auch die gewünschte Fördermenge des zweiten Brennstoffs einstellt. Das Brennverfahren in dem Brennraum 5 wird vorzugsweise so geführt, dass der erste
Brennstoff als Hauptbrennstoff verwendet wird, der eine Hauptmenge der insgesamt während eines Arbeitstakts in den Brennraum 5 eingebrachten Energie bereitstellt, wobei der zweite Brennstoff als Pilotbrennstoff verwendet wird, der im Wesentlichen der Zündung des ersten Brennstoffs dient, selbst aber nur einen geringeren Beitrag zu der insgesamt dem Brennraum 5 zugeführten Energiemenge bereitstellt.
Bei der Injektion des zweiten Brennstoffs durch die Spritzbohrung 25 wird dieser vorzugsweise durch den nachgelagerten, ersten Brennstoff angetrieben und insbesondere zerstäubt. Dadurch ist es möglich, quasi einen„Air-Blast" zu realisieren, wobei trotz des vergleichsweise geringen Druckniveaus in dem Sammelraum 23 eine effiziente Zerstäubung des flüssigen zweiten
Brennstoffs möglich ist, sodass dieser rußarm verbrennt.
Insgesamt zeigt sich, dass mit dem Mehrstoff-Injektor 1 ein extrem einfach aufgebauter Injektor bereitgestellt werden kann, der leckagefrei, robust, kompakt und kostengünstig ist.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Mehrstoff- Injektor (3) für eine Brennkraftmaschine ( 1 ), mit
- einem Grundkörper (9), in dem
- eine Düsennadel (11) verlagerbar angeordnet ist, wobei
- die Düsennadel (11) in einer ersten Funktionsstellung unter Vorspannung gegen einen Nadelsitz (13) gedrängt ist, wobei eine Fluidverbindung zwischen einem Sammelraum (23) und wenigstens einer Spritzbohrung (25) von der Düsennadel (11) gesperrt ist, und wobei
- die Düsennadel (11) in einer zweiten Funktionsstellung von dem Nadelsitz (13)
beabstandet ist, sodass die Fluidverbindung zwischen dem Sammelraum (23) und der wenigstens einen Spritzbohrung (25) freigegeben ist, wobei
- der Mehrstoff-Injektor (3) eine erste Eintrittsöffnung (19) für einen ersten Brennstoff aufweist, die mit dem Sammelraum (23) in Fluidverbindung ist, wobei
- oberhalb der Düsennadel (11) ein Steuerraum (27) angeordnet ist, der mit einer zweiten Eintrittsöffnung (29) für einen unter Druck stehenden zweiten Brennstoff in
Fluidverbindung ist, wobei
- der Steuerraum (27) über ein ansteuerbares Ventil (37) druckentlastbar ist, um die
Düsennadel (11) von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung zu verlagern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Düsennadel (11) als gemeinsames Ventilelement für den ersten und den zweiten Brennstoff ausgebildet ist, wobei
- der Steuerraum (27) über das ansteuerbare Ventil (37) mit dem Sammelraum (23) in
Fluidverbindung ist.
2. Mehrstoff- Injektor (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ansteuerbare Ventil (37) als leckagefreies Ventil, insbesondere als permanentleckagefreies Ventil, ausgebildet ist.
3. Mehrstoff- Injektor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass keine Entlastungsleitung von dem Steuerraum (27) zu einem
Brennstoffreservoir für den zweiten Brennstoff vorgesehen ist.
4. Verfahren zum Betreiben eines Mehrstoff-Injektors (3), insbesondere zum Betreiben eines Mehrstoff-Injektors (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit folgenden Schritten:
- Leiten eines ersten Brennstoffs in einen Sammelraum (23) vor einen Nadelsitz (13) einer Düsennadel (11);
- Absteuern eines zweiten Brennstoffs aus einem zum Betätigen der Düsennadel (11)
vorgesehenen Steuerraum (27) über ein ansteuerbares Ventil (37) in den Sammelraum
(23), und
- Injizieren des ersten und des zweiten Brennstoffs aus dem Sammelraum (23) durch
wenigstens eine Spritzbohrung (25), indem die Düsennadel (11) durch Betätigen des ansteuerbaren Ventils (37) unter Entlastung des Steuerraums (27) von dem Nadelsitz (13) beabstandet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pilotmenge des zweiten Brennstoffs durch wenigstens eine Kurzansteuerung des ansteuerbaren Ventils (37) aus dem Steuerraum (27) in den Sammelraum (23) abgesteuert wird, wobei die Düsennadel (11) durch die Kurzansteuerung des ansteuerbaren Ventils (37) nicht verlagert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Brennstoff ein Otto-Brennstoff, insbesondere ein Brenngas, verwendet wird, und/oder dass als zweiter Brennstoff ein selbstzündender, flüssiger Brennstoff, insbesondere ein Diesel-Brennstoff, vorzugsweise Diesel, verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck des ersten Brennstoffs in dem Sammelraum (23) kleiner gewählt wird als ein Druck des zweiten Brennstoffs in dem Steuerraum (27) bei geschlossenem ansteuerbaren Ventil (37).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Brennstoff in dem Sammelraum (23) dem ersten Brennstoff vorgelagert wird, wobei der zweite Brennstoff von dem ersten Brennstoff durch die wenigstens eine Spritzbohrung (25) ausgetrieben wird.
9. Brennkraftmaschine (1) mit wenigstens einem Brennraum (5), dem wenigstens ein Mehrstoff-Injektor (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zugeordnet ist, und/oder welche eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 8.
10. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennkraftmaschine (1) als Gasmotor ausgebildet ist, der eingerichtet ist zur Verwirklichung eines Brennverfahrens mit Pilotzündung.
PCT/EP2016/000117 2015-02-27 2016-01-22 Mehrstoff-injektor für eine brennkraftmaschine, verfahren zum betreiben eines mehrstoff-injektors, und brennkraftmaschine Ceased WO2016134814A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680011863.6A CN107429652B (zh) 2015-02-27 2016-01-22 用于内燃机的多燃料喷射器、用于运行多燃料喷射器的方法，以及内燃机
US15/486,356 US10570861B2 (en) 2015-02-27 2017-04-13 Multi-fuel injector for an internal combustion engine, method for operating a multi-fuel injector and internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015203614.6 2015-02-27
DE102015203614.6A DE102015203614B3 (de) 2015-02-27 2015-02-27 Mehrstoff-Injektor für eine Brennkraftmaschine, Verfahren zum Betreiben eines Mehrstoff-Injektors, und Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016134814A1 true WO2016134814A1 (de) 2016-09-01

