DE102017122117A1 - Injector for a dual-fuel engine and dual-fuel engine - Google Patents
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Abstract
Einspritzdüse (23) für einen Zylinder (2) eines Dual-Fuel-Motors, wobei über die Einspritzdüse (23) in einer Flüssigkraftstoffbetriebsart flüssiger Kraftstoff und in einer Gaskraftstoffbetriebsart Zündfluid in einen Brennraum (9) des Zylinders (2) einbringbar ist, wobei die Einspritzdüse (23) einen (Einspritz-)Düsenkörper (24) mit ersten Spritzlöchern (25) und zweiten Spritzlöchern (26) sowie eine im (Einspritz-)Düsenkörper (24) verlagerbar geführte (Einspritz-)Düsennadel (27) aufweist, wobei die Relativstellung zwischen der (Einspritz-)Düsennadel (27) und dem (Einspritz-)Düsenkörper (24) bestimmt, über welche der Spritzlöcher (25, 26) in der Flüssigkraftstoffbetriebsart der flüssige Kraftstoff und in der Gaskraftstoffbetriebsart das Zündfluid in den Brennraum (9) des Zylinders (2) einbringbar ist.Injection nozzle (23) for a cylinder (2) of a dual-fuel engine, via the injector (23) in a liquid fuel mode liquid fuel and in a gaseous fuel mode ignition fluid in a combustion chamber (9) of the cylinder (2) can be introduced, said Injection nozzle (23) has an (injection) nozzle body (24) with first spray holes (25) and second spray holes (26) and in the (injection) nozzle body (24) displaceably guided (injection) nozzle needle (27), wherein the Relative position between the (injection) nozzle needle (27) and the (injection) nozzle body (24) determines over which of the injection holes (25, 26) in the liquid fuel mode the liquid fuel and in the gaseous fuel mode the ignition fluid into the combustion chamber (9) of the cylinder (2) can be introduced.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für einen Dual-Fuel-Motor und einen Dual-Fuel-Motor.The invention relates to an injection nozzle for a dual-fuel engine and a dual-fuel engine.
Aus der Praxis sind Dual-Fuel-Motoren bekannt, in denen einerseits ein flüssiger, zündwilliger Kraftstoff wie Diesel und andererseits ein gasförmiger, zündunwilliger Kraftstoff wie Erdgas verbrannt werden kann. Im Gasbetrieb eines Dual-Fuel-Motors wird in der Regel ein mageres Gas-Luft-Gemisch in die Zylinder des Motors eingebracht und durch die Zündenergie eines ebenfalls in die Zylinder eingebrachten Zündfluids gezündet.From practice, dual-fuel engines are known in which on the one hand, a liquid, ignitable fuel such as diesel and on the other hand, a gaseous, ignitable ignition fuel such as natural gas can be burned. In the gas operation of a dual-fuel engine, a lean gas-air mixture is generally introduced into the cylinder of the engine and ignited by the ignition energy of a likewise introduced into the cylinder ignition fluid.
In
Im Brennraum
Ein aus der Praxis bekannter Dual-Fuel-Motor
Ein aus der Praxis bekannter Dual-Fuel-Motor verfügt demnach über zwei Einspritzsysteme, nämlich die Kraftstoffzuführeinrichtung für den flüssigen Kraftstoff sowie das Zündfluid-Einspritzsystem für das Zündfluid. Beim Zündfluid handelt es sich typischerweise um den flüssigen Kraftstoff des Flüssigkraftstoffbetriebs, der im Gaskraftstoffbetrieb in einer relativ geringen Menge in den jeweiligen Zylinder über den jeweiligen Zündfluid-Injektor des Zündfluid-Einspritzsystems einbringbar ist. Bei aus der Praxis bekannten Dual-Fuel-Motoren sind die Einspritzdüsen der Kraftstoffzuführeinrichtung für den Flüssigkraftstoffbetrieb zur Förderung solch geringer Mengen des flüssigen Kraftstoff im Gaskraftstoffbetrieb nicht geeignet. Dies erfordert dann zwei Einspritzsysteme und bedingt einen komplexen Aufbau von Dual-Fuel-Motoren. Es besteht Bedarf an einer neuen Einspritzdüse für einen Dual-Fuel-Motor und einem Dual-Fuel-Motor mit einem einfacheren Aufbau.A dual-fuel engine known from practice accordingly has two injection systems, namely the fuel supply device for the liquid fuel and the ignition fluid injection system for the ignition fluid. The ignition fluid is typically the liquid fuel of the liquid fuel operation, which in gaseous fuel operation can be introduced into the respective cylinder via the respective ignition fluid injector of the ignition fluid injection system in a relatively small amount. In known from practice dual-fuel engines, the injectors of the fuel supply for the liquid fuel operation to promote such small amounts of liquid fuel in gaseous fuel operation are not suitable. This then requires two injection systems and requires a complex design of dual-fuel engines. There is a need for a new injector for a dual-fuel engine and a dual-fuel engine with a simpler construction.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Einspritzdüse und einen Dual-Fuel-Motor mit einer solchen Einspritzdüse zu schaffen.On this basis, the invention is based on the object to provide a novel injection nozzle and a dual-fuel engine with such an injection nozzle.
