Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DUAL-FUEL FUEL INJECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/014476
Kind Code:
A1
Abstract:
Dual-fuel fuel injector (1) for a fuel injection device, having a nozzle body (3), wherein a receptacle (5) for a nozzle needle (7) which can be displaced axially therein is formed in the nozzle body (3); wherein a first nozzle arrangement (17) with at least one spray hole (19) for ejecting a first, liquid fuel is formed at an end section (13) of a nozzle body region (15) which defines the receptacle (5); wherein a second nozzle arrangement (47) with at least one spray hole (49) for ejecting a second, gaseous fuel is formed on the nozzle body (3), wherein a nozzle cap (51) is arranged on the nozzle body (3) so as to surround the end section (13); and a nozzle space (55) is defined on the nozzle body (3) by way of the nozzle cap (51), via which nozzle space (55) the second fuel can flow on to the at least one spray hole (49) of the second nozzle arrangement (47).

Inventors:
KALENBORN MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/002061
Publication Date:
February 05, 2015
Filing Date:
July 28, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ORANGE GMBH (DE)
International Classes:
F02M43/04; F02M47/02; F02M61/16; F02M61/18; F02M53/04
Domestic Patent References:
WO2012076415A12012-06-14
Foreign References:
CA2532775A12006-04-10
EP0546985A11993-06-16
US20020158152A12002-10-31
CA2442601A12003-12-22
JP2006266111A2006-10-05
US20130160741A12013-06-27
DE102007028091A12008-12-24
Attorney, Agent or Firm:
WINTER, JOSEF (DE)
Download PDF:
Claims:
PATENTANSPRÜCHE 1. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, aufweisend einen Düsenkörper (3), wobei im Düsenkörper (3) eine Aufnahme (5) für eine darin axial

verschiebliche Düsennadel (7) gebildet ist; wobei an einem Endabschnitt (13) eines die

Aufnahme (5) definierenden Düsenkörperbereichs (15) eine erste Düsenanordnung (17) mit wenigstens einem Spritzloch (19) für das Ausbringen eines ersten, flüssigen Kraftstoffs gebildet ist; wobei an dem Düsenkörper (3) eine zweite Düsenanordnung (47) mit wenigstens einem Spritzloch (49) für das Ausbringen eines zweiten, gasförmigen Kraftstoffs gebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

am Düsenkörper (3) den Endabschnitt (13) umgebend eine Düsenkappe (51) angeordnet ist;

- die zweite Düsenanordnung (47) an der Düsenkappe (51) bereitgestellt ist;

- mit der Düsenkappe (51) ein Düsenraum (55) am Düsenkörper (3) definiert ist, über welchen das wenigstens eine Spritzloch (49) der zweiten Düsenanordnung (47) mit dem zweiten Kraftstoff anströmbar ist.

2. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Düsenraum (55) den Endabschnitt (13) als Ringraum umgibt und/oder die zweite Düsenanordnung (47) eine den Endabschnitt (13) umgebende Spritzloch (49)- Ringkonfiguration an der Düsenkappe (51) aufweist.

3. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Düsenraum (55) über wenigstens einen am Düsenkörper (3) gebildeten

Strömungsweg (57, 59) für zweiten Kraftstoff anströmbar ist;

- der jeweilige Strömungsweg (57, 59) über ein Steuerorgan des Kraftstoffinjektors (1) selektiv offensteuerbar ist;

- das jeweilige Steuerorgan außerhalb des Düsenkörpers (3) im Injektor (1) aufgenommen ist.

4. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

ein und/oder mehrere und/oder sämtliche Spritzlöcher (49) der zweiten Düsenanordnung (47) je als Lavaldüse oder als konvergente Düse gebildet sind.

5. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Spritzloch (49) oder mehrere Spritzlöcher (49) der zweiten Düsenanordnung (47) je in einem Einsteckteil (75) gebildet ist bzw. sind, welches an der Düsenkappe (51) aufgenommen ist.

6. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Düsenkappe (51) teilweise und/oder gänzlich aus hochwarmfesten Stahl und/oder mittels Feinguss und/oder mittels Vakuumfeinguss gefertigt ist.

7. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Umfangsrichtung um den Endabschnitt (13) eine strömungsleitende Struktur (77) an dem Endabschnitt (13) gebildet ist, welcher die Anströmung der zweiten

Düsenanordnung (47) über den Düsenraum (55) optimiert.

8. Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Düsenkappe (51) durch Gewindeverschraubung oder einen Pressverband und/oder Verschweißen an dem Düsenkörper (3) festgelegt ist.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wenigstens einen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingerichtet ist, einen ersten, flüssigen und einen zweiten, gasförmigen Kraftstoff an den Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (1) versorgen zu können.

Description:
BESCHREIBUNG Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor für eine

Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Gasförmige Kraftstoffe, gewinnen im Großmotorensektor, insbesondere bei Stationärmotoren zur Stromerzeugung, zunehmend an Bedeutung. Erdgas eignet sich wegen seiner sehr guten Verfügbarkeit sowie seines günstigeren Emissionspotentials gegenüber Dieselkraftstoff hervorragend für einen wirtschaftlichen und umweltschonenden Motorbetrieb. Die meisten Gasmotoren arbeiten nach dem Ottoverfahren, d.h. mit homogener Verbrennung und

Fremdzündung, wobei die Zündung entweder von einer Zündkerze oder einem

Dieselzündstrahlinjektor initiiert werden kann. Das ottomotorische Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass während des Ladungswechsels, durch die äußere Gemischbildung bedingt, ein unerwünschter Methanschlupf entsteht. Methanschlupf kann allerdings nur verhindert werden, wenn im Motor ein Brennverfahren mit innerer Gemischbildung zur Anwendung kommt. Hierzu ist eine direkte Hochdruckeinspritzung erforderlich.

Bei den bisher ausgeführten Injektoren mit Gas-Commonrail-Technologie, ist das Potential der Gaseinspritzdüse noch nicht vollständig ausgenutzt. Nachteilig ist insbesondere, dass zur Einbringung des Gases - fertigungsbedingt - einfache Spritzlöcher ähnlich denen einer

Dieseleinspritzdüse verwendet werden. Diese sind für Gas strömungstechnisch ungünstig, so dass große Querschnitte für den benötigten Durchsatz erforderlich sind. In weiterhin nachteiliger Weise wird der Gasdruck bei den bekannten Düsen nur teilweise in kinetische Strahlenergie umgewandelt, der andere Teil dissipiert im Brennraum. Eine hohe Geschwindigkeit wäre jedoch der Strahleindringtiefe dienlich und insoweit wünschenswert.

Dual-Fuel-Düsen sind zudem, insbesondere wenn die Gasventil- und Kraftstoffnadel im selben Düsenkörper untergebracht werden, sehr aufwendig in der Fertigung. Die Nadeln sind z.B.

entweder konzentrisch ineinander geschachtelt im Düsenkörper angeordnet oder voneinander getrennt im Düsenkörper untergebracht, z.B. liegt die Kraftstoffnadel liegt zentrisch und weitere Gasnadeln sind außermittig im Düsenkörper angeordnet, um den vollen Brennraumbereich von 360° abzudecken. Ungeachtet der jeweiligen Variante ist die Bauraumsituation im Düsenkörper stets äußerst beengt und damit für eine Fertigung der Düse im Hinblick auf den zu betreibenden Aufwand für die Herstellung nachteilig.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Dual-Fuel- Kraftstoffinjektor vorzuschlagen, welcher oben genannte Nachteile überwindet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausfuhrungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (Zweistoff- Injektor; insbesondere für einen ersten, flüssigen und einen zweiten, gasförmigen Kraftstoff),

insbesondere ein Diesel-Gas- Injektor. Der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor ist für eine

Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen, insbesondere z.B. für ein Gas-Common-Rail-System. Allgemein ist der Kraftstoffinjektor bevorzugt zur Verwendung mit einer Brennkraftmaschine in Form eines Gasmotors, insbesondere auf Basis eines Otto- oder Dieselmotors (mit innerer Gemischbildung), weiterhin insbesondere mit einem Großmotor vorgesehen und weiterhin insbesondere für stationäre Anwendungen, zum Beispiel