Family

ID=55237626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/000117 Ceased WO2016134814A1 (de) 2015-02-27 2016-01-22 Mehrstoff-injektor für eine brennkraftmaschine, verfahren zum betreiben eines mehrstoff-injektors, und brennkraftmaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10570861B2 (de)
CN (1) CN107429652B (de)
DE (1) DE102015203614B3 (de)
WO (1) WO2016134814A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108361135A (zh) * 2018-02-09 2018-08-03 中国第汽车股份有限公司 一种共轨喷油器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018191489A1 (en) 2017-04-12 2018-10-18 Sense Photonics, Inc. Ultra-small vertical cavity surface emitting laser (vcsel) and arrays incorporating the same
DE102018113660A1 (de) 2018-06-08 2019-12-12 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Düse zum Einspritzen von Kraftstoff
DE102020127782A1 (de) * 2020-10-22 2022-04-28 Man Energy Solutions Se Kraftstoffinjektor einer Dual-Fuel Brennkraftmaschine, Dual-Fuel Brennkraftmaschine und Verfahren zu Betreiben derselben
DE102023133440A1 (de) * 2023-11-29 2025-06-05 Jade Hochschule Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth, Körperschaft des öffenlichen Rechts Injektor und Verbrennungsmotor hiermit
US12281796B1 (en) 2024-03-18 2025-04-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustion system with dual fuel capability