Diese Aufgabe wird durch eine Einspritzdüse gemäß Anspruch 1 gelöst. Über die erfindungsgemäße Einspritzdüse ist in einer Flüssigkraftstoffbetriebsart flüssiger Kraftstoff und in einer Gaskraftstoffbetriebsart Zündfluid in einen Brennraum des Zylinders einbringbar, wobei die Einspritzdüse einen (Einspritz-)Düsenkörper mit ersten Spritzlöchern und zweiten Spritzlöchern sowie eine im (Einspritz-)Düsenkörper verlagerbar geführte (Einspritz-)Düsennadel aufweist, wobei die Relativstellung zwischen der (Einspritz-)Düsennadel und dem (Einspritz-)Düsenkörper bestimmt, über welche der Spritzlöcher in der Flüssigkraftstoffbetriebsart der flüssige Kraftstoff und in der Gaskraftstoffbetriebsart das Zündfluid in den Brennraum des Zylinders einbringbar ist. Eine solche Einspritzdüse kann in der Flüssigkraftstoffbetriebsart den flüssigen Kraftstoff und in der Gaskraftstoffbetriebsart das Zündfluid mit der erforderlichen Genauigkeit in den jeweiligen Zylinder des Dual-Fuel-Motors einbringen. Es sind dann nicht mehr zwei Einspritzsysteme erforderlich.This object is achieved by an injection nozzle according to claim 1. About the injector according to the invention liquid fuel in a liquid fuel mode and in a gaseous fuel mode ignition fluid in a combustion chamber of the cylinder can be introduced, wherein the injection nozzle a Comprises (injection) nozzle body with first injection holes and second injection holes and in the (injection) nozzle body displaceably guided (injection) nozzle needle, the relative position between the (injection) nozzle needle and the (injection) nozzle body determines over which Injection holes in the liquid fuel mode, the liquid fuel and in the gaseous fuel mode, the ignition fluid is introduced into the combustion chamber of the cylinder. Such an injector may introduce the liquid fuel in the liquid fuel mode and the ignition fluid with the required accuracy into the respective cylinder of the dual-fuel engine in the gaseous fuel mode. There are then no longer two injection systems required.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weisen in Axialrichtung und damit in Verlagerungsrichtung der (Einspritz-)Düsennadel gesehen die ersten Spritzlöcher von den zweiten Spritzlöchern einen definierten Abstand auf, wobei in der Gaskraftstoffbetriebsart die (Einspritz-)Düsennadel die ersten Spritzlöcher freigibt und die zweiten Spritzlöcher verdeckt, und wobei in der Flüssigkraftstoffbetriebsart die (Einspritz-)Düsennadel die ersten Spritzlöcher und die zweiten Spritzlöcher freigibt. Eine solche Einspritzdüse kann in der Flüssigkraftstoffbetriebsart den flüssigen Kraftstoff und in der Gaskraftstoffbetriebsart das Zündfluid mit der erforderlichen Genauigkeit in den jeweiligen Zylinder des Dual-Fuel-Motors einbringen. Es sind dann nicht mehr zwei Einspritzsysteme erforderlich.According to an advantageous development, the first injection holes of the second injection holes have a defined distance in the axial direction and thus in the direction of displacement of the (injection) nozzle needle, the (injection) nozzle needle releasing the first injection holes and concealing the second injection holes in the gaseous fuel mode, and wherein in the liquid fuel mode, the (injection) nozzle needle releases the first injection holes and the second injection holes. Such an injector may introduce the liquid fuel in the liquid fuel mode and the ignition fluid with the required accuracy into the respective cylinder of the dual-fuel engine in the gaseous fuel mode. There are then no longer two injection systems required.
Vorzugsweise weisen die ersten Spritzlöcher einen kleineren Spritzlochquerschnitt als die zweiten Spritzlöcher auf. Dies ist für die Gaskraftstoffbetriebsart von Vorteil, um in der Gaskraftstoffbetriebsart geringe Mengen des Zündfluids mit hoher Genauigkeit in den jeweiligen Zylinder des Dual-Fuel-Motors einzubringen.Preferably, the first injection holes have a smaller injection hole cross-section than the second injection holes. This is advantageous for the gaseous fuel mode to introduce small amounts of ignition fluid into the respective cylinder of the dual-fuel engine with high accuracy in the gaseous fuel mode.