Blockheizkraftwerke oder Industrieanwendungen. Mittels des vorgeschlagenen Dual-Fuel- Kraftstoffinjektors kann sowohl ein reiner Flüssigkraftstoffbetrieb als auch ein kombinierter Flüssigkraftstoff-/Gasbetrieb mit beliebigem Gas-/Flüssigkraftstoffanteil realisiert werden. Der erfindungsgemäße Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor weist einen Düsenkörper (Düsenelement) auf, wobei im Düsenkörper eine Aufnahme (Axialbohrung) für eine darin axial verschiebliche Düsennadel gebildet ist. Hierbei ist an einem Endabschnitt eines die Aufnahme definierenden Düsenkörperbereichs eine erste Düsenanordnung mit wenigstens einem Spritzloch für das Ausbringen (Einspritzung) eines ersten, flüssigen Kraftstoffs (bevorzugt Dieselkraftstoff) gebildet, d.h. an einem düsennahen Endabschnitt des Düsenkörpers. Allgemein ist vorgesehen, dass die Düsennadel mit dem Düsenkörper ein Düsen ventil bildet, über welches ein

Strömungsweg für den ersten Kraftstoff zur ersten Düsenanordnung selektiv offenbar ist. Erfindungsgemäß ist an dem Düsenkörper weiterhin eine zweite (Gas-)Düsenanordnung mit wenigstens einem Spritzloch für das Ausbringen (Einspritzung) eines zweiten, gasförmigen Kraftstoffs (zum Beispiel Erdgas, Biogas, insbesondere Methan, etc.) gebildet. Der erfindungsgemäße Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor ist dadurch gekennzeichnet, dass am

Düsenkörper den Endabschnitt (des die Aufnahme definierenden Düsenkörperbereichs) umgebend eine (separat gebildete bzw. gefertigte) (Gas-)Düsenkappe angeordnet ist; die zweite Düsenanordnung an der Düsenkappe bereitgestellt bzw. gebildet ist; und mit der Düsenkappe ein Düsenraum am Düsenkörper definiert ist, über welchen das wenigstens eine Spritzloch der zweiten Düsenanordnung mit dem zweiten Kraftstoff anströmbar ist, insbesondere sämtliche Spritzlöcher.

Der derart ausgestattete Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor ermöglicht vorteilhaft eine äußerst unaufwändige Herstellung, insbesondere im Hinblick auf etwaigen Ausschuss. Im Rahmen der Herstellung des vorgeschlagenen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors kann die Bearbeitung des

Düsenkörpers getrennt von der Bearbeitung der Düsenkappe erfolgen, wodurch ein eventueller Ausschuss der Düsenkappe nicht den Ausschuss des gesamten Düsenkörpers nach sich zieht.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umgibt der Düsenraum bevorzugt den Endabschnitt als Ringraum. Derart kann, insbesondere in Verbindung mit einer Ausführung des Kraftstoffinjektors dergestalt, dass die zweite (Gas-)Düsenanordnung bzw. die Düsenkappe eine den Endabschnitt umgebende Spritzloch-Ringkonfiguration aufweist (deren bevorzugt gleichmäßig um den Umfang des Endabschnitts verteilte Spritzlöcher über den Ringraum anströmbar sind), vorteilhaft eine (homogene) 360°- Gasstrahl Verteilung im Brennraum erreicht werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere auch vorgeschlagen, dass ein und/oder mehrere, bevorzugt sämtliche Spritzlöcher der zweiten (Gas-)Düsenanordnung je als Lavaldüse (oder als rein konvergente Düse) gebildet sind. Durch die Ausgestaltung eines jeweiligen Spritzloches insbesondere als Lavaldüse wird die Penetration des Gasstrahls deutlich verbessert. Das in das Düsen- bzw. Spritzloch eintretende Gas wird in der Lavaldüse

beschleunigt und erreicht im engsten Lavalquerschnitt Schallgeschwindigkeit. In der

nachfolgenden Querschnittserweiterung des Spritzlochs wird der Gasdruck nachfolgend abgesenkt, das heißt in kinetische Energie umgewandelt. Die derart erzielte hohe Strahlgeschwindigkeit liegt im Überschallbereich und ermöglicht eine beabsichtigt vorteilhaft hohe Eindringtiefe im Brennraum.