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61129461A (ja) * 1984-11-29 1986-06-17 Toyota Motor Corp 気体および液体の噴射装置
DE10245161A1 (de) * 2002-09-26 2004-04-08 Winkelmann, Karlheinrich, Dipl.-Ing. (TH) Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
US20090020631A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Denso Corporation Gaseous fuel injector using liquid fuel as lubricant and pressure-transmitting medium
DE102008042227A1 (de) * 2008-09-19 2010-04-01 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Injektor
DE102008042531A1 (de) * 2008-10-01 2010-04-08 Robert Bosch Gmbh Ventilanordnung zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008000095A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 The University Of British Columbia Concurrent injection of liquid and gaseous fuels in an engine
US8820295B2 (en) * 2011-09-30 2014-09-02 Caterpillar Inc. Single actuator fuel injector for dual fuels

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61129461A (ja) * 1984-11-29 1986-06-17 Toyota Motor Corp 気体および液体の噴射装置
DE10245161A1 (de) * 2002-09-26 2004-04-08 Winkelmann, Karlheinrich, Dipl.-Ing. (TH) Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
US20090020631A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Denso Corporation Gaseous fuel injector using liquid fuel as lubricant and pressure-transmitting medium
DE102008042227A1 (de) * 2008-09-19 2010-04-01 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Injektor
DE102008042531A1 (de) * 2008-10-01 2010-04-08 Robert Bosch Gmbh Ventilanordnung zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108361135A (zh) * 2018-02-09 2018-08-03 中国第汽车股份有限公司 一种共轨喷油器

Also Published As

Publication number Publication date
CN107429652A (zh) 2017-12-01
US20170218898A1 (en) 2017-08-03
DE102015203614B3 (de) 2016-09-01
CN107429652B (zh) 2019-10-08
US10570861B2 (en) 2020-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015203614B3 (de) Mehrstoff-Injektor für eine Brennkraftmaschine, Verfahren zum Betreiben eines Mehrstoff-Injektors, und Brennkraftmaschine
DE102014016927B3 (de) Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor
EP1520096A1 (de) Speichereinspritzsystem mit variodüse und druckübersetzungseinrichtung
DE19939422A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
DE102014004976A1 (de) Dual-Brennstoff-Common-Rail mit transienter Drucksteuerung und diese verwendender Motor
DE102013011345A1 (de) Dieselbrennstoff-Leckagesteuersystem für eine Dual-Brennstoffeinspritzvorrichtung
DE112006003076T5 (de) Brennstoffsystem mit mehreren Quellen für Einspritzung mit variablem Druck
DE112006003077T5 (de) Brennstoffsystem mit variablem Einspritzdruck
EP3951160B1 (de) Brennstoffeinspritzventil und brennstoffeinspritzverfahren für einen grossdieselmotor, sowie grossdieselmotor
EP1520099A1 (de) Druckübersetzer kraftstoffinjektor mit schnellem druckabbau bei einspritzende
EP0694123A1 (de) Einspritzsystem
WO2017097412A1 (de) Kraftstoffinjektoranordnung
EP3015699A1 (de) Gaszuführsystem mit einem kontrollsystem und zylinder für eine hubkolbenbrennkraftmaschine, hubkolbenbrennkraftmaschine, sowie verfahren zum betreiben einer hubkolbenbrennkraftmaschine
EP2156050B1 (de) Druckverstärkungssystem für mindestens einen kraftstoffinjektor
WO2019233768A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffinjektors
EP1314881A2 (de) Injektor für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzverlaufsformung
DE102018200565A1 (de) Injektor zur Dosierung von gasförmigem Kraftstoff, Gaseinblassystem mit einem solchen Injektor und Verfahren zum Betreiben dieses Injektors
EP1392965B1 (de) Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1354133B1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
WO2017129355A1 (de) Zweistoff-brennstoffinjektor, brennkraftmaschine mit einem solchen zweistoff-brennstoffinjektor, und verfahren zum betreiben einer solchen brennkraftmaschine
DE102012022498A1 (de) Zweistoff-Injektor
EP1483499A1 (de) Einrichtung zur druckmodulierten formung des einspritzverlaufes
EP0995903A2 (de) Vorrichtung zum Einspritzen von Flüssigkeiten in einen Zylinder einer Dieselbrennkraftmaschine und Dieselbrennkraftmaschine
DE102005032464A1 (de) Kraftstoffinjektor mit Vorsteuerraum
DE102016015038B4 (de) Kraftstoffinjektor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16701727

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16701727

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1