Nach einer Weiterbildung weist die (Einspritz-)Düsennadel einen Düsenkegelabschnitt und einen Düsenschieberabschnitt auf, wobei der Düsenkegelabschnitt mit einem ersten Abschnitt des (Einspritz-)Düsenkörpers und der Düsenschieberabschnitt mit einem zweiten Abschnitt des (Einspritz-)Düsenkörpers, der die ersten Spritzlöcher und die zweiten Spritzlöchern aufweist, derart zusammenwirkt, dass für einen Einspritzvorgang in der Gaskraftstoffbetriebsart der Düsenkegelabschnitt von dem ersten Abschnitt des (Einspritz-)Düsenkörpers abgehoben ist und der Düsenschieberabschnitt die ersten Spritzlöcher freigibt und die zweiten Spritzlöcher verdeckt, und dass für einen Einspritzvorgang in der Gaskraftstoffbetriebsart der Düsenkegelabschnitt auch von dem ersten Abschnitt des (Einspritz-)Düsenkörpers abgehoben ist und der Düsenschieberabschnitt die ersten Spritzlöcher und die zweiten Spritzlöcher freigibt. Dann, wenn der Düsenkegelabschnitt an dem ersten Abschnitt des (Einspritz-)Düsenkörpers anliegt, ist die Einspritzdüse außerhalb des Einspritzvorgangs inaktiv. Ein solcher Aufbau der Einspritzdüse ist einfach und erlaubt einen effizienten Betrieb des Dual-Fuel-Motors in beiden Betriebsarten.According to a development, the (injection) nozzle needle has a nozzle cone portion and a nozzle slide portion, wherein the nozzle cone portion with a first portion of the (injection) nozzle body and the nozzle slide portion with a second portion of the (injection) nozzle body, the first injection holes and the second injection holes, cooperates such that for an injection process in the gaseous fuel mode, the nozzle cone portion is lifted from the first portion of the (injection) nozzle body and the nozzle slide portion releases the first injection holes and the second injection holes hidden, and that for an injection process in the gaseous fuel mode Nozzle cone portion is also lifted from the first portion of the (injection) nozzle body and the nozzle slide portion releases the first injection holes and the second injection holes. Then, when the nozzle cone portion abuts against the first portion of the (injection) nozzle body, the injection nozzle is inactive outside of the injection process. Such a structure of the injector is simple and allows efficient operation of the dual-fuel engine in both modes.
Der Dual-Fuel-Motor ist in Anspruch 10 definiert.The dual-fuel engine is defined in
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 ein Blockschaltbild eines Dual-Fuel-Motors nach dem Stand der Technik; -
2 eine Einspritzdüse eines erfindungsgemäßen Dual-Fuel-Motors in einem ersten Zustand desselben; -
3 die Einspritzdüse der2 in einem zweiten Zustand desselben; -
4 die Einspritzdüse der2 ,3 in einem dritten Zustand desselben; -
5 ein Detail einer (Einspritz-)Düsennadel der Einspritzdüse der2 bis4 ; und -
6 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Einspritzdüse der2 bis4 .
-
1 a block diagram of a dual-fuel engine according to the prior art; -
2 an injection nozzle of a dual-fuel engine according to the invention in a first state thereof; -
3 the injection nozzle of2 in a second state thereof; -
4 the injection nozzle of2 .3 in a third state thereof; -
5 a detail of a (injection) nozzle needle of theinjector 2 to4 ; and -
6 a diagram to illustrate the operation of the injection nozzle of2 to4 ,
Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für einen Dual-Fuel-Motor sowie einen Dual-Fuel-Motor. Der grundsätzliche Aufbau eines Dual-Fuel-Motors ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig und wurde bereits unter Bezugnahme auf
Um dies zu ermöglichen, verfügen aus der Praxis bekannte Dual-Fuel-Motoren über zwei getrennte Einspritzsysteme, nämlich ein Kraftstoffeinspritzsystem, über welches im Flüssigkraftstoffbetrieb der flüssige Kraftstoff in einer relativ großen Menge in die Zylinder des Dual-Fuel-Motors eingebracht wird, sowie über ein Zündfluid-Einspritzsystem, über welches im Gaskraftstoffbetrieb das Zündfluid in einer relativ geringen Menge in die Zylinder eingebracht wird.To make this possible, known from practice dual-fuel engines have two separate injection systems, namely a fuel injection system through which in liquid fuel operation, the liquid fuel is introduced in a relatively large amount in the cylinder of the dual-fuel engine, as well as over an ignition fluid Injection system via which the ignition fluid is introduced in the gas fuel operation in a relatively small amount in the cylinder.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für einen Zylinder eines Dual-Fuel-Motors, über den in der Flüssigkraftstoffbetriebsart der flüssige Kraftstoff und in der Gaskraftstoffbetriebsart das Zündfluid in den Brennraum
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse
Im in
Die (Einspritz-)Düsennadel
Wie bereits ausgeführt, verfügt die (Einspritz-)Düsennadel
Um für einen Einspritzvorgang im Flüssigkraftstoffbetrieb sowie Gaskraftstoffbetrieb flüssigen Kraftstoff bzw. Zündfluid in den Brennraum
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse
Die ersten Spritzlöcher
Dann, wenn die Einspritzdüse
Dann, wenn die Einspritzdüse
Zum Zeitpunkt
In der Flüssigkraftstoffbetriebsart wird die Einspritzdüse
Mit der erfindungsgemäßen Einspritzdüse
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