Die einfache Bereitstellung einer im Hinblick auf ihre Fertigung kompliziert herzustellenden Lavaldüse wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die zweite Düsenanordnung an der Düsenkappe aufgenommen bzw. bereitgestellt ist. Die Düsenkappe ist in der Herstellung vorteilhaft einfach zu handhaben, bis zu deren Verbindung insbesondere getrennt vom

Düsenkörper, s.o. Bei besonders bevorzugten Ausgestaltungen der Düsenkappe bzw. des Dual-Fuel-Kraftstoff- injektors sind ein oder mehrere Spritzlöcher der zweiten Düsenanordnung, bevorzugt sämtliche - insbesondere je gebildet als Lavaldüse - je in einem Einsteckteil bzw. Einsatz gebildet, welches bzw. welcher an der Düsenkappe aufgenommen ist, zum Beispiel in korrespondierende

Aufnahmen (Bohrungen) der Düsenkappe eingesetzt und nachfolgend zum Beispiel

(reib)verschweißt. Derartige Düsenloch(einsteck)elemente können zum Beispiel als Drehteile vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden.

Auf eine Kühlung der (Gas-)Düsenkappe, zum Beispiel bei reinem Flüssigkraftstoffbetrieb, kann insbesondere vorteilhaft verzichtet werden bei Ausführungsformen des Dual-Fuel- Kraftstoffinjektors, bei welchen die Düsenkappe teilweise und/oder gänzlich aus

hochwarmfesten Stahl gefertigt ist. Zur Fertigung wird hierfür ein Feinguss- und/oder

Vakuumfeinguss- Verfahren vorgeschlagen.

Alternativ oder zusätzlich kann für eine gute Kühlung an der Düsenkappe vorgesehen sein, einen oder mehrere Kühlkanäle am Düsenkörper, insbesondere dessen Endabschnitt kühlend zu bilden, welche von einem Kühlmittel (zum Beispiel Wasser, Öl, Flüssigkraftstoff) durchströmbar sind. Ein Kühlkanal kann zum Beispiel in dem den Endabschnitt definierenden Düsenkörperbereich am Düsenkörper, z.B. in Umfangsrichtung führend, gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann zum Beispiel vorgesehen sein, in dem in der Düsenkappe bereitgestellten Düsenraum (gasdurchströmter Bereich) eine großflächige Oberfläche für eine Kühlung zu bilden, zum Beispiel durch Verrippung oder allgemein eine geeignete, oberflächenvergrößernde

Strukturierung. Zudem kann durch Kleinhaltung der Berührflächen zwischen (Gas-)Düsenkappe und dem Düsenkörper der Wärmefluss in den Düsenkörper minimiert werden. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Dual-Fuel -Kraftstoffinjektors sehen weiterhin eine Ausgestaltung derart vor, dass im Düsenkörper kein Steuerorgan für das Gasventil aufgenommen ist. Stattdessen ist das Steuerorgan bevorzugt im Injektorgehäuse außerhalb des Düsenkörpers aufgenommen. Bei dieser Ausgestaltung ist der Düsenraum bevorzugt über wenigstens einen am Düsenkörper gebildeten (insbesondere durch den Düsenkörper hindurchgeführten (vom düsenfernen zum düsennahen Ende)) Strömungsweg für zweiten Kraftstoff anströmbar (zum Beispiel auch zwei oder mehr Strömungswege); der jeweilige Strömungsweg über ein

Steuerorgan des Kraftstoffinjektors selektiv offensteuerbar; und das jeweilige Steuerorgan außerhalb des Düsenkörpers im Injektor aufgenommen. Solche vorteilhaften

Ausführungsformen, bei welchen das Steuerorgan (Gasventilnadel) des Gasventils in dem Injektorgehäuse außerhalb des Düsenkörpers aufgenommen ist, ermöglichen eine einfachere Gestaltung des Gasventils und reduzieren zudem dessen Temperaturbelastung deutlich

(gegenüber einer Unterbringung im Düsenkörper). Der erfindungsgemäße Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor kann weiterhin vorteilhaft so ausgestaltet sein, dass in Umfangsrichtung um den Endabschnitt herum eine strömungsleitende Struktur, insbesondere ein Einstich, an dem Endabschnitt gebildet ist, welche(r) die Anströmung der zweiten Düsenanordnung über den Düsenraum optimiert. Der Einstich kann zum Beispiel eine Ringkonkavität sein (im Düsenraum um den Endabschnitt herum). Der Einstich kann hierbei bevorzugt strömungsgünstig seitens des Strömungswegs für zweiten Kraftstoff angeströmt werden.

Allgemein kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Düsenkappe durch Gewindeverschraubung oder einen Pressverband oder Verschweißen an dem Düsenkörper festgelegt ist. Diese Verfahren ermöglichen sämtlich eine kostengünstige und unaufwändige Herstellung des Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors.

