EP2642111A1 - Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine sowie Kraftstoffversorgungsanlage - Google Patents

Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine sowie Kraftstoffversorgungsanlage Download PDF

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EP2642111A1
EP2642111A1 EP13153869.6A EP13153869A EP2642111A1 EP 2642111 A1 EP2642111 A1 EP 2642111A1 EP 13153869 A EP13153869 A EP 13153869A EP 2642111 A1 EP2642111 A1 EP 2642111A1
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Stefan Kern
Werner WÖRLE
Harald WELLENKÖTTER
Andreas Pampus
Josef Fischer
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MAN Diesel and Turbo SE
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    • F02M2200/8084—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving welding or soldering

Definitions

  • the invention relates to an injector for a fuel supply system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel supply system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 8.
  • the DE 101 57 135 B4 discloses an internal combustion engine, namely a heavy fuel oil marine diesel engine, having a plurality of cylinders, each cylinder having an injector associated with a common rail fuel supply system. Fuel can be injected into each of the cylinders of the internal combustion engine via the injectors.
  • the common rail fuel supply system according to DE 101 57 135 B4 comprises a pump device having a plurality of high-pressure pumps in order to convey fuel from a low-pressure region of the common-rail fuel supply system into a high-pressure region thereof, wherein a pressure accumulator system which is permanently under high pressure is provided in the high-pressure region between the pump device and the injectors.
  • the permanently high pressure accumulator system which is also referred to as common rail, points to the DE 101 57 135 B4 several storage units and is connected via also permanently under high pressure high pressure fuel lines with the pumping device.
  • the accumulator system is also connected to the injectors via pressurized high-pressure fuel lines that are temporarily under high pressure depending on the injection cycle.
  • the high-pressure fuel lines which are temporarily under high pressure depending on the injection stroke and which connect the injectors to the pressure-accumulator system are assigned switching elements which deliver fuel to the injectors as a function of the injection stroke.
  • the spatial distance between the injectors of the fuel supply system and the accumulator system of the same can be relatively large and therefore the high pressure fuel lines temporarily under high pressure depending on the injection stroke, which connect the injectors to the pressure accumulator system, can be made relatively long
  • injectors which in addition to a nozzle body, which serves for the actual injection of the fuel into a cylinder of the internal combustion engine, comprise a storage body, which provides an injector-specific fuel storage volume.
  • injectors with such a storage body of the storage body of the respective injector as well as the nozzle body thereof with a holding body of the respective injector is releasably connected by screwing.
  • the present invention has the object to provide a novel injector for a fuel supply system that can be produced and assembled with less effort. Furthermore, a novel fuel supply system is to be provided with such injectors.
  • an injector for a fuel supply system according to claim 1.
  • the holding body and the storage body are connected to one another in a material-locking manner.
  • an injector which comprises a storage body for providing an injector-specific fuel storage volume, the storage body and the holding body of the injector to connect materially and therefore permanently.
  • the material connection of the storage body and the holding body reduces the number of parts of the injector, which must be connected to each other during assembly.
  • the holding body and the storage body by friction welding, preferably by rotational friction welding, materially connected to each other.
  • the provision of the cohesive connection between the holding body and the storage body by friction welding, preferably by rotational friction welding, allows a particularly advantageous, cohesive connection of holding body and storage body of the respective injector.
  • the holding body and the nozzle body are in particular releasably connected to each other by screwing.
  • the fuel supply system according to the invention is defined in claim 8.
  • the present invention relates to a common rail fuel supply system of a large diesel engine, in particular a marine diesel engine operated with heavy oil.
  • Common-rail fuel supply systems have a low-pressure range and a high-pressure range.
  • the high-pressure region of a common-rail fuel supply system comprises a pump device having at least one high-pressure pump and an accumulator system having at least one storage unit, wherein the pump device conveys fuel from the low-pressure region into the high-pressure region and is connected to the accumulator system via at least one high-pressure fuel line.
  • the accumulator system and the or each high pressure fuel line connecting the accumulator system to the pump means are permanently under a high working pressure.