Vorgeschlagen wird weiterhin auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (für eine

Brennkraftmaschine), welche eingerichtet ist, einen ersten (flüssigen) und einen zweiten

(gasförmigen) Kraftstoff an den Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor versorgen zu können, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wenigstens einen wie vorstehend beschriebenen Dual-Fuel- Kraftstoffinjektor aufweist, insbesondere eine Mehrzahl von Dual-Fuel-Kraftstoffinjektoren. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die

erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 exemplarisch und schematisch, zum Teil stark vereinfacht, einen Kraftstoffinjektor mit einem geschnitten dargestellten Düsenkörper und aufgesetzter Düsenkappe gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 exemplarisch und schematisch eine Ansicht des Düsenkörpers mit Düsenkappe

gemäß Fig. 1 in der Draufsicht auf das düsennahe Ende.

Fig. 3 exemplarisch und schematisch einen Düsenkörper mit Düsenkappe für einen

Kraftstoffinjektor gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4 exemplarisch und schematisch eine perspektivische Schnittansicht des Düsenkörpers mit Düsenkappe gemäß Fig. 3.

Fig. 5 exemplarisch und schematisch eine Schnittansicht der Düsenkappe gemäß Fig. 3 und

4.

Fig. 6 exemplarisch und schematisch einen Düsenkörper mit Düsenkappe für einen

Kraftstoffinjektor gemäß noch einer weiteren möglichen Ausfuhrungsform der Erfindung.

Fig. 7 exemplarisch und schematisch eine perspektivische Ansicht der Düsenkappe gemäß

Fig. 6.

Fig. 8 exemplarisch und schematisch eine Schnittansicht der Düsenkappe gemäß Fig. 7.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor (Zweistoffdüse bzw.

Zweistoff- Injektor) 1 mit einem Düsenkörper 3 (Düsenelement). Der Kraftstoffinjektor 1 ist für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor), bevorzugt für ein Gas-Common-Rail-System, vorgesehen. Der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 1 ist für den Einspritzbetrieb mit einem ersten, flüssigen Kraftstoff (insbesondere Dieselkraftstoff) und einem zweiten, gasförmigen Kraftstoff (Brenngas) bereitgestellt.

In dem Düsenkörper 3 ist eine Aufnahme (Axialbohrung) 5 für eine darin axial verschieblich aufgenommene Düsennadel 7 des Kraftstoffinjektors 1 gebildet, in welche Aufnahme 5 hochdruckbeaufschlagter Kraftstoff seitens einer Hochdruckzufuhrleitung 9 des injektorinternen Kraftstoffsystems verbracht werden kann, zum Beispiel ausgehend von einem stromaufwärtigen Hochdruck(HD)-Kraftstoffeinlass 11 des Kraftstoffinjektors 1 (in Kommunikation mit HD- Leitung 9). Der Kraftstoffeinlass 11 kann z.B. über einen Einzeldruckspeicher (nicht dargestellt) des Kraftstoffinjektors 1 mit der Hochdruckleitung 9 verbunden sein, alternativ kann auch die direkte Verbindung des Kraftstoffeinlasses 11 mit der Hochdruckleitung 9 vorgesehen sein, z.B. bei Ausgestaltung ohne einen Einzeldruckspeicher.

An einem Endabschnitt 13 eines die Aufnahme 5 definierenden Düsenkörperbereichs 15 ist eine erste Düsenanordnung 17 mit wenigstens einem Spritzloch 19 für das Ausbringen (Einspritzung) des ersten, flüssigen Kraftstoffs gebildet. Der in die Aufnahme 5 eingebrachte hochdruckbeaufschlagte erste Kraftstoff kann in

Abhängigkeit der (Hub-)Stellung der Düsennadel 7 über die Düsenanordnung 17 des Dual-Fuel- Kraftstoffinjektors 1 abgegeben werden, bei Betrieb mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung insbesondere in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Die

Düsenanordnung 17 (Spritzlöcher 19) ist bevorzugt an einer Düsenkuppe 21 des Düsenkörpers 3 bereitgestellt.