  • the fuel can be injected via injectors into cylinders, each injector being connected to the pressure accumulator system via at least one high-pressure fuel line which is temporarily under high pressure depending on the injection stroke of the internal combustion engine.
  • Each depending on the injection rate of the engine temporarily high pressure high pressure fuel line is associated with a switching element, wherein the switching element depending on the injection stroke of the engine either releases the fuel flow through the temporally high-pressure high pressure fuel line or blocks.
  • the present invention now relates to details of the injectors of such a common rail fuel supply system, namely such injectors, which comprise a storage body to provide an injector-specific fuel storage volume next to the or each storage unit of the accumulator system.
  • a pressure drop in the high-pressure region of the common rail fuel supply system which can form as a result of long fuel lines between the accumulator system and the injectors can be reduced.
  • Fig. 1 and 2 show in each case highly schematic views of injectors 1 and 1 ', wherein each of the injectors shown 1 and 1' each comprise a nozzle body 2, a holding body 3 and a storage body 4.
  • the nozzle body 2 of the respective injector 1, 1 ' preferably has a nozzle needle, not shown, and serves for the actual fuel injection into a cylinder of an internal combustion engine.
  • the nozzle body 2 engages on one side of the holding body 3 of the respective injector 1, 1 'and is detachably connected thereto, in particular by screwing.
  • the storage body 4 of the respective injector 1, 1 ' acts on an opposite side on the holding body 3 and serves to provide an injector-individual fuel storage volume in the immediate vicinity of the nozzle body 2 and thus in the immediate vicinity of the fuel injection point in the respective cylinder of the internal combustion engine.
  • the injector 1 is designed as a so-called side-feed injector, in which a high-pressure fuel line 5, which serves to supply fuel starting from the pressure accumulator system in the direction of the injector 1, acts on the holding body 3. In this case, therefore, the fuel via the holding body 3 to the storage body 4 and the nozzle body 2 can be fed.
  • the injector 1 ' is designed as a so-called top-feed injector, in which the high-pressure fuel line 5, which serves to supply fuel from the pressure accumulator system in the direction of the injector 1', acts on the storage body 4.
  • the holding body 3 and the storage body 4 of the respective injector 1 and 1 ' are materially connected to each other.
  • the cohesive connection of the holding body 3 and the storage body 4 of the respective injector 1 or 1 ' is preferably carried out by friction welding, in particular by rotational friction welding.
  • Fig. 3 shows a holding body 3 together with a storage body 4 of the respective injector 1 and 1 'before the cohesive connection thereof.
  • Fig. 4 The same are connected to each other via a continuous, cohesive connection to form a weld 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, nämlich für eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Großdieselbrennkraftmaschine oder Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper (2), einem Haltekörper (3) und einem Speicherkörper (4), wobei der Düsenkörper (2) an einer ersten Seite des Haltekörpers (3) angreift und der Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder der Brennkraftmaschine dient, wobei der Speicherkörper (4) an einer zweiten Seite des Haltekörpers (3) angreift und der Bereitstellung eines injektorindividuellen Kraftstoffspeichervolumens dient, und wobei der Haltekörper (3) und der Speicherkörper (4) stoffschlüssig miteinander verbunden sind. ( Fig. 1 )

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Die DE 101 57 135 B4 offenbart eine Brennkraftmaschine, nämlich eine mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit mehreren Zylindern, wobei jedem Zylinder ein Injektor einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage zugeordnet ist. Über die Injektoren ist in jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine Kraftstoff einspritzbar. Die Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage gemäß DE 101 57 135 B4 umfasst eine mehrere Hochdruckpumpen aufweisende Pumpeinrichtung, um Kraftstoff von einem Niederdruckbereich der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage in einen Hochdruckbereich derselben zu fördern, wobei im Hochdruckbereich zwischen der Pumpeinrichtung und den Injektoren ein permanent unter Hochdruck stehendes Druckspeichersystem vorgesehen ist. Das permanent unter Hochdruck stehende Druckspeichersystem, welches auch als Common-Rail bezeichnet wird, weist nach der DE 101 57 135 B4 mehrere Speichereinheiten auf und ist über ebenfalls permanent unter Hochdruck stehende Hochdruckkraftstoffleitungen mit der Pumpeinrichtung verbunden. Das Druckspeichersystem ist weiterhin über abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehende Hochdruckkraftstoffleitungen mit den Injektoren verbunden. Den abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehenden Hochdruckkraftstoffleitungen, welche die Injektoren mit dem Druckspeichersystem verbinden, sind Schaltelemente zugeordnet, die abhängig vom Einspritztakt den Injektoren Kraftstoff zuleiten.