Der Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 1 kann für das Einspritzen des ersten Kraftstoffs bevorzugt als indirekt betätigter Injektor 1 ausgebildet sein, insbesondere mit einem Pilotventil 23, welches von einer Aktuatorik (nicht dargestellt) beherrscht wird, bevorzugt einer Magnetaktuatorik. Das Pilotventil 23 und/oder die Aktuatorik kann in wenigstens einem Gehäuseelement 25 des

Injektorgehäuses 27, insbesondere benachbart zum düsenfernen Ende des Düsenkörpers 3 des Injektors 1, bereitgestellt sein, zum Beispiel in einem Ventilkörper 25. Alternativ kann vorgesehen sein, den Injektor 1 für das Einspritzen des ersten Kraftstoffs als direkt betätigten Injektor 1 auszugestalten, wobei die Aktuatorik insbesondere direkt auf die Düsennadel 7 wirken kann. Über das Pilotventil 23 kann ein Steuerraum 29 des Kraftstoffinjektors 1 ventilstellungsabhängig entlastet werden, zum Beispiel über einen Leckageströmungsweg 31 des injektorinternen Kraftstoffsystems, welcher ausgehend vom Steuerraum 29 zu einem niederdruckseitigen (ND) Leckageauslass 33 des Injektors 1 über das Pilotventil 23 (unter Drosselung 35) geführt ist, z.B. zu einem Leckagesammeibehältnis (Tank) eines Kraftstoffeinspritzsystems.

In den Steuerraum 29 mündet weiterhin z.B. ein weiterer Hochdruckpfad 37 des injektorinternen Kraftstoffsystems (mit Drosselung 39), über welchen der Steuerraum 29 via hochdruckbeaufschlagten ersten Kraftstoff ausgehend von dem Hochdruckkanal 9 belastbar ist. Der Steuerraum 29 kann mittels einer Nadelführungshülse 41 gebildet sein, welche am düsenfernen Ende der Axialbohrung 5 in derselben aufgenommen ist, wobei in der Axialbohrung 5 weiterhin eine Schließfeder 43 angeordnet sein kann, welche die Düsennadel 7 in Schließstellung drängt, i.e. gegen einen Ventilsitz bzw. Düsennadelsitz 45.

Um für einen Einspritzbetrieb Kraftstoff über die Düsenanordnung 19 ausbringen zu können, i.e. seitens der Axialbohrung 5, kann das (Schließ-)Kräftegleichgewicht an der Düsennadel 7 durch Entlastung des Steuerraums 29 via das Pilotventil 23 aufgelöst werden (Leckageströmungsweg 31 geöffnet), so dass die Düsennadel 7 vom Ventilsitz abheben und den Strömungsweg zu der Düsenanordnung 17 freigeben kann. Für ein Schließen des Düsenventils wird das Pilotventil 23 in Sperrstellung geschaltet (in Fig. 1 ist Offenstellung dargestellt), woraufhin sich der Druck im Steuerraum 29 über den Hochdruckpfad 9, 37 wieder aufbaut und die Düsennadel 7

schließfederkraftunterstützt in den Nadelsitz 45 zurückkehrt.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist an dem Düsenkörper 3 eine zweite Düsenanordnung 47 mit wenigstens einem Spritzloch 49 für das Ausbringen (Einspritzung) des zweiten, gasförmigen Kraftstoffs gebildet. Die zweite Düsenanordnung 47 ist an einer (separat vom Düsenkörper 3 gebildeten bzw. gefertigten) (Gas-)Düsenkappe 51 bereitgestellt bzw. gebildet, welche

Düsenkappe 51 den Endabschnitt 13 umgebend am Düsenkörper 3 angeordnet ist. Hierzu weist die Düsenkappe 51 bevorzugt Schalen- oder Becherform auf, i.e. mit einer bodenseitigen Durchbrechung bzw. Durchgangsöffnung 53, in/durch welche der Endabschnitt 13 ein- bzw. durchtauchen kann.

Wie Fig. 1 weiter veranschaulicht, ist in bzw. mit der Düsenkappe 51 ein Düsenraum 55 am Düsenkörper 3 definiert (um den Endabschnitt 13 herum), über welchen das wenigstens eine Spritzloch 49 der zweiten Düsenanordnung 47, insbesondere sämtliche Spritzlöcher 49, mit dem zweiten Kraftstoff anströmbar ist.

Zur Anströmung des Düsenraums 55 mit gasförmigem, zweitem Kraftstoff weist der

Düsenkörper vorliegend einen ersten 57 und einen zweiten 59 Strömungsweg (Gaskanal) auf, alternativ z.B. einen einzigen Kanal, welche seitens eines Gaseinlasses 61 des Dual-Fuel- Kraftstoffinjektors 1 und einen - durch das Injektorgehäuse 27 geführten, sich in den ersten 57 und den zweiten Strömungsweg 59 einzweigenden - Gaskanal 63 mit dem zweiten Kraftstoff beaufschlagbar sind. Die Strömungskanäle 57, 59 erstrecken sich als Bohrkanäle vom

düsenfernen Ende des Düsenkörpers 3 zum Düsenraum 55 (in Fig. 1 sind weiterhin verschweißte Stopfen 65 ersichtlich, welche nach Fertigung der Strömungskanäle 57, 59 eine jeweilige Eintrittsöffhung (in Fig. 4 geöffnet dargestellt) für ein Bohrwerkzeug verschließen). Bei einem Einspritzbetrieb wird ein jeweiliger Gaskanal 57, 59 zum Beispiel mit einem Gasdruck in Höhe von ca. 350 bar beaufschlagt.

Bevorzugt befindet sich im Injektorgehäuse 27 - außerhalb des Düsenkörpers 3 aufgenommen - weiterhin ein Ventil bzw. Gasventil 67 mit einem ebenfalls im Injektorgehäuse 27

aufgenommenen Steuerorgan in Form einer (Gas-)Ventilnadel (nicht dargestellt). Über das Gasventil 67 kann der Strömungsweg 63 selektiv unterbrochen werden, mithin die Gaszufuhr an den Düsenraum 55 via Strömungskanäle 57, 59. Somit ermöglicht der Dual-Fuel-

Kraftstoffinjektor 1 vorteilhaft sowohl einen kombinierten Einspritzbetrieb mit erstem und zweitem Kraftstoff als auch das Ausbringen nur des ersten oder nur des zweiten Kraftstoffs. Angemerkt sei hierbei, dass wie eingangs erwähnt, durch die Anordnung des Steuerorgans im Injektorgehäuse 27 eine vorteilhaft thermische Entlastung desselben bzw. des Gasventils 67 erzielt werden kann. Alternativ sind selbstredend auch Ausfuhrungsformen denkbar, welche eine solche Lösung nicht vorsehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 1 umgibt der Düsenraum 55 den Endabschnitt 13 zum einen weiterhin bevorzugt als Ringraum, siehe zum Beispiel Fig. 1 , und zum zweiten weist die zweite Düsenanordnung 47 bevorzugt eine den Endabschnitt 13 umgebende Spritzloch-Ringkonfiguration an der Düsenkappe (Gaseinspritzdüsenkappe) 51 auf (in Kommunikation mit dem Düsenraum 55). Derart ist eine äußerst einfache Anströmung der Düsenlöcher mit dem Vorteil der 360°-Gasverteilung bei einer Einspritzung realisiert.

Bei der Ausführungsform des Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors 1 nach Fig. 1 weist die Düsenkappe 51 eine relativ hohe (becherförmige) Bauform auf, welche insbesondere gut geeignet ist, mit dem Düsenkörper 3 verschraubt, Bezugszeichen 69, verpresst und/oder laserverschweißt zu werden (bei einer Pressung kann bereits eine vorteilhaft gute Dichtwirkung erzielt werden). Zur einfachen Herstellung der Spritzlöcher 49, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt je als Lavaldüsen gebildet sind, wird die Düsenkappe 51 nach Fig. 1 bevorzugt im Feinguss hergestellt (mit gegossenen Löchern 49), weiterhin bevorzugt aus hochwarmfestem Stahl. Zur Herstellung der Spritzlöcher 49 kann alternativ zum Beispiel vorgesehen sein, die Spritzlöcher 49 mit einer (hakenförmigen) Elektrode zu erodieren.

Fig. 1 zeigt weiterhin einen im Endabschnitt 13 aufgenommenen Kühlkanal 71, welcher optional vorgesehen sein kann. Der Kühlkanal 71 kann von einem Kühlmittel über einen Vorlauf und einen Rücklauf durchströmt werden (nicht dargestellt). Fig. 2 zeigt den Düsenkörper 3 mit daran fixiert aufgenommener Düsenkappe 51 in einer Ansicht vom düsennahen Ende. Um die (Gas-)Düsenkappe 51 mit dem Düsenkörper 3 zu verschrauben, kann z.B. ein Werkzeug, bevorzugt ein geteiltes Spezialwerkzeug, in die

Spritzlöcher 49 eingreifen. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen je einen Düsenkörper 3 mit aufmontierter Düsenkappe 51 je eines Dual- Fuel-Kraftstoffinjektors 1, wobei die Düsenkappe 51 im Unterschied zur vorstehend

beschriebenen Ausführungsform eine flache (schalenförmige) Bauform aufweist. Durch die flache Bauform der Düsenkappe 51 ergibt sich der Vorteil, die Lavaldüsen bzw. Spritzlöcher 49 von innen (vor Montage am Düsenkörper 3) auch spanend bearbeiten zu können. Eine Montage an dem Düsenkörper 3 kann z.B. durch Laserschweißen erfolgen.

Fig. 5 veranschaulicht den Einsatz eines Bohr- oder Erodierwerkzeugs 73 für die

Innenbearbeitung der Düsenlöcher 49. Fig. 6 zeigt einen Düsenkörper 3 mit aufmontierter Düsenkappe 51 eines Dual-Fuel- Kraftstoffinjektors 1 gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Dual-Fuel-Kraftstoffinjektors 1 (bei dieser Ausführungsform kann neben der dargestellten Düsenkappe 51 hoher Bauform alternativ auch eine flache Bauform vorgesehen sein).

Bei der Düsenkappe 51 sind die Spritzlöcher 49, wiederum je in Form einer Lavaldüse, je in einem Einsteckteil 75 gebildet, welches an der Düsenkappe 51 aufgenommen ist (in einer korrespondierenden Fassung). Bevorzugt sind die Einsteckteile 75 - insbesondere als Drehteile vorteilhaft preiswert hergestellt - mit der Düsenkappe 51 reibverschweißt. Die Fertigung des Kraftstoffinjektors 1 ist hierbei flexibel und mit nur wenig Ausschuss verbunden.

Weiterhin vorteilhaft und wahlfrei mit anderen Ausführungsformen des Kraftstoffinjektors kombinierbar zeigt Fig. 6 eine Strömungsleitstruktur 77 am Endabschnitt 13. Die

Strömungsleitstruktur 77, welche als ringförmiger Einstich bzw. Konkavität um den

Endabschnitt 13 geführt ist (im Düsenraum 55), bewirkt eine günstige Strömungsführung bzw. einen optimierten Strömungseinlauf des seitens der Kanäle 57, 59 in den Düsenraum 55 eingebrachten zweiten Kraftstoffs hin zu den bzw. in die Spritzlöcher 49. Fig. 7 und Fig. 8 zeigen weitere Ansichten der Düsenkappe 51 gemäß Fig. 6. Ersichtlich können an der Düsenkappe 51 Bohrungen 79 vorgesehen sein, zum Beispiel zum Ansetzen eines

Hakenschlüssels für eine Verschraubung mit dem Düsenkörper 3.

Angemerkt sei abschließend, dass die Druckbelastung der Düsenkappe 51 gegenüber der

Dieseleinspritzdüse vergleichsweise gering ist. Der Verbrennungsdruck von ca. 200 bar kompensiert von außen betrachtet die Gasdruckbelastung größtenteils wieder. Die

Arbeitsdruckdifferenzen liegen in der Größenordnung von 150 bar.

Die Kühlung des Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor 1 an der Düse kann im Gasbetrieb über das Gas selbst erfolgen. Positiv wirkt sich die Expansionsfähigkeit des Gases aus, da durch den

Druckabfall stromabwärts und insbesondere durch den Druckabbau in der Lavaldüse, das Gas abkühlt. Angestrebt kann werden, eine großflächige Gestaltung der Düsenkappe 51 im

gasdurchströmten Düsenraum 55 für eine gute Kühlwirkung vorzusehen (z.B. durch

Verrippung). Die Kühlung im reinen Flüssigkraftstoffbetrieb ist hingegen etwas problematischer, insoweit die Düsenkappe 51 ohne einen Gasstrom nicht gekühlt wird, sondern durch das während des Verbrennungsprozesses druckbehaftete eindringende Heißgas zusätzlich auch von innen beansprucht wird, ebenso wie der Schaft des Düsenkörpers 3. Da der Dual-Fuel- Kraftstoffinjektor 1 bzw. Düsenkörper 3 in diesem Fall jedoch mit einem hohen

Kraftstoffvolumenstrom durchströmt wird, ist eine hinreichende Kühlung wie bei

konventionellen Kraftstoffdüsen gesichert.