  • Da bei Großdieselbrennkraftmaschine bzw. Schiffsdieselbrennkraftmaschinen der räumliche Abstand zwischen den Injektoren der Kraftstoffversorgungsanlage und dem Druckspeichersystem derselben relativ groß sein kann und demnach die abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehenden Hochdruckkraftstoffleitungen, welche die Injektoren mit dem Druckspeichersystem verbinden, relativ lang ausgeführt sein können, sind zur Reduzierung eines Druckverlusts bereits Injektoren bekannt, die neben einem Düsenkörper, welcher der eigentlichen Einspritzung des Kraftstoffs in einen Zylinder der Brennkraftmaschine dient, einen Speicherkörper umfassen, welcher ein injektorindividuelles Kraftstoffspeichervolumen bereitstellt. Bei aus der Praxis bekannten Injektoren mit einem solchen Speicherkörper ist der Speicherkörper des jeweiligen Injektors ebenso wie der Düsenkörper desselben mit einem Haltekörper des jeweiligen Injektors lösbar über Verschrauben verbunden. Durch das Verschrauben mehrerer Bauteile erhöht sich einerseits der Montageaufwand, andererseits müssen die Schraubverbindungen hohen Drücken standhalten, um die Dichtheit der Kraftstoffversorgungsanlage zu gewährleisten, wodurch sich der Abdichtaufwand erhöht.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage zu schaffen, der mit geringerem Aufwand herstellbar und montierbar ist. Des Weiteren soll eine neuartige Kraftstoffversorgungsanlage mit solchen Injektoren bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind der Haltekörper und der Speicherkörper stoffschlüssig miteinander verbunden. Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, bei einem Injektor, der einen Speicherkörper zur Bereitstellung eines injektorindividuellen Kraftstoffspeichervolumens umfasst, den Speicherkörper und den Haltekörper des Injektors stoffschlüssig und demnach unlösbar miteinander zu verbinden. Durch die stoffschlüssige Verbindung des Speicherkörpers und des Haltekörpers reduziert sich die Anzahl der Einzelteile des Injektors, die bei der Montage desselben miteinander verbunden werden müssen.
  • Durch die stoffschlüssige Verbindung von Haltekörper und Speicherkörper wird weiterhin eine potentielle Undichtigkeitsstelle des Injektors eliminiert, sodass auf aufwendige Maßnahmen zur Abdichtung der nach dem Stand der Technik vorhandenen Hochdruckdichtfläche zwischen dem Haltekörper und dem Speicherkörper des Injektors verzichtet werden kann.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der Haltekörper und der Speicherkörper durch Reibschweißen, vorzugsweise durch Rotationsreibschweißen, stoffschlüssig miteinander verbunden. Das Bereitstellen der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Haltekörper und Speicherkörper durch Reibschweißen, vorzugsweise durch Rotationsreibschweißen, erlaubt eine besonders vorteilhafte, stoffschlüssige Verbindung von Haltekörper und Speicherkörper des jeweiligen Injektors.
  • Vorzugsweise sind der Haltekörper und der Düsenkörper insbesondere durch Verschrauben lösbar miteinander verbunden.
  • Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage ist in Anspruch 8 definiert.
  • 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:
    • Fig. 1:
    eine stark schematisierte Darstellung eines als Side-Feed Injektor ausgebildeten Injektors einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage;
    Fig. 2:
    eine stark schematisierte Darstellung eines als Top-Feed Injektor ausgebildeten Injektors einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage,
    Fig. 3:
    einen Haltekörper und einen Speicherkörper des Injektors der Fig. 1 und 2 in einem unverbunden Zustand derselben; und
    Fig. 4:
    den Haltekörper und den Speicherkörper der Fig. 3 in einem verbunden Zustand derselben.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Großdieselbrennkraftmaschine, insbesondere einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlagen verfügen über einen Niederdruckbereich sowie einen Hochdruckbereich.
  • Der Hochdruckbereich einer Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage umfasst eine zumindest eine Hochdruckpumpe aufweisende Pumpeinrichtung und ein zumindest eine Speichereinheit aufweisendes Druckspeichersystem, wobei die Pumpeinrichtung Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich fördert und mit dem Druckspeichersystem über mindestens eine Hochdruckkraftstoffleitung verbunden ist. Das Druckspeichersystem sowie die oder jede das Druckspeichersystem mit der Pumpeinrichtung verbindende Hochdruckkraftstoffleitung stehen permanent unter einem hohen Arbeitsdruck.
  • Ausgehend vom Druckspeichersystem ist der Kraftstoff über Injektoren in Zylinder einspritzbar, wobei jeder Injektor mit dem Druckspeichersystem über mindestens eine Hochdruckkraftstoffleitung verbunden ist, die abhängig vom Einspritztakt der Brennkraftmaschine zeitweise unter Hochdruck steht.
  • Jeder abhängig vom Einspritztakt der Brennkraftmaschine zeitweise unter Hochdruck stehenden Hochdruckkraftstoffleitung ist ein Schaltelement zugeordnet, wobei das Schaltelement abhängig vom Einspritztakt der Brennkraftmaschine entweder den Kraftstofffluss durch die zeitweise unter Hochdruck stehenden Hochdruckkraftstoffleitung freigibt oder sperrt.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun Details der Injektoren einer solchen Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage, nämlich solche Injektoren, die zur Bereitstellung eines injektorindividuellen Kraftstoffspeichervolumens neben der oder jeder Speichereinheit des Druckspeichersystems einen Speicherkörper umfassen. Mit einem solchen Speicherkörper kann ein Druckabfall im Hochdruckbereich der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage, der sich in Folge langer Kraftstoffleitungen zwischen dem Druckspeichersystem und den Injektoren ausbilden kann, reduziert werden.
  • Fig. 1 und 2 zeigen jeweils stark schematisierte Ansichten von Injektoren 1 und 1', wobei jeder der gezeigten Injektoren 1 bzw. 1' jeweils einen Düsenkörper 2, einen Haltekörper 3 und einen Speicherkörper 4 umfasst.
  • Der Düsenkörper 2 des jeweiligen Injektors 1, 1' verfügt vorzugsweise über eine nicht gezeigte Düsennadel und dient der eigentlichen Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine. Der Düsenkörper 2 greift an einer Seite des Haltekörpers 3 des jeweiligen Injektors 1, 1' an und ist mit demselben lösbar, insbesondere durch Verschrauben, verbunden.
  • Der Speicherkörper 4 des jeweiligen Injektors 1, 1' greift an einer gegenüberliegenden Seite am Haltekörper 3 an und dient der Bereitstellung eines injektorindividuellen Kraftstoffspeichervolumens in unmittelbarer Nähe zum Düsenkörper 2 und damit in unmittelbarer Nähe zur Kraftstoffeinspritzstelle in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
  • In Fig. 1 ist der Injektor 1 als sogenannter Side-Feed Injektor ausgeführt, bei welchem eine Hochdruckkraftstoffleitung 5, die der Zuführung von Kraftstoff ausgehend vom Druckspeichersystem in Richtung auf den Injektor 1 dient, am Haltekörper 3 angreift. In diesem Fall ist demnach der Kraftstoff über den Haltekörper 3 dem Speicherkörper 4 sowie dem Düsenkörper 2 zuführbar.
  • In Fig. 2 ist der Injektor 1' als sogenannter Top-Feed Injektor ausgeführt, bei welchem die Hochdruckkraftstoffleitung 5, die der Zuführung von Kraftstoff ausgehend vom Druckspeichersystem in Richtung auf den Injektor 1' dient, am Speicherkörper 4 angreift.
  • Der Haltekörper 3 und der Speicherkörper 4 des jeweiligen Injektors 1 bzw. 1' sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung des Haltekörpers 3 und des Speicherkörpers 4 des jeweiligen Injektors 1 bzw. 1' erfolgt vorzugsweise durch Reibschweißen, insbesondere durch Rotationsreibschweißen.
  • Durch die reibschlüssige Verbindung des Haltekörpers 3 mit dem Speicherkörper 4 des jeweiligen Injektors 1 bzw. 1' reduziert sich die Anzahl der bei der Montage der Kraftstoffversorgungsanlage miteinander zu verbindenden Bauteile. Weiterhin wird eine mögliche Undichtigkeitsstelle im Hochdruckbereich der Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage eliminiert. Demnach kann auf aufwendige Abdichtmaßnahmen dieser möglichen Undichtigkeitsstelle zwischen dem Haltekörper 3 und dem Speicherkörper 4 des jeweiligen Injektors 1 bzw. 1' verzichtet werden.
  • Fig. 3 zeigt einen Haltekörper 3 zusammen mit einem Speicherkörper 4 des jeweiligen Injektors 1 bzw. 1' vor dem stoffschlüssigen Verbinden derselben. In Fig. 4 sind dieselben über eine durchgängige, stoffschlüssige Verbindung unter Ausbildung einer Schweißnaht 6 miteinander verbunden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Injektor
    1'
    Injektor
    2
    Düsenkörper
    3
    Haltkörper
    4
    Speicherkörper
    5
    Hochdruckkraftstoffleitung
    6
    Schweißnaht

Claims (8)

  1. Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine, nämlich für eine Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Großdieselbrennkraftmaschine oder Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper (2), einem Haltekörper (3) und einem Speicherkörper (4), wobei der Düsenkörper (2) an einer ersten Seite des Haltekörpers (3) angreift und der Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder der Brennkraftmaschine dient, und wobei der Speicherkörper (4) an einer zweiten Seite des Haltekörpers (3) angreift und der Bereitstellung eines injektorindividuellen Kraftstoffspeichervolumens dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) und der Speicherkörper (4) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) und der Speicherkörper (4) durch Reibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) und der Speicherkörper (4) durch Rotationsreibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) und der Düsenkörper (2) lösbar miteinander verbunden sind.
  5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) und der Düsenkörper (2) durch Verschrauben miteinander verbunden sind.
  6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochdruckkraftstoffleitung (5) der Kraftstoffversorgungsanlage, die der Führung von Kraftstoff ausgehend von einem Druckspeichersystem in Richtung auf den Injektor dient, unter Ausbildung eines Top-Feed Injektors am Speicherkörper (4) angreift.
  7. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochdruckkraftstoffleitung (5) der Kraftstoffversorgungsanlage, die der Führung von Kraftstoff ausgehend von einem Druckspeichersystem in Richtung auf den Injektor dient, unter Ausbildung eines Side-Feed Injektors am Haltekörper (3) angreift.
  8. Kraftstoffversorgungsanlage, nämlich Common-Rail Kraftstoffversorgungsanlage einer Großdieselbrennkraftmaschine oder Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einem Niederduckbereich, mit einer mindestens eine Hockdruckpumpe umfassenden Pumpeinrichtung, um Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich der Kraftstoffversorgungsanlage in einen Hochdruckbereich derselben zu fördern, wobei im Hochdruckbereich zwischen der Pumpeinrichtung und Zylindern zugeordneten Injektoren ein mindestens eine Speichereinheit aufweisendes, permanent unter Hochdruck stehendes Druckspeichersystem vorgesehen ist, wobei das Druckspeichersystem über mindestens eine ebenfalls permanent unter Hochdruck stehende Hochdruckkraftstoffleitung mit der Pumpeinrichtung verbunden ist, wobei das Druckspeichersystem über abhängig vom Einspritztakt zeitweise unter Hochdruck stehende Hochdruckkraftstoffleitungen mit den Injektoren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektoren (1, 1') nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet sind.
EP13153869.6A 2012-03-22 2013-02-04 Injektor für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine sowie Kraftstoffversorgungsanlage Ceased EP2642111A1 (de)

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EP (1) EP2642111A1 (de)
JP (1) JP6352591B2 (de)
KR (1) KR101937491B1 (de)
CN (1) CN103321802A (de